SNO+ 中微子探测器中热驱动闪烁体流动

SNO+ 中微子探测器是一个半径为 6 m 的丙烯酸球，内充液体闪烁体，浸没于充满水的地下洞室中，并带有一根细长的竖直颈管（半径 0.75 m），从球体向上延伸约 7 m 至纯净氮气覆盖气体。为解释一段意外的闪烁体运动，已使用 OpenFoam 进行了与时间相关的流动模拟。看来，该运动由早先闪烁体再循环期间引入的瞬态 $^{222}\mathrm{Rn}$ 污染随后的 24 小时平均模式推断而来，可解释为由于通过探测器壁的热传递在薄壁边界层中诱发了浮力流动。若污染被引入，该机制可在数小时的时间尺度上将污染物沿颈管输送至球体。若闪烁体恰好呈热分层状态，同样的强迫会在球形流动域内以 Brunt-Väisälä 频率产生内重力波。然而，振荡运动本质上非扩散，模拟证实在颈管深度上施加强热分层可减轻由瞬态热通量引起的混合。