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中国散裂中子源迈出产业应用第一步—新闻—科

发布时间:2017-12-04 阅读:

  中国散裂中子源行业应用逐步展开 - 新闻中心 - 科学网

  说到大科学装置,很多人可能会想科学的大工程,也有人想知道:这与我有什么关系?在东莞市大朗镇,中国有零星的中子源不仅是国家的重大战略需要,而且是国民经济发展的大型科学手段。

  8月11日,作为全球四大散裂中子源之一的中国散裂中子源迈出了工业应用的第一步,当日,中国科学院高能物理研究所和东阳光集团共同正式开展硼中子俘获治理工程。

  这是中国零星中子源成果转化的开始,按照计划,今年9月,散裂中子源将打到第一批中子,明年整个项目建设和项目验收工作将完成。

  散裂中子源在干什么?

  你想看看原子,分子是什么样的?你想知道他们在做什么吗?那么,你可能需要一个超级真棒显微镜。散裂中子源是超级显微镜,由于中子的魔法特性,它可以非常强大。

  中子是构成原子核的基本粒子之一,没有电,穿透力强。当一个中子撞击到一个物体时,它与研究材料中的粒子相互作用并被散射出去。通过测量散射中子能量的能量和速度的变化,已知在原子和分子尺度上各种物质的微观结构和运动模式。

  事实上,中子源的散裂是一种能​​够产生中子的装置。 50米的直线加速器加速负氢离子,并给他们80兆瓦的能量,然后进入循环加速器。通过环加速度,质子可以达到16亿eV。这么高能量的质子最后撞到了一个钨金属靶,把中子击倒了。中国散裂中子源项目副经理傅世年告诉中国科学记者。

  散裂中子源作为探索物质微观结构的武器,可为生命科学,材料科学,化学化学,物理学,资源与环境,先进能源等领域的研究及相关高新技术的发展提供强大的研究手段实现重大前沿研究领域的新突破,为多学科研究提供重要的技术条件,在国际上创造一流创新成果。

  喷射中子源不是唯一可以产生中子的装置。有两个反应堆中子源中国先进研究堆(CARR)和中国绵阳研究堆(CMRR),可以提供连续的中子束。中国的散裂中子源是我国唯一能够通过加速器靶产生中子的器件,与目前运行的美国散裂中子源,日本散裂中子源和英国散裂中子源一起,世界四大脉冲中子源。

  中子如何治疗癌症?

  治疗癌症,是中子与硼-10遇到的好处。这种治疗被称为硼中子俘获疗法。

  这种治疗与细胞水平定向爆破类似。首先,硼-10药物潜伏在癌细胞中。然后,中子将硼-10转变成一个小的炸弹,杀死癌细胞而不损伤附近的正常细胞。

  我们首先会给患者注射含硼10的药物,这种药物与癌细胞有很强的亲和力,会迅速聚集成癌细胞,而其他组织内的分布很小。当硼-10被中子照射时,核裂变,释放高致命射线。这种射线的范围很短,只有一个细胞长度,可杀死癌细胞而不损伤周围组织。深圳东阳光研究院副院长李建林告诉中国科学记者。

  硼中子俘获疗法可以实现精确的细胞尺度治疗,被认为是治疗胶质瘤的最佳方法,黑色素瘤已用于肝,肺,胰腺,前列腺,乳腺等器官肿瘤的治疗。

  早期的硼中子俘获处理设备主要依靠大型核反应堆提供中子,在人口稠密的城市建设不方便。近十几年来,随着强流质子加速器技术的飞速发展,可以在医院广泛使用硼中子俘获疗法。据了解,日本政府支持加速硼中子俘获疗法作为战略性产业,并已进入产业化推进阶段。美国,英国,俄罗斯,韩国等国家正在加紧研发。

  迈出第一步之后?

  产生中子的第一步需要一个新的技术挑战。质子靶向产生中子,但是在治疗期间,我们需要能够有效地控制中子能量,减慢中子能量,达到治疗所需要的能量,然后通过骨科整合,在治疗计划软件和测量系统的控制下,亚光束照射病灶区,杀死癌细胞。中国科学院高能技术开发与管理研究所所长马创新说。

  另一方面,硼掺杂药物的开发也面临着技术难题。我们要确保健康的组织和血液中的硼浓度远低于肿瘤组织中硼的浓度,以避免杀死正常组织细胞从而产生副作用,这就要求研究机构有丰富的发展经验抗肿瘤药物和强化学合成能力。李健林说。

  因此,双方将在经济和工业化方面进行合作。在中国散裂中子源公园将建成第一个以加速器为基础的硼中子俘获装置,进行物理测量实验,掺硼药物细胞实验和动物实验,然后升级改进设备,进行临床治疗,申请FDA注册证,最后完成了第一个商业硼中子俘获治疗中心的建设。

  对于中国的散裂中子来源,癌症治疗装置的发展只是促进中子源散裂技术的一小步。

  为了充分发挥散裂中子源的有效性,中国科学院高能物理研究所从建设之初就高度重视用户培训。目前我国还有少量的中子散射用户。我们需要让他们知道,中子散射技术可以帮助他们实现创新研究的更高目标。中国科学院高能物理研究所副所长梁天骄东莞分院中子科学处告诉记者,他们鼓励用户参与国际交流,了解用户需求,如对样品环境的要求,设备的设计,数据处理和分析软件建议等等。

  今天,在青山的支持下,中国零星的中子源七个红色人物格外显着,回顾2011年前的秋天,奠定了这个项目的基础,中国科学院院长白春礼,党的书记组委会表示,散裂中子源工程建设是迎接新科技革命的挑战,抢占未来经济技术产业的制高点,培育战略性新兴产业需要,经过七年的建设,散裂中子最初在沙盘上看到的源头已经成为现实,下一步就是要满足战略需要,推动技术创新,为民生服务。

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