世界で最も強力な中性子ビーム源は、施設が 2023 年に科学実験を開始するとき、計画の半分以下の出力になります。スウェーデンのルンドで建設中の欧州核破砕源 (ESS) は、5 メガワット (MW) に達するように設計されています。 、しかし、コストが膨らむということは、6 年間で 2 MW しか達成できないことを意味します。これは、実施できる科学的研究の範囲を制限する可能性が高いレベルです。
プロジェクトの主要な意思決定機関である ESS 評議会は、2025 年までに出力を 5 MW に引き上げる計画を検討していますが、一部の科学者は、施設が永久に 2 MW にとどまることを恐れています。スウェーデンのウプサラ大学の物理学者で元 ESS ディレクターのコリン・カーリルは、「5 MW は必要ないと言う説得力のある声を持っている人がいます」と言う。 「しかし、彼らの声はサイレンです。そうなったら悲惨です。」
X 線と同様に、中性子ビームは、科学者が物質の原子構造を調べる方法です。しかし、X 線が原子を取り囲む電子雲から散乱する場合、中性子は原子核から散乱します。この能力は、たとえば、科学者が水素の位置を特定するのに役立ちます。水素は、電子が 1 つしかないため、X 線のターゲットとしてとらえどころのないものです。中性子ビームは、異なる同位体の原子核を区別することもできます。また、中性子はスピンを運ぶため、問題の物質の磁気特性を明らかにすることができます。
ほとんどの中性子源は、核分裂によって中性子を生成する原子炉です。しかし、近年、科学者は核破砕源にますます目を向けるようになっています。核破砕源では、加速された陽子ビームが固体ターゲット内の原子核を分解し、中性子を剥ぎ取ります。中性子はビームに導かれ、実験を行うために使用される機器に向けられます。高出力のビームは中性子束の増加につながり、空間的および時間的分解能が向上し、タンパク質などの小さなサンプルの研究が可能になります。
ESS は、1980 年代後半に、米国と日本で計画されている 1=MW 口径の施設を考慮して、この分野でヨーロッパのリードを維持する方法として提案されました。 ESS の開始が迫っていることは、古い中性子源が閉鎖されるにつれて、ヨーロッパで「中性子干ばつ」が発生するという懸念の高まりに対抗するのにも役立つはずです。プロジェクトの 15 のパートナー国が 18 億 4000 万ユーロの建設費を負担することに同意した後、ESS の建設作業は最終的に 2014 年に始まりました。その時点での計画では、2019 年に最初の中性子、2023 年に最初のユーザー実験用に最大 5 MW のビーム出力が要求され、その 2 年後には 16 の機器が利用可能になり、「数年後に」22 の機器が完全に補完されます。 ESS 事務局長 John Womersley によると。
プロジェクトの「初期運用段階」が 2019 年から 2025 年にかけて行われ、2014 年の予測である 8 億 5,000 万ユーロを少なくとも 1 億 5,000 万ユーロ上回る費用がかかるため、これらの期限は現在遅れています。6 月の会議で、ESS 評議会はシナリオの評価を開始しました。これらのコストを下げるために。コスト削減の選択肢には、陽子出力を 5 MW に高めるために必要な機器の購入を延期することや、機器が完全な仕様に達する速度を遅くすることが含まれます。
すべてのシナリオは、2023 年に ESS が 2 MW の電力で動作することを想定しており、実験が開始されたときに Womersley が「世界をリードするパフォーマンス」と表現するものを保証します。しかし、あるシナリオでは 2025 年までに 5 MW を供給しますが、別のシナリオではそれまでに出力が上昇しないと予測しています。同様に、すべての計画で 2025 年までに 15 台の機器を設置する必要がありますが、追加の 7 台のうち何台をその日までに建設するかについては違いがあります。 「私たちはプロジェクトの最終的な目標を維持していますが、目標を達成するスピードを変えています」と彼は言います.
英国のマンチェスター大学の材料科学者であり、ESS科学諮問委員会の委員長であるMichael Preussは、フル稼働の遅れを「非常に賢明なこと」と表現しています。彼は、早い段階でパワーを高めるよりも、楽器の数を増やすことを好みました。いずれにせよ、研究に役立つ速度まで中性子を減速させるために必要な装置である減速機の設計を改善することで、2 MW の中性子束が「ほぼ同程度」になるだろうと彼は主張する。 5 MW です。
Carlile 氏は、このプロジェクトは、主に現物出資で建設された大規模な科学施設に「期待していた」通りに進んでいると述べています。しかし彼は、モデレータの進歩が初期出力の低下を補うとは考えておらず、出力と機器の削減がヨーロッパの中性子科学にとってコストがかかることを懸念しています.
ESS 評議会は、加盟国が 2018 年にその予算の配分に同意できるように、今年末までに望ましいシナリオを決定する予定です。
