La source de neutrons de spallation du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie a franchi une nouvelle étape en exploitant un cycle complet de production de neutrons à 1,3 mégawatt.

Atteindre le niveau de puissance record avec une disponibilité remarquable du faisceau d'accélérateur de 94 % établit une nouvelle base de fonctionnement ainsi qu'un chemin pour fonctionner de manière fiable à des puissances plus élevées. Une puissance accrue offre aux chercheurs la possibilité d'effectuer des analyses scientifiques plus rapides en utilisant des neutrons sur un plus grand nombre de types de matériaux.

SNS, une installation utilisateur du DOE Office of Science, a commencé ses opérations en 2006 et est actuellement l'installation de diffusion de neutrons basée sur un accélérateur pulsé la plus puissante au monde, utilisé par les scientifiques pour révéler les propriétés fondamentales et les comportements de l'énergie et des matériaux à l'échelle atomique. Les contributions des neutrons au SNS ont entraîné des progrès dans les appareils électroniques, amélioration de l'administration des médicaments, et des matériaux de construction plus solides pour les infrastructures de transport.

L'installation accélère les protons à près de 90 % de la vitesse de la lumière dans un accélérateur linéaire et dans un anneau qui comprime l'impulsion de protons d'un facteur 1. 000. Les protons entrent en collision avec une cible de mercure liquide, qui crée un "éclat" de neutrons qui se dirigent vers des instruments puissants où les scientifiques mesurent les interactions des neutrons avec une variété de matériaux.

Des opérations continues et fiables à 1,3 MW au cours du dernier cycle de production de 12 semaines de SNS ont été rendues possibles par un module cible en acier inoxydable plus robuste et une série d'améliorations dans les systèmes d'accélérateur qui ont permis un courant et une énergie de protons plus élevés. SNS a atteint des niveaux de puissance aussi élevés que 1,4 MW, mais c'est la première fois que l'installation a maintenu des niveaux aussi élevés que 1,3 MW sur une période de temps prévue.

Les scientifiques et ingénieurs d'Oak Ridge ont prolongé la durée de vie des cibles SNS en étudiant les performances des cibles précédentes et en procédant à des ajustements tels que l'injection de petites bulles d'hélium gazeux dans le flux de mercure liquide du navire cible, une amélioration qui réduit les contraintes d'impact causées par le rayon à protons.

En 2016, SNS a mis en œuvre un plan de gestion des cibles pour capturer les données de performance et intégrer les améliorations de conception dans les nouvelles cibles, qui sont actuellement installés environ trois fois par an. Depuis la mise en œuvre du plan, chaque cible a fonctionné de manière fiable selon sa conception prévue.

Comme prévu, SNS exploitera le prochain cycle de production de neutrons à 1,4 MW.