项目简介中国散裂中子源（Chinese Spallation Neutron Source，简称CSNS）是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置，已列入国家中长期科学和技术发展规划。经国务院批准，将建造一个质子束功率达100kW、有效脉冲中子通量居世界前列的散裂中子源装置。国家支持建设经费约12亿元，建设期为7年。
中子和人们熟知的X射线一样，都是人类探索物质微观结构的有力手段，产生中子束的散裂中子源与产生X射线束的同步辐射光源是目前研究物质结构的最重要的装置，两者相辅相成可为增强国家科技综合实力做出重要贡献。
同步辐射是速度接近光速的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射（最初在同步加速器上观察到，被称为“同步辐射”）。同步辐射光源（左图为示意图）是具有从远红外到X光范围内的连续光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源，可以用以开展其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究。
散裂中子源是用来自大型加速器的高能质子轰击重金属靶，重金属原子核在高能质子的轰击下发生散裂，释放出中子，这些中子形成非常强的中子束流，中子慢化后与样品发生散射，由中子散射谱仪接收。科学家利用中子谱仪研究一系列新颖材料（样品）最本质的结构细节和运动轨迹。基于加速器的散裂中子源不使用核燃料、不产生长寿命的核废料，且中子通量突破了反应堆型中子源的上限，安全易控。由于中子的特殊性质，在测定物质内氢元素和同位素的位置以及磁性结构等方面具有同步辐射光源不可替代的作用。在薄膜、纳米团簇、生物大分子和蛋白质等热点前沿研究领域内，中子探测装置已成为科学家不可缺少的利器。建造高性能的散裂中子源，早已成为当今发达国家提升科技创新能力的重要手段。
中国目前拥有4座高亮度高性能的X射线源，分别位于北京、安徽合肥、台湾新竹和上海(在建)，但尚未有高性能的脉冲中子源，建造一座高性能的脉冲中子源将能使我国在物理学、化学以及21世纪最有生命力、最活跃的学科，如生命科学、材料科学、纳米科学、医药、新能源开发和一些工程技术应用领域取得不可估量的进步，很多过去无法涉足的研究和应用领域也能得以开展。
散裂中子源不仅面向世界科学前沿，有力提升中国基础研究和高技术水准，同时促进中国在能源、国防、工业等领域先进技术发展。通过散裂中子源项目发展起来的强流质子加速器，可用于航天器件辐照效应的地面模拟试验研究。利用中子散射对工程材料和部件缺陷及应力的深度检测，可为工程部件确定可靠的使用期限，现已经成为一种先进的无损检验方法。散裂中子源的质子和中子可用于肿瘤的放射性治疗研究，已在许多发达国家得到应用。
工程进展2000年7月，中科院院长路甬祥访问英国时参观了英国的散裂中子源ISIS。ISIS平均每年用户达1500人，在近20台中子散射谱仪上开展700多个实验，建造ISIS的卢瑟福实验室每年发表500篇高水平的相关论文，早已成为世界级实验室。回国后，路甬祥即要求中科院论证我国建造散裂中子源的可行性，这样的大科学平台，对提高国家科技创新能力十分重要，中国太需要了！
2001年2月18-20日，根据路院长等领导的批示，中科院召开了主题为“21世纪中子科学的发展”的香山会议（第157次），会上介绍了国内外中子散射研究的进展, 并对在我国建设“散裂中子源”的设想进行了讨论。
2001年5月8-9日, 中国散裂中子源研究第一次院士咨询研讨会召开，会议对建设“中国散裂中子源”的必要性进行了深入的讨论，建议对“中国散裂中子源”的先进性和可行性进行进一步的调研。
2001年8月26-27日, 中国散裂中子源研究第二次院士咨询研讨会召开，会议听取了中科院专家和海外专家的专题报告，通过了建设25Hz、100kW的中国散裂中子源CSNS方案。会后呈交了建造中国散裂中子源CSNS的项目建议书。
2001年12月31日，中科院路甬祥、白春礼等领导听取了物理所和高能所的汇报以及海外专家的评论，同意启动“中国散裂中子源CSNS”概念设计。经估算，散裂中子源在我国国内的潜在用户在1900个以上。
2002年4月22－26日，第一届中国散裂中子源靶站和慢化器的国际论证会在北京举行，来自世界主要的几个散裂中子源的最高级科学家参加了会议。
2002年7月，中科院知识创新工程重要方向项目“多学科平台散裂中子源的关键技术的创新研究”启动（2004年7月结题）。
2003年4月，科技部国际科技合作重点项目“多学科应用的散裂中子源”启动（2004年5月结题）。
2004年7月26-31日，为了传授中子散射基础知识、培养潜在用户，物理所举办了第一届中子散射暑期培训班，注册人数达109名。
2004年8月4-6日，第一届散裂中子源多学科应用研讨会在物理所召开，180余名专家学者和研究生参加了会议。会议通过了项目组提出的第一期五台中子散射谱仪建设计划，有两家用户提出，在项目组资助少于1000万元的前提下自建2台谱仪。会议决定成立中子散射用户联盟，确定了用户工作条例。
2004年10月15-16日，在第25次中美高能物理合作联合委员会会议上，4项与散裂中子源相关的合作项目首次列入了中美高能物理双边合作计划。
2004年12月8日，物理所召开了“物理所散裂中子源用户研讨会”，会议决定成立“物理研究所散裂中子源用户专家组”，确定了用户专家组人员名单。
2005年6月1日，中科院计划局组织了CSNS项目建议书专家评审会。由魏宝文院士等19位专家组成的专家组听取了项目组的总体报告及3个分报告。与会专家充分肯定了CSNS建设的重大科学意义，并认为项目建议书中提出的建造一台束流功率100kW、重复频率25Hz的散裂中子源的方案是综合考虑了用户需求、投资强度、建造周期以及技术难度提出的，符合我国国情。中科院组织物理所和高能所的相关力量，对方案设计及关键技术开展了三年左右的前期研究，为CSNS的建造打下了基础。考虑到国际上散裂中子源迅猛发展的态势和国内对散裂中子源越来越迫切的需求，CSNS应当按照国家大科学工程立项程序尽快立项。
2005年6月2日，中科院院长办公会同意将CSNS上报国家发改委，并决定在CSNS完成立项前提供3000万元经费进行前期预制研究。
2005年7月19日，国务院科教领导小组原则批准未来5年内建造9个重大科学装置，预计投入金额60亿元，其中CSNS造价为12亿元。
2005年7月27-29日，第二届散裂中子源多学科应用研讨会在物理所召开，170余位专家学者和研究生参加了会议。与会者对中子散射技术、谱仪及应用、CSNS的建设构想，以及中子散射应用在我国科学研究各领域中的广阔前景有了进一步了解。
2005年11月27日，中科院计划局和基础局组织召开了CSNS前期预制研究专家评审会，会议肯定了前期预制研究的重要性和必要性，同意启动CSNS预制研究。
2006年2月27日，中科院物理所的CSNS靶站谱仪工程中心（筹）挂牌。
2006年4月25-27日，CSNS加速器工程设计国际研讨会在高能所召开，全面评估了加速器各部分的工程设计。
2006年7月31日，第三届散裂中子源多学科应用研讨会在物理所召开（右图）。会议邀请了美国、日本、英国散裂中子源项目负责人介绍国际动态，并请用户对CSNS的性能提出要求，供改进总体设计和谱仪参数参考。
2006年8月3-4日，中科院召开了主题为“同步辐射与中子散射交叉的前沿科学问题”的香山会议（第281次），参加者包括国内科研院所以及美国等20家单位的54名专家学者。会议重点讨论了同步辐射技术与中子散射技术的交叉、散裂中子源与反应堆中子源技术的交叉、同步辐射和中子散射技术与凝聚态物理、软物质与生命科学、成像与医学等科学领域的交叉等。来自不同领域的专家就充分发挥散裂中子源这一多学科应用平台作用各抒己见，达成了许多重要的共识，提出了许多很好的建议。
2006年11月12-15日, 由美国国家自然科学基金委、中国原子能科学研究院和中国科学院共同主办的第一届中美中子散射技术研讨会在北京召开（左图）。美国国家技术标准局、阿冈国家实验室、橡树岭国家实验室、布鲁克海文国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家试验室、德国的慕尼黑中子散射中心、哈迈和予利希研究所、英国卢瑟福研究所、法国的劳厄-朗之万和里昂-布里渊研究所、日本质子加速器研究联合体、澳大利亚布拉格研究所、韩国原子能研究所、中国原子能科学研究院、中科院物理所、高能所、化学所、金属所、北京大学、清华大学等八个国家的实验室负责人、专家、学者、研究生共160余人参加了会议。
2007年2月13日，中科院与广东省人民政府签署了《中国科学院、广东省人民政府关于中国散裂中子源项目暨广东东莞散裂中子源国家实验室合作备忘录》（右图），双方将共同向国家申请在广东省东莞市建设我国首台、世界一流的脉冲中子科学综合实验装置——中国散裂中子源，届时还将共同建设广东东莞散裂中子源国家实验室，以确保中国在中子散射科学领域的先进地位。
2007年2月，CSNS离子源研制取得新进展。作为预注入器的负氢离子源是整个散裂中子源装置的关键设备之一，它提供的束流流强直接影响到散裂靶上最终达到的流强。高能所通过消化吸收从英国ISIS获得的资料，自行设计和制造了负氢离子源核心部件Penning源，并在ISIS专家的指导和协助下进行了一系列测试。ISIS专家对于测试结果给予了热情的称赞和肯定。
2007年2月，CSNS主磁铁铝绞线及线圈试样研制获得成功（右图）。CSNS快循环同步加速器（RCS）中的主磁铁是由带直流偏置的25Hz正弦交流源激励，采用中空水冷铝绞线线圈是最有效的方法。高能所联合上海克林技术有限公司、兰州近物所科近泰基技术有限公司和合肥等离子体所聚能电物理技术有限公司分别研制铝绞线二极磁铁试验线圈。经过与多家铝导线生产单位的协作，国内有两家试制成功中空水冷铝绞线。三个合作单位研制成功的铝绞线线圈，经初步检测，性能指标均满足设计要求，解决了散裂中子源RCS环主磁铁研制中的一个核心问题。研制过程中所取得的多项技术和工艺，为国内相关技术的发展起到了推动和促进作用。
2007年4月25日，CSNS举行科学报告会，中科院院士方守贤、CSNS项目负责人韦杰等就散裂中子源的安全性、应用等作了报告。专家指出：CSNS基于新一代加速器，不需要核材料，其动力来自电能，其辐射控制在环保安全范围，是世界一流的安全装置。在散裂中子源附近居住一年，居民受到的辐射量仅相当于乘一次飞机。
2007年4月26日，广东东莞中子科学中心在松山湖科技产业园区正式挂牌，这标志着我国首台散裂中子源项目建设及东莞散裂中子源国家实验室正式启动。
2007年4月26-29日，“第十八届先进中子源国际合作会议”在广东东莞召开（左图），约100名国外科学家、100多名国内科学家以及相关领域的专家、学者和工程师参加会议。这是先进中子源国际合作会议首次在中国举办，意义重大。
2007年5月1-3日，第一届CSNS项目国际顾问委员会评审会在高能所举行（右图），这是CSNS工程建设中的一个重要的里程碑。CSNS参照国际惯例设立了国际顾问委员会（由国际科技顾问委员会、国际加速器顾问委员会及国际靶站谱仪顾问委员会组成）。顾问委员会委员均为国际和国内相关领域的知名专家，作为国内首座世界水平强流质子打靶设施，国际经验对于中国散裂中子源的建设极为重要。国际顾问委员会将在工程建设期间，对于工程建设和发展中的关键科学问题和技术问题定期提供评议和咨询意见，调动和发挥各方面的作用和积极性，确保工程的顺利进行。会议听取了总体及各个分系统的报告，对CSNS的整体方案和具体技术参数进行了全面评审，对总体指标、加速器及靶站谱仪均提出了方向性的建议，对下一步工作提出了具体的意见。
2007年7月6日，CSNS项目可行性研究工程地质勘察评审会在广东省东莞市大朗镇召开（右图）。参会单位有高能所、物理所、地质与地球物理研究所、东莞市市政府及该市发改局、规划局、科技局、财政局、环保局、建设局、国土局、松山湖高新技术开发区管委会、大朗镇政府。评审组由7名地勘专家及高能所、物理所代表共11人组成。中科院地质与地球物理所经过两个多月的勘察，完成了CSNS项目可行性研究工程地质勘察。专家组听取了该项目负责人的成果汇报，进行了现场考察和讨论，审查和评议了项目组提交的《CSNS可行性研究工程地质勘察报告》总报告、附件及相应图件。评审组认为，报告提出的预选场址适合作为散裂中子源工程的建设场地，且选择中等风化花岗岩或变质岩作为散裂中子源工程装置地基。该报告经必要修改后可作为开展下一阶段方案规划设计的依据性文件。
2007年12月2-4日，受国家发展和改革委员会的委托，中国国际工程咨询公司组织专家对中科院申报的《中国散裂中子源项目建议书》进行了评审。来自中咨公司、中国科学院、原子能科学研究院、中国工程物理研究院、清华大学等单位的14位专家担任评估组的评委。评估专家组听取了项目总体情况、科学意义与用户需求、建设方案与关键技术、土建工程、通用设施与环境保护、工程经费质量与进度管理等方面的汇报，并从项目建设的必要性、需求分析、建设目标、方案的合理性、投资估算的合理性、项目效益分析和风险分析等方面进行了提问。经座谈、交换意见以及内部讨论后，评估组认为：“散裂中子源是大型的多学科共用的研究平台，对国家科学技术的发展具有非常重要的推动作用，在中国建设散裂中子源非常必要也非常及时，建议尽快立项上马。项目组经多年艰苦努力，深入细致的工作取得了很好的成果，并且很好地反映在项目建议书上。专家组认为，项目建设的技术方案合理可行，符合中国国情，达到了评审要求。专家们对散裂中子源项目下一步工作的开展也提出了非常有益的建议。
2008年5月31日，CSNS二极磁铁电源样机在单网孔B铁谐振网络上成功实现了满负荷测试，加载电流1160+860sin(50 t)，其中直流1160安培，交流电流860安培，交流频率为25Hz。在通电的过程，谐振系统工作正常，各部件承受了设计电压。这是自2008年2月22日在谐振负载连接完成后首次实现满负荷运行。二极磁铁谐振电源系统是CSNS预研的重要攻关项目，这种应用在粒子加速器上的大功率谐振电源在我国首次研制成功，标志着CSNS电源及磁铁样机研制迈出了关键的一步。
2008年6月5日，CSNS直线射频系统与中国原子能科学研究院合作研制的串联谐振脉冲高压电源样机经过专家测试组现场测试，其主要技术指标均已达到设计要求，谐振电抗器Q值大于350，在速调管阴极高压66kV、高频输出功率380kW的情况下，电源整机效率达88%，工作稳定可靠，专家验收组一致同意通过产品验收。该项目是CSNS预研的重点项目，它根据我国射频专家自主提出来的新型脉冲高压电源方案，在国际上首次将传统的电容电感串联谐振原理与调制器（电子开关）相结合，为速调管提供脉冲高压。它具有结构简单、安全可靠、故障率低、便于维护等优点。目前这种新型方案国内外尚无采用同类设备结构的报道。其工艺难点在于，对电抗器电感量和电容器电容量精度要求很高，谐振电容器的正切损耗控制在0.04%，高Q值大功率电抗器的研制，其制作工艺十分考究。此研制项目属开创性的研究工作，全部依靠国内的技术基础和力量自主研发而成，这是CSNS直线高频功率源研制工作的一个重要里程碑。
2008年6月17日，国家环保部组织的CSNS环境影响评价专家审评会在广东省东莞市召开（右图）。来自环境保护部核安全与环境专家委员会、环境保护部安全管理司、环境保护部核与辐射安全中心、合肥同步辐射国家实验室等单位的10位专家担任审评组的评委，广东省环保局、东莞市环保局、大朗镇环保分局、广东省产业发展研究院等单位列席。CSNS项目经理韦杰介绍了项目总体情况、科学意义与用户需求、建设方案与关键技术等。项目环境影响报告书编制单位清华大学的刘原中教授报告了环境状况及施工期环境影响分析、建设项目对环境的影响、辐射监测、辐射防护与安全管理、公众参与等内容。与会专家对东莞市大朗镇拟选场址进行了考察，并从场址地址、地震、剂量管理目标值、辐射源项等环境影响方面进行了提问，项目组进行了答辩。专家组认为：“报告书对建设散裂中子源的必要性、工程的特点及相关的环境影响作了比较清楚和系统的描述；报告书的格式与内容符合国家有关规定的要求，编制依据充分，评价目的明确，对环境影响因子识别和评价描述清楚，内容比较全面，满足本项目环境影响评价的要求；该项目对环境的影响是可以接受的结论可信”。
2008年7月17-19日，亚洲未来加速器委员会第三届强流质子加速器研讨会（The 3rd ACFA-HPPA Mini-workshop）在高能所召开。来自日本J－PARC、韩国KAERI、高能所等科研单位40余名代表参加了研讨会（左图）。研讨会意在交流强流质子加速器在亚洲的发展状况、并希望通过讨论进一步加强亚洲各国在该领域的合作研究。日本J-PARC、韩国KAERI和高能所的专家分别报告了各自的研究进展情况，并就LINAC运行调束、RCS环设计与预制研究、超导技术等议题展开了详细的讨论。与会代表就进一步研究合作达成共识，研讨会取得了圆满成功。目前，日本J-PARC调束获得初步成功，将为中国散裂中子源的设计、建设提供更多的参考和经验。与会专家参观了CSNS关键设备预研成果。前两届研讨会分别在日本KEK和韩国KAERI举行。
2008年9月28日，国家发改委正式批复散裂中子源（CSNS）项目建议书，该项目的总体科学目标是建成世界一流的中子散射多学科研究平台，并在项目建成后组建国家散裂中子源科学中心。
建设目标CSNS的建设将涵盖我国凝聚态物理、化学、材料等多学科领域应用的需要，同时兼顾生命科学、工业应用等领域研究的应用需求。建成后将在发现新型高温超导材料、形成氢离子运动的凝聚态物理新理论、DNA分子识别的纳米自组装、蛋白质相互作用等一系列领域有望获得重大突破。每年将有上千研究人员在散裂中子源利用不同的谱仪互相交流协调、启发借鉴，不同学科也有机会实现渗透、交叉，开辟新领域，创建新学科。工农业生产领域中的许多问题，如研究石油输油管线裂纹的成因、测量飞机涡轮的叶片与轮盘的焊接应力、研究大豆根系的生长等，也能在散裂中子源的帮助下解决。
CSNS的建设过程中，将有大量技术难关等待中国最高水平的科研力量携手攻克。质子加速器、靶站、中子散射谱仪的建设，都涉及大量具战略意义的高技术。建设这样的大科学装置，能直接促进相关高科技研究和工业的发展，还能为我国培养和凝聚一大批高水平的科研人才和工程管理人员。
建设内容CSNS建设包括：一台80MeV负氢直线加速器，一台1.6GeV快循环质子同步加速器，两条束流输运线，一个靶站，7台中子散射谱仪、辐射防护系统及相应的配套设施，随着科学研究的深入，未来中子反射谱仪将达18台。束流功率为100千瓦、脉冲重复频率25赫兹的CSNS脉冲中子通量设计指标超过目前世界上正在运行的所有散裂中子源，将为国内外科学家提供世界一流的中子科学综合试验装置。
考虑我国国情和科学技术发展的实际需要，12亿元人民币的投入、0.1兆瓦的设计功率，都只有美国SNS的十分之一。但在满足科研需求的关键指标——有效中子通量上，CSNS在构型和重复频率上采用了独特先进的设计，能达到美国SNS的五分之一，将位列世界第三，且这一排名至少可保持到2020年。而有效中子通量的保证，使CSNS届时能满足的研究需求是美国SNS的80%。
CSNS建成后，将与英国、美国、日本的散裂中子源相并列，成为世界四大主要脉冲散裂中子源科学中心之一，并且是发展中国家第一台散裂中子源，每年可接待上千名研究人员在不同的谱仪上展开研究。CSNS建设吸引了国际科学界的广泛参与，自2002年起，世界上该领域最知名的专家就被邀请参与中国散裂中子源的设计和相关研究。
国际动态近年来，随着强流加速器技术的发展，百千瓦到兆瓦级束流功率的散裂中子源成为国际公认的、新一代高通量、宽波段、高效安全的中子源。20世纪后期，欧洲、美国、日本等发达国家纷纷开始计划、设计并建设新一代、功能强大的散裂中子源，其有效中子通量将比基于反应堆的中子源提高10-100倍。
美国的散裂中子源SNS位于橡树岭国家实验室，总投资14亿美元、设计束流功率为1.4 兆瓦。SNS经过7年建设于2006年4月28日产生出第一束中子，其升级工程同时启动。总投资约18亿美元的日本散裂中子源J-PARC正在建设中，建设周期约8年。其快循环同步加速器将提供1兆瓦的质子束流用于驱动散裂中子源。
英国已成功运行20余年的散裂中子源ISIS（右图）正在升级改造其质子加速器（投资约3亿美元），并建设ISIS的第二靶站。亚洲邻国南韩和印度，也正在积极筹建束流功率为百千瓦量级的散裂中子源：PEFP和ISNS。
