2017年11月30日，英国科学与技术设施理事会（STFC）发布《中子和缪子科学与设施——战略回顾与未来愿景》报告^[1]，以评估目前和未来10年英国中子设施发展的优先事项，回应用户群体对中短期内欧洲可用中子能力可能大幅减少的担忧。报告基于3个中子源设施——英国散列中子源（ISIS）、劳厄-朗之万研究所（ILL）中子源和在建的欧洲散列中子源（ESS），给出了保障用户未来访问中子和缪子（μ子）设施的3种选择方案及若干发展建议。报告得出两项主要结论：一是，确保英国ISIS设施的可持续发展是所有方案中最重要的因素。二是，所有的选择都将涉及与国际合作伙伴谈判ILL延长寿命的未来可能性，以及英国参与ESS科学运行的程度。

1、审查背景

揭示物质结构和磁性的中子技术是实现许多科学发现的重要手段，也是英国未来在先进材料、低碳能源技术、数字经济和医疗保健领域的未来工业战略成功的核心。中子研究在帮助英国实现端到端的材料研发生态系统中发挥着关键作用：从材料的发现到材料和组件规模扩大，再到大批量制造和系统集成服务。

2016欧洲研究基础设施战略论坛（ESFRI）的一项研究表明，未来10年欧洲中子设备的可用性将降低40%。由于运营成本上升、设备寿命限制、更严格的安全要求和燃料供应限制等因素，许多反应堆正在关闭或预计关闭。而且英国与欧洲未来合作的性质也不确定。因此，STFC组织此次审查，以应对用户群体对中子设施使用的担忧。

2、未来15-20年英国中子设施发展愿景及建议

发展愿景：提供世界领先的中子和缪子束，为应对英国和全球挑战做出实际贡献；充分利用正在减少的中子能力，优先考虑最高质量的科学研究；确保对ESS光源的有效访问和利用，实现英国创新园区的技能优势，尤其是哈维尔园区内的ISIS中子卓越中心，从而为英国的科学、工业和设施团体提供工具和技能。

为实现上述愿景，报告提出以下5点建议。

（1）为满足重要科学领域需求，英国政府及相关机构应确保用户对中子设施的访问。在20世纪20年代中期进一步详细评估中子设施需求，并定期进行仪器评估，以确保持续的中子能力投资。

（2）发展新的访问模式以确保访问的敏捷性，使学术界和工业用户可以有效利用中子技术来解决科学和技术挑战。

（3）持续关注降低中子束的时间成本。

（4）最大限度地提高ISIS与其他共同坐落于哈维尔园区的设施的集群效益，使英国的加速器和探测器技术保持世界一流。

（5）中子设施是英国各研究理事会资助的许多研究计划使用的关键能力，这些计划的投入要在均衡的资金组合中予以考虑，以便中子设施资金的增加不以这些研究计划资金的减少为代价。报告建议STFC和其他研究理事会继续控制这一资金平衡，以确保取得最好的总体效果。

3、中子设施访问计划的选择方案

（1）选择方案考虑的3个中子设施。ISIS是世界级的散裂中子设施，其能力与目前英国的许多科学优先事项相匹配，必须成为所有未来访问方案的基础。ILL也是一个世界级的反应堆中子设施，但如果没有达成新的协议，它将面临关闭。ILL提供了一些新的关键能力，例如，用于癌症治疗和核物理研究的同位素生产以及软质物质实验。因此，只要可行，它应该是访问方案的一部分。ESS有可能成为世界领先的设施，将具有一些新的功能，它的长脉冲特性将是ISIS短脉冲系统的很好的补充。但是，ESS至少在10年内不会开始全面运行。

（2）重要时间节点。在接下来的10年中，欧洲的许多中子源将发生重大变化。这些重大变化发生的时间以及关键决策和里程碑日期包括：2018年，ILL必须确保其核运行许可的延期；2019年，德国BER Ⅱ和法国Orpheus反应堆预计关闭；2021年，同意ILL运行至2023年以后的新协议的最后决定期限；2023年，ILL当前协议结束；2023年，ESS前8台仪器开始用户操作；2028年，ESS的全套22种仪器上线运行并达到5兆瓦全束功率。

（3）具体方案。基于ISIS、ILL和ESS这3个设施，报告提出了未来10年英国用户访问中子设施的3种选择方案：基础选项、推荐选项和单一源选项（表1）。

表1  确保用户访问中子设施的3种选择方案及其具体建议

（王海霞）