En neutronspallationskilde er et anlæg til produktion af stråler af neutroner ved hjælp af spallation. Neutronerne produceres ved at bombardere et kildemateriale med en meget intens stråle af protoner med energier i GeV-området fra en accelerator. Under en protons nedbremsning udsendes adskillige neutroner med stor energi fra kerneprocesser, der induceres i kildematerialet. Ved at lade neutronerne passere en moderator nedbremses de til såkaldte termiske neutroner, evt. ultrakolde neutroner.
neutronspallationskilde
Eksisterende og kommende anlæg
Der findes neutronspallationskilder i en række lande. Ifølge det Internationale Atomenergiagentur (IAEA) er der 11 anlæg i verden (april 2024), inklusive to, som er under om- eller opbygning. De fleste af disse anlæg er bygget siden 1990. Tidligere brugtes neutroner fra atomreaktorer. De mest energirige spallationskilder har neutronintensiteter mange gange større end det, man kan opnå med en atomreaktor som kilde.
I disse anlæg afsætter protonernes nedbremsning effekter på 5-5000 kW. Fire af anlægene har en effekt på eller over 1000 kW. Disse anlæg ligger i Japan (JPARC), Sverige (ESS), Schweiz (SINQ) og USA (SNS). Anlægget i USA er under opgradering fra 1400 kW til 2800 kW, og anlægget under opbygning i Sverige er designet til en effekt på 5000 kW, der vil gøre det til verdens mest kraftfulde spallationskilde. Begge disse to anlæg forventes at starte driften i 2025.
Kildematerialet
Det mest effektive kildemateriale er et tungt grundstof, idet tætheden af neutroner her er størst. Fx har en kerne i det lette grundstof aluminium 13 protoner og typisk 14 neutroner, mens en atomkerne i det tunge grundstof uran indeholder 92 protoner, men typisk 146 neutroner.
Med de meget store effekter, der bliver afsat i kildematerialet, er det nødvendigt at vælge materiale og designe det meget omhyggeligt samt sikre en effektiv køling, der kan bortlede de meget store effekter. Der anvendes bl.a. store roterende hjul af fx wolfram eller en strøm af flydende kviksølv.
Anvendelse
Spallationsanlæg er nu meget mere intense neutronkilder end atomreaktorer, og benyttes i stigende grad til en lang række materialundersøgelser af både inorganiske og organiske materialer, især ved hjælp af neutronspredning.
Læs mere i Den Store Danske
Eksternt link
- IAEA's database over spallationskilder
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.