Accelerator Based Neutron Sources (ABNS) have been studied for their utility in materials research as well as for boron neutron captured therapy. By making significant efforts to study the (p,n) and (d,n) nuclear reactions, the specifications of the accelerator system have been determined. In this paper, we compare the design results for two types of radio frequency quadrupole (RFQ) accelerators to provide proton and deuteron beams, respectively. Both systems consist of an electron cyclotron resonance (ECR) ion source, a low-energy beam transport system, an RFQ accelerator, a medium-energy beam transport system, a Be target, and a moderator system. In order to achieve a compact accelerator system at a reasonable cost, different requirements must be applied to the design of RFQ accelerators. The proton RFQ has been designed with an operation frequency of 352 MHz, up to 4 MeV acceleration, 10 mA beam intensity, and a continuous-wave (CW) operation mode to achieve 0.84 × 109 n/(s/cm2) of neutron production. However, the deuteron RFQ has been designed with an operation frequency of 200 MHz, up to 2.5 MeV acceleration, 15 mA of beam intensity, and a CW operation mode to achieve 1.02 × 109 n/(s/cm2) of neutron production. In this paper, we describe the merit of the deuteron based neutron source by comparing two types of the RFQ accelerators for proton and deuteron beams including the common system of the ECR ion source and Be target in detail.

中文翻译：

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基于高通量加速器的中子源紧凑型加速器系统设计

已经研究了基于加速器的中子源 (ABNS) 在材料研究以及硼中子捕获疗法中的效用。通过对 (p,n) 和 (d,n) 核反应的大量研究，确定了加速器系统的规格。在本文中，我们比较了两种类型的射频四极 (RFQ) 加速器的设计结果，分别提供质子束和氘核束。两个系统均由电子回旋共振 (ECR) 离子源、低能束传输系统、RFQ 加速器、中能束传输系统、Be 靶和减速器系统组成。为了以合理的成本实现紧凑的加速器系统，必须对 RFQ 加速器的设计应用不同的要求。质子 RFQ 的设计工作频率为 352 MHz，高达 4 MeV 加速度，10 mA 光束强度和连续波 (CW) 操作模式，可实现 0.84 × 109 n/(s/cm2) 的中子产生. 然而，氘核 RFQ 的设计工作频率为 200 MHz，加速度高达 2.5 MeV，光束强度为 15 mA，CW 操作模式可实现 1.02 × 109 n/(s/cm2) 的中子产生。在本文中，我们通过比较两种类型的用于质子束和氘核的 RFQ 加速器，包括 ECR 离子源和 Be 靶的共同系统，描述了基于氘核的中子源的优点。氘核 RFQ 的设计工作频率为 200 MHz，高达 2.5 MeV 的加速度，15 mA 的光束强度，以及 CW 操作模式，可实现 1.02 × 109 n/(s/cm2) 的中子产生。在本文中，我们通过比较两种类型的用于质子束和氘核的 RFQ 加速器，包括 ECR 离子源和 Be 靶的共同系统，描述了基于氘核的中子源的优点。氘核 RFQ 的设计工作频率为 200 MHz，加速度高达 2.5 MeV，光束强度为 15 mA，CW 操作模式可实现 1.02 × 109 n/(s/cm2) 的中子产生。在本文中，我们通过比较两种类型的用于质子束和氘核的 RFQ 加速器，包括 ECR 离子源和 Be 靶的共同系统，描述了基于氘核的中子源的优点。