22/07/2013 - El diseño de la fuente de neutrones de ESS-Bilbao

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El proyecto de construcción en Bilbao de la sede española de la Fuente Europea de Espalación (ESS, en sus siglas en inglés) cuenta con la colaboración del Instituto de Fusión Nuclear (IFN) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).  

El acelerador lineal de iones ligeros que dispondrá ESS-Bilbao, consorcio en que participan a partes iguales el Estado y la Comunidad Autónoma Vasca, se concibe como una máquina multipropósito que dará servicio  a usuarios locales de haces de protones y neutrones y físicos de aceleradores con el objetivo de ayudar a la investigación sobre materiales.

Varios investigadores del IFN trabajan con el Grupo de Blancos y Aplicaciones Neutrónicas de ESS-Bilbao, responsable del diseño conceptual y la ingeniería de la estación de producción de neutrones. En ella, el haz de protones del acelerador interacciona sobre una lámina de berilio generando una fuente de 10¹⁵ n/s basada en reacciones de stripping [Be(p,n)]. Los neutrones que nacen de estas reacciones tienen una energía media de 8-10 MeV, mientras que los neutrones necesarios para la experimentación en material condensada se encuentran en el rango de los meV. Esto implica que es necesario introducir un material en el cual los neutrones pierdan su energía mediante colisiones sobre átomos de ligeros. La propuesta de ESS-Bilbao consiste en utilizar un bloque de metano a 20 K de 12x12x2.5 cm rodeado de un reflector de berilio de 50 cm de radio. Esta configuración permite maximizar la eficiencia del sistema de cara a la producción de neutrones fríos (< 5 meV).

El fruto de los desarrollos científicos asociados al diseño de la estación de producción de neutrones es el artículo “Neutronic design for ESS-Bilbao neutron source”, publicado en la revista Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. Prueba del interés que ha despertado es el tercer puesto trabajo que ocupa en el índice de descargas de la publicación durante el periodo comprendido entre enero y marzo de 2013.

El trabajo resume el proceso de optimización neutrónica utilizado para desarrollar la propuesta: configuración geométrica, modelos neutrónicos, selección de materiales y temperaturas de trabajo. La conclusión es que la propuesta de fuente de ESS-Bilbao puede producir un flujo de neutrones de baja energía suficientemente alto como para probar los componentes críticos destinados a las grandes fuentes de espalación europeas (moderadores, guías de neutrones o instrumentos)  y para desarrollar líneas de investigación propias a nivel local.

Ref.

F. SORDO, S. TERRÓN, M. MAGÁN, G. MUHRER, A. GHIGLINO, F. MARTÍNEZ, P.J. DE VICENTE, R. VIVANCO, J.M. PERLADO, F.J. BERMEJO. “Neutronic design for ESS-Bilbao neutron source”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 707, 11 April 2013, Pages 1-8, ISSN 0168-9002, 10.1016/j.nima.2012.12.092.

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UPM / ESSBilbao org

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