Источник нейтронов расщепления

Эта статья об источнике расщепительных нейтронов ORNL в США. Информацию о других источниках нейтронов расщепления см. в разделе «Расщепление § Установки для расщепления» .

Объект для пользователей Управления науки Министерства энергетики США
Расположение:	Национальная лаборатория Ок-Ридж, Ок-Ридж, Теннесси , США
Научная цель:	Предоставляйте уникальную информацию о структуре и свойствах материалов по всему спектру биологии, химии, физики и техники.
Организация:	SNS является частью Управления нейтронных наук ORNL, в которое также входит изотопный реактор с высоким потоком, стационарный источник нейтронов.
Веб-сайт:	neutrons.ornl.gov

Источник нейтронов расщепления ( SNS на базе ускорителя ) — это источник нейтронов в США, который обеспечивает самые интенсивные импульсные пучки нейтронов в мире для научных исследований и промышленных разработок. Ежегодно в этом учреждении принимают участие сотни исследователей из университетов, национальных лабораторий и промышленности, которые проводят фундаментальные и прикладные исследования и разработки технологий с использованием нейтронов. SNS является частью Национальной лаборатории Ок-Ридж , которой управляет UT-Battelle Министерства энергетики США (DOE). SNS — это пользовательский центр Управления науки Министерства энергетики США, и он открыт для ученых и исследователей со всего мира.

Вид с воздуха на здание источника расщепительных нейтронов

Исследования рассеяния нейтронов

Рассеяние нейтронов позволяет ученым подсчитывать рассеянные нейтроны, измерять их энергию и углы, под которыми они рассеиваются, а также наносить на карту их окончательные положения. Эта информация может раскрыть молекулярную и магнитную структуру и поведение материалов, таких как высокотемпературные сверхпроводники , полимеры , металлы и биологические образцы. Помимо исследований, посвященных фундаментальной физике, исследования рассеяния нейтронов имеют применение в структурной биологии и биотехнологии , магнетизме и сверхпроводимости, химических и технических материалах, нанотехнологиях , сложных жидкостях и других.

Процесс откола

Трехмерная визуализация плана установки источника расщепленных нейтронов с указанием национальной лаборатории, ответственной за каждую основную часть установки. Области, отмеченные красным, построены под землей.

Процесс расщепления в SNS начинается с отрицательно заряженных ионов водорода , которые производятся источником ионов . Каждый ион состоит из протона, вокруг которого вращаются два электрона . Ионы вводятся в линейный ускоритель частиц , который ускоряет их до энергии около одного ГэВ (или примерно до 90% скорости света ).

Ионы проходят через фольгу, которая отрывает два электрона у каждого иона, превращая его в протон. Протоны переходят в кольцеобразную структуру, кольцо-накопитель протонов , где они вращаются с очень высокими скоростями и накапливаются в «сгустки». Каждый пучок протонов вылетает из кольца импульсом со скоростью 60 раз в секунду (60 герц ). Импульсы протонов высокой энергии поражают мишень из жидкой ртути , где происходит расщепление . Затем расщепленные нейтроны замедляются в замедлителе и направляются по лучевым линиям в области, содержащие специальные инструменты, где они используются в самых разных экспериментах.

История

в мире Большинство источников нейтронов были построены десятилетия назад, и хотя использование нейтронов и спрос на них с годами увеличивались, новых источников было построено немного. Чтобы удовлетворить эту потребность в новом, улучшенном источнике нейтронов, Управление фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США профинансировало строительство SNS, которая обеспечит самые интенсивные в мире импульсные нейтронные пучки для научных исследований и промышленных разработок.

Строительство SNS было партнерством шести национальных лабораторий Министерства энергетики: Аргонна , Брукхейвена , Лоуренса Беркли , Лос-Аламоса , Ок-Риджа и Джефферсона . Это сотрудничество было одним из крупнейших в истории науки США и использовалось для объединения лучших умов и опыта из самых разных областей.

После более чем пяти лет строительства и стоимости 1,4 миллиарда долларов SNS была завершена в апреле 2006 года. Первые три инструмента начали ввод в эксплуатацию и были доступны научному сообществу в августе 2007 года. По состоянию на 2017 год построено 20 инструментов, а SNS принимает около 1400 исследователей в год.

См. также

• Материаловедение
• Обнаружение нейтронов
• Электрический дипольный момент нейтрона
• Нейтронные установки
• Рассеяние нейтронов
• NPDГамма-эксперимент

Внешние ссылки

• Официальный сайт
• Т. Э. Мейсон и др., «Источник расщепительных нейтронов: мощный инструмент для исследования материалов», arXiv: Physics/0007068v1.
• «SNS: Нейтроны для« молекулярных фильмов », Symmetry, vol. 03(05), июнь/июль 2006 г.