{"id":20183,"date":"2020-07-06T12:45:02","date_gmt":"2020-07-06T12:45:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/was-ist-neutronendosimetrie-neutronendosimeter-definition\/"},"modified":"2020-07-06T12:46:14","modified_gmt":"2020-07-06T12:46:14","slug":"was-ist-neutronendosimetrie-neutronendosimeter-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/de\/was-ist-neutronendosimetrie-neutronendosimeter-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Neutronendosimetrie – Neutronendosimeter – Definition"},"content":{"rendered":"
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Die Personenneutronendosimetrie ist nach wie vor eines der Probleme im Bereich des Strahlenschutzes, da kein einzelnes Verfahren die Kombination von Eigenschaften der Energieantwort, Empfindlichkeit und Orientierungsabh\u00e4ngigkeit bietet<\/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

Die Neutronendosimetrie<\/strong>\u00a0ist sehr spezifisch,\u00a0da die Neutronen\u00a0elektrisch neutrale Teilchen sind<\/strong>\u00a0\u00a0und daher haupts\u00e4chlich starken Kernkr\u00e4ften, jedoch keinen elektrischen Kr\u00e4ftenausgesetzt sind.\u00a0Daher\u00a0ionisieren<\/strong>\u00a0Neutronen\u00a0nicht direkt<\/strong>\u00a0und m\u00fcssen in der Regelin geladene Teilchen\u00a0umgewandelt<\/strong>\u00a0werden, bevor sie nachgewiesen werden k\u00f6nnen.\u00a0Im Allgemeinen muss jeder Typ von Neutronendetektor mit einem Konverter (um Neutronenstrahlung in \u00fcbliche nachweisbare Strahlung umzuwandeln) und einem der herk\u00f6mmlichen Strahlungsdetektoren (Szintillationsdetektor, Gasdetektor, Halbleiterdetektor usw.) ausgestattet sein.<\/p>\n

Studien haben gezeigt, dass Alpha- und Neutronenstrahlung bei einer bestimmten Energiedeposition pro kg Gewebe einen gr\u00f6\u00dferen biologischen Schaden verursachen als Gammastrahlung.\u00a0Es wurde festgestellt, dass die biologischen Auswirkungen von Strahlung\u00a0\u00a0\u00a0mit dem\u00a0\u00a0linearen Energietransfer<\/strong>\u00a0\u00a0(LET)\u00a0zunehmen<\/strong>\u00a0.\u00a0Kurz gesagt, der biologische Schaden durch\u00a0\u00a0Strahlung mit hohem LET<\/strong>\u00a0\u00a0(\u00a0Alphateilchen<\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0Protonen<\/a>\u00a0\u00a0oder\u00a0\u00a0Neutronen<\/a>\u00a0) ist viel gr\u00f6\u00dfer als der durch\u00a0\u00a0Strahlung mit niedrigem LET<\/strong>\u00a0\u00a0(\u00a0Gammastrahlen)<\/a>).\u00a0Dies liegt daran, dass das lebende Gewebe Sch\u00e4den durch Strahlung, die sich \u00fcber eine gro\u00dfe Fl\u00e4che ausbreitet, leichter reparieren kann als solche, die sich auf eine kleine Fl\u00e4che konzentriert.\u00a0Da bei gleicher physikalischer Dosis (dh gleicher Energieeintrag pro Masseeinheit des Gewebes) mehr biologische Sch\u00e4den verursacht werden, ist ein Grau Alpha- oder Neutronenstrahlung sch\u00e4dlicher als ein Grau Gammastrahlung.\u00a0Diese Tatsache, dass Strahlungen unterschiedlicher Art (und Energie) bei gleicher Energiedosis unterschiedliche biologische Wirkungen haben, wird anhand von Faktoren beschrieben, die als\u00a0\u00a0relative biologische Wirksamkeit<\/strong>\u00a0\u00a0(RBE) und\u00a0\u00a0Strahlungsgewichtungsfaktor<\/strong>\u00a0\u00a0(w\u00a0R<\/sub>\u00a0) bezeichnet werden.<\/p>\n

Strahlungsgewichtungsfaktoren – ICRP<\/span><\/h2>\n

F\u00fcr Photonen- und Elektronenstrahlung hat der\u00a0\u00a0Strahlungsgewichtungsfaktor<\/a><\/strong>\u00a0den Wert 1 unabh\u00e4ngig von der Strahlungsenergie und f\u00fcr Alpha-Strahlung den Wert 20. F\u00fcr Neutronenstrahlung ist der Wert energieabh\u00e4ngig und betr\u00e4gt 5 bis 20.<\/p>\n

\"Strahlungsgewichtungsfaktoren\"<\/a>
Quelle: ICRP, 2003. Relative biologische Wirksamkeit (RBE), Qualit\u00e4tsfaktor (Q) und Strahlungsgewichtungsfaktor (wR).\u00a0ICRP Publication 92. Ann.\u00a0ICRP 33 (4).<\/figcaption><\/figure>\n

2007 ver\u00f6ffentlichte das ICRP einen\u00a0\u00a0neuen Satz von Strahlungsgewichtungsfaktoren<\/strong>\u00a0(ICRP Publ. 103: Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission von 2007).\u00a0Diese Faktoren sind unten angegeben.<\/p>\n

\"Strahlungsgewichtungsfaktoren<\/a>
Quelle: ICRP Publ.\u00a0103: Die Empfehlungen 2007 der Internationalen Strahlenschutzkommission<\/figcaption><\/figure>\n

Wie in der Tabelle gezeigt, gilt aw\u00a0<\/span>R<\/span><\/sub>\u00a0\u00a0von 1 f\u00fcr alle Strahlungen mit niedrigem LET, dh R\u00f6ntgen- und Gammastrahlen aller Energien sowie Elektronen und Myonen.\u00a0Eine glatte Kurve, die als Ann\u00e4herung betrachtet wird, wurde an die w\u00a0<\/span>R<\/span><\/sub>\u00a0-Werte als Funktion der einfallenden Neutronenenergie\u00a0angepasst\u00a0.\u00a0Beachten Sie,\u00a0dass E\u00a0<\/span>n<\/span><\/sub>\u00a0\u00a0ist die Neutronenenergie in MeV.<\/span><\/p>\n

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\"Strahlungsgewichtungsfaktor<\/a>
Der in Ver\u00f6ffentlichung 60 (ICRP, 1991) eingef\u00fchrte Strahlungsgewichtungsfaktor wR f\u00fcr Neutronen als diskontinuierliche Funktion der Neutronenenergie (- – -) und der vorgeschlagenen Modifikation (-).<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

So f\u00fchrt beispielsweise eine von Alpha-Partikeln absorbierte Dosis von 1 Gy zu einer \u00e4quivalenten Dosis von 20 Sv, und es wird gesch\u00e4tzt, dass eine \u00e4quivalente Strahlungsdosis den gleichen biologischen Effekt hat wie eine gleiche absorbierte Dosis von Gammastrahlen bei einem Gewichtungsfaktor von 1.<\/span><\/p>\n

Detektion von thermischen Neutronen<\/span><\/h2>\n

Thermische Neutronen<\/span><\/strong><\/a>\u00a0sind Neutronen im thermischen Gleichgewicht mit einem umgebenden Medium mit einer Temperatur von 290 K (17 \u00b0 C oder 62 \u00b0 F).\u00a0Die wahrscheinlichste Energie bei 17 \u00b0 C (62 \u00b0 F) f\u00fcr die Maxwellsche Verteilung betr\u00e4gt<\/span>\u00a00,025 eV<\/span><\/strong>\u00a0(~ 2 km \/ s).\u00a0Dieser Teil des Neutronenenergiespektrums bildet den wichtigsten Teil des Spektrums<\/span>\u00a0in thermischen Reaktoren<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

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

Im Allgemeinen gibt es viele Erkennungsprinzipien und viele Arten von Detektoren.\u00a0In Kernreaktoren sind gasf\u00f6rmige Ionisationsdetektoren am gebr\u00e4uchlichsten, da sie sehr effizient und zuverl\u00e4ssig sind und einen weiten Bereich des Neutronenflusses abdecken.\u00a0Verschiedene Arten von gasf\u00f6rmigen Ionisationsdetektoren bilden das sogenannte\u00a0\u00a0<\/span>Excore Nuclear Instrumentation System<\/span><\/a>\u00a0(NIS)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Das Excore-Nuklearinstrumentierungssystem \u00fcberwacht den Leistungspegel des Reaktors durch\u00a0\u00a0<\/span>Erfassen eines Neutronenlecks<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0aus dem Reaktorkern.<\/span><\/p>\n

Detektion von Neutronen mittels Ionisationskammer<\/span><\/span><\/h3>\n

Ionisationskammern<\/span><\/a>\u00a0werden h\u00e4ufig als Detektionsvorrichtung f\u00fcr geladene Teilchen verwendet.\u00a0Wenn beispielsweise die innere Oberfl\u00e4che der Ionisationskammer mit einer d\u00fcnnen Borschicht beschichtet ist, kann die (n, alpha) -Reaktion stattfinden.\u00a0Die meisten (n, alpha) -Reaktionen von thermischen Neutronen sind\u00a0\u00a0<\/span>10B (n, alpha) 7Li-\u00a0<\/span><\/strong>\u00a0Reaktionen, begleitet von 0,48 MeV\u00a0<\/span>\"(n,<\/a><\/p>\n

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

Ein anderes Verfahren zum Nachweis von Neutronen unter Verwendung einer Ionisationskammer besteht darin, das Gas-\u00a0\u00a0<\/span>Bortrifluorid<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0(BF\u00a0<\/span>3<\/span><\/sub>\u00a0) anstelle von Luft in der Kammer zu verwenden.\u00a0Die ankommenden Neutronen produzieren Alpha-Teilchen, wenn sie mit den Boratomen im Detektorgas reagieren.\u00a0Beide Methoden k\u00f6nnen zum Nachweis von Neutronen im Kernreaktor verwendet werden.\u00a0Es ist zu beachten, dass BF\u00a0<\/span>3<\/span><\/sub>\u00a0\u00a0-Z\u00e4hler normalerweise im Proportionalbereich betrieben werden.<\/span><\/p>\n

Detektion schneller Neutronen<\/span><\/h2>\n

Schnelle Neutronen<\/span><\/strong><\/a>\u00a0sind Neutronen mit einer<\/span>\u00a0kinetischen Energie von<\/span><\/a>\u00a0mehr als 1 MeV (~ 15 000 km \/ s).\u00a0In Kernreaktoren werden diese Neutronen \u00fcblicherweise als Spaltneutronen bezeichnet.\u00a0Die Spaltneutronen haben eine Maxwell-Boltzmann-Energieverteilung mit einer mittleren Energie (f\u00fcr<\/span>\u00a0235U-Spaltung<\/span><\/a>\u00a0) 2 MeV.\u00a0In einem<\/span>\u00a0Kernreaktor werden<\/span><\/a>\u00a0die schnellen Neutronen durch einen als<\/span>\u00a0Neutronenmoderation bezeichneten<\/span><\/a>\u00a0Prozess auf die thermischen Energien verlangsamt.\u00a0Diese Neutronen werden auch durch Kernprozesse wie Kernspaltung oder (\u0251, n)<\/span>\u00a0Reaktionen erzeugt<\/span><\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Im Allgemeinen gibt es viele\u00a0<\/span>Erkennungsprinzipien<\/span><\/strong>\u00a0und viele Arten von Detektoren.\u00a0Aber es muss hinzugef\u00fcgt werden, dass der\u00a0<\/span>Nachweis schneller Neutronen<\/span><\/strong>\u00a0eine sehr ausgefeilte Disziplin ist, da der Querschnitt schneller Neutronen viel kleiner ist als im Energiebereich f\u00fcr langsame Neutronen.\u00a0Schnelle Neutronen werden oft erkannt, indem sie zuerst auf thermische Energien gemildert (verlangsamt) werden.\u00a0W\u00e4hrend dieses Prozesses gehen jedoch die Informationen \u00fcber die urspr\u00fcngliche Energie des Neutrons, seine Fahrtrichtung und die Emissionszeit verloren.<\/span><\/p>\n

Protonenr\u00fccksto\u00df – R\u00fccksto\u00dfdetektoren<\/span><\/h3>\n

Der wichtigste Detektortyp f\u00fcr schnelle Neutronen sind solche, die\u00a0<\/span>R\u00fccksto\u00dfteilchen<\/span><\/strong>\u00a0direkt erfassen\u00a0, insbesondere\u00a0<\/span>R\u00fccksto\u00dfprotonen,<\/span><\/strong>\u00a0die aus elastischer (n, p) Streuung resultieren.\u00a0Tats\u00e4chlich sind nur Wasserstoff- und Heliumkerne leicht genug f\u00fcr die praktische Anwendung.\u00a0Im letzteren Fall werden die R\u00fccksto\u00dfpartikel in einem Detektor erfasst.\u00a0Neutronen k\u00f6nnen mehr Energie auf Lichtkerne \u00fcbertragen.\u00a0Diese Methode eignet sich zum Nachweis schneller Neutronen und erm\u00f6glicht den Nachweis schneller Neutronen ohne\u00a0<\/span>Moderator<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Mit dieser Methode kann die Energie des Neutrons zusammen mit der Neutronenfluenz gemessen werden, dh der Detektor kann als Spektrometer verwendet werden.\u00a0Typische schnelle Neutronendetektoren sind\u00a0<\/span>Fl\u00fcssigszintillatoren<\/span><\/strong>Edelgasdetektoren auf Helium-4-Basis und Kunststoffdetektoren (Szintillatoren).\u00a0Zum Beispiel hat der Kunststoff einen hohen Wasserstoffgehalt, daher ist er f\u00fcr\u00a0<\/span>schnelle Neutronendetektoren<\/span><\/strong>\u00a0n\u00fctzlich\u00a0, wenn er als Szintillator verwendet wird.<\/span><\/p>\n

Bonner Spheres Spektrometer<\/span><\/h3>\n

Es gibt verschiedene Methoden zum Nachweis langsamer Neutronen und wenige Methoden zum Nachweis schneller Neutronen.\u00a0Daher besteht eine Technik zum Messen schneller Neutronen darin, sie in langsame<\/span>
\nNeutronen\u00a0umzuwandeln\u00a0und dann die langsamen Neutronen zu messen.\u00a0Eine der m\u00f6glichen Methoden basiert auf\u00a0<\/span>Bonner-Kugeln<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Das Verfahren wurde erstmals 1960 von Ewing und Tom W. Bonner beschrieben und verwendet thermische Neutronendetektoren (\u00fcblicherweise anorganische Szintillatoren wie\u00a0<\/span>6<\/span><\/sup>\u00a0LiI), die in moderierende Kugeln unterschiedlicher Gr\u00f6\u00dfe eingebettet sind. \u00a0<\/span>Bonner-Kugeln<\/span><\/strong>\u00a0wurden h\u00e4ufig zur Messung von Neutronenspektren mit Neutronenenergien im Bereich von thermisch bis mindestens 20 MeV verwendet.\u00a0Ein Bonner-Kugel-Neutronenspektrometer (BSS) besteht aus einem thermischen Neutronendetektor und einer Reihe von\u00a0<\/span>Kugelschalen aus Polyethylen<\/span><\/strong>und zwei optionale Bleischalen in verschiedenen Gr\u00f6\u00dfen.\u00a0Zum Nachweis von thermischen Neutronen k\u00f6nnen ein\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0He-Detektor oder anorganische Szintillatoren wie\u00a0<\/span>6<\/span><\/sup>\u00a0LiI verwendet werden.\u00a0LiGlass-Szintillatoren sind sehr beliebt zum Nachweis von thermischen Neutronen.\u00a0Der Vorteil von LiGlass-Szintillatoren ist ihre Stabilit\u00e4t und ihr gro\u00dfer Gr\u00f6\u00dfenbereich.<\/span><\/p>\n

Detektion von Neutronen mit dem Szintillationsz\u00e4hler<\/span><\/span><\/h3>\n

Szintillationsz\u00e4hler<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0werden zur Messung der Strahlung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschlie\u00dflich handgehaltener Strahlungsmessger\u00e4te, Personal- und Umwelt\u00fcberwachung auf\u00a0\u00a0<\/span>radioaktive Kontamination<\/span><\/a>\u00a0, medizinische Bildgebung, radiometrische Untersuchung, nukleare Sicherheit und Sicherheit von Kernkraftwerken.\u00a0Sie sind weit verbreitet, weil sie kosteng\u00fcnstig und dennoch mit guter Effizienz hergestellt werden k\u00f6nnen und sowohl die Intensit\u00e4t als auch die Energie der einfallenden Strahlung messen k\u00f6nnen.<\/span><\/p>\n

Szintillationsz\u00e4hler k\u00f6nnen verwendet werden, um\u00a0<\/span>Alpha-<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0<\/span>Beta-<\/span><\/a>\u00a0und\u00a0\u00a0<\/span>Gammastrahlung<\/span><\/a>\u00a0zu erfassen\u00a0\u00a0.\u00a0Sie k\u00f6nnen auch zum\u00a0\u00a0<\/span>Nachweis von Neutronen verwendet werden<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Zu diesem Zweck werden verschiedene Szintillatoren verwendet.<\/span><\/p>\n