Raba ultra-hladnih nevtronov (angl. UCN) ima ključno vlogo v temeljnih raziskavah fizike, usmerjenih v pridobivanje globljega razumevanja lastnosti nevtronov. Med številnimi drugimi zanimivimi poskusi je iskanje stalnega nevtronskega električnega dipolnega momenta (angl. nEDM) in natančne meritve življenjske dobe nevtronske beta-minus razpada ena pomembnejših aplikacij UCN-jev. Kljub temu je eden glavnih izzivov, s katerimi se soočajo vsi ti poskusi, omejena količina virov UCN-jev. Vir nevtonov European Spallation Source (ESS), trenutno v izgradnji v Lundu na Švedskem, bo predvidoma postal najmočnejši pulzni nevtronski vir na svetu. Magistrsko delo se izvaja v okviru projekta HighNESS, katerega cilj je z uporabo moderatorja zasnovati vir hladnih nevtronov (angl. CN) visoke intenzivnosti na ESS. Hladni nevtroni (HN) so osnova za proizvodnjo UCN-jev. Za pridobitev slednjih lahko visoko intenzivne HN prenesemo v konverter, napolnjen s superfluidnim $^4$He, za pretvorbo v UCN-je v postopku super-termalnega sipanja fononov. Namen tega dela je zasnovati Nevtronske Optične Dostavne Sisteme (NODS) za vir ultra-hladnih nevtronov v snopu, ki se nahaja na oddaljenosti več kot 15 metrov od moderatorja. Med drugimi analiziranimi sistemi za prenos nevtronov se osredotočamo na vgnezdeno optično ogledalo (angl. ''nested mirror optics'' - NMO), niz eliptčnih ogledal, postavljenih na srednjo razdaljo med virom HN in virom UCN. Učinkovitost NMO-jev je proučena z Monte Carlo programskim orodjem McS-tas, pri čemer se oceni njihova učinkovitost glede doseganja proizvodnih stopenj UCN-jev. Med izvedenimi simulacijami, v katerih upoštevamo različne geometrije in postavitve, je največji fluks CN-jev v konverter zagotovila uporaba monoplanarnega NMO-ja. Največja gostota hitrosti proizvodnje UCN-jev, ki jo pridobimo iz simulacij, je (336 ± 5) [1/s/cm$^3$] za konverter s premerom 22 cm. Po ovrednotenju izgub, ki jih simulacije ne upoštevajo, končno gostoto hitrosti proizvodnje UCN-jev ocenimo na 270 [1/s/cm$^3$].
|