几个月前的日核危机引发了全世界范围的“核恐慌”，各国纷纷叫停预备开工的核电项目，网民更是以网为媒介展开了一场关于安全性核能是否存在的大讨论。2011年10月21日，中国迄今最大国家重大科技基础项目设施——中国散裂中子源（CNSN）项目花落东莞，仿佛给中国民众的“核恐慌”，注入了一针强心剂，安全性核能确实存在。建成后，中国散裂中子源项目将与正在运行的美国、日本、英国散裂中子源一起，构成世界四大脉冲式散裂中子源。
何谓散裂中子源
散裂中子源是一种新的核科技。它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，并形成非常强的中子束流的技术。散裂用一个比较形象的例子说明就是，将一个垒球用力投到装满球的筐中，有一些球会立刻蹦出来，而更多的球则会弹跳并翻出筐外的过程。“我们知道X射线能够‘拍摄’人的医学影像，而在材料科学、生命科学等领域，科学家们更希望有一种高亮度的‘中子源’，能够像X射线一样拍摄到材料的微观结构。散裂中子源就是一个利用中子来探索微观世界的工具”中国科学院高能物理研究所所长、散裂中子源工程经理陈和生院士介绍说，它就像一台超级显微镜。
“首先要声明的是，核科技不等于一定就有核辐射。散裂中子源就是一部巨大的加速器，和核电站的原理完全不同。”可能考虑到目前国内“核恐慌”的现状，中国科学院高能物理研究所散裂中子源办公室主任陈延伟在介绍强调，核电站是通过可控的一连串原子裂变反应，散发的热量使得水汽化，推动汽轮进行发电；而散裂中子源就是将一颗负氢离子加速，最后撞击在金属靶上获得中子，科学家用中子进行科学实验的过程。后者的辐射主要产生在负氢离子源部分，而且只要一关电源辐射就消失。
目前，世界上正在运行的三大散裂中子源包括英国卢瑟福实验室散裂中子源、美国橡树岭国家实验室散裂中子源和日本原子能研究机构散裂中子源。英国散裂中子源已成功运行超过25年，获得大量成果。目前正将质子加速器束流功率从160千瓦提高到240千瓦，其第二靶站也已于2009年建成运行，有27台谱仪对用户开放，每年用户逾2000人，并与Diamond光源共同构成高科技园区的核心。日本散裂中子源造价17亿美元，其中一台3000兆电子伏特的快循环同步加速器将提供设计束流功率为1兆瓦的质子束流用于驱动散裂中子源，2008年5月产生中子，目前10台谱仪对用户开放，6台正建，6台正在设计。其用户增长极为迅速，正在酝酿建设新的2兆瓦的散裂中子源。美国散裂中子源造价14亿美元，设计束流功率1.4兆瓦，目前稳定运行在900千瓦，是世界最亮的脉冲中子源，2006年产生中子，其18台谱仪对用户开放，5台在建，3台正在建议中，还依托散裂中子源建立纳米材料科学中心。
散裂中子源让各国不计成本的追捧，很重要的原因在于它应用很广泛。一方面可以用于探索物质微观结构，例如研究DNA、蛋白质、飞机材料、结晶材料、聚合物等结构，将帮助揭开大千世界的神秘面纱；另一方面它也可用高能质子撞击重金属靶，产生极为短暂的高强度的中子脉冲，为众多学科前沿领域的研究提供一种最先进、不可替代的研究工具。陈和生院士介绍说，散裂中子源的建设将为我国在物理、化学、生命科学、材料科学、纳米科学、医药、国防科研和新型核能开发等学科前沿领域的基础研究和高新技术开发提供一个强大的科学研究平台。
铀招损，钍受益
为解决人类未来的能源需求，人类研究应用铀和钚的核电技术已经有六七十年了，虽然核电相对于煤电有其不可替代的优点，但是安全性和核废料的处置两大问题一直引起广泛关注。钍具有存量丰富、无放射性、易处理等优点，且作为核燃料，拿它来发电，既安全又绿色，是铀和钚最理想的替代品，当然不可避免的成为核能开发的新宠儿。
翻开核能利用的研究发展史，我们注意到科学家早在上世纪50至70年代就研究过钍元素。如何点“钍”成金，目前大体有三种思路：思路之一是改造现有核电站使用铀钍混合燃料。要想“钍基反应堆”中的钍-232持续不断地转变为铀-233，关键是要提供足够强的中子源来辐照它。现在正在运行的核电站的“铀基反应堆”就是强大的中子源。如果将钍嵌入低浓缩铀的核反应堆中，只要设计得当，就可以改造成为铀钍混合的核反应堆，高的中子通量不但够维持链式反应的需要，而且还有足够多的中子让钍-232持续生成新的铀-233，实现可裂变物质在堆内的不断增殖。思路之二是设计“新型钍基熔盐增殖堆”。该方法利用液态氟化钍为主要燃料建造“钍基熔盐核反应堆”，这种堆只需在常规的大气压状态下就可以运行，因此对主回路里的泵和管道的机械性能要求就低得多，使得运行安全有了保障。为了进一步保障安全运行，堆芯下方还设计了一个“易熔塞”。反应堆过热时，这个小塞子会熔化，熔盐就排入一个容器。裂变物质离开了堆芯，核反应就不会达到临界，链式反应就自动停止了，非常安全。思路之三就是用加速器制造中子流注入钍堆。具体做法是使用一台高能带电粒子加速器将带电粒子(质子)加速到足够高的能量，让它轰击一块铅靶，便会释放出中子，这些中子被注入“钍堆”撞击堆芯的钍核，就诞生铀-233从而开始裂变的链式反应。
强流质子加速器能点“钍”成金
在三种思路中，第一种在原有核电站基础上能够提供足够多的中子让钍-232持续生成新的铀-233，实现可裂变物质在堆内的不断增殖，但核污染及安全性依旧待考证；第二种核安全性能够得到解决，但是制造这种堆还有很多技术问题需要解决。例如，在大功率状态下发电运行，所有用于主回路的部件、管道的材料能否在承受高温的同时耐腐蚀、耐辐照等；可以看出前两种思路在安全清洁性与技术成熟方面都只能二取其一，那么究竟有没有能够同时解决目前“核恐慌”者们心里担心的安全、清洁等问题的思路呢？显然，第三种能。
美国能源部费米国家加速器实验室的物理学家拉杰德兰·拉哈解释说，想要减少核废物的产生，科学家只要利用高强度的质子加速器得到高速运行的中子就行。因为高速中子能将核废料——钍-232及铀-238转化成核燃料。它得益于“加速器驱动次临界系统”(ADS)的设计。在这种设计中，ADS系统能够利用加速器加速的高能质子与重靶核发生散裂反应，用散裂产生的大量中子作为中子源与钍等核燃料发生核裂变，将核裂变产生的热量转化为能量，利用多余的中子增值核材料的嬗变核废物。堆芯里已经没有铀或钚的参与，这意味着核能的生产更加清洁安全了。常见的核反应堆在“临界状态”时链式反应可持续进行，不需人工干预。但问题是一旦失控就会出现严重事故。前苏联乌克兰切尔诺贝利核电站一个反应堆就是因为在很低功率状态下运行不稳定，超临界失控导致爆炸。现在的ADS系统则不同，当切断质子束那一刻，钍堆内立即没有中子注入，就不能产生足够的裂变物质，无法维持临界状态，于是链式反应迅即自动停止。所以，这种驱动方法是非常好的安全手段，根本不必担心堆芯熔毁。
虽然ADS能够点“钍”成金，并且安全清洁，但现阶段的中国依旧存在一个问题：若用现有的技术制造大能力的质子，需要很庞大的质子加速器，这样的话，制造费用将异常的昂贵。因为它需要的能量强度比目前最先进的质子加速器还要高出10倍。
如今，散裂中子源项目的开展，正好解了中国核能开发的燃眉之急。该项目主要建设1台束流动能为80兆电子伏特的负氢离子直线加速器、1台束流动能为1600兆电子伏特的快循环质子同步加速器、2条束流输运线、1个靶站、3台谱仪及相应配套设施和土建工程。建成后将成为发展中国家的第一台散裂中子源，也将为中国清洁安全核能的后续开发提供了条件。另外，中国科学院基础科学局局长张杰院士介绍，散裂中子源是世界中子源的主流发展方向，与核反应堆中子源相比具有高脉冲通量、产生丰富的高能短波中子、低本底、不使用核燃料、只产生极少量活化产物等许多独特性能。
几十年来，科学家一直梦想着将钍制成生产核能的可替代燃料。散裂中子源项目在中国的落户，让中国科学家离这一梦想又进了一步。
