ELKH-POC-2021-24 számú "BNC Moderator" pályázat

Létrehoztunk egy világon egyedülálló, innovatív megoldásokat tartalmazó mérőberendezést a Budapesti Kutatóreaktornál (BKR), mely utóbbi a HUN-REN legnagyobb kutatási infrastruktúrája (1. kép). A csúcstechnológiás anyagkutatási célokra (2. kép) nagy fényerejű sugárnyalábokat kibocsátó neutronforrásokra van szükség (3. kép). Az atommagokból kinyert nagyenergiás neutronokat le kell lassítani, ezt végzi el a Moderátor – egy alacsony hőmérsékletű közeg (pl. -290 C fokos cseppfolyós hidrogén), amelyen a neutronok áthaladva az agyagokat alkotó atomok, molekulák, nano-részecsék mozgásának sebességére lassulnak le, és így válik lehetővé a neutron-anyag kölcsönhatás. A projekt keretében egy ú.n. hidegmoderátor tesztberendezést hoztunk létre, mely lehetővé teszi újtípusú hidegneutron-források (moderátorok) tulajdonságainak vizsgálatát; itt konkrétan az eddig ismert neutron moderátoroknál többszörösen nagyobb hatékonyságú eszköz elvének kísérleti validálása, továbbá prototípusának megépítése valósult meg. Ez az ú.n. alacsony-dimenziós moderátor (LDM, low-dimensional moderator) – magyar szellemi termékként került be neutrontudományba és a világ számos jelentős neutronforrás centrumában van folyamatban ilyen eszköz megvalósítása. Ugyanakkor ilyen forrás kísérleti vizsgálatára, valamint reaktoros alkalmazására még nem került sor. A projektben az LDM koncepció modell-számításokkal való alátámasztása történt meg, különös tekintettel a BKR-nél létrehozott eszközre adaptálva. A számolások kísérleti validálása céljából egy különleges neutron tesztnyaláb kiépítését is elvégeztük (4. kép). Ez a tesztállomás (CMTF – Cold Moderator Test Facility) magában foglalja a nyaláb-kivezetés, sugárvédelem, a kihozott nyaláb primer moderátora, moderátorcella-kriosztát, valamint a nyalábdiagnosztikai mérőeszköz komponenseit. A kísérleti berendezés elkészítésével és az első neutronos mérésekkel az LDM a TRL-2-3-ról a TRL-6-ra került (5. kép). A CMTF-nek a projekt utáni használata lehetővé teszi a TRL-7 elérést, majd a BKR új hidegneutron forrásánál való alkalmazásával megvalósulhat a TRL-8-9. Maga a mérőállomás egyfelől demonstrátor eszközként szolgál, másfelől önmagában is felhasználói szolgáltatásokra alkalmas, unikális műszerként működtethető – ezt a nemzetközi érdeklődés és fizetőképes igény megjelenése is alátámasztja. A CMTF már a teszt-fázisban 6 MFt bevétel hozott a Svédországban épülő ESS neutronforrás központnak nyújtott szolgáltatással.