CSNS

China Spallation Neutron Source (CSNS) — строящийся в китайском городе Дунгуань исследовательский центр, крупный ускорительный комплекс, импульсный источник нейтронов^[1].

Поток нейтронов возникает в результате реакции скалывания при сбросе пучка протонов высокой энергии на мишень из материала с тяжёлым ядром: протон выбивает из ядра отдельные нуклоны, оставляя ядро в нестабильном и возбуждённом состоянии. Ядро излучает протоны, нейтроны, альфа-частицы с характерными «ядерными энергиями» ~ 2 МэВ, за пределы мишени выходят лишь не имеющие электрического заряда нейтроны. Высокоэнергетичные нуклоны, выбитые первичным протоном, продолжают каскадную реакцию скалывания с пониженной энергией.

Комплекс состоит из линейного ускорителя и быстроциклирующего синхротрона на энергию до 1.6 ГэВ^[2]. Пучок частиц, отрицательных ионов водорода H⁻, создаётся в ионном источнике Пеннинговского типа (PIG), с током 20 мА в импульсе. Далее ионы ускоряются до энергии 3 МэВ в RFQ-ускорителе, и попадают в 80 МэВ линейный ускоритель с трубками дрейфа, за которым следует 197 м канал транспортировки LRBT (Linac to RCS Beam Transfer line) в кольцо синхротрона^[2]. Столь длинный канал предусмотрен для будущего апгрейда линака до энергии 300 МэВ^[3].

Инжекция в кольцо перезарядная, т.е. пучок H⁻ при впуске в кольцо проходит сквозь тонкую фольгу, теряя оба электрона, что позволяет накапливать циркулирующий пучок протонов большой интенсивности. Накопленный сгусток ускоряется до энергии 1.6 ГэВ в быстроциклирующем синхротроне, способном работать с частотой повторения до 25 Гц, и выпускается для генерации потока нейтронов на вольфрамовую мишень с охлаждением тяжёлой водой^[4].

На первом этапе CSNS должен был при среднем токе 62.5 μА поставлять 100 кВт мощности в пучке на мишени, этот показатель достигнут в 2020 году^[5]. В финальной конфигурации при повышении частоты повторений до 50 Гц, тока до 312 μА, энергии инжектора до 300 МэВ и ряде других модификаций, мощность на мишени должна достичь 500 кВт^[3].

Всего запланировано до 20 экспериментальных станций^[6], первоначально комлекс запущен с тремя из них, к концу 2023 года 7 станций были готовы к работе на пользователей^[7].

Предложение сооружения национального импульсного источника нейтронов было поддержано Государственным комитетом по развитию и реформам 2008 году, с первоначальным бюджетом ¥1.89 млрд ($345 млн)^[7][8]. Проектирование и сооружение комплекса велось силами института Института физики высоких энергий (IHEP) при поддержке Института физики (IOP), обе организации — в составе Китайской академии наук. Первый пучок был получен в 2017 году, в 2018 году получена мощность 20 кВт в пучке, к 2020 году достигнута цель первого этапа комплекса: получена мощность 100 кВт на мишени^[7]. В октябре 2024 года достигнута мощность 170 кВт^[9].

• SNS — Spallation Neutron Source
• ESS — Eurorean Spallation Source
• ISIS — источник нейтронов в Великобритании