社会效益
CSNS将主要面向国内用户。随着中子散射技术的发展,国内用户对于CSNS的需求将会越来越大。如反映中子散射发展历史的扇形图(下图)所示,每经过十年,中子散射的应用领域就会增加几倍。ISIS在80年代中期建成时,每年用户只有300个,现在已经达到每年1500个用户。对国内用户而言,国外已经运行的散裂中子源只能起到培养用户的作用,而不可能在其上完成大量的课题。 除了利用中子散射技术开展多学科的研究和应用外,散裂中子源装置上的主要部分-高功率质子加速器所提供的质子束也可以直接用于很多研究领域,如空间辐射效应研究、核物理研究、质子照相、质子治疗和探测器测试等等。另外,利用质子束所产生的衍生次级束中除了用于中子散射技术的慢中子以外还有快中子束和μ子束,也有较大的应用价值。散裂中子源装置也会在以后的发展中充分发挥一机多用的功能,为中国广大的科研人员提供多个研究平台。很多质子束/快中子束/μ原子束的应用都不显著影响基于中子散射平台的正常运行,而是作为寄生模式开展的,且新增加的这些研究平台只需要较少的经费投入。 散裂中子源应用相关的众多学科领域正飞速发展,以下仅对散裂中子源在部分前沿学科领域的重要应用列举几例。 1、物理学 凝聚态物理是中子散射研究的传统领域,随着这一领域研究的扩展和深入以及中子散射技术的发展,中子散射的研究方向也得以极大地拓展。 (1)散裂中子源的高脉冲通量将能克服单晶样品量小的缺点,例如能提供高温超导化合物中完整的磁关联和磁涨落的实验数据,推动高温超导机理的全面认识和新的高温超导材料的探索; (2)散裂中子源丰富的高能量超热中子和能量过滤技术可用来研究各种不同形态和环境中氢离子的动力学行为,发展适合氢离子行为的凝聚态物理新理论; (3)中子的磁散射可研究量子临界、自旋霍尔和重费米子等量子行为,为电子、自旋等的量子控制提供依据。同时,中子磁散射还可广泛研究d电子和f电子的磁有序、磁相变等磁性质; (4)散裂中子源优异的脉冲时间特性和高通量的超热中子有利于研究有机高分子体系中磁、热、电、光等物性与微观结构的关系; (5)高通量冷中子和中子反射技术为表面物理和表面磁性的研究提供了可能; (6)中子的高穿透能力可研究高温、高压、极低温、强磁场等极端条件下的物质特性。