散裂源

 

中子对物质探测非常有用。中子可以在反应堆或加速器中产生。基于加速器产生的最强中子源称为“散裂源”。散裂源通过将高能离子送入重元素靶的过程来产生中子。散裂源是目前世界上亮度最高的中子源。

中子的若干固有特性使其成为物质探测的基础:

  • 中子是中性粒子,自原子核向各个方向发生散射。这使得中子比离子束或x射线更能穿透探测对象。这种中子穿透应用之一就是对大型工程物体(如发动机体)内部的应力层深度进行三维映射。
  • 中子具有的核自旋使其对材料中的磁矩位置和方向非常敏感,也对许多磁学研究的探头选择很敏感。
  • 中子的质量意味着它可以将动量和能量传递给一个样本,使其对研究材料内部的基本振动非常有用,得出关于化学键强度和磁场相互作用的信息。

中子可以通过反应堆或加速器中的核反应产生。一个散裂源就是一台高能加速器。高能加速器能用超过0.5 GeV(千兆电子伏特)能量的质子轰击一个重元素靶(如汞或钨)。这些金属“释放”自由中子相互碰撞。散裂源是世界上最亮的研究用中子源。由于加速器可以迅速地进行脉冲运行,散裂源通常为脉冲中子源,与大多数反应堆不断产生中子不同。

原子能机构视情况支持一些国家发展中子源(研究堆或加速器),并在技术开发中发挥协调作用。先进冷慢化剂设计项目就是一个例子。在最初的散裂或裂变反应中产生的快中子携带的能量对许多材料研究来说太多,必须在到达样品前减少。通常,慢化剂是液态水(热源)或富含氢的冷冻液体或固体(冷源)。原子能机构正在进行一个关于供反应堆或散裂源使用的先进冷慢化剂设计 协调研究项目,旨在改善其全球设计和性能。

散裂源将被用于未来的混合动力反应堆。这将使用未经减速的散裂中子来燃烧核废物,或者使核燃料增殖。世界上有若干个涉及这个领域的项目正在开发中。

散裂源的全球清单见原子能机构加速器知识门户网站

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