Европейский источник расщепления
 | Эта статья содержит контент, написанный как реклама . ( июнь 2021 г. ) |
 Научная цель: предоставить уникальную информацию о структуре и свойствах материалов по всему спектру биологии, химии, физики и техники. | |
| Расположение | Лунд , Швеция |
|---|---|
| Предложить | ЭРИК |
| Сайт проекта | Эсс |
| Статус | В разработке |
| Тип | Исследовательские лаборатории |
| Дата начала | 2013 |
| Дата завершения | 2025 |
| Наука с нейтронами |
|---|
 |
| Фонды |
| Рассеяние нейтронов |
| Другие приложения |
|
| Инфраструктура |
|
| Нейтронные установки |
Европейский источник расщепления ERIC ( ESS ) — это строящийся в настоящее время многопрофильный исследовательский центр. [1] в Лунде , Швеция. [2] Центр управления данными и программного обеспечения (DMSC) расположен в Копенгагене , Дания. [3] 13 европейских стран-участников являются партнерами в строительстве и эксплуатации ESS. [4] Планируется, что ESS начнет свою программу научных пользователей в 2023 году, а этап строительства должен быть завершен к 2025 году. [5] ESS позволит ученым наблюдать и понимать основные атомные структуры и силы , что в настоящее время недостижимо с другими источниками нейтронов с точки зрения длин и временных масштабов. [6] Исследовательский центр расположен недалеко от лаборатории MAX IV , которая проводит исследования синхротронного излучения . Строительство объекта началось летом 2014 года, а первые научные результаты запланированы на 2023 год.
Во время работы ESS будет использовать ядерный расщепление — процесс, при котором нейтроны высвобождаются из тяжелых элементов протонами высокой энергии . Это гораздо более безопасный процесс, чем деление урана , поскольку реакция требует внешнего источника энергии, который можно легко остановить. Эта установка является примером источника «длинных импульсов» (миллисекунды). [7] [8]
Установка состоит из линейного ускорителя , в котором протоны ускоряются и сталкиваются с вращающейся вольфрамовой мишенью, охлаждаемой гелием, генерируя интенсивные импульсы нейтронов. Вокруг вольфрама расположены ванны криогенного водорода , питающие нейтронные суперзеркала . Он действует аналогично оптическим волокнам , направляя пучки нейтронов на экспериментальные станции, где проводятся исследования целого ряда материалов.
Рассеяние нейтронов может быть применено к ряду научных исследований в физике, химии, геологии, биологии и медицине. Нейтроны служат уникальным зондом для выявления структуры и функций материи от микроскопического до атомного масштаба, с потенциалом для разработки новых материалов и процессов. [9]
Во время строительства 1 октября 2015 года ESS стала Европейским консорциумом исследовательской инфраструктуры (ERIC).
Европейский инвестиционный банк инвестировал в ESS 50 миллионов евро. Эта инвестиция поддерживается InnovFin-EU Finance for Innovators. [10] инициатива, созданная Группой ЕИБ в сотрудничестве с Европейской комиссией в рамках Horizon 2020 , программы исследований и инноваций ЕС. [11] [12]
История
[ редактировать ]
Когда в 1985 году в Англии был построен источник нейтронов ISIS , его успех в создании непрямых изображений молекулярных структур в конечном итоге открыл возможность создания гораздо более мощного источника расщепления. К 1993 году Европейская ассоциация по рассеянию нейтронов начала выступать за строительство нового источника расщепления, и этот проект в конечном итоге стал известен как ESS. [13]
Нейтронная наука вскоре стала важнейшим инструментом в разработке промышленных и потребительских товаров во всем мире. Настолько, что Организация экономического развития (ОЭСР) заявила в 1999 году, что необходимо построить новое поколение источников нейтронов высокой интенсивности, по одному в Северной Америке, Азии и Европе. [13] Проблема Европы заключалась в разнообразии национальных правительств и активном исследовательском сообществе, насчитывающем тысячи людей. В 2001 году в европейской дорожной карте по разработке систем сжигания ядерных отходов с приводом от ускорителей предполагалось, что ESS может подготовить луч для пользователей в 2010 году. [14] Европейская международная целевая группа собралась в Бонне в 2002 году для рассмотрения результатов, и был достигнут положительный консенсус в отношении создания ESS. Группа заинтересованных сторон встретилась год спустя, чтобы оценить прогресс целевой группы, а в 2003 году была принята новая концепция проекта, которая определила курс для начала операций к 2019 году. [13]
В течение следующих пяти лет был выбран Лунд, Швеция в качестве места расположения ESS ; Окончательный выбор Лунда был объявлен в Брюсселе 28 мая 2009 года. [13] 1 июля 2010 года персонал и операции ESS Scandia были переведены из Лундского университета в компанию European Spallation Source ESS AB, компанию с ограниченной ответственностью, созданную для проектирования, строительства и эксплуатации Европейского источника расщепления в Лунде. Штаб-квартира компании расположена в центре Лунда. [15]
ESS стала Европейским консорциумом исследовательской инфраструктуры (ERIC) 1 октября 2015 года. Членами-основателями Европейского источника расщепления ERIC являются Чехия, Дания, Эстония, Франция, Германия, Венгрия, Италия, Норвегия, Польша, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания. [16]
По состоянию на 2013 год ориентировочная стоимость объекта составит около 1,843 миллиарда евро. (или $1,958 млрд.) Принимающие страны Швеция и Дания планируют покрыть примерно по половине суммы. Однако переговоры о точных размерах взносов от каждого партнера все еще продолжаются. [17] С 2010 по 30 сентября 2015 года ESS работала как шведский aktiebolag , или AB. [13]
Выбор места
[ редактировать ] | Эта статья может чрезмерно полагаться на источники, слишком тесно связанные с предметом , что потенциально препятствует тому, чтобы статья была проверяемой и нейтральной . ( Май 2013 г. ) |
Первоначально рассматривались три возможных места размещения ESS: Бильбао (Испания), Дебрецен (Венгрия) и Лунд (Швеция). [18]
28 мая 2009 года семь стран заявили о поддержке размещения ESS в Швеции. Кроме того, Швейцария и Италия заявили, что большинством поддержат этот сайт. [19] 6 июня 2009 года Испания сняла кандидатуру Бильбао и подписала соглашение о сотрудничестве со Швецией, поддержав Лунд в качестве основного объекта, но при этом работы по разработке ключевых компонентов будут выполняться в Бильбао. Это фактически определило местонахождение ESS; сейчас идут детальные экономические переговоры между странами-участницами. [20] 18 декабря 2009 года Венгрия также решила предварительно поддержать ESS в Лунде, сняв таким образом кандидатуру Дебрецена. [18] [21]
Строительство объекта началось в начале 2014 года, а мероприятие состоялось в сентябре того же года. Пользовательская программа начнется в 2023 году, а полностью ввести ее в эксплуатацию планируется к 2025 году. [5]
Линейный ускоритель
[ редактировать ]
ESS использует линейный ускоритель [22] ( линейный ускоритель ) для ускорения пучка протонов на выходе источника ионов с энергией от 75 кэВ до 2 ГэВ , на входе в ускоритель протоны движутся со скоростью ~1% скорости света , а в конце ускорителя они достигают скорости ~95% скорости света. В ускорителе используются как обычные проводящие, так и сверхпроводящие резонаторы .
Обычными проводящими резонаторами являются радиочастотный квадруполь RFQ , работающий на частоте 352,21 МГц и ускоряющий пучок протонов до энергии 3,62 МэВ. Следующая структура представляет собой линию транспортировки протонов средней энергии, MEBT, которая транспортирует луч от RFQ к следующей структуре для дальнейшего ускорения. В МЭБТ измеряются свойства пучка, очищается луч от поперечного ореола вокруг пучка, а также очищаются начало и хвост импульса пучка с помощью поперечно отклоняющего электромагнитного прерывателя. Линак с дрейфовой трубкой, DTL, который представляет собой структуру после MEBT, ускоряет пучок до ~ 90 МэВ. При этой энергии происходит переход от нормальных проводящих резонаторов к сверхпроводящим.
Три семейства сверхпроводящих резонаторов ускоряют пучок до конечной энергии 2 ГэВ, сначала секция с использованием резонаторов с двумя спицами до энергии ~ 216 Мэв, затем два семейства эллиптических резонаторов, оптимизированных для ускорения протонов средней и высокой энергии при частота 704,42 МГц. Следуя за эллиптическими резонаторами, линия передачи направляет луч к мишени, и непосредственно перед отправкой луча к мишени для производства нейтронов расщепления расширяет луч и окрашивает мишень, чтобы рассеять генерируемое тепло на большей площади.
Частота следования линейного ускорителя составляет 14 Гц, а длительность импульсов протонов 2,86 мс, что обеспечивает коэффициент заполнения линейного ускорителя 4%. Ток пучка внутри импульса составляет 62,5 мА, средний ток пучка — 2,5 мА.
За исключением запроса предложений, в котором для ускорения и фокусировки луча используется та же структура и поле, поперечная фокусировка пучка протонов выполняется с помощью магнитных линз. При транспортировке пучка низкой энергии сразу после источника ионов магнитные соленоиды используются постоянные квадрупольные магниты , в ДТЛ используются , а в остальной части линейного ускорителя используются электромагнитные квадруполи.
Цель расщепления и ее воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]
- Источник ESS будет построен вокруг твердой вольфрамовой мишени, охлаждаемой газообразным гелием . [23] [24] [25]
- Радиоактивные вещества будут генерироваться в процессе расщепления , но твердая мишень делает обращение с этими материалами проще и безопаснее, чем если бы использовалась жидкая мишень.
- ESS, E.on и Lunds Energi сотрудничают в проекте, целью которого является сделать этот объект первым в мире полностью устойчивым крупномасштабным исследовательским центром за счет инвестиций в ветроэнергетику . [26] Ожидается, что проект ESS будет включать расширение ветряной электростанции Нистед .
- радиоактивных материалов Потребуется хранение и транспортировка , но потребность в них гораздо меньше, чем в ядерном реакторе .
- Ожидается, что ESS будет нейтральной по отношению к CO 2 . [27]
- Недавние улучшения конструкции позволят снизить потребление энергии в ESS. [28] [29]
Приборы нейтронного рассеяния и визуализации в ESS
[ редактировать ]
Целевая станция окружена приборными залами с научными приборами, расположенными в четырех секциях по сторонам света. [30] В западной части научные инструменты расположены в 156 метрах от центра целевой станции. Расстояние составляет от 50 до 80 метров в южной части, а научные инструменты, расположенные ближе всего к целевой станции, находятся в северной и восточной частях. [30]
Первоначально будет установлено 15 различных научных приборов: [31]
Крупномасштабные конструкции:
- ОДИН (изображения) [31]
- СКАДИ общего назначения ( SANS ) [31]
- ЛоКИ (Широкополосный SANS) [31]
- ТОРМОЗ (Горизонтальный рефлектометр ) [31]
- ESTIA (Вертикальный рефлектометр) [31]
- ХЕЙМДАЛЬ (Порошковый дифрактометр ) [31]
- МЕЧТА (Порошковый дифрактометр) [31]
- ПИВО (Инженерный дифрактометр) [31]
- MAGiC (дифрактометр магнетизма) [31]
- NMX (макромолекулярный дифрактометр) [31]
- CSPEC холодного прерывателя ( Спектрометр ) [31]
- T-REX (спектрометр с термическим прерывателем) [31]
- БИФРОСТ (Кристалланализатор-спектрометр) [31]
- ВЕСПА (Вибрационный спектрометр) [31]
- ЧУДЕСА (Спектрометр обратного рассеяния) [31]
ЭССнуСБ
[ редактировать ]Проект нейтринного суперпучка ESS направлен на создание самого мощного нейтринного пучка в мире. [32] [33]
См. также
[ редактировать ]- Источник нейтронов ISIS — единственный в Европе импульсный источник расщепления.
- J-PARC — самый мощный в мире источник расщепления, расположенный в Японии.
- MAX IV — установка синхротронного излучения в Лунде
- Источник нейтронов расщепления
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Европейский источник расколов — домашняя страница» . ЭСС . 2014. Архивировано из оригинала 17 мая 2014 года . Проверено 5 августа 2014 г.
- ^ Европейский источник расщепления. «Еженедельные новости строительной площадки» . europeanspallationsource.se . Проверено 17 июля 2015 г.
- ^ «Центр управления данными и программного обеспечения | ESS» . europeanspallationsource.se . Проверено 22 июля 2024 г.
- ^ «ЭСС – Введение» . Европейский источник расщепления . 2013 . Проверено 11 марта 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Европейский источник расколов (апрель 2015 г.). Отчет о деятельности за 2015 год (PDF) . Лунд: ESS. Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2015 года . Проверено 17 июля 2015 г.
- ^ Европейский источник расщепления. «Уникальные возможности ESS» . europeanspallationsource.se . Проверено 17 июля 2015 г.
- ^ Мезей, Ференц (1996). «Смысл существования источников расщепления с длинными импульсами». Журнал нейтронных исследований . 6 (1–3): 3–32. дои : 10.1080/10238169708200095 .
- ^ Мезей, Ференц (1997). «Длинноимпульсные источники расщепления». Физика Б: Конденсированное вещество . 234–236: 1227–1232. Бибкод : 1997PhyB..234.1227M . дои : 10.1016/S0921-4526(97)00271-8 .
- ^ «Как скромный нейтрон может помочь разгадать некоторые из глубочайших загадок Вселенной | Исследования и инновации» . project.research-and-innovation.ec.europa.eu . 29 мая 2023 г. Проверено 8 июня 2024 г.
- ^ «Информационный бюллетень ЕС «Финансы для новаторов»» (PDF) . Европейский инвестиционный банк . Проверено 4 февраля 2024 г.
- ^ Банк, Европейские инвестиции (27 января 2022 г.). Отчет о деятельности ЕИБ за 2021 год . Европейский инвестиционный банк. ISBN 978-92-861-5108-8 .
- ^ «InnovFin ЕС Финансы для инноваторов» . EIB.org . Проверено 12 мая 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и «История ЕСС» . Европейский источник расщепления . 2013 . Проверено 11 марта 2014 г.
- ^ Европейская дорожная карта по разработке систем с ускорительным приводом (ADS) для сжигания ядерных отходов. Красивый макет с плохими изображениями. Уродливый макет с хорошими изображениями. Архивировано 22 июля 2015 г. на Wayback Machine.
- ^ «Европейский источник расщепления | ESS» . Europeanspallationsource.se . Проверено 11 марта 2014 г.
- ^ Европейский источник расколов ERIC (20 августа 2015 г.). «Европейская комиссия учреждает ESS как европейский консорциум исследовательской инфраструктуры» . Европейский источник расщепления . ЭСС . Проверено 22 января 2016 г.
- ^ Часто задаваемые вопросы Финансирование и затраты - ESS
- ^ Jump up to: а б «ESS Magyarország» . Esshungary.eu. Архивировано из оригинала 11 марта 2014 г. Проверено 11 марта 2014 г.
- ^ «Четкая поддержка ESS в Швеции: большой шаг для европейской науки» (пресс-релиз). Ess-scandinavia.eu. 29 мая 2009 г. Архивировано из оригинала 7 июня 2009 г.
- ^ «Шведско-испанское соглашение по ESS в Лунде начало нового этапа сотрудничества» (Пресс-релиз). Ess-scandinavia.eu. 10 июня 2009 г. Архивировано из оригинала 21 декабря 2009 г.
- ^ «Венгрия станет 14-м партнером Европейского исследовательского центра по изучению источников расщепления. Все три бывших претендента на это место теперь объединяют усилия для строительства ESS в Швеции» . Архивировано из оригинала 21 декабря 2009 года.
- ^ Гароби, Роланд; и др. (2018). «Европейская конструкция источника расщепления» . Физика Скрипта . 93 (1): 014001. Бибкод : 2018PhyS...93a4001G . дои : 10.1088/1402-4896/aa9bff .
- ^ Мурманн, Райнер; Бонгардт, Клаус; Чирики, Суреш (28 марта 2009 г.). «Аспекты безопасности объектов большой мощности для европейских источников расщепления» (PDF) . Исследовательский центр Юлих . Проверено 1 апреля 2009 г.
- ^ Мурманн, Райнер; Райхе-Бегеманн, Сигрид (28 марта 2009 г.). «Безопасность и лицензирование европейского источника расщепления (ESS)» (PDF) . Исследовательский центр Юлих . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2011 года . Проверено 1 апреля 2009 г.
- ^ Мир физики. «Прицел твердо нацелен на цель» . Мир физики . Институт физики. Архивировано из оригинала 6 апреля 2017 года . Проверено 22 января 2016 г.
- ^ «Наша уникальная концепция устойчивой энергетики» . Архивировано из оригинала 26 января 2012 года.
- ^ Наука ДК (22 июля 2015 г.). «Хорошие новости для климата: датско-шведский исследовательский центр станет CO2-нейтральным» . Наука ДК . Проверено 22 января 2016 г.
- ^ Европейский источник расколов ERIC. «Инновации и инженерия выводят ESS на путь устойчивого развития» . europeanspallationsource.se . ЭСС . Проверено 22 января 2016 г.
- ^ Паркер, Т. «Отчет об энергетическом проектировании ESS за 2013 год» (PDF) . europeanspallationsource.se . ЭСС. Архивировано из оригинала (PDF) 27 января 2016 года . Проверено 22 января 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Пеггс, Стивен (2013). «Сюита эталонных инструментов». Отчет о техническом проекте ESS (PDF) . Европейский источник расщепления. стр. 53–55. ISBN 978-91-980173-2-8 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Андерсен, К.Х.; и др. (21 марта 2020 г.). «Инструментальный набор Европейского источника расщепления» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 957 : 163402. Бибкод : 2020NIMPA.95763402A . дои : 10.1016/j.nima.2020.163402 . hdl : 10261/218615 . S2CID 212411827 .
- ^ https://essnusb.eu/ .
{{cite web}}: Отсутствует или пусто|title=( помощь ) - ^ Алеку, А.; Бауссан, Э.; Кральевич, Н. Бласкович; Бленноу, М.; Богомилов М.; Букерель, Э.; Бургман, А.; Карлайл, CJ; Седеркалл, Дж.; Кристиансен, П.; Коллинз, М.; Моралес, Э. Кристальдо; Д'Алесси, Л.; Данаред, Х.; де Андре, JPAM (декабрь 2021 г.). «Обновленные физические характеристики эксперимента ESSnuSB». Европейский физический журнал C . 81 (12): 1130. arXiv : 2107.07585 . Бибкод : 2021EPJC...81.1130A . doi : 10.1140/epjc/s10052-021-09845-8 . ISSN 1434-6044 . S2CID 236033945 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- С. Пеггс и др. Отчет о техническом проекте ESS. Архивировано 15 июля 2015 г. в Wayback Machine , апрель 2013 г.
- Европейский источник расщепления. Отчет о деятельности источников раскола в Европе за 2015 г. , апрель 2015 г.
- Европейский источник расщепления. Тематическая серия: The ESS Instrument Suite , 2014–2015 гг.
- Халлонстен, О. 2012. Введение: В поисках обещания. В О. Халлонстене (ред.) В поисках обещания: перспективы политического процесса по созданию Европейского источника расщепления (ESS) в Лунде, Швеция (стр. 11–19). Лунд: Архив Академик Пресс, 2012, с. 12.
- Пролингойер, Н.; Хербст, М.; Хеуэль-Фабианек, Б.; Мурманн, Р.; Набби, Р.; Шлёгль Б., Вандерборгт Дж. 2009: Оценка мощности дозы от активированных подземных вод на площадках ускорителей. Ядерные технологии, Vol. 168, № 3, декабрь 2009 г., с. 924-930
- Хеуэль-Фабианек, Б. 2014: Коэффициенты распределения (Kd) для моделирования процессов переноса радионуклидов в подземных водах (PDF; 9,4 МБ) Отчеты JÜL, Forschungszentrum Jülich, № 4375, 2014, ISSN 0944-2952
- Т. Паркер. Отчет об экологическом проектировании ESS , январь 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Веб-сайт European Spallation Source . Самый актуальный источник информации о проекте ESS.
- Еженедельные обновления строительства ЕСС и онлайн веб-камеры на строительной площадке.
- essworkshop.org - Посмотрите, как продвигается разработка приборов для будущей ESS-Scandinavia.
- BrightnESS, грантовый проект ЕС в поддержку ESS.
- SREss, грантовый проект ЕС в поддержку ESS.
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
