USA: Spallationsneutronenquelle am ORNL erzielt Weltrekord

Das ORNL des amerikanischen Department of Energy (DOE) betreibt im Bundesstaat Tennessee die Spallation Neutron Source (SNS). Diese erzeugt Neutronenstrahlen, mit denen Forschende seit 2006 Energiephänomene und Materialien untersuchen können – von der atomaren Ebene bis hin zur Mesoskala. Gemäss ORNL haben nun Forschende einen Weltrekord für einen Linearbeschleuniger aufgestellt, der für die Neutronenforschung eingesetzt wird. Der Linearbeschleuniger für Protonen habe eine Betriebsleistung von 1,55 MW erreicht und damit die ursprüngliche Auslegung der Anlage übertroffen.

«Die höhere Leistung des Beschleunigers liefert mehr Neutronen für Forschende, welche die Anlage nutzen, um eine breite Palette von Materialien für effizientere Solarzellen, langlebigere Batterien und stärkere, leichtere Materialien für den Transport zu untersuchen und zu verbessern», schrieb das ORNL und fügte hinzu: «Diese Leistung stellt einen neuen Meilenstein für die Neutronenstreuung in den Vereinigten Staaten dar und eröffnet die Möglichkeit, noch schwierigere Fragen und Probleme in der materialwissenschaftlichen Forschung anzugehen.»

Funktionsprinzip der Spallationsneutronenquelle am ORNL
Die Anlage erzeugt Neutronen, indem man Protonen durch einen 300 Meter langen Linearbeschleuniger auf ein flüssiges Quecksilber-Target beschleunigt. Beim Aufprall entstehen gemäss ORNL «Splitter» aus Neutronen, die in die umliegenden Hochleistungs-Forschungsinstrumente geleitet werden. Die Instrumente ermöglichten es den Forschenden die Neutronen zu lenken, um die atomare Struktur und das Verhalten verschiedener Materialien zu untersuchen. «Die Neutronen werden von den Atomen im Material gestreut und von Hochgeschwindigkeitsdetektoren aufgefangen, sodass die Forschungsteams grundlegende Informationen analysieren können», erklärte das ORNL die Experimente zur Neutronenstreuung.

Proton-Power-Upgrade-Projekt
Die Leistung der SNS von 1,55 MW sei nach der kürzlichen Installation zusätzlicher Beschleunigungssysteme erreicht worden, die Teil des laufenden Proton-Power-Upgrade-Projekts am Beschleuniger seien. Mit der für 2025 geplanten Fertigstellung des Proton-Power-Upgrades am ORNL werde die Leistung des Linearbeschleunigers auf 2,8 MW gesteigert. «Dadurch wird die Anzahl der Neutronen erhöht, die für Experimente an der bestehenden First Target Station zur Verfügung stehen, um neue Entdeckungen zu ermöglichen und die geplante Second Target Station, eine ergänzende dritte Neutronenquelle am ORNL, zu betreiben», gab das ORNL bekannt.