Khi một proton năng lượng cao thâm nhập vào bia thuộc một chất liệu nặng như chì, volfram hay uranium, hàng loạt neutron bị bắn văng ra. Ví dụ, một proton 800 MeV dừng tại bia uranium làm phát sinh trung bình khoảng 30 neutron. (Một hạt nhân uranium chứa 92 proton và 146 neutron và mỗi neutron trong uranium bị bật ra trung bình có năng lượng 8 MeV) Ban đầu, các neutron khá nhanh có động năng vài MeV, nhưng vận tốc của chúng giảm, giống như các neutron phát ra từ lò nghiên cứu hạt nhân, khi truyền qua chất điều tiết. Động năng của neutron giảm trong những va chạm liên tiếp của chúng với các nguyên tử của chất điều biến cho đến khi neutron có cùng năng lượng với những nguyên tử này. Người ta nói chúng có động năng nhiệt khoảng 1 eV. Các nguồn neutron điều khiển bằng máy gia tốc, thường gọi là các nguồn phá vỡ, thường là dạng xung và chúng có, so với các nguồn neutron lò phản ứng nghiên cứu, khả năng cung cấp các dòng neutron về cơ bản cao hơn. Trong lò phản ứng nghiên cứu, dòng neutron bị hạn chế bởi mật độ của lõi lò.
© hiepkhachquay | http://www.thuvienvatly.com 73 Hiện nay, nguồn neutron dạng xung mạnh nhất đặt tại Phòng thí nghiệm Rutherford Appleton ở gần Oxford, Anh, ở đó một máy gia tốc thẳng 70 MeV là máy bơm hạt cho một synchrotron cung cấp các proton 800 MeV với cường độ 200 microampe. Chùm hạt có dạng xung và tần số lặp lại là 50 Hz. Bia sử dụng là tantalum và có 17 neutron sinh ra trên mỗi proton tới. Ở Villigen, Thụy Sĩ, cyclotron cung độc lập 590 MeV cung cấp dòng neutron liên tục. Dòng điện chùm hạt hiện nay cao kỉ lục, 1,5 miliampe, và số neutron tạo ra từ bia hợp kim kẽm là 15/proton tới. Các nguồn neutron dạng xung khác đang hoạt động tại Argonne, Illinois, tại Los Alamos, New Mexico và tại Tsukuba, Nhật Bản. Năng lượng tương ứng là 450, 800 và 500 MeV và bia sử dụng là uranium, volfram và tantalum.
Các nguồn neutron điều khiển bằng máy gia tốc hóa ra là những phần bổ sung đáng giá cho các nguồn neutron do lò phản ứng tạo ra trong khoa học vật liệu, sinh học và y khoa. Trong hóa học, sự kết hợp của nhiễu xạ neutron, chúng cung cấp thông tin về vị trí của hạt nhân nguyên tử trong tinh thể phân tử, với nhiễu xạ tia X, phương pháp nhạy với vị trí electron, cho những thông tin có giá trị về cấu trúc phân tử.
Năm 1990, các nhà khoa học Los Alamos đề xuất xây dựng một máy gia tốc thẳng có dòng điện liên tục 250 mili ampe của các proton 1.600 MeV. Những con số này ngụ ý công suất chùm hạt là 400 megawatt, cao hơn hai bậc độ lớn so với cái được tạo ra bởi bất kì máy gia tốc nào hiện có. Theo đề xuất đó, sự tương tác của chùm hạt đầy sức mạnh này với một bia chì/bismuth sẽ mang lại dòng neutron rất mạnh có thể dùng để chuyển hóa các chất thải phóng xạ có thời gian sống lâu phát sinh từ vũ khí và các lò phản ứng, và để tạo ra năng lượng có thể duy trì từ một lõi dưới tới hạn của uranium-238 hay thorium-232.
Nghiên cứu tiếp tục ở Mĩ, châu Âu, Nga và Nhật Bản đã đưa đến những thiết kế thực tế hơn trong lĩnh vực này thường được gọi là Công nghệ Biến tố Điều khiển bằng Máy gia tốc (ADDT). Hiện nay, các con số thiết kế cho bộ phận máy gia tốc của nguyên mẫu thiết bị là 1.000 MeV và 10 miliampe. Một máy gia tốc với hiệu suất như thế sẽ chỉ mạnh hơn vài lần so với xưởng meson hiện có ở Los Alamos và Villigen và có thể sánh ngang với vài nguồn neutron phá vỡ mới đề xuất ở Mĩ, Nhật Bản và châu Âu. Như vậy, nguyên lí mới này cho việc phân hủy chất thải hạt nhân và cho việc sản sinh năng lượng hạt nhân có thể kiểm tra theo những kế hoạch hiện nay trong vòng 20 năm. Ở châu Âu, một trong những người thúc đẩy chính đứng đằng sau sự phát triển của công nghệ biến tố điều khiển bằng máy gia tốc là Carlo Rubbia.