抗癌新利器！中国散裂中子源：让微观世界“视而可见”

从“一纸规划”到铸就“国之重器”，我国首台脉冲型散裂中子源——中国散裂中子源在广东东莞诞生。散裂中子源科学中心副主任梁天骄带领团队实现了高功率靶站多项零的突破、推动谱仪开放运行与科学应用，依托工程发展的技术参与设计研制抗癌新“利器”……目前，中国散裂中子源二期工程今年下半年将动工建设。

中国散裂中子源已经成为大湾区核心大科学装置（松湖宣供图）

据悉，中子散射应用的源头在于靶站的中子学性能，直接决定了“中子工厂”的生产效率和质量。梁天骄介绍中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source，以下简称CSNS）建设初期的情况时提到，相比我国已有部分积累的质子加速器和中子谱仪，设计、建设好靶站成为CSNS工程的重大挑战。

CSNS建设具有科研和工程的双重属性，物理先进性如何保证？工程可实现性如何保障？靶站设计方案经历了多次重大调整，每次调整都需要大量的时间和精力重新计算和设计，综合考虑物理性能、技术可行性、可维护性等因素。从固定靶加甲烷慢化器水平维护的初始方案，到旋转靶加液氢慢化器方案，再到固定靶加液氢慢化器分离维护方案，最终确定紧凑耦合的高中子效率靶站方案，通过靶-慢化器-反射体紧凑耦合的物理和工程设计，保证靶站高中子效率。

2011年9月，CSNS开工建设，这是我国第一个异地建设的大科学工程。2017年8月28日10点56分18秒，散裂中子源成功打靶，产生了第一束中子。

CSNS于2018年正式开放运行，它不仅能够满足前沿基础研究和关键技术攻关对尖端研究手段的需求，而且广泛应用于众多百姓生活密切联系的相关研发。散裂中子源就像一台“超级显微镜”，能够利用中子散射探测物质微观的结构和动力学。为了高效、安全地开采和利用可燃冰，中子散射可用来研究可燃气体甲烷水合物的形成机制和稳定条件；在工程机械领域，中子散射可应用于大型工程部件残余应力和金属疲劳的研究；在医疗健康行业，运用这项技术能够看清蛋白质在不同时间空间尺度上的变化过程……

其中，小角中子散射仪、微小角中子散射仪所探测的是物质内部纳米到微米尺度的微观结构。梁天骄举例说：“也可用于研究如何调整冰淇淋的成分配方使其更加可口。”他还表示，由于在研究含有氢、锂等轻元素的能源材料、软物质等方面的优势，中子谱仪也成为研究锂电池的“利器”。

依托散裂中子源工程建设发展的技术，基于加速器的硼中子俘获治疗装置计划明年在东莞开展人体临床试验，硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy，以下简称BNCT）将为癌症患者带来曙光。该装置的治疗原理是硼药在肿瘤患者体内的癌细胞靶向富集，中子入射“引爆硼药”，精准“打击”癌细胞。“对于脑胶质瘤、黑色素瘤和头颈部复发肿瘤，BNCT是行之有效的治疗手段，且已开始尝试治疗肺癌、肝癌、胰腺癌等脏器肿瘤。”梁天骄解释道。他还提到，要加大科研投入，加强国际合作，加快技术创新和产业化进程，希望尽快将这一科技成果转化为实际应用，造福癌症患者。

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把关专家 | 散裂中子源科学中心副主任梁天骄

编辑 | 李婉欣

审核 | 刘肖勇