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美國(guó)華盛頓特區(qū)國(guó)際冬季會(huì)議和核技術(shù)博覽會(huì)
核科學(xué)是對(duì)我們所知的最小事物之一——原子核的研究。但是，盡管它比原子小 100,000 倍，微小的原子核卻對(duì)我們的世界產(chǎn)生巨大影響。核科學(xué)和技術(shù)為我們帶來(lái)了癌癥治療、太空任務(wù)能源、新作物品種、更安全的醫(yī)療用品以及一些最清潔、最環(huán)保的發(fā)電方式。
美國(guó)核學(xué)會(huì) (ANS) 是那些擁護(hù)核科學(xué)和技術(shù)的人士的首要組織，因?yàn)樗鼈優(yōu)楦纳迫藗兊纳詈捅Ｗo(hù)地球做出了重要貢獻(xiàn)。
美國(guó)華盛頓特區(qū)國(guó)際冬季會(huì)議和核技術(shù)博覽會(huì)聚焦：洛斯阿拉莫斯的中子成像
核科學(xué)雖研究極小的原子核，卻對(duì)世界影響巨大，為癌癥治療、太空能源、新作物品種、醫(yī)療用品安全及清潔發(fā)電等方面帶來(lái)貢獻(xiàn)。美國(guó)核學(xué)會(huì)作為擁護(hù)核科學(xué)和技術(shù)的重要組織，認(rèn)可其對(duì)改善生活和保護(hù)地球的重要意義。
在材料科學(xué)領(lǐng)域，了解材料在真實(shí)條件下的內(nèi)部行為是開(kāi)發(fā)新材料和推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。中子成像作為一種獨(dú)特且強(qiáng)大的方法，能在不改變或破壞樣本的情況下，研究材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和行為，為核材料和技術(shù)推進(jìn)提供關(guān)鍵見(jiàn)解。
中子在探測(cè)材料性質(zhì)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。與和電子殼層相互作用的X射線不同，中子與原子核相互作用，其相互作用高度依賴同位素，且對(duì)任何給定同位素，中子能量都會(huì)產(chǎn)生顯著變化。這使得中子能輕松穿透致密厚重材料，同時(shí)對(duì)氫等輕元素保持高度敏感。這種特性組合，讓中子成為研究核系統(tǒng)中材料的獨(dú)特工具，尤其在探測(cè)極端條件下材料方面效果顯著，對(duì)于理解核材料、為核反應(yīng)堆模擬和許可提供可靠數(shù)據(jù)至關(guān)重要。
中子散射技術(shù)如衍射，對(duì)研究核能相關(guān)材料的晶體結(jié)構(gòu)和行為有價(jià)值，但側(cè)重整體性質(zhì)，難以捕捉空間變化。而過(guò)去十年成像技術(shù)的進(jìn)步，讓中子成像能滿足對(duì)核材料更詳細(xì)全面表征的需求。探測(cè)器靈敏度、空間分辨率和采集模式的改進(jìn)，使中子成像從定性方法轉(zhuǎn)變?yōu)榫_的定量工具，能在極端條件下進(jìn)行原位微結(jié)構(gòu)和同位素分布的高分辨率映射。這種理解對(duì)確保下一代反應(yīng)堆的安全、效率和壽命至關(guān)重要，這些反應(yīng)堆在全球向清潔可靠能源過(guò)渡中扮演關(guān)鍵角色。
洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在錒系元素研究和材料科學(xué)方面有專業(yè)知識(shí)，在結(jié)合尖端中子科學(xué)方面能力獨(dú)特。洛斯阿拉莫斯中子科學(xué)中心（LANSCE）擁有世界級(jí)質(zhì)子加速器及兩個(gè)中子散裂源用戶設(shè)施：盧讓中心（調(diào)制中子）和武器中子研究（WNR）設(shè)施（未調(diào)制中子）。散裂源由短質(zhì)子脈沖驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)能量分辨的中子成像，允許研究人員利用中子獨(dú)特的能量依賴截面，在像素級(jí)別提取同位素或微觀結(jié)構(gòu)信息。
在LANSCE，中子成像在多個(gè)飛行路徑上進(jìn)行，每個(gè)路徑針對(duì)特定研究需求定制并提供獨(dú)特成像模式。盧讓中心的飛行路徑11（ASTERIX）專門用于冷中子成像，擅長(zhǎng)探測(cè)輕元素和精細(xì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，支持相位對(duì)比成像、暗場(chǎng)成像和氫映射等技術(shù)，有助于推進(jìn)材料行為理解。
除了冷中子成像，LANSCE還在盧讓中心的飛行路徑5（ERNI）和飛行路徑4（HIPPO）上提供先進(jìn)的熱中子和超熱中子成像能力。這些光束線支持中子共振成像（NRI）和布拉格邊緣成像（BEI）等技術(shù)。NRI能生成同位素組成的二維圖，三維映射樣品內(nèi)同位素密度，對(duì)研究復(fù)雜輻照核燃料等材料有價(jià)值。HIPPO能同時(shí)進(jìn)行成像和衍射測(cè)量，將成像的空間分辨率與整體衍射測(cè)量的敏感性相結(jié)合，提高空間分辨微觀結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。
WNR設(shè)施的飛行路徑60 - R針對(duì)使用MeV中子的成像進(jìn)行了優(yōu)化，適合核廢物檢查的技術(shù)開(kāi)發(fā)，能為未來(lái)使用緊湊型短脈沖中子源進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析奠定基礎(chǔ)。
LANSCE還利用傳統(tǒng)射線照相方法滿足核能部門需求，如將中子成像應(yīng)用于研究熔鹽的熱物理性質(zhì)。中子成像能遠(yuǎn)程和非破壞性地測(cè)量含錒系元素的氯化物基熔鹽的關(guān)鍵熱物理性質(zhì)，具有直觀監(jiān)測(cè)樣品、所需材料量少等優(yōu)勢(shì)。
目前，先進(jìn)的中子成像技術(shù)在核材料研究中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，這個(gè)跨學(xué)科社區(qū)正處于關(guān)鍵時(shí)刻。中子成像在核材料科學(xué)方面的持續(xù)進(jìn)步需要共同努力。LANSCE每年早春發(fā)布材料科學(xué)項(xiàng)目提案征集，還與核科學(xué)用戶設(shè)施（NSUF）合作，為研究人員提供資金用于在輻照后材料上進(jìn)行中子散射實(shí)驗(yàn)。研究人員可聯(lián)系LANSCE網(wǎng)站上的光束線科學(xué)家，共同推動(dòng)中子成像及其在核能領(lǐng)域應(yīng)用的邊界。
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下屆展會(huì)時(shí)間：2025年11月09號(hào)~11月12號(hào)
展會(huì)地點(diǎn)：美國(guó) 華盛頓特區(qū)
展會(huì)行業(yè)：能源
