Spallation Neutron Source — самый интенсивный в мире импульсный ускорительный источник нейтронов в Ок-Риджской национальной лаборатории, США.
| Spallation Neutron Source | |
|---|---|
 | |
| Тип | линак/синхротрон |
| Назначение | источник нейтронов |
| Страна | США |
| Лаборатория | Ок-Ридж |
| Годы работы | с 2007 |
| Технические параметры | |
| Частицы | протоны |
| Энергия | 1 ГэВ |
| Периметр/длина | 248 м |
| Частота повторения | 60 Гц |
| Число частиц в сгустке | 2×1014 |
| Прочая информация | |
| Географические координаты | 35°57′03″ с. ш. 84°18′07″ з. д.HGЯO |
| Сайт | neutrons.ornl.gov/sns |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Ускорительный комплекс
правитьПоток нейтронов возникает в результате реакции скалывания[1][2] при сбросе пучка протонов высокой энергии на мишень из материала с тяжёлым ядром: протон выбивает из ядра отдельные нуклоны, оставляя ядро в нестабильном и возбуждённом состоянии. Ядро излучает протоны, нейтроны, альфа-частицы с характерными "ядерными энергиями" ~ 2 МэВ, за пределы мишени выходят лишь не имеющие электрического заряда нейтроны. Высокоэнергетичные нуклоны, выбитые первичным протоном, продолжают каскадную реакцию скалывания с пониженной энергией. Чтобы спасти установку от перегрева из-за большого тепловыделения, через нее с большой скоростью прогоняют ртуть. Каждую секунду через мишень проходит около трехсот килограммов металла, который затем охлаждается и возвращается в цикл. Эта же ртуть служит основным материалом мишени. Когда протон врезается в ядро ртути, оно разваливается и осколки испаряют нейтроны[3].
Ускорительный комплекс состоит из инжектора, линейного ускорителя, накопительного кольца, и мишенного узла[4]. Пучок отрицательных ионов водорода H− производится в объёмном плазменном ионном источнике, в виде цуга сгустков, которые ускоряются в линейном ускорителе RFQ до энергии 2.5 МэВ и направляются в основной сверхпроводящий линак с энергией на выходе 1 ГэВ.
.jpg)
.jpg)
Далее пучок инжектируется в накопительное кольцо Accumulation Ring (AR), где происходит накопление интенсивного пучка протонов, благодаря перезарядной инжекции: с ионов обдираются электроны. При номинальном режиме работы с мощностью 2 МВт в пучке, в течение 1060 оборотов накапливается 2×1014 протонов в сгустке длительностью 0.7 мкс. Накопленный пучок сбрасывается на ртутную мишень для генерации нейтронов в большом экспериментальном зале. Весь комплекс работает с частотой повторения 60 Гц.
Экспериментальные станции
правитьНа комплексе работает 20 экспериментальных станций[5] для проведения экспериментов по материаловедению, биологии, фундаментальной физике.
История
правитьКомплекс создавался силами шести национальных лабораторий США: Ок-Ридж, Аргонн, Брукхейвен, Беркли, Лос-Аламос, Джефферсон. Разработка комплекса была одобрена конгрессом США в 1995 году[6], сооружение ускорителей обошлось в $1.4 млрд и было завершено в 2006 году, на первых пользователей источник начал работать с 2007 года. За 2017 год более 1400 исследователей использовало установку для экспериментов.
См. также
править- ESS — European Spallation Source
- CSNS — China Spallation Neutron Source
- ISIS (нейтронный источник) Великобритания
Примечания
править- ↑ Нейтронные источники. Дата обращения: 2 января 2020. Архивировано 17 января 2020 года.
- ↑ Нейтронный комплекс ИЯИ РАН Архивная копия от 13 июля 2018 на Wayback Machine, С.Ф. Сидоркин, Э.А. Коптелов
- ↑ «Мы увидели процесс, предсказанный 43 года назад». Дата обращения: 13 февраля 2021. Архивировано 25 июля 2020 года.
- ↑ An Overview of the Spallation Neutron Source Project Архивная копия от 16 июня 2019 на Wayback Machine, R.L.Kustom, Proc. LINAC'2000, p.321.
- ↑ Spallation Neutron Source. Дата обращения: 2 января 2020. Архивировано 12 мая 2020 года.
- ↑ High-Power Linac for a US Spallation-Neutron Source Архивная копия от 23 июня 2019 на Wayback Machine, T. P. Wangler et al., Proc. LINAC'96, p.749.