14.12.2012
In der PTB wurde eine neue Anlage zur Kalibrierung von Strahlungsmessgeräten mit thermischen Neutronen aufgebaut. Dazu wurden sechzehn 241AmBe Radionuklidquellen in einen Graphitblock eingebracht. Die Gesamtanlage mit zusätzlichen Abschirmungen wurde mittels Rechnungen optimiert und diese über erste Messungen verifiziert.
Abbildung 1 zeigt den Aufbau der Bestrahlungseinrichtung im Kellerraum 002 des Chadwick-Gebäudes.
Abb. 1 : Aufbau der Bestrahlungseinrichtung mit thermischen Neutronen im Raum 002 des Chadwick-Baus.
Der Graphitblock hat die Abmessungen H 1,5 m, T 1,8 m und B 1,5 m. Die Quellen befinden sich in etwa 1,25 m Tiefe im Graphit. Von oben wurden je zwei Quellen in 8 Bohrlöcher in Positionen 65 cm bzw. 85 cm Höhe über dem Fußboden eingebracht. Zusätzlich zum Graphit tragen Abschirmungen aus Polyäthylen und Beton und auch das Erdreich - bedingt durch den Aufbau im Keller - zur Neutronenmoderation bei.
Zur Reduktion thermischer Neutronenstreustrahlung im Raum und zur Kollimation des Nutzstrahls ist der Graphitblock oben und vorn - bis auf eine Fläche von 50 x 50 cm an der Bestrahlungsposition, an der eine Bleiabschirmung zur Reduzierung niederenergetischer Photonenstrahlung angebracht wurde - mit Abschirmungen aus Borplastik umgeben. Eine weitere Platte aus Borplastik wurde an die gegenüberliegende Wand montiert und dient der Minimierung zurückgestreuter Neutronen des Nutzstrahls.
Die Bestrahlungsposition - 30 cm vor dem Aufbau und 75 cm über dem Fußboden - kann mittels Laser genau einjustiert werden. In Abbildung 1 ist an der Bestrahlungsposition ein Wasserphantom zur Bestrahlung von Personendosimetern montiert.
Abbildung 2 zeigt den schematischen Aufbau wie er für Rechnungen mit Monte Carlo Simulationen (Programm PHITS) benutzt wurde.
Abb. 2 : Schematischer Aufbau (Draufsicht) der Bestrahlungseinrichtung im Raum Chad002 mit thermischen Neutronen.
Die Ergebnisse der Rechnungen und von ersten Messungen (Bonner Kugel Spektrometer, Gold Aktivierung) ergeben eine Umgebungs-Äquivalentdosisleistung:
dH*(10)/dt = (3,0 ± 0,5) µSv/h
wobei ca. 85 % durch thermische Neutronen verursacht werden. Dieser Wert der Thermalisierung ist, verglichen mit ähnlichen Moderator-Anordnungen weltweit, recht hoch. An der mittlerweile außer Betrieb gegangenen Anlage SIGMA des IRSN wurden nur 45 % erreicht und an der Anlage des NPL nur ca. 33 %. Weitere Messungen und Rechnungen für eine genauere Charakterisierung des Strahls und Qualitätssicherung sind noch nötig.