La Spallation Neutron Source presso l'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia ha raggiunto un nuovo traguardo operando un ciclo completo di produzione di neutroni a 1,3 megawatt.

Raggiungere il livello di potenza record con una notevole disponibilità del raggio acceleratore del 94% stabilisce una nuova linea di base operativa e un percorso per operare in modo affidabile a potenze più elevate. L'aumento della potenza offre ai ricercatori la possibilità di condurre analisi scientifiche più rapide utilizzando neutroni su più tipi di materiali.

SNS, una struttura per gli utenti dell'Office of Science del DOE, ha iniziato le operazioni nel 2006 ed è attualmente il più potente impianto di diffusione di neutroni basato su acceleratori pulsati al mondo, utilizzato dagli scienziati per rivelare proprietà e comportamenti fondamentali dell'energia e dei materiali su scala atomica. I contributi dei neutroni a SNS hanno portato a progressi nei dispositivi elettronici, migliore somministrazione dei farmaci, e materiali da costruzione più resistenti per le infrastrutture di trasporto.

La struttura accelera i protoni a quasi il 90% della velocità della luce lungo un acceleratore lineare e in un anello che comprime l'impulso protonico di un fattore 1, 000. I protoni si scontrano con un bersaglio di mercurio liquido, che crea una "scalata" di neutroni che fluiscono verso potenti strumenti in cui gli scienziati misurano le interazioni dei neutroni con una varietà di materiali.

Le operazioni continue e affidabili a 1,3 MW durante l'ultimo ciclo di produzione di 12 settimane di SNS sono state rese possibili da un modulo target in acciaio inossidabile più robusto e da una serie di miglioramenti nei sistemi di accelerazione che hanno consentito una maggiore corrente ed energia di protoni. SNS ha raggiunto livelli di potenza fino a 1,4 MW, ma questa è la prima volta che l'impianto ha mantenuto livelli fino a 1,3 MW in un periodo di tempo previsto.

Gli scienziati e gli ingegneri di Oak Ridge hanno esteso la durata dei bersagli SNS studiando le prestazioni dei bersagli precedenti e apportando modifiche come l'iniezione di piccole bolle di gas elio nel flusso di mercurio liquido della nave bersaglio, un miglioramento che riduce le sollecitazioni da impatto causate dal fascio di protoni.

Nel 2016, SNS ha implementato un piano di gestione degli obiettivi per acquisire i dati sulle prestazioni e incorporare miglioramenti di progettazione in nuovi obiettivi, che sono attualmente installati circa tre volte l'anno. Dall'attuazione del piano, ogni obiettivo ha funzionato in modo affidabile secondo il progetto previsto.

Come programmato, SNS opererà il prossimo ciclo di produzione di neutroni a 1,4 MW.