95. KFN-Sitzung

Komitee Forschung mit Neutronen

 

Mittwoch, den 02.09.2020, Videokonferenz

Information und Diskussion zum Thema beschleunigergetriebene Neutronenquellen

 

Diese Sitzung dient der Information und Diskussion zum Thema beschleunigergetriebene Neutronenquellen dienen soll. Dafür sind auch Gäste eingeladen.

Konzept der beschleunigergetriebenen Neutronenquellen

Im internationalen Kontext wird die Entwicklung von beschleunigerbetriebenen Neutronenquellen derzeit mit großer Dynamik vorangetrieben, da man vielerorts der Meinung ist, dass diese Neutronenquellen eine sinnvolle und machbare Option für die Neutronenstreuung und deren langfristige Weiterentwicklung darstellt.

Neutronen können in Reaktoren, Spallationsquellen und durch nukleare Prozesse hergestellt werden. In nuklearen Prozessen werden durch sogenannte Stripping- oder Capture-Prozesse Neutronen freigesetzt. Gegenüber der Spaltung in Reaktoren oder der Spallation sind diese Prozesse aber weniger effizient. Weit verbreitet sind hier Neutronengeneratoren für bildgebende Anwendungen oder in der Neutronenanalytik (prompt gamma activation analysis), wofür ein geringerer Neutronenfluss ausreichend ist. Beschleunigergetriebene Neutronenquellen mit Hilfe von Elektronenbeschleunigern werden z. B. am HZDR in Dresden-Rossendorf in der Kernphysik genutzt oder mit einem Cyclotron an der PTB in Braunschweig für Dosimetrie und Metrologie.

Zum Erreichen höherer Neutronenflüsse sind Protonenbeschleuniger mit möglichst hoher Stromstärke und Energien im MeV-Bereich zu nutzen. Der hier erzeugte Fluss kann durch die kompakte Größe der Anlage effizienter genutzt werden. Entsprechende kleinere beschleunigerbetriebene Neutronenquellen existieren in den USA (LENS) und in Japan. Konzepte für die Entwicklung und die Nutzung solcher Anlagen werden derzeit auch in Frankreich, Spanien, Italien, Kanada oder in China erarbeitet.

Mit entsprechenden Protonenstromstärken kann ein Neutronenfluss generiert werden, der vergleichbaren Flüssen in mittleren Reaktoren oder Spallationsquellen entspricht. Kompakte beschleunigergetriebene Neutronenquellen (CANS) sind intrinsisch skalierbar. Die geplante HBS am Forschungszentrum Jülich liegt am oberen Ende dieses Bereichs mit einer geplanten Leistung von 100 kW.


Lasergetriebene Beschleuniger unterliegen prinzipiellen Beschränkungen bei der Erzeugung von thermischen und kalten Neutronen, für die Erzeugung von Radioisotopen und für die Transmutation von radioaktivem Abfall. Denkbar wäre zwar die Erzeugung von schnellen Neutronen mit lasergetriebene Beschleunigern, doch von den Kosten und Möglichkeiten her sind lasergetriebene Beschleuniger mittelfristig keine Option. In der Frage, ob Laser langfristig nicht doch eine Rolle spielen könnten, gehen die Meinungen auseinander.

Argumente für beschleunigergetriebene Neutronenquellen:

  • Ausbildung für die großen Quellen
  • Erhaltung von Know-How
  • Hohe Variabilität und Flexibilität der Quelle, z. B. für die Nutzung aufwändiger Probenumgebungen (z.B. für die Geowissenschaften)
  • Spezifische Anwendungen, z.B. KWS in der Vertikalen
  • Reihenmessungen für industrielle Anwendungen
  • Verfügbarkeit für Brot-und-Butter-Experimente und Test-Experimente
  • Ein weiteres Standbein, zusätzliche technologische Möglichkeiten
  • Günstige Betriebskosten
  • Kurze Realisierungszeit
  • Verfügbarkeit vor Ort

 

Das KFN einigt sich auf folgende Aussage:

„Wir unterstützen die Entwicklung der vielversprechenden Konzepte für zukünftige Quellen mit Nachdruck.“

Termine

Die nächste Videokonferenz des KFN findet am 17.09.2020 statt. Dabei soll es nur um das Strategiepapier gehen. Bei der übernächsten Sitzung sollte das Spinechoinstrument an der ESS diskutiert werden.

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Mittwoch, den 17.09.2020, Videokonferenz

 

Instrumentierungspreis

Die Ausschreibung eines Instrumentierungspreises zusätzlich zum Wolfram-Prandl-Preis wird diskutiert.

Strategiepapier

Einzelheiten der geplanten Strategiebroschüre des KFN werden besprochen.

Termine

Die nächste Videokonferenz des KFN findet am 02.10.2020 statt.

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