Strahlpräparation eines weißen Neutronenstrahls am TRIGA Mark II Forschungsreaktors der TU Wien

Der TRIGA Mark II Forschungsreaktor des Atominstituts der Technischen Universität Wien besitzt vier Strahlrohre (drei radiale und ein tangentiales) an denen Experimente mit Neutronen durchgeführt werden. An einem der radialen Rohre soll an einem permanenten Experimentierplatz das gesamte thermische Spektrum mit einem Strahlquerschnitt von bis zu 6 × 6 cm2 genutzt werden können. Um dieses thermische Spektrum zur Verfügung zu stellen und den Anforderungen des Strahlenschutzes gerecht zu werden, werden in dieser Arbeit die dazu nötigen Methoden diskutiert. Ein Hauptaugenmerk wurde hierbeiauf Neutronen- sowie Gammastrahlenfilter gelegt.Hierzu werden verschiedene Materialien zur Abschwächung von Gammastrahlung sowie Neutronenstrahlung analysiert. Die Abschwächung und die Transmission durch diese Materialien wird mittels experimenteller Daten verschiedener Gruppen berechnet, um ein zufriedenstellendes Verhältnis der Abschwächung ungewünschter Anteile (Gammastrahlung, schnelle Neutronen) zur Transmission der thermischen Neutronen zu erhalten. Aus diesen Berechnungen gehen Bismut zur Abschwächung der Gammastrahlung und Saphir zur Reduktion der schnellen Neutronen im Strahl als die besten Materialien hervor.Die Auswirkungen der Filter auf den thermischen Neutronenstrahl soll nach dem Einbau der Filter untersucht werden. Hierfür wird ein Kristallspektrometer in Virtual Instrumentation Tool for Neutron Scattering at Pulsed and Continuous Sources (VITESS) simuliert und anschließend aufgebaut. Dieses besteht aus zwei Drehtischen, welche durch DC-Motoren angetrieben werden, einem Graphitkristall, Blenden aus boriertem Kunststoff und einem 3He-Zählrohr. Der restliche Aufbau besteht hauptsächlich aus Aluminiumprofilen. Das gemessene Neutronenspektrum wird anschließend mit weiteren VITESS-Simulationenverglichen, um einerseits die Messung zu überprüfen und andererseits mehr Einsicht in die Funktionsweise der Simulation zu erhalten.
The TRIGA Mark II research reactor of the Institute of Atomic and Subatomic Physics in Vienna has four beamtubes - three radial and one tangetial to the reactor core. At one radial tube, it should be possible to use the entire thermal spectrum with a beam cross-section of up to 6 × 6 cm2 at a permanent experimental setup. In order to make this thermal spectrum available and to meet the requirements of radiation protection, the required methods are discussed in this paper. The main focus was placed on neutron and gamma ray filters.Various materials for attenuating gamma radiation and neutron radiation are analysed. The attenuation and transmission through these materials is calculated using experimental data from different groups to obtain a satisfactory ratio of attenuation of unwanted components (gamma rays, fast neutrons) to transmission of thermal neutrons. From these calculations, bismuth for attenuating the gamma rays and sapphire for reducing the fast neutrons in the beam emerge as the best materials. The effects of the filters on the thermal neutron beam will then be investigated after the filters have been installed. For this purpose, a crystal spectrometer will be simulated in VITESS and then set up. This consists of two turntables driven by DC motors, a graphite crystal, apertures made of borated plastics and a 3He counting tube. The rest of the construction consists mainly of aluminium profiles. The measured neutron spectrum is then compared with other VITESS simulations in order to check the measurement on the one hand and to gain more insight into the functioning of the simulation on the other.