{"id":12507,"date":"2019-12-17T03:28:42","date_gmt":"2019-12-17T03:28:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-thermische-neutronenerkennung-definition\/"},"modified":"2020-07-07T10:15:32","modified_gmt":"2020-07-07T10:15:32","slug":"was-ist-thermische-neutronenerkennung-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-thermische-neutronenerkennung-definition\/","title":{"rendered":"Was ist thermische Neutronenerkennung – Definition"},"content":{"rendered":"
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Methoden zur Detektion thermischer Neutronen basieren auf der Tatsache, dass thermische Neutronen f\u00fcr ein gegebenes Nuklid einen anderen und oft viel gr\u00f6\u00dferen effektiven Neutronenabsorptionsquerschnitt (Spaltung oder Strahlungseinfang) aufweisen als schnelle Neutronen.\u00a0Strahlendosimetrie<\/div>\n<\/div>\n
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\"Neutronendetektion\"<\/a>
Generell muss jeder Neutronendetektortyp mit einem Konverter und einem der herk\u00f6mmlichen Strahlungsdetektoren ausgestattet sein.
\nQuelle: large.stanford.edu<\/figcaption><\/figure>\n

Thermische Neutronen<\/strong><\/a>\u00a0sind Neutronen im thermischen Gleichgewicht mit einem umgebenden Medium mit einer Temperatur von 290 K (17 \u00b0 C).\u00a0Die wahrscheinlichste Energie bei 17 \u00b0 C f\u00fcr die Maxwellsche Verteilung ist\u00a00,025 eV<\/strong>\u00a0(~ 2 km \/ s).\u00a0Dieser Teil des Energiespektrums von Neutronen ist der wichtigste Teil des Spektrums\u00a0in thermischen Reaktoren<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Thermische Neutronen haben eine andere und h\u00e4ufig viel\u00a0gr\u00f6\u00dfere effektiven\u00a0<\/strong>Neutronenabsorptionsquerschnitt<\/strong><\/a>\u00a0(\u00a0fission<\/a>\u00a0oder\u00a0Strahlungseinfang<\/a>\u00a0) f\u00fcr eine gegebene Nuklid als schnelle Neutronen.<\/p>\n

Im Allgemeinen gibt es viele Detektionsprinzipien und viele Arten von Detektoren.\u00a0In Kernreaktoren sind Gasionisationsdetektoren am h\u00e4ufigsten, da sie sehr effizient und zuverl\u00e4ssig sind und einen weiten Bereich des Neutronenflusses abdecken.\u00a0Verschiedene Arten von\u00a0Gasionisationsdetektoren<\/a><\/strong>\u00a0bilden das sogenannte\u00a0\u00a0Excore Nuclear Instrumentation System<\/a><\/strong>\u00a0(NIS)<\/strong>\u00a0.\u00a0Das Excore-Nuklearinstrumentierungssystem \u00fcberwacht den Leistungspegel des Reaktors, indem es\u00a0\u00a0Neutronenlecks<\/strong>\u00a0\u00a0aus dem Reaktorkern\u00a0erkennt<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Detektion von Neutronen mittels Ionisationskammer<\/span><\/h2>\n

Ionisationskammern<\/a>\u00a0werden h\u00e4ufig als Vorrichtung zum Erfassen geladener Teilchen verwendet.\u00a0Wenn zum Beispiel die innere Oberfl\u00e4che der Ionisationskammer mit einer d\u00fcnnen Schicht Bor beschichtet ist, kann die (n, alpha) -Reaktion stattfinden.\u00a0Die meisten (n, alpha) -Reaktionen von thermischen Neutronen sind\u00a0\u00a010B (n, alpha) 7Li-\u00a0<\/strong>\u00a0Reaktionen, die von 0,48 MeV begleitet werden\u00a0\"(n,<\/a><\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus weist das Isotop Bor-10 einen hohen (n, alpha) Reaktionsquerschnitt entlang des gesamten\u00a0\u00a0Neutronenenergiespektrums auf<\/a>\u00a0.\u00a0Das Alpha-Teilchen bewirkt eine Ionisierung innerhalb der Kammer, und ausgesto\u00dfene Elektronen verursachen weitere sekund\u00e4re Ionisierungen.<\/p>\n

Ein anderes Verfahren zum Nachweis von Neutronen unter Verwendung einer Ionisationskammer besteht darin, das Gas\u00a0\u00a0Bortrifluorid<\/strong>\u00a0\u00a0(BF\u00a03<\/sub>\u00a0) anstelle von Luft in der Kammer zu verwenden.\u00a0Die einfallenden Neutronen produzieren Alpha-Partikel, wenn sie mit den Boratomen im Detektorgas reagieren.\u00a0Mit beiden Methoden k\u00f6nnen Neutronen im Kernreaktor nachgewiesen werden.\u00a0Es ist zu beachten, dass BF\u00a03<\/sub>\u00a0\u00a0Z\u00e4hler \u00fcblicherweise im Proportionalbereich betrieben werden.<\/p>\n

Spaltkammer – Weitbereichsdetektoren<\/span><\/h2>\n

Spaltkammern<\/a><\/strong>\u00a0\u00a0sind Ionisationsdetektoren zum Nachweis von Neutronen.\u00a0Spaltkammern k\u00f6nnen als Zwischenbereichsdetektoren verwendet werden, um den Neutronenfluss (Reaktorleistung) auf dem Zwischenflussniveau zu \u00fcberwachen.\u00a0Sie liefern auch Anzeigen, Alarme und Reaktorausl\u00f6sesignale.\u00a0Das Design dieses Instruments ist so gew\u00e4hlt, dass es eine \u00dcberlappung zwischen den Quellbereichskan\u00e4len und der gesamten Spannweite der Leistungsbereichskan\u00e4le bietet.<\/p>\n

Bei\u00a0\u00a0<\/span>Spaltkammern<\/span><\/strong>\u00a0ist die Kammer mit einer d\u00fcnnen Schicht aus hochangereichertem\u00a0<\/span>Uran-235<\/span><\/a>\u00a0beschichtet\u00a0\u00a0\u00a0, um Neutronen nachzuweisen.\u00a0Neutronen\u00a0\u00a0<\/span>ionisieren nicht direkt<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0und m\u00fcssen normalerweise\u00a0\u00a0\u00a0in geladene Teilchen\u00a0<\/span>umgewandelt<\/span><\/strong>\u00a0werden, bevor sie nachgewiesen werden k\u00f6nnen.\u00a0Ein\u00a0\u00a0<\/span>thermisches Neutron<\/span><\/a>\u00a0\u00a0bewirkt die\u00a0<\/span>Spaltung<\/span><\/a>\u00a0eines Uran-235-Atoms\u00a0\u00a0, wobei die beiden\u00a0\u00a0\u00a0erzeugten\u00a0<\/span>Spaltfragmente<\/span><\/a>\u00a0eine hohe\u00a0\u00a0<\/span>kinetische Energie aufweisen<\/span><\/a>\u00a0\u00a0und eine Ionisierung des Argongases im Detektor verursachen.\u00a0Ein Vorteil der Verwendung einer Uran-235-Beschichtung anstelle von Bor-10 besteht darin, dass die Spaltfragmente eine viel h\u00f6here Energie aufweisen als die Alpha-Partikel aus einer Borreaktion.\u00a0Deshalb\u00a0<\/span>Spaltkammern<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0sind\u00a0\u00a0<\/span>sehr empfindlich<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0gegen\u00fcber Neutronenfluss und dies erm\u00f6glicht es den Spaltkammern, in\u00a0\u00a0<\/span>h\u00f6heren Gammafeldern zu arbeiten<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0als eine nicht kompensierte Ionenkammer mit Borauskleidung.<\/span><\/p>\n

Aktivierungsfolien und Flussdr\u00e4hte<\/span><\/h2>\n

Neutronen k\u00f6nnen mit\u00a0<\/span>Aktivierungsfolien<\/span><\/strong>\u00a0und\u00a0<\/span>Flussdr\u00e4hten nachgewiesen werden<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Diese Methode basiert auf der Neutronenaktivierung, bei der eine analysierte Probe\u00a0<\/span>zuerst<\/span><\/strong>\u00a0mit Neutronen\u00a0bestrahlt wird<\/strong>\u00a0, um\u00a0<\/span>spezifische Radionuklide<\/span><\/strong>\u00a0herzustellen\u00a0.\u00a0Der radioaktive Zerfall dieser erzeugten Radionuklide ist f\u00fcr jedes Element (Nuklid) spezifisch.\u00a0Jedes Nuklid emittiert die\u00a0<\/span>charakteristischen Gammastrahlen,<\/span><\/strong>\u00a0die mittels\u00a0<\/span>Gammaspektroskopie<\/span><\/strong>\u00a0gemessen\u00a0werden<\/strong>\u00a0, wobei bei einer bestimmten Energie detektierte Gammastrahlen ein bestimmtes Radionuklid anzeigen und die Konzentrationen der Elemente bestimmen.<\/span><\/p>\n

Ausgew\u00e4hlte Materialien f\u00fcr Aktivierungsfolien sind zum Beispiel:<\/span><\/p>\n