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SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.1 Physik mit Neutronen- und Synchrotron-Strahlung Dirk Dubbers SS 2006.

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1 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.1 Physik mit Neutronen- und Synchrotron-Strahlung Dirk Dubbers SS 2006

2 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.2 Inhalt A.Neutronenstrahlen 1. Neutronenquellen 2.Elastische Neutronenstreuung und die räumliche Struktur der Kristalle 3.Die Struktur magnetischer Materialien 4.Inelastische Neutronenstreuung und die Dynamik der Kristalle 5.Hochauflösende Neutronenspektroskopie und die Dynamik ungeordneter Systeme 6.Kleinwinkelstreuung und « weiche Materie » 7. Kalte Neutronen und das Standardmodell der Teilchenphysik 8.Jenseits des Standardmodells 9.Neutronenoptik und Quantenphysik 10.Praktische Anwendungen von Neutronenstrahlen B.Synchrotronstrahlen 11.Synchrotronquellen 12.Vergleich von Neutronen- und Synchrotronstrahlen 13.Elastische Röntgenstreuung und Molekularbiologie 14.Inelastische Röntgenstreuung und Dynamik der Flüssigkeiten 15.Resonante Kernstreuung 16.Bildgebung mit Röntgenstrahlen 17.Kohärente Röntgenstrahlung und Röntgentomographie 18.Diverse Methoden 19.Praktische Anwendungen von Röntgenstrahlen

3 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.3 A. NEUTRONEN Literatur Low-energy neutron physics, I.I. Gurevich, L.V. Tarasov, 1968, Bibliothek Introduction to the Theory of Thermal Neutron Scattering von G.L. Squires, Dover Publications 1997, EUR 16,95, ab EUR 11,52, Bibliothek. Neutron Scattering, Part A-C (Exp. Methods in the Physical Sciences Vol. 23) von D.L. Price, Kurt Skold (Herausgeber), Academic Press 1987, Bibliothek. Theory of Neutron Scattering from Condensed Matter Vol von S.W. Lovesey, Oxford University Press 1987, EUR 115,90, ab EUR 43,70, Bibliothek Neutron Optics von V.F. Sears, Oxford University Press 1989, ab EUR 72,89, Bibliothek. Neutron Scattering in Condensed Matter Physics von A. Furrer, World Scientific Pub Co Inc, noch nicht erschienen, EUR 28,90

4 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Neutronenquellen 1.1 Reaktor Neutronenquellen 1.2 Spallations-Neutronenquellen 1.3 Sonstige 1.1 Reaktor-Neutronenquellen Forschungs-Reaktor München FRM-2 TU München, Garching, Start 2004, 20 MW

5 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.5 FRM-2: Vorderansicht

6 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.6 Rückansicht

7 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.7 Gesamtansicht

8 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.8 Draufsicht

9 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.9 Grundriss FRM-1 n-Leiter Halle Reaktor Halle n-Leiter Halle

10 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.10 n-Leiter Halle im Aufbau

11 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.11 Grundriss Reaktor Becken Horizontaler Schnitt durch das Reaktorbecken in 300mm Höhe über der Kernmittelebene. Im Zentrum befindet sich das Brennelement.

12 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.12 Querschnitt Reaktor Becken D2OD2O H2OH2O

13 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.13 Innenansicht Reaktor Becken Blick in den Moderatortank und die fünf Abschaltstäbe. Bei Betrieb ist das Becken mit normalem Wasser H 2 0 geflutet.

14 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.14 Brennelement Durch die Evolventenform der Brennstoffplatten haben die Kühlkanäle über die gesamte Breite eine konstante Breite.

15 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.15 Zusammensetzung Brennelement Brennstoffplatten aus 235 Uransilizid- und Aluminium-Pulver vorgepreßt und durch mehrmaliges Walzen kaltverschweißt, wobei die Plattenlänge auf das 10fache ansteigt und die Plattendicke auf 1,4mm abnimmt.

16 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.16 Schema Neutronen-Quelle

17 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.17 Bilanz der Kettenreaktion Brennelement 235 U in H 2 O, σ fiss = 580b, σ streu = 80b Moderator D 2 O σ abs = b σ streu = 8b schnell:100 Spaltneutronen epithermisch: 22 Spaltneutr. Moderation langsam: Spaltneutr. 30 Spaltneutr Dh. bei kritischem Reaktor werden aus 100 schnellen Spaltneutronen im Brennelement letztendlich wieder = 100 neue schnelle Spaltneutronen erzeugt. therm. Wirkungsqu., 1 barn = cm 2 vor: nach n-Einfang:

18 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.18 Thermische Neutronen-Flussdichte Φ n in Abhängigkeit υom Radius. Das Flussmaximum liegt außerhalb des Brennelements im Moderatortank. n-Fluss Verteilung 235 U H 2 O D 2 O Moderator Radius Brenn- Element Φ n =8·10 14 cm 2 s 1

19 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.19 Kühl-Kreislauf Abwärme des FRM-II: 24MW: 20MW thermische Reaktor Leistung und 4 MW Installationen. Die Temperatur des Kühlwassers erhöht sich beim Druchströmen des Brennelements von ca. 37°C auf ca. 53°C.

20 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.20 Reaktor Halle im Aufbau

21 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.21 ILL Institut Max von Laue – Paul Langevin Grenoble, Start 1972, 58 MW

22 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.22 Grundriss ILL

23 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.23 Anordnung der Strahlrohe im Reaktor Becken

24 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.24 ILL SourceILL Source Querschnitt durch Reaktor

25 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.25 Kalte Neutronen-Quelle 'kalter' n-Leiter

26 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.26 Neutronen Leiter

27 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.27 n-TOF Spektren aus kaltem n-Leiter lin:log:

28 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.28 Neutronen-Spektrometer schematisch n-Strahl im n-Leiter

29 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.29 Neutronen-Spektrometer real

30 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.30 Blick in n-Leiter Halle

31 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.31 Querschnitt durch Reaktor

32 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.32 Aufsicht Reaktor Becken

33 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.33 Ultrakalte Neutronen-Quelle

34 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.34 Querschnitt Reaktor Halle 11. Abklingbecken 12. Wärmetauscher

35 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.35 Einbau Reaktor Tank

36 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.36 Einbau n-Strahlrohr

37 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Spallations-Neutronenquellen

38 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.38 n-Spallations-Anlage

39 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.39 SNS in Oak Ridge, USA

40 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.40 Ionenquelle und LINAC

41 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.41 Target Station Principle

42 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.42 Target Station

43 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.43 Experimental area

44 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen1.44 Neutronen-Intensitäten aus n-Leitern NEUTRON CAPTURE-INTENSITIES IN BEAM-LINES FOR NEUTRON-PARTICLE PHYSICS InstitutionBeam-lineStatus Beam area A cm 2 TIME AVERAGEPEAK Brightness maximum 2 Φ C /λΩ cm 2 s 1 nm 1 sr 1 Flux maximum Φ C /λ cm 2 s 1 nm 1 Flux Φ C cm 2 s 1 Intensity AΦ C s 1 Brightness maximum 2 Φ C /λΩ cm 2 s 1 nm 1 sr 1 ILLH113running6×20 6·10 2·10 1.4·10 10 (2·10 10 ) 1.5·10 12 (2.2·10 12 ) idem FRM2NL-3arunning5×122· ·10 12 idem NIST NG-6running6 Ø2.3· ·10 10 idem SINQ Ch running8×15 6·10 ~10 9 ~10 11 idem SNS ~200810×12~7·10 12 ~3·10 ~3x10 9 ~10 11 ~1·10

45 SS 2006Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Sonstige n-Quellen


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