Weiterentwicklung des hochenergetischen Neutronenstrahls am iThemba LABS zu einem Neutronenreferenzfeld begonnen: Memorandum of Understanding unterzeichnet

Die PTB hat in den letzten zwanzig Jahren den hochenergetischen Neutronenstrahl am iThemba LABS in der Nähe von Kapstadt für eigene Arbeiten und für Projekte mit externen Partnern genutzt. Bei diesen Experimenten wurde die für die Neutronenmetrologie benötigte Infrastruktur für jede Messkampagne erneut aufgebaut und in Betrieb genommen, was einem erheblichen personellen und logistischen Aufwand bedeutet hat. Ziel der aktuell neu gestarteten Zusammenarbeit von drei europäischen Metrologieinstituten (IRSN, NPL, PTB) mit drei südafrikanischen Partnern (NMISA, iThemba Labs, UTC) ist es, einen permanenten, optimierten Aufbau zu realisieren und damit den zukünftigen Nutzern ein weltweit einzigartiges Neutronenreferenzfeld für breite Anwendungen, von der Grundlagenforschung, über Detektorentwicklung bis zur Dosimetrie zur Verfügung zu stellen. Dazu wurde von allen Partnern ein Memorandum of Understanding unterzeichnet, in dem die Aufgabenverteilung und die Zusammenarbeit im Rahmen dieses Projekts festgelegt werden.

Die PTB hat in den letzten zwanzig Jahren den hochenergetischen Neutronenstrahl am iThemba LABS in der Nähe von Kapstadt für eigene Arbeiten und für Projekte mit externen Partnern genutzt. Bei diesen Experimenten wurde die für die Neutronenmetrologie benötigte Infrastruktur für jede Messkampagne erneut aufgebaut und in Betrieb genommen, was einem erheblichen personellen und logistischen Aufwand bedeutet hat.

Für die in der Vergangenheit durchgeführten Experimente wurden vor allem Detektoren eingesetzt, die ausschließlich für schnelle Neutronen empfindlich sind. Versuche, den Strahl auch zur Untersuchung von Neutronendosimetern einzusetzen, waren bisher nur eingeschränkt erfolgreich, weil der Untergrund niederenergetischer Neutronen im Experimentierbereich zu hoch ist. Als Ursache dieses Problems konnte eine unzureichende Abschirmung des Experimentierbereichs vom Neutronenproduktionstarget identifiziert werden.

Es wurden deshalb schon seit einigen Jahren Verbesserungen diskutiert, mit denen der Neutronenstrahl zu einer Referenzstrahlanlage für den Neutronenenergiebereich von 30 MeV bis 200 MeV weiterentwickelt werden kann. Dazu muss im Wesentlichen das Untergrundproblem gelöst und permanent verfügbare Referenzinstrumente entwickelt und installiert werden, die Messungen relativ zum primären Referenzwirkungsquerschnitt für die Neutron-Proton Streuung ermöglichen.

Für dieses Projekt hat sich eine Kollaboration aus den europäischen Metrologieinstituten NPL, IRSN und PTB und den südafrikanischen Partnern NMISA, iThemba LABS und der University of Cape Town zusammengeschlossen. Im Vorlauf wurde iThemba LABS durch das südafrikanische Metrologie Institut NMISA als ‚designated institute‘ für die Metrologie hochenergetischer Neutronen benannt. Aktuell wurde im Jahr 2019 von allen Partnern ein Memorandum of Understanding über diese Zusammenarbeit unterzeichnet.

Im Rahmen dieser Kollaboration wurde im Januar 2019 eine erste Strahlzeit durchgeführt, bei der mit dem Bonner Kugel Spektrometer HERMEIS des IRSN die Verteilung des Neutronenuntergrunds für die bisherige Abschirmungskonfiguration dokumentiert wurde. Daraufhin wurde die Abschirmung an den ermittelten kritischen Stellen verstärkt und der für Experimente verfügbaren Raum vergrößert. Im Frühjahr 2020 soll die Wirksamkeit dieses Umbaus überprüft und danach mit dem Aufbau der Referenzinstrumente begonnen werden.

Ziel der aktuell neu gestarteten Zusammenarbeit der drei europäischen Metrologieinstitute mit drei südafrikanischen Partnern ist es, einen permanenten, optimierten Aufbau zu realisieren und damit den zukünftigen Nutzern ein weltweit einzigartiges Neutronenreferenzfeld für breite Anwendungen, von der Grundlagenforschung, über Detektorentwicklung bis zur Dosimetrie zur Verfügung zu stellen.