Spallation Neutron Source vid Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory har slagit ett nytt rekord genom att avsluta sin första neutronproduktionscykel under räkenskapsåret 2019 vid dess designeffektnivå på 1,4 megawatt.

Högre effekt ger fler neutroner för forskare som använder anläggningen för att studera ett brett utbud av material. Prestationen markerar en ny operativ milstolpe för neutronspridning i USA och öppnar dörren för att studera betydligt mindre material med större komplexitet.

"Driften av SNS på 1,4 megawatt denna cykel har varit en enastående prestation, sade Paul Langan, Biträdande laboratoriechef för neutronvetenskap. "Det återspeglar vår anläggnings mognad och den höga nivån av teknisk excellens hos vår ingenjörskonst, operativ och vetenskaplig personal."

Effektökningen möjliggjordes av kombinationen av omfattande förbättringar av linjäracceleratorn, inklusive det nyligen genomförda utbytet av radiofrekvenskvadrupolen – den första accelererande strukturen i acceleratorns frontenhet, samt förbättringar av målet för flytande kvicksilver. Genom att införliva målkärlmodifikationer såsom gasinjektion av heliumbubblor i målets kvicksilverflöde reducerades påfrestningarna avsevärt som inducerades av strålens enorma högenergipulser. Dessutom, SNS verksamhetsteam genomförde en målstyrningsplan utvecklad 2016 som banar väg för högre befogenheter genom att arbeta med tre mål per år för hållbar tillförlitlighet.

Byggd 2006, SNS är en unik pulsad acceleratorbaserad neutronspridningsanläggning som ger tusentals forskare runt om i världen kraftfulla toppmoderna möjligheter för att studera energi och material i atomär skala.

Anläggningen producerar neutroner genom att skjuta protoner nedför en linjäraccelerator och in i ett flytande kvicksilvermål. Vid påverkan, ett "spall" av neutroner skapas som sedan skickas till omgivande högeffektsinstrument. Neutroner sprider atomer i ett prov, avslöjar grundläggande information om hur atomerna i systemet beter sig och hur långt avståndet är mellan dem.

Vetenskapliga upptäckter som endast möjliggjorts av neutroner vid SNS inkluderar oöverträffade insikter i det exotiska beteendet hos den magnetiska Majorana-fermion - en lovande byggsten för topologisk kvantberäkning; minskning av luftföroreningar genom att karakterisera ett metallorganiskt rammaterials förmåga att avlägsna skadlig kvävedioxid från atmosfären; och första i sitt slag experiment som utför realtidsmätningar på plats på en gasdriven motor igång.