| Место расположения | Лунд , Швеция |
|---|---|
| Предлагающий | ЭРИК |
| Сайт проекта | ess |
| Положение дел | В разработке |
| Тип | Исследовательские лаборатории |
| Дата начала | 2013 |
| Дата завершения | 2025 г. |
| Наука с нейтронами |
|---|
 |
| Фонды |
| Рассеяние нейтронов |
| Другие приложения |
| Инфраструктура |
| Нейтронные объекты |
ESS, Европейский источник расщепления, - это многопрофильная исследовательская установка, основанная на самом мощном в мире источнике нейтронов. Объект в настоящее время строится в Лунде, Швеция, а Центр управления данными и программного обеспечения расположен в Копенгагене, Дания. ESS предоставит уникальные возможности для исследований в области материаловедения для тысяч ученых со всего мира, сделав возможным научный прорыв в решении некоторых из наиболее важных социальных проблем нашего времени в исследованиях, связанных с материалами, энергией, здоровьем и окружающей средой.
Исследовательская инфраструктура, принадлежащая 13 европейским странам, построена рядом с MaxIV, предлагая беспрецедентные возможности для исследований с использованием обеих технологий.
Уникальные возможности объекта будут превосходить и дополнять возможности ведущих сегодня источников нейтронов, открывая новые возможности для исследователей в самых разных областях научных исследований, включая науки о материалах и жизни, энергетику, экологические технологии, культурное наследие и фундаментальную физику.
Строительство объекта началось летом 2014 года, и первые научные результаты запланированы на 2023 год. Ученые и инженеры из более чем 100 партнерских лабораторий работают над обновлением и оптимизацией усовершенствованного технического проекта объекта ESS, и в то же время time изучают, как максимизировать свой исследовательский потенциал. Эти партнерские лаборатории, университеты и исследовательские институты также предоставляют человеческие ресурсы, знания, оборудование и финансовую поддержку в виде взносов натурой.
ESS будет использовать откол - процесс, при котором фрагменты материала ( скола ) выбрасываются из тела в результате удара или напряжения. Будущая установка состоит из линейного ускорителя, в котором протоны ускоряются и сталкиваются с вращающейся вольфрамовой мишенью, охлаждаемой гелием . В ходе этого процесса излучаются интенсивные импульсы нейтронов, которые проходят по каналам пучка на экспериментальные станции, где проводятся исследования различных материалов.
Рассеяние нейтронов можно применить к ряду научных вопросов, охватывающих области физики, химии, геологии, биологии и медицины. Нейтроны служат уникальным зондом для выявления структуры и функций вещества от микроскопического до атомного масштаба. Использование нейтронов для исследований позволяет нам исследовать мир вокруг нас, а также разрабатывать новые материалы и процессы для удовлетворения потребностей общества. Нейтроны часто используются для решения грандиозных задач, улучшения и разработки новых решений для здоровья, окружающей среды, чистой энергии, информационных технологий и многого другого.
1 октября 2015 года ESS стал Европейским консорциумом по исследовательской инфраструктуре (ERIC). Европейский источник расщепления. ERIC - это «совместная европейская организация, приверженная созданию и эксплуатации ведущего в мире объекта для исследований с использованием нейтронов».
ESS спроектирован так, чтобы обеспечивать нейтральный выброс углерода, и ожидается, что он снизит выбросы CO 2 в регионе.
Информацию о научных инструментах, выбранных для строительства в ESS, можно найти здесь.
История [ править ]
Когда в 1985 году в Англии был построен источник нейтронов ISIS , его радикальный успех в создании непрямых изображений молекулярных структур в конечном итоге повысил вероятность создания гораздо более мощного источника расщепления. К 1993 году Европейская ассоциация по рассеянию нейтронов начала отстаивать то, что станет самым амбициозным и широко распространенным источником расщепления в мире - ESS. [1]
Вскоре нейтронная наука стала важнейшим инструментом в разработке промышленных и потребительских товаров во всем мире. Настолько, что Организация экономического развития (ОЭСР) заявила в 1999 году, что следует построить новое поколение высокоинтенсивных источников нейтронов, по одному в Северной Америке, Азии и Европе. [1] Проблема Европы заключалась в ее разнообразном составе национальных правительств и активном исследовательском сообществе, насчитывающем тысячи человек. В 2001 г. в европейской дорожной карте по разработке систем с ускорителем для сжигания ядерных отходов говорилось, что ESS может подготовить луч для пользователей в 2010 г. [2]Европейская международная целевая группа собралась в Бонне в 2002 году для анализа результатов, и был достигнут положительный консенсус в отношении создания ESS. Группа заинтересованных сторон встретилась год спустя, чтобы рассмотреть прогресс целевой группы, и в 2003 году была принята новая концепция проекта, которая установила курс для начала работы к 2019 году. [1]
В течение следующих пяти лет разыгрывался конкурентный и в то же время совместный процесс выбора участка, и предпочтительным местом был выбран Лунд, Швеция ; окончательный выбор Лунда был объявлен в Брюсселе 28 мая 2009 года. [1] 1 июля 2010 года персонал и операции ESS Scandinavia были переведены из Лундского университета в «European Spallation Source ESS AB», компанию с ограниченной ответственностью, созданную для спроектировать, построить и эксплуатировать Европейский источник откола в Лунде. Штаб-квартира компании находится в центре Лунда. [3]
1 октября 2015 года ESS стал Консорциумом европейской исследовательской инфраструктуры, или ERIC. Членами-учредителями ERIC являются члены-учредители Европейского источника расщепления ERIC: Чешская Республика, Дания, Эстония, Франция, Германия, Венгрия, Италия, Норвегия, Польша, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания. [4]
По состоянию на 2013 год ориентировочная стоимость объекта составит около 1,843 млрд евро. Принимающие страны Швеция и Дания планируют выделить около половины суммы. Однако переговоры о точных взносах каждого партнера все еще продолжаются. [5] С 2010 г. по 30 сентября 2015 г. ESS работала как шведский актиеболаг , или AB. [1]
Выбор сайта [ править ]
Эта статья может чрезмерно полагаться на источники, слишком тесно связанные с предметом , что потенциально может помешать проверке и нейтральности статьи . ( Май 2013 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Первоначально рассматривались три возможных участка ESS: Бильбао (Испания), Дебрецен (Венгрия) и Лунд (Швеция). [6]
28 мая 2009 года семь стран заявили о поддержке размещения ESS в Швеции. Кроме того, Швейцария и Италия указали, что они поддержат сайт в большинстве своем. [7] 6 июня 2009 года Испания сняла кандидатуру Бильбао и подписала соглашение о сотрудничестве со Швецией, поддерживая Лунд в качестве основного объекта, но при этом работа по разработке ключевых компонентов ведется в Бильбао. Это эффективно определило местоположение ESS; Сейчас проходят подробные экономические переговоры между странами-участницами. [8] 18 декабря 2009 года Венгрия также решила предварительно поддержать ESS в Лунде, таким образом сняв кандидатуру Дебрецена. [6] [9]
Строительство объекта началось в начале 2014 года, а в сентябре того же года состоялось знаменательное событие. Пользовательская программа начнется в 2023 году, и планируется быть в полном объеме к 2025 году [10] ESS обеспечивает еженедельные обновления прогресса строительства и живых веб - камер на строительной площадке на своем веб - сайте.
Линейный ускоритель [ править ]
ESS использует линейный ускоритель [11] ( линейный ускоритель ) для ускорения пучка протонов от выхода его ионного источника при 75 кэВ до 2 ГэВ , на входе в ускоритель протоны движутся со скоростью ~ 1% от скорости света. и в конце ускорителя они достигают скорости ~ 95% скорости света. В ускорителе используются как нормально проводящие, так и сверхпроводящие резонаторы .
Нормальные проводящие полости - это радиочастотный квадруполь, RFQ , работающий на частоте 352,21 МГц и ускоряющий пучок протонов до энергии 3,62 МэВ. Следующая структура - это транспортная линия для протонов средней энергии, MEBT, которая транспортирует пучок от RFQ к следующей структуре для дальнейшего ускорения. В MEBT измеряются свойства луча, луч очищается от поперечного ореола вокруг луча, а также головка и хвост импульса луча очищаются с помощью электромагнитного прерывателя с поперечным отклонением. Линейный ускоритель с дрейфовой трубкой, DTL, который является структурой после MEBT, ускоряет пучок до ~ 90 МэВ. При этой энергии происходит переход от нормальных проводящих полостей к сверхпроводящим полостям.
Три семейства сверхпроводящих полостей ускоряют пучок до его конечной энергии 2 ГэВ, сначала секция с использованием резонаторов с двойными спицами до энергии ~ 216 Мэв, затем два семейства эллиптических полостей, которые оптимизированы для ускорения протонов средней и высокой энергии при частота 704,42 МГц. Следуя за эллиптическими полостями, передаточная линия направляет луч к цели, и непосредственно перед отправкой луча к цели для образования нейтронов расщепления луч расширяет и окрашивает цель, чтобы рассеять генерируемое тепло на большей площади.
Частота повторения линейного ускорителя составляет 14 Гц, а длительность импульсов протонов составляет 2,86 мс, что делает коэффициент заполнения линейного ускорителя 4%. Ток пучка в импульсе составляет 62,5 мА, а средний ток пучка - 2,5 мА.
За исключением RFQ, в котором используется та же структура и поле для ускорения и фокусировки пучка, поперечная фокусировка пучка протонов выполняется с помощью магнитных линз. При транспортировке низкоэнергетического пучка сразу после источника ионов используются магнитные соленоиды , в DTL используются постоянные квадрупольные магниты , а в остальной части линейного ускорителя используются электромагнитные квадруполи.
Мишень откола и ее воздействие на окружающую среду [ править ]
- Источник ESS будет построен вокруг твердой вольфрамовой мишени, охлаждаемой газообразным гелием . [12] [13] [14]
- Радиоактивные вещества будут образовываться в процессе расщепления , но твердая мишень делает обращение с этими материалами проще и безопаснее, чем если бы использовалась жидкая мишень.
- ESS, E.on и Lunds Energi совместно работают над проектом, цель которого - сделать этот объект первым в мире полностью устойчивым крупномасштабным исследовательским центром за счет инвестиций в ветроэнергетику . [15] Ожидается, что проект ESS будет включать расширение ветряной электростанции Nysted Wind Farm .
- Потребуются хранение и транспортировка радиоактивных материалов , но потребность в них намного меньше, чем у ядерного реактора .
- Более подробную информацию о процессе лицензирования ESS можно найти здесь .
- Предполагается, что ESS будет нейтральным по отношению к CO 2 . [16]
- Недавние улучшения конструкции снизят потребление энергии в ESS. [17] [18]
Приборы для рассеяния нейтронов и формирования изображений в ESS [ править ]
В строительном бюджете ESS есть 15 инструментов. Они есть
Дифракция:
- DREAM (Биспектральный порошковый дифрактометр)
- HEIMDAL (гибридный дифрактометр )
- MAGiC (Монокристаллический дифрактометр для магнетизма)
- NMX (макромолекулярная кристаллография)
Спектроскопия:
- BIFROST (Спектрометр для экстремальных условий )
- CSPEC (спектрометр с холодным прерывателем )
- ЧУДЕСА (Спектрометр обратного рассеяния)
- T-REX (Биспектральный спектрометр с прерывателем)
- VESPA (вибрационный спектрометр)
Крупномасштабные конструкции:
- ESTIA (фокусирующий рефлектометр)
- FREIA (Рефлектометр для жидкостей)
- LoKI (широкополосное малоугловое рассеяние нейтронов)
- SKADI (Универсальное малоугловое рассеяние нейтронов)
Инженерия и визуализация:
- ПИВО (инженерный дифрактометр)
- ODIN (многоцелевое изображение)
См. Также [ править ]
- Источник нейтронов ISIS - единственный в Европе импульсный источник скалывания
- J-PARC - Самый мощный в мире источник скола, расположенный в Японии.
- MAX IV - установка синхротронного излучения в Лунде
- Источник нейтронов расщепления
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d e "История ESS" . Европейский источник скола . 2013 . Проверено 11 марта 2014 .
- ^ Европейская дорожная карта для разработки систем с ускорителем (ADS) для сжигания ядерных отходов красивый макет с плохими изображениями уродливый макет с хорошими изображениями
- ^ "Европейский источник раскола | ESS" . Europeanspallationsource.se . Проверено 11 марта 2014 .
- ^ Европейский источник расщепления ERIC (20 августа 2015 г.). «Европейская комиссия учреждает ESS как европейский консорциум исследовательской инфраструктуры» . Европейский источник скола . ESS . Проверено 22 января +2016 .
- ^ FAQ Финансирование и затраты - ESS
- ^ a b "ESS Magyarország" . Esshungary.eu. Архивировано из оригинала на 2014-03-11 . Проверено 11 марта 2014 .
- ^ «Явная поддержка ESS в Швеции: большой шаг для европейской науки» (пресс-релиз). Ess-scandinavia.eu. 29 мая 2009 года в архив с оригинала на 7 июня 2009 года.
- ^ «Шведско-испанское соглашение по ESS в Лунде начало новой фазы сотрудничества» (пресс-релиз). Ess-scandinavia.eu. 10 июня 2009 года Архивировано из оригинала 21 декабря 2009 года.
- ^ «Венгрия станет 14-м партнером в Европейском центре исследования источников расщепления. Все трое из бывших претендентов на площадку теперь объединяют усилия для строительства ESS в Швеции» . Архивировано из оригинального 21 декабря 2009 года.
- ^ Европейский источник расщепления (апрель 2015 г.). Отчет о деятельности за 2015 год (PDF) . Лунд: ESS. Архивировано из оригинального (PDF) 21 июля 2015 года . Проверено 17 июля 2015 года .
- ^ https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1402-4896/aa9bff
- ^ Мурманн, Райнер; Бонгардт, Клаус; Чирики, Суреш (28 марта 2009 г.). «Аспекты безопасности высокомощных мишеней для европейских источников скола» (PDF) . Forschungszentrum Juelich . Проверено 1 апреля 2009 года . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Мурманн, Райнер; Райх-Бегеманн, Сигрид (28 марта 2009 г.). «Безопасность и лицензирование европейского источника скола (ESS)» (PDF) . Forschungszentrum Juelich . Архивировано 18 июля 2011 года из оригинального (PDF) . Проверено 1 апреля 2009 года .
- ^ Мир физики. «Прицел точно нацелен» . Мир физики . Институт физики . Проверено 22 января +2016 .
- ^ «Наша уникальная концепция устойчивой энергетики» . Архивировано из оригинального 26 января 2012 года.
- ^ Videnskab DK. "Годт сейчас для климает: Данск-Свенск forskningsanlg vre CO2-нейтральный" . Виденскаб ДК . Проверено 22 января +2016 .
- ^ Европейский источник расщепления ERIC. «Инновации и инженерия устанавливают ESS на пути к устойчивости» . europeanspallationsource.se . ESS . Проверено 22 января +2016 .
- ^ Паркер, Т. «Отчет о проектировании энергии ESS 2013» (PDF) . europeanspallationsource.se . ESS. Архивировано из оригинального (PDF) 27 января 2016 года . Проверено 22 января +2016 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- S. Peggs et al. Отчет о техническом проектировании ESS , апрель 2013 г.
- Европейский источник скола. Отчет об активности источников скалывания в Европе за 2015 г. , апрель 2015 г.
- Европейский источник скола. Серия статей: The ESS Instrument Suite , 2014–2015.
- Халлонстен, О. 2012. Введение: В погоне за обещанием. В: О. Халлонстен (ред.) В погоне за обещанием: Перспективы политического процесса по созданию Европейского источника расщепления (ESS) в Лунде, Швеция (стр. 11–19). Лунд: Arkiv Academic Press, 2012, стр. 12.
- Prolingheuer, N .; Herbst, M .; Heuel-Fabianek, B .; Moormann, R .; Nabbi, R .; Schlögl, B., Vanderborght, J. 2009: Оценка мощности дозы от активированных грунтовых вод на участках ускорителей. Ядерные технологии, Vol. 168, No. 3, декабрь 2009 г., стр. 924-930
- Heuel-Fabianek, B. 2014: Коэффициенты распределения (Kd) для моделирования процессов переноса радионуклидов в подземных водах (PDF; 9,4 МБ) JÜL-Berichte, Forschungszentrum Jülich, Nr. 4375, 2014, ISSN 0944-2952
- Т. Паркер. Отчет ESS по экологическому проектированию , январь 2013 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Веб-сайт European Spallation Source . Самый последний источник информации о проекте ESS.
- Еженедельные обновления строительства ESS и веб-камеры в прямом эфире на строительной площадке.
- «Проект подготовительного этапа 7 FP7 ЕС» . Архивировано из оригинального 13 августа 2010 года.
- essworkshop.org - Посмотрите, как продвигается разработка приборов для будущей ESS-Скандинавии.
- BrightnESS, грантовый проект ЕС в поддержку ESS.
- SREss, грантовый проект ЕС в поддержку ESS.
Координаты : 55.7350 ° N 13.2514 ° E55 ° 44′06 ″ с.ш. 13 ° 15′05 ″ в.д. / / 55.7350; 13,2514
