Einbau des Zusatzinstruments

Dr. Matthias Rossbach und sein Team vom Institut für Energie- und Klimaforschung, (IEK-6), Nukleare Entsorgung und Reaktorsicherheit, des Forschungszentrums Jülich GmbH haben ein neues Instrument für schnelle und verzögerte Spaltneutronen-induzierte Gamma-Spektrometrie entworfen und konstruiert.

Sie haben das Instrument kürzlich in Zusammenarbeit mit Mitarbeitern der PGAA- und der MEDAPP/NECTAR-Gruppe am Strahlrohr SR10des FRM II installiert und getestet. Mit Hilfe dieses neuen Gerätes wollen Rossbach und sein Team in Zukunft eine vollständige Datensammlung über inelastische Streuung von Neutronen an Elementen und Actiniden erstellen. Diese Informationen sind besonders wichtig, wenn gefährliche Stoffe zerstörungsfrei untersucht werden müssen, beispielsweise bei der Überwachung nuklearer Anlagen oder bei der Verarbeitung und Lagerung von Nuklearabfall. Darüber hinaus erzeugen einige der Reaktionen radioaktive Isotope, die nach der Bestrahlung mit hoher Empfindlichkeit in unmittelbarer Nähe des Detektors gemessen werden können, um so Rückschlüsse auf die Erzeugungswahrscheinlichkeit und andere kernphysikalische Eigenschaften zu erlauben.

Der Neutronenstrahl, der unmittelbar vor der Nase des SR10 in einer mit 93 % ²³⁵U angereicherten Konverterplatte entsteht, liefert 2,3•10⁸ unmoderierte Spaltneutronen pro cm² und s (mit 6 cm Bleifilter). Zwei hintereinander geschaltete Neutronenkollimatoren im Strahlkanal begrenzen den Strahl auf einen Durchmesser von 5 cm und bestrahlen Element- oder Isotopenproben vor einem stark abgeschirmten 50 % eff. HPGe-Detektor. Die Abschirmung besteht aus 15 cm Blei, 1 cm Borcarbid und 40 cm Polyethylen, um den durch gestreute schnelle Neutronen und Gammastrahlen erzeugten Untergrund am Detektor zu reduzieren. Das neue System ermöglicht es, systematisch Gammaspektren der Reaktionen (n,n’γ), (n,p) und in einigen Fällen auch (n,n’) mit ausreichender Empfindlichkeit zu detektieren.

Das BMBF hat FaNGaS im Rahmen des Projekts “Bestimmung und Validierung nuklearer Daten von Actiniden zur zerstörungsfreien Spaltstoffanalyse in Abfallproben durch prompte Gamma Neutronenaktivierungsanalyse (PGAA-Aktinide)” finanziert. Dieses Projekt wird in enger Kooperation mit den PGAA, MEDAPP- und NECTAR am MLZ durchgeführt.