آمریکا به نقطه عطف تولید نوترون با استفاده از پرتو پروتون 1.7 مگاواتی به مدت 1,250 ساعت رسید
دانشمندان در آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) موفق به دستاوردی بزرگ در تحقیقات درباره نوترون شده‌اند. آن‌ها سیستم تولید نوترون را به‌مدت 1,250 ساعت با استفاده از پرتو پروتون 1.7 مگاواتی به کار گرفتند.
این کار با استفاده از منبع نوترون شکافشی (SNS)، یک مرکز تحقیقاتی قدرتمند که از پالس‌های کوتاه پروتون برای هدف گیری مواد مبتنی بر فولاد که شامل جیوه مایع است، انجام شد. این تعامل منجر به ایجاد پرتوهای نوترون قوی می‌شود.
نمایش 1,250 ساعته نشان می‌دهد که ایالات متحده می‌تواند نوترون‌ها را در مقیاس بزرگ تولید کند تا قابلیت‌های علمی خود را پیش ببرد. همچنین، این موضوع موقعیت SNS را به عنوان یکی از قدرتمندترین سیستم‌های تولید نوترون در جهان تثبیت می‌کند.
«راه اندازی یک مرکز علمی تازه به‌روز شده و در سطح جهانی به مدت 1,250 ساعت از ابتدا به خودی خود قابل توجه است،» ینس دیلینگ، فیزیکدان هسته‌ای تجربی و معاون مدیر آزمایشگاه علوم نوترونی در ORNL، گفت .
بیشتر نوترون به معنای نوآوری بیشتر است
نوترون‌ها در نفوذ به اجسام و آشکار کردن ساختار داخلی آن‌ها بسیار خوب هستند. این امر آن‌ها را برای مطالعه مواد پیچیده، توسعه مواد جدید، بهبود ذخیره‌سازی انرژی و پیشبرد تحقیقات پزشکی بسیار مفید می‌کند.
با این حال، تولید نوترون‌ها در تعداد زیاد فرآیندی پیچیده و چالش‌برانگیز است زیرا شامل برخوردهای با انرژی بالا و موادی می‌باشد که طی این تعاملات باید پایدار بمانند.
پرتو پروتون 1.7 مگاواتی SNS بسیاری از چالش‌های مربوط به تولید نوترون را حل می‌کند .
با استفاده از این پرتو قدرتمند و هدف فولاد-جیوه پایدار، محققین با موفقیت نشان دادند که نوترون‌ها می‌توانند در تعداد بیشتری برای مدت طولانی‌تری تولید شوند.
زمانی که نوترون‌ها در تعداد زیاد با استفاده از این رویکرد تولید شوند، می‌توان آن‌ها را به یک ماده هدایت کرد تا ساختار و خواص آن به طور دقیقی بررسی شود. این فرآیند به‌عنوان پراکندگی نوترون شناخته می‌شود.
«پراکندگی نوترون یک تکنیک اساسی برای پیشبرد تحقیقات مواد است که از اقتصاد ایالات متحده حمایت می‌کند و راه‌حل‌هایی برای چالش‌های انرژی، امنیت و حمل و نقل ارائه می‌دهد،» تیم ORNL اشاره می‌کند.
پرتوهای پروتون قوی‌تر در راهند
در سال 2018، ORNL پروژه ارتقاء قدرت پروتون (PPU) را آغاز کرد که هدف آن افزایش قدرت پرتو پروتون SNS بود. پرتو قدرتمند 1.7 مگاواتی نیز نتیجه تلاش‌های تیم PPU است. بخش اصلی SNS ایستگاه هدف اول (FTS) است، جایی که این پرتو پروتون در حال حاضر برای تولید نوترون استفاده می‌شود.
با این حال، پروژه PPU با پرتو 1.7 مگاواتی برای FTS متوقف نشد. «پروژه قبلاً یک هدف جیوه‌ای با ظرفیت 2.0 مگاوات برای ایستگاه هدف اول توسعه داده است،» تیم ORNL گفت.
در آینده، SNS همچنین توسعه‌ای به نام ایستگاه هدف دوم (STS) خواهد داشت که به همراه FTS کار خواهد کرد و ظرفیت اضافی تولید نوترون را فراهم می‌کند.
بنابراین پروژه PPU همچنین « یک توسعه تونل برای تسهیل اتصال آینده به منبع نوترون تکمیلی سوم برنامه‌ریزی شده، ایستگاه هدف دوم یا STS ساخت. در نهایت، قابلیت قدرت پرتو پروتون SNS به 2.8 مگاوات افزایش خواهد یافت تا از STS حمایت کند،» تیم ORNL افزود.
با این تحولات و نمایش اخیر، پروژه PPU اهداف خود را به دست آورده است و وزارت انرژی ایالات متحده اکنون بررسی پروژه را انجام خواهد داد.
علاوه بر FTS و STS برنامه‌ریزی شده، ORNL در حال حاضر همچنین راکتور ایزوتوپ بالای شار (HFIR) را اجرا می‌کند که از واکنش‌های هسته‌ای برای تولید نوترون استفاده می‌کند. HFIR همچنین قدرتمندترین منبع نوترون مبتنی بر راکتور در ایالات متحده می‌باشد.
«با هم، این سه مرکز ترکیبی بی‌نظیر تشکیل خواهند داد که رهبری جهانی ایالات متحده در توانایی‌های علمی نوترون را حفظ خواهند کرد،» تیم ORNL گفت.
