Reference Physics Design for 1 GeV Injector Linac and Accumulator Ring for Indian Spallation Neutron Source
作为正在进行的第十二个计划项目的一部分，题为“基于高能质子直线加速器的spiral中子源的研究与发展活动”，在注入器直线加速器和蓄电池环的各个子系统的物理设计工作已经在印度的RRCAT进行。对于1 GeV H注入器直线加速器，已经完成了各个系统的物理设计研究，并进行了端到端束流动力学模拟研究，以确保优化晶格满足严格的束流动力学标准。优化蓄电池环线性晶格的物理设计研究也已完成。从注入器直线加速器到储存环，以及从储存环到靶的束流传输线的设计研究目前正在进行中。本文叙述了注入器直线加速器和储能环各系统的物理设计。
2016-10-03 physics.acc-ph
Plans for the Spallation Neutron Source Integrated Control System Network
SNS控制系统通信网络将利用新的商用网络交换机功能来提高可靠性并降低成本。将安装标准结构的电缆系统。网络交换机成本的降低将使SNS能够将边缘交换机推到联网设备附近，并一直运行到边缘交换机的高速光纤通信。虚拟局域网VLAN）技术将用于将网络设备分组到逻辑网络中，同时最大限度地减少所需的交换机数量。我们会使用市面上可买到的具有TCP/IP界面的单板计算机，提供终端机服务和远程重启电源服务。
2001-11-09 physics.acc-ph
Optimizing neutron moderators for a spallation-driven ultracold-neutron source at TRIUMF
我们报告我们的努力，以优化的几何形状的TRIUMF超冷先进中子（TUCAN）源使用MCNP模拟的中子减速器和转换器。它将使用一个现有的散中子源，由TRIUMF的520 MeV回旋加速器提供的19.3千瓦质子束驱动。散中子将在室温下的重水和20 K的液态氘中慢化，然后在超流、同位素纯化的$^4$ He中超热转化为超冷中子。氦气将通过$^3$ He- $^4$ He热交换器由$^3$ He制冷机冷却。优化考虑了一系列工程和安全要求，并指导了源的详细设计。对于27 L的生产体积，输送到典型实验的预测超冷中子密度最大化，实现了$1.4 \cdot 10^7$ s $^{-1}$到$1.6 \cdot 10^7$ s $^{-1}$的生产速率，热负荷为8.1 W。在这个热负荷下，冰箱可以将超流氦冷却到1.1 K，从而使超冷中子在源中的储存寿命约为30 s。最关键的性能参数是冷减速剂的选择和包含超流氦的容器的体积、厚度和材料。该源计划于2021年安装，将使TUCAN合作能够以$10^{-27}$ e cm的灵敏度测量中子的电偶极矩。
2020-01-22 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
An Overview of the Spallation Neutron Source Project
Spanish中子源（SNS）由六个国家实验室的工作人员设计，建造，安装和调试，阿贡国家实验室，布鲁克海文国家实验室，杰斐逊国家加速器实验室，劳伦斯伯克利国家实验室，洛斯阿拉莫斯国家实验室和橡树岭国家实验室。加速器系统的设计提供了一个695纳秒的质子脉冲到汞靶在60赫兹的重复率和平均功率为2兆瓦。中子减速器将把散中子转化为慢中子，用于材料科学研究。前端系统被设计为产生一个H-束的微脉冲，68%的光束，32%的光束关闭每965纳秒，在2.5 MeV的1毫秒，每秒60次。前端系统包括射频驱动的批量生产离子源、束流斩波系统、前置放大器和束流传输。离子源必须达到约65 mA，才能在直线加速器的输入端提供52 mA。直线加速器由一个漂移管直线加速器高达86.8 MeV，耦合单元直线加速器185 MeV，和超导RF直线加速器的标称能量为1 GeV。超导段的设计包括11个每个低温模块具有三个0.61-β腔的低温模块和17个每个低温模块具有四个0.81-β腔的低温模块，并具有安装四个0.81-β低温模块的空间。蓄能器环设计用于在全能量下进行电荷交换注入。对于2-MW操作，在累积循环结束时每束的峰值电荷将达到2.08x10**14。目标是将光束损失控制在1x 10 **-4以下。
2000-08-22 physics.acc-ph
The Spallation Neutron Source (SNS) Linac RF System
SNS直线加速器将2 mA的平均束流加速到968 MeV的能量。直线加速器的脉冲频率为60 Hz，H-束脉冲为1 ms。直线加速器的第一个185 Mev使用正常导电腔，直线加速器的其余长度使用超导腔。直线加速器的工作频率为402.5 MHz，最高可达87 MeV，其余部分则变为805 MHz。本文概述了直线加速器射频系统。概述包括高功率RF组件、HV转换器/调制器和RF控制的描述和配置。将讨论RF系统中的问题和权衡，特别是关于脉冲超导腔的使用。
2000-08-15 physics.acc-ph
A Comparative Study of Neutron Irradiation for Genetic Mutations: Spallation, Reactor, and Compact Neutron Source
通过模拟比较散裂、反应堆和紧凑型中子源的辐照特性，发现KUANS剂量率最高（17 Gy/h）且LET范围（20-70 keV/μm）利于靶向基因突变，为紧凑型中子源在诱变育种中提供可行替代方案。
2024-08-20 physics.acc-ph physics.bio-ph
Analysis of Thermally Induced Frequency Shift for the Spallation Neutron Source RFQ
美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的散斑中子源（SNS）前端系统组正在开发一种射频四极子（RFID），用于在402.5 MHz的工作频率下将H束从65 keV加速到2.5 MeV。4节，3.7米长的涡轮机是一个4叶片结构，工作在6%的占空因数。腔壁由OFE铜制成，并带有GlidCop外层以增加机械强度。一组12个冷却通道在冷却腔壁的进料和控制独立于4个通道嵌入在叶片。ANSYS有限元模型已被开发来计算给定的RF热负荷和冷却水温度的腔体的变形形状。通过将FEA结果与SUPERFISH RF腔模拟相结合，可以预测给定冷却剂温度或热负荷变化时的相对频率偏移。计算出的空腔频率灵敏度为-33 kHz每1摄氏度的变化，在恒温壁水的叶片水温。还使用前述FEA模型研究了系统启动瞬态。通过控制RF功率斜坡率以及独立壁和叶片冷却回路温度，可以最小化系统开启时间，同时限制频率偏移。
2000-08-19 physics.acc-ph
Numerical investigation of spallation neutrons generated from petawatt-scale laser-driven proton beams
针对大型加速器中子源成本高、数量少的问题，通过PIC和蒙特卡罗模拟研究拍瓦级激光驱动质子的散裂中子产生，预测中子通量超$10^{23}\ m n\,cm^{-2}\,s^{-1}$，提供了高亮度超短中子源的低成本方案。
2021-06-22 astro-ph.HE nucl-ex physics.acc-ph
Prediction of Spallation Induced Transmutation Rates For Long Lived Fission Products via Proton Accelerator
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究通过质子加速器探讨长寿命裂变产物的转化可能性，发现锝、碘、硒是高效转化候选者，而锆和铯则效率较低，经济性因同位素而异。
2026-02-19 nucl-ex physics.acc-ph
Status of the Control Sytem for the Front-End of the Spallation Neutron Source
Spanish中子源（SNS）是六个实验室之间的合作伙伴关系。为了确保真正的综合控制系统，已商定了许多标准，包括使用EPICS作为基本工具包。然而，合作伙伴关系中的独特之处在于，要求负责构建前端的劳伦斯伯克利国家实验室在将其运送到橡树岭国家实验室（ORNL）之前在当地进行操作。因此，它的控制系统必须在2001年完成，远远早于2006年SNS的完成日期。因此，在其他五个合作伙伴完成设计之前，必须做出关于接口硬件、操作员屏幕布局、设备类型等的许多决定。在某些情况下，前端已经默认定义了一个标准;在其他情况下，升级到一个新的标准是由ORNL预期以后。几乎所有的前端设备都已与EPICS控制系统一起调试。在所需的约1500个信号中，约有60%现已投入日常运作。该控制系统基于“标准架构”;然而，它具有现场总线主导的布局。本文将讨论一些独特的接口要求，导致新的设备系列添加到EPICS的剧目。它还将描述对所有主要领域所作的选择和权衡。
2001-11-10 physics.acc-ph physics.ins-det
Bayesian Inverse Uncertainty Quantification of the Physical Model Parameters for the Spallation Neutron Source First Target Station
汞溅射靶的可靠性对橡树岭国家实验室溅射中子源的中子科学计划至关重要。我们提出了一个逆不确定性量化（UQ）的研究，使用贝叶斯框架的汞状态方程模型参数，与多项式混沌扩展代理模型的援助。通过利用高保真结构力学模拟和实际测量的应变数据，逆UQ结果揭示了拉伸截止阈值的$6.5\times 10^4$（$6.49\times 10^4 \pm 2.39\times 10^3$）Pa、汞密度的$12112.1$（$12111.8 \pm 14.9$）kg/m $^3$和汞声速的$1850.4$（$1849.7 \pm 5.3$）m/s的最大后验估计、平均值和标准差。这些值并不一定代表标称汞的物理性质，但那些适合应变数据和固体力学模型，我们已经使用，并可以解释为三个原因：计算机模型的局限性或所谓的模型形式的不确定性，在实验数据的偏差和错误，以及汞的气穴损伤，也有助于汞的行为的变化。因此，状态方程模型参数试图补偿这些影响，以改善对数据的拟合。使用更新的参数值的汞靶模拟结果与实验数据相比具有88%的平均准确度，与参考参数相比平均增加6%，其中一些传感器经历超过25%的增加。通过更准确的模拟应变响应，组件疲劳分析可以利用全面的应变历史数据来评估目标容器的寿命，使其更接近其实际极限，从而节省大量目标成本。
2022-02-08 physics.acc-ph stat.AP
A novel method for monitoring proton beam spot using back-streaming secondary neutrons from the target
高功率散斑中子源的质子束功率一般在100 kW到几MW之间。束流在靶上的功率密度分布对高功率溅射靶的稳定工作至关重要。本研究提出一种束流监测方法，该方法基于针孔成像的原理，利用来自靶的次级中子的回流来恢复靶上的高功率质子束斑的图像。可以在距离目标几十米处实现束斑的快速和间接成像。所提出的束流监测方法可以根据探测系统的要求灵活调整针孔大小和测量距离，控制次级中子通量的强度，远离高辐射靶区。仿真结果表明，该方法可以利用点响应函数和次级中子图像来恢复入射质子的束斑。基于CSNS中的目标和Back-n光束线，验证了该方法的有效性。
2021-08-27 physics.acc-ph
Progress on the 140 KV, 10 Megawatt Peak, 1 Megawatt Average Polyphase Quasi-Resonant Bridge, Boost Converter/Modulator for the Spallation Neutron Source (SNS) Klystron Power System
本文介绍了一个零电压开关20 kHz多相桥，升压转换器/调制器的速调管脉冲应用的电气设计和工作特性。DC-DC转换器从标准13.8 kV至2300 Y变电站铸芯Transformer获得母线电压。能量存储和过滤由自清金属化雾状聚丙烯牵引电容器提供。三个“H桥”IGBT开关网络用于产生多相20 kHz Transformers器的初级驱动波形。20 kHz驱动波形在适当的持续时间内啁啾，以产生所需的速调管脉冲宽度。利用单个20 kHz脉冲的PWM（脉冲宽度调制）来提供具有自适应前馈和反馈技术的调节输出波形。升压Transformer设计利用非晶纳米晶材料，该材料在设计通量水平和开关频率下提供所需的低磁芯损耗。在Transformer次级上使用谐振并联峰化，以提高输出电压并使Transformer漏电感谐振。通过适当的Transformer漏电感和峰值电容，可以实现IGBT的零电压开关，从而使开关损耗最小化。将对这些设计参数进行审查，并对计算机计算、比例模型和首件结果进行比较。
2000-08-17 physics.acc-ph
Steady-State Neutronic Analysis of Converting the UK CONSORT Reactor for ADS Experiments
CONSORT是英国仅存的民用研究反应堆，其目前的核心很快将被拆除。本研究探讨了通过更换燃料和安装由外部质子加速器驱动的散中子靶来重新使用反应堆设施进行加速器驱动系统研究的可行性。MCNP 5/MCNPX用于模拟替代的高密度燃料及其与回旋加速器产生的230 MeV质子的中子耦合，该质子从侧面撞击固体钨溅射靶到堆芯。低浓缩铀三硅二和铀-9钼被认为是候选物，只有铀-9钼被认为在紧凑堆芯中是可行的;燃料元件的尺寸和布置与原始堆芯布局保持相同，以尽量减少热工水力和其他变化。反应堆热功率高达2.5千瓦的keff为0.995，大到足以进行反应堆动力学实验预测。
2011-07-01 physics.acc-ph
A fast-switching magnet serving a spallation-driven ultracold neutron source
一个快速开关，高重复率的磁铁和电源已开发和运行在TRIUMF，提供质子束到新的超冷中子（UCN）设施。该装置具有独特的操作要求：时间平均束流为40~ $μ$ A，并能在几分钟内开关束流。这些要求与TRIUMF回旋加速器的典型操作模式相冲突，TRIUMF回旋加速器向多个用户提供几乎连续的束流。为了能够创建UCN设施，与另一个设施作出了波束共享安排。射束共享由快速开关（冲击器）磁铁实现，快速开关磁铁在50 $μ$ s内斜升到193 A的电流，并在此保持约1 ms，然后在相同的短时间内斜降。这实现了12 mrad的偏转，这足以在两个设施之间切换质子束。冲击磁铁依靠一个高电流、低电感的线圈连接到一个基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的快速开关电源。冲击磁铁系统的设计和性能和初始束流传输结果的报告。
2019-08-11 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Target Considerations for a Very Cold Neutron Source
建议的极冷中子源（VCNS）将以5 Hz和1 GeV的4 ms长脉冲工作。每个脉冲的能量将为300 kJ，远高于Spanitary中子源（33 kJ/脉冲）或目前的IPNS（0.3 kJ/脉冲），靶上的峰值功率将为75 MW。本文讨论了想法的VCNS目标，并检查进行目标测试的可能性，在8-GeV的质子直线加速器，这是正在研究的建设在费米实验室。
2019-08-09 physics.acc-ph physics.ins-det
Cavity Simulator for European Spallation Source
欧洲中子源将成为世界上最亮的中子源。它正在瑞典隆德建造。该设施将安装120多个超导腔，每个腔都由一个单独的LLRF控制系统进行调节。为了降低与在真实腔体上测试系统相关的风险，设计了腔体模拟器。它再现了ESS直线加速器中高β部分所用超导腔的行为。对高功率射频放大器和压电陶瓷驱动器的参数进行了仿真。基于RF驱动和压电控制信号，腔体模拟器生成由LLRF控制系统的输入获取的RF信号。这用于实时关闭LLRF反馈环路。腔体模拟器的射频前端由矢量调制器、下变频电路和一组快速数据转换器组成。腔响应模拟是在高速FPGA逻辑中通过专用固件执行的，该固件被优化以最小化处理时间。该器件还能产生时钟、LO和704.42 MHz参考信号，以便在加速器环境之外进行系统测试。本文介绍了腔体模拟器的设计、固件中所用算法的描述以及器件的测量结果。
2018-06-25 eess.SP physics.acc-ph physics.ins-det
A Very Intense Neutrino Super Beam Experiment for Leptonic CP Violation Discovery based on the European Spallation Source Linac: A Snowmass 2013 White Paper
为了发现轻子区的CP破坏，需要非常强的中微子束和大型中微子探测器。我们建议使用的质子直线加速器的欧洲spiritus源目前正在建设中的瑞典隆德提供，在平行的spiritus中子生产，一个非常强烈的，具有成本效益和高性能的中微子束。欧洲质子源直线加速器的基线计划是，到2022年，它将以5兆瓦的平均功率全面运行，以14赫兹的速率产生2 GeV 2.86 ms长的质子脉冲。我们的建议是将直线加速器升级到10兆瓦的平均功率和28赫兹，产生14脉冲/秒的中子生产和14脉冲/秒的中微子生产。此外，由于在脉冲中微子喇叭中需要高电流，用于中微子产生的脉冲的长度需要借助于蓄能器环被压缩到几个$μ$ s。一个长基线实验，使用这个超级光束和一个百万吨级地下水切伦科夫探测器位于现有的矿井300-600公里，从隆德将有可能发现轻子CP破坏在5 $σ$显着性水平高达50%的轻子狄拉克CP破坏相位范围。如果这个问题到那时还没有被其他实验解决的话，这个实验也可以确定中微子质量等级的显著性水平超过3 $σ$。将中微子束流结果与同一大体积探测器探测大气中微子的结果相结合，可以提高质量分级性能。该探测器还将用于测量质子寿命，探测宇宙中微子和超新星爆炸中微子。给出了对轻子CP破坏的敏感性和中微子质量等级的结果。
2013-11-12 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
The European Spallation Source neutrino Super Beam Conceptual Design Report
这份概念设计报告详细介绍了欧洲空间源中微子超级束（ESS $ν$ SB）可行性研究。该设施是在2012年报告的中微子混合角$θ_{13}$相对较大的测量值之后提出的，这提高了用常规中微子束在轻子扇区观察潜在的CP破坏的可能性。$θ_{13}$的测量值还允许$2^{nd}$振荡最大值而不是更典型地研究的$1^{st}$最大值用于发现CP破坏。在该$2^{nd}$振荡最大值处的灵敏度比在$1^{st}$处的灵敏度高约三倍，这意味着系统误差的影响减小。在$2^{nd}$振荡最大值下工作需要具有适当能量的非常强的中微子束。欧洲脉冲中子源（ESS）是目前世界上最强的脉冲中子源，它的质子直线加速器工作在5，MW功率、2，GeV动能、14 Hz重复频率（脉宽3 ms，占空比4%）。在本设计研究中，提出了加倍的重复率和压缩束脉冲到微秒的水平，以提供额外的5~MW的质子束中微子的生产。对这种中微子超级束流的物理性能进行了评估，并与安装在距离ESS 360- 550 km处的百万吨级地下水切伦科夫中微子探测器进行了配合。ESS质子直线加速器的升级，质子脉冲压缩所需的储能环，目标站的设计和优化，近探测器和远探测器复合体，和该设施的物理潜力都在本报告中描述。ESS直线加速器将于2025年投入使用，届时中微子设施的升级工作可能会开始。
2022-06-02 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
