| Spallationsneutronkälla | |
|---|---|
| Sorts | linac / synkrotron |
| Ändamål | neutronkälla |
| Land | USA |
| Laboratorium | Oak Ridge |
| År av arbete | sedan 2007 |
| Tekniska specifikationer | |
| Partiklar | protoner |
| Energi | 1 GeV |
| Omkrets/längd | 248 m |
| Upprepningsfrekvens | 60 Hz |
| Antal partiklar i ett gäng | 2×10 14 |
| annan information | |
| Geografiska koordinater | 35°57′03″ s. sh. 84°18′07″ W e. |
| Hemsida | neutrons.ornl.gov/sns |
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |
Spallation Neutron Source är världens mest intensiva pulsaccelerator neutronkälla vid Oak Ridge National Laboratory , USA.
Neutronflödet uppstår som ett resultat av splittringsreaktionen [1] [2] när en högenergiprotonstråle släpps på ett mål av ett material med en tung kärna: protonen slår ut enskilda nukleoner från kärnan och lämnar kärnan i ett instabilt och exciterat tillstånd. Kärnan avger protoner, neutroner, alfapartiklar med karakteristiska "kärnenergier" ~ 2 MeV, bara neutroner som inte har en elektrisk laddning går bortom målet. De högenerginukleoner som slås ut av den ursprungliga protonen fortsätter kaskadsplittringsreaktionen med reducerad energi. För att rädda installationen från överhettning på grund av hög värmeavgivning drivs kvicksilver genom den med hög hastighet. Varje sekund passerar cirka trehundra kilo metall genom målet, som sedan svalnar och återgår till cykeln. Samma kvicksilver fungerar som det huvudsakliga målmaterialet. När en proton träffar kvicksilverkärnan faller den isär och fragmenten avdunstar neutroner [3] .
Acceleratorkomplexet består av en injektor, en linjäraccelerator , en lagringsring och en målenhet [4] . En stråle av negativa vätejoner H − produceras i en volymetrisk plasmajonkälla , i form av ett tåg av knippen, som accelereras i RFQ linjäracceleratorn till en energi av 2,5 MeV och skickas till den supraledande huvudlinacen med en utgång energi på 1 GeV.
Därefter injiceras strålen i ackumuleringsringen (AR), där en intensiv protonstråle ackumuleras på grund av laddningsutbytesinjektion : elektroner tas bort från jonerna. I det nominella driftläget med en effekt på 2 MW i strålen, under 1060 varv, ackumuleras 2×10 14 protoner i ett gäng med en varaktighet på 0,7 μs. Den ackumulerade strålen släpps på ett kvicksilvermål för att generera neutroner i en stor experimenthall. Hela komplexet arbetar med en repetitionshastighet på 60 Hz.
Komplexet har 20 experimentella stationer [5] för att utföra experiment inom materialvetenskap, biologi och grundläggande fysik.
Komplexet skapades av sex amerikanska nationella laboratorier: Oak Ridge , Argonne , Brookhaven , Berkeley , Los Alamos , Jefferson . Utvecklingen av komplexet godkändes av den amerikanska kongressen 1995 [6] ; konstruktionen av acceleratorerna kostade 1,4 miljarder dollar och slutfördes 2006; källan började arbeta för de första användarna 2007. Under 2017 använde mer än 1 400 forskare upplägget för experiment.