Spallation Neutron Source

Este artículo trata sobre la fuente de neutrones de espalación ORNL, en EE. UU.. Para otras fuentes de neutrones de espalación, véase espalación.

La Fuente de Neutrones por Espalación (nombre original en inglés: Spallation Neutron Source, SNS) es una instalación nuclear estadounidense basada en un acelerador de partículas que proporciona los haces de neutrones pulsados más intensos del mundo, que son utilizados para la investigación científica y el desarrollo industrial.^[1] Cada año, esta instalación alberga a cientos de investigadores procedentes de universidades, laboratorios nacionales y de la industria, que llevan a cabo investigación básica y aplicada, así como desarrollos tecnológicos utilizando neutrones. Es parte del Laboratorio Nacional Oak Ridge, administrado por UT-Battelle para el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). Es una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE,^[2] y está abierta a científicos e investigadores de todo el mundo.

La Fuente de Neutrones de Espalación generó sus primeros neutrones en 2006. Desde entonces, se han completado 15 instrumentos científicos únicos para el uso de investigadores de todo el mundo. Las instalaciones incluirán finalmente hasta 25 instrumentos

Spallation Neutron Source
A DOE Office of Science User Facility
Tipo	acelerador lineal
Sede central	Oak Ridge National Laboratory Oak Ridge (Tennessee) ( Estados Unidos)
Servicios	Proporciona información única sobre la estructura y propiedades de los materiales en todo el espectro de la biología, la química, la física y la ingeniería
Empresa matriz	El SNS forma parte de la Dirección de Ciencias de Neutrones del ORNL, que también incluye el Reactor de Isótopos de Alto Flujo, una fuente de neutrones en estado estacionario.
Coordenadas	35°57′04″N 84°18′07″O
Sitio web	neutrons.ornl.gov
[editar datos en Wikidata]

Ciencia con neutrones
Fundamentos
Temperatura neutrónica Flujo, Radiación, Transporte Sección transversal, Absorción, Activación
Dispersión de neutrones
Difracción de neutrones Dispersión de neutrones en ángulo pequeño GISANS Reflectometría Dispersión inelástica de neutrones Espectrómetro de triple eje Espectrómetro de tiempo de vuelo Espectrómetro de retrodispersión Espectrómetro de eco de espín
Otras aplicaciones
Tomografía de neutrones Análisis de activación, Análisis gamma de activación rápida por neutrones Investigación fundamental con neutrones: Neutrones ultrafríos, Interferometría Terapia con neutrones rápidos Terapia de captura de neutrones
Infraestructura
Fuentes de neutrones: Reactor de investigación, Espalación, Moderador nuclear Óptica de neutrones: Reflector, Superespejo Detección
Instalaciones de neutrones
América: HFIR, LANSCE, NIST CNR -SNS Australia: OPAL Asia: J-PARC, HANARO Europa: BER II, FRM II, ILL, ISIS, JINR, SINQ Históricos: IPNS, HFBR En construcción: ESS
[editar datos en Wikidata]

Investigación sobre dispersión de neutrones

La técnica de dispersión de neutrones permite a los científicos contar los neutrones dispersados, medir sus energías y los ángulos en los que se dispersan, lo que permite deducir la estructura de las moléculas analizadas. Esta información puede revelar la estructura magnética molecular y el comportamiento de distintos materiales, como superconductores de alta temperatura, polímeros, metales y muestras biológicas. Además de los estudios centrados en la física fundamental, la investigación sobre la dispersión de neutrones tiene aplicaciones en biología estructural y biotecnología, magnetismo y superconductividad, materiales químicos y de ingeniería, nanotecnología, fluidos complejos y otros.

Cómo funciona la SNS

Representación tridimensional del diseño de la instalación de la fuente de neutrones por espalación que indica el laboratorio nacional responsable de cada parte principal de la instalación. Las áreas en rojo están construidas bajo tierra

El proceso de espalación en la SNS comienza con iones de hidrógeno cargados negativamente, que son producidos por una fuente de iones. Cada ion consta de un protón orbitado por dos electrones. Los iones se inyectan en un acelerador lineal (también denominado linac), que los acelera hasta una energía de aproximadamente un GeV (o hasta aproximadamente el 90% de la velocidad de la luz).^[3] Los iones pasan a través de una lámina, que separa los dos electrones de cada ion, convirtiéndolo en un protón. Los protones pasan a una estructura en forma de anillo, un acumulador de protones, donde giran a velocidades muy altas y se acumulan en "racimos". Cada grupo de protones se libera del anillo en forma de pulso, a un ritmo de 60 veces por segundo (60 hercios). Los pulsos de protones de alta energía golpean un objetivo de mercurio líquido, donde se produce la espalación. Luego, los neutrones resultantes se desaceleran en un moderador y se guían a través de líneas de haz hasta áreas que contienen instrumentos especiales donde se utilizan en una amplia variedad de experimentos.^[3]

Historia

La mayoría de las fuentes de neutrones del mundo se construyeron hace décadas y, aunque los usos y la demanda de neutrones han aumentado con el paso de los años, se han construido pocas fuentes nuevas. Para satisfacer esa necesidad de una fuente de neutrones nueva y mejorada, la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del DOE financió la construcción de la SNS, que proporcionaría los haces de neutrones pulsados más intensos del mundo para la investigación científica y el desarrollo industrial.

Su construcción fue el resultado de una asociación de seis laboratorios nacionales del DOE: Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Los Álamos, Oak Ridge y Jefferson. Esta colaboración fue una de las más grandes de su tipo en la historia científica de Estados Unidos, y sirvió para reunir a las mejores mentes y experiencias de muchos campos diferentes.

Después de más de cinco años de construcción y un costo de 1.400 millones de dólares, la SNS se completó en abril de 2006. Los primeros tres instrumentos comenzaron a ponerse en servicio y estuvieron a disposición de la comunidad científica en agosto de 2007.

Hasta 2017, se habían completado un total de 20 instrumentos, y las instalaciones acogen a unos 1.400 investigadores al año.^[4]

Véase también

• Acelerador lineal
• Ciencia de materiales
• Neutrón
• Detección de neutrones
• Momento dipolar eléctrico del neutrón
• Instalación de investigación con neutrones
• Dispersión de neutrones
• Experimento NPDGamma
• Espalación