| Fuente de neutrones por espalación | |
|---|---|
| Tipo de | linac / sincrotrón |
| Objetivo | fuente de neutrones |
| País | EE.UU |
| Laboratorio | cresta de roble |
| años de trabajo | desde 2007 |
| Especificaciones técnicas | |
| Partículas | protones |
| Energía | 1 GeV |
| perímetro/longitud | 248 metros |
| Frecuencia de repetición | 60 Hz |
| Número de partículas en un grupo | 2×10 14 |
| otra información | |
| Coordenadas geográficas | 35°57′03″ s. sh. 84°18′07″ O Ej. |
| Sitio web | neutrones.ornl.gov/sns |
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La fuente de neutrones por espalación es la fuente de neutrones de acelerador de pulso más intensa del mundo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , EE. UU.
El flujo de neutrones surge como resultado de la reacción de desprendimiento [1] [2] cuando se deja caer un haz de protones de alta energía sobre un objetivo hecho de un material con un núcleo pesado: el protón elimina nucleones individuales del núcleo, dejando el núcleo en un estado inestable y excitado. El núcleo emite protones, neutrones, partículas alfa con "energías nucleares" características ~ 2 MeV, solo los neutrones que no tienen carga eléctrica van más allá del objetivo. Los nucleones de alta energía eliminados por el protón primordial continúan la reacción de desprendimiento en cascada a una energía reducida. Para evitar que la instalación se sobrecaliente debido a la gran liberación de calor, el mercurio se conduce a través de ella a alta velocidad. Cada segundo, unos trescientos kilogramos de metal pasan a través del objetivo, que luego se enfría y vuelve al ciclo. El mismo mercurio sirve como material objetivo principal. Cuando un protón golpea el núcleo de mercurio, se deshace y los fragmentos se evaporan neutrones [3] .
El complejo del acelerador consta de un inyector, un acelerador lineal , un anillo de almacenamiento y un conjunto de destino [4] . Se produce un haz de iones de hidrógeno negativos H− en una fuente de iones de plasma volumétrico , en forma de un tren de racimos, que se aceleran en el acelerador lineal RFQ a una energía de 2,5 MeV y se envían al acelerador lineal superconductor principal con una salida energía de 1 GeV.
A continuación, el haz se inyecta en el Anillo de Acumulación (AR), donde se acumula un intenso haz de protones debido a la inyección de intercambio de carga : los electrones se eliminan de los iones. En el modo de operación nominal con una potencia de 2 MW en el haz, durante 1060 revoluciones, se acumulan 2x10 14 protones en un racimo con una duración de 0.7 μs. El haz acumulado se deja caer sobre un objetivo de mercurio para generar neutrones en una gran sala experimental. Todo el complejo opera a una tasa de repetición de 60 Hz.
El complejo cuenta con 20 estaciones experimentales [5] para realizar experimentos en ciencia de materiales, biología y física fundamental.
El complejo fue creado por seis laboratorios nacionales estadounidenses: Oak Ridge , Argonne , Brookhaven , Berkeley , Los Alamos , Jefferson . El desarrollo del complejo fue aprobado por el Congreso de los EE. UU. en 1995 [6] ; la construcción de los aceleradores costó $ 1.4 mil millones y se completó en 2006; la fuente comenzó a funcionar para los primeros usuarios en 2007. En 2017, más de 1400 investigadores utilizaron la configuración para experimentos.