Logo PTB

Konzeption für die Vergleichmessung CCRI(III)-K8 für die Messung der Fluenz thermischer Neutronen

15.01.2007

Referenzfelder thermischer Neutronen werden durch Moderation schneller Neutronen erzeugt, die mit (α,n)-Radionuklidquellen, Beschleunigern oder Reaktoren produziert werden. Die spektrale Verteilung des moderierten Neutronenfeldes hängt deshalb von dem Material, der Temperatur und der Geometrie des Moderators ab. Daher ist zu erwarten, dass sich insbesondere die mittlere Energie der Maxwellverteilung und der relative Anteil epithermischer Neutronen in den von verschiedenen Standardinstituten angebotenen Referenzfeldern thermischer Neutronen unterscheiden. Diese Abweichungen von den Referenzwerten müssen bei Vergleichsmessungen berücksichtigt werden.

Die PTB ist als Pilotlaboratorium für die Konzeption, die Organisation und die Auswertung einer Vergleichsmessung verantwortlich, die 2005 von dem für Neutronenmessungen zuständigen Gremiums des CCRI vorgeschlagen wurde. Bei diesem Vergleich sollen alle Teilnehmer die Kalibrierfaktoren von Transferinstrumenten unter Referenzbedingungen bestimmen. Um sensitiv auf die oben genannten Abweichungen von den Referenzbedingungen zu sein, werden dazu zwei mit 3He gefüllte Proportionalzählrohre verwendet. Der Fülldruck der Zählrohre ist 20 kPa und 200 kPa. Der mit 200 kPa 3He gefüllte Detektor kann zudem noch in einer aus Polyethylen bestehenden Moderatorkugel von 7,62 cm Durchmesser verwendet werden. Wie in der Abbildung dargestellt, ist die energieabhängige Nachweiswahrscheinlichkeit dieser drei Messsysteme sehr unterschiedlich, so dass die von den Teilnehmern zu bestimmenden Korrekturen für die Abweichung der spektralen Verteilung der jeweiligen Felder von einer Maxwellverteilung mit einer mittleren Energie von 50 meV für jedes Instrument unterschiedlich sind. Aus den Ergebnissen der Vergleichsmessungen wird sich somit auch erkennen lassen, ob die von den Teilnehmern angenommenen spektralen Verteilungen konsistent sind.

Abb.: Mit MCNP berechnete relative Nachweiswahrscheinlichkeit der drei Transfermesssysteme (linke Achse) sowie spektrale Fluenz eines rein thermischen Neutronenfeldes mit einer mittleren Energie von 50 meV entsprechend einem Temperaturparameter kT = 25 meV (rechte Achse).

An der Vergleichsmessung werden sich in Zeitraum von November 2006 bis Dezember 2008 sechs Standardinstitute beteiligen. Die PTB nimmt mit dem am externen Messplatz bei der GKSS in Geesthacht zur Verfügung stehenden thermischen Referenzfeld [1] teil. Als einziger Teilnehmer ist die PTB in der Lage, die spektrale Fluenz ihres Feldes mit der Methode der Flugzeitspektrometrie unabhängig zu bestimmen.

Literatur

  1. R. Böttger, H. Friedrich, H. Jansen:
    The PTB Thermal Neutron Reference Field, PTB-Bericht PTB-N-47,
    Braunschweig 2004, ISBN 3-86509-199-7