Компьютерра, 2006 № 18 (638) | страница 15
Министерство энергетики США сообщило о запуске крупнейшего в мире генератора нейтронов, построенного в Окриджской Национальной лаборатории (штат Теннеси). Эта установка, Spallation Neutron Source (SNS), дала первые частицы 28 апреля. После выхода на расчетный режим она будет производить нейтронные импульсные пучки, мощность которых в восемь раз выше, чем у английского нейтронного генератора ISIS, нынешнего мирового лидера. Строительство SNS началось в 1999 году и обошлось в 1,4 млрд. долларов.
Нейтроны широко используются для просвечивания самых разных образцов. Поскольку они хорошо «чувствуют» присутствие водорода и других легких элементов, то с их помощью можно с высокой точностью устанавливать структуры биомолекул, которые содержат много водородных атомов (используются методы дифракции). Нейтронографическая техника применяется для создания лекарств, синтетических волокон, пестицидов, красок, косметики, полимерных материалов, выявления дефектов металлоконструкций и т. п. С помощью SNS с его рекордной мощностью такие исследования можно будет проводить намного эффективнее, нежели в прошлом.
Процесс генерации нейтронов в SNS начинается с изготовления отрицательно заряженных ионов водорода, состоящих из протонов с двумя электронами на орбите. Ионы разгоняются в линейном ускорителе до энергии 1 ГэВ, а затем проходят через фольгу, теряя при этом электроны. «Голые» протоны попадают в накопительное кольцо, внутри которого они собираются электромагнитными полями в сгустки высокой плотности. При работе в штатном режиме накопитель должен ежесекундно формировать по 60 протонных сгустков, состоящих из 150 трлн. частиц и излучаемых менее чем за одну миллионную долю секунды. После выхода из кольца протонные пучки попадают в контейнер с жидкой ртутью. Каждое соударение высокоэнергетичного протона с атомами металла приводит к высвобождению двух-трех десятков нейтронов. Этот процесс называется скалыванием (spallation), отсюда и название установки. «Отколовшиеся» от ядер ртути нейтроны проходят через контейнеры с замедлителем, в качестве которого используется вода либо жидкий водород. Замедление в воде дает тепловые нейтроны со скоростями порядка 2000 м/с, а в жидком водороде — холодные нейтроны (600 м/с), которые особенно удобны для структурного анализа белков и полимеров. После прохождения замедлителя нейтронные импульсы по нескольким каналам направляются к мишеням и детекторам. — А.Л.
