Русская Википедия:SNS (нейтронный источник)
Spallation Neutron Source — самый интенсивный в мире импульсный ускорительный источник нейтронов в Ок-Риджской национальной лаборатории, США.
Ускорительный комплекс
Поток 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.
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
На комплексе работает 20 экспериментальных станций[5] для проведения экспериментов по материаловедению, биологии, фундаментальной физике.
История
Комплекс 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
- ESS — European Spallation Source
- CSNS — China Spallation Neutron Source
- ISIS (нейтронный источник)
Примечания
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Нейтронный комплекс ИЯИ РАН Шаблон:Wayback, С.Ф. Сидоркин, Э.А. Коптелов
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ An Overview of the Spallation Neutron Source Project Шаблон:Wayback, R.L.Kustom, Proc. LINAC'2000, p.321.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ High-Power Linac for a US Spallation-Neutron Source Шаблон:Wayback, T. P. Wangler et al., Proc. LINAC'96, p.749.