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Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.1 Präzisions-Physik mit Neutronen 1.Neutronenquellen 2.Physik mit Neutronen, allgemein.

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Präsentation zum Thema: "Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.1 Präzisions-Physik mit Neutronen 1.Neutronenquellen 2.Physik mit Neutronen, allgemein."—  Präsentation transkript:

1 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.1 Präzisions-Physik mit Neutronen 1.Neutronenquellen 2.Physik mit Neutronen, allgemein 3.Neutronen-Experimente: jenseits SM 4.Theorie Standard Modell 5.Neutronen-Experimente: diesseits SM 6.Theorie n-Zerfall D. Dubbers U. Heidelberg

2 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen Neutronenquellen 1.1 Reaktor Neutronenquellen 1.2 Spallations-Neutronenquellen 1.3 Ultrakalte Neutronen

3 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen Reaktor-Neutronenquellen Institut Laue-Langevin Grenoble FRM-II TU München

4 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.4 FRM II Forschungs-Reaktor München FRM-2: TU München, Garching, Start 2004, themische Leistung 2 0 MW Neutronenflussdichte Φ max = 0.8x10 15 cm −2 s −1

5 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.5 n-Leiter in FRM-II Halle, im Aufbau

6 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.6 Grundriss ILL Institut Laue –Langevin Grenoble, Start 1972 themische Leistung 58 MW Neutronenflussdichte 2x10 15 cm -2 s -1 ~ 100 m

7 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.7 ILL n-Leiterhalle

8 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.8 Neutronen Leiter n-TOF Spektren aus kaltem n-Leiter → Am Leiterausgang: Φ n ~10 10 cm −2 s −1. de Broglie: λ n = 0.2 nm bei υ n = 800 m/s (Kalte Quelle: T n ≈ 40 K).

9 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.9 Querschnitt durch ILL Reaktor Brennelement im Abklingbecken

10 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.10 Grundriss Reaktor Becken FRM-II Horizontaler Schnitt durch das Reaktorbecken. Im Zentrum befindet sich das Brennelement.

11 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.11 Brennelement Durch die Evolventenform der Brennstoffplatten haben die Kühlkanäle überall eine konstante Breite.

12 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.12 Thermische Neutronen-Flussdichte Φ n in Abh. vom Abstand zu Brennelement Mitte. 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

13 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.13 Bilanz der Kettenreaktion Brennelement 235 U in H 2 O, σ fiss = 580 b, σ streu = 80 b Moderator D 2 O σ abs = b σ streu = 8 b schnell:100 Spaltneutronen ↓ epitherm: → 22 neue Spaltneutr. Moderation langsam: 33 → 48 neue Spaltneutr. 30 neue Spaltneutr ←20 47 Dh. bei kritischem Reaktor werden aus 100 schnellen Spaltneutronen im Brennelement = 100 neue schnelle Spaltneutronen erzeugt. ← therm. Wirkungsqu., 1 barn = 10 −24 cm 2 vor: nach n-Einfang:

14 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen Spallations-Neutronenquellen

15 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.15 SNS in Oak Ridge, USA January 29, 2008: "the Spallation Neutron Source last week reached 310 kW." i.e. peak flux of thermal neutrons at present ~ cm −2 s −1. Spallation Neutron Source Parameters Proton beam power on target 1.4 MW Proton beam energy on target 1.0 GeV Average beam current on target 1.4 mA Pulse repetition rate 60 Hz Protons per pulse 1.5x10 14

16 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.16 Spallation Target Station

17 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.17 Experimental area

18 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.18 Neutronen-Intensitäten aus n-Leitern SOURCEBeam-line Beam area A cm 2 TIME AVERAGEPEAK Brightness maximum ∂ 2 Φ C / ∂λ ∂Ω 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 / ∂λ ∂Ω cm −2 s −1 nm −1 sr −1 ILLH1136×20 6·10 λ=0.5 nm 2·10 λ=0.5 nm 1.8· · FRM2NL-3a5×12 2·10 λ=0.5 nm 2· · NIST NG-66 Ø2.3· · SINQ Ch 700 kW 8×15 6·10 λ=0.4 nm ~10 9 ~ SNS aver. 1.4 MW 10×12~7·10 12 ~3·10 λ=0.34 nm ~3x10 9 ~10 11 Peak≈10 2 λ=0.34 nm SNS peak ≈ 100 × average~3x10 11 Neutron capture-intensities in beam-lines for neutron-particle physics

19 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen Ultrakalte Neutronen Ph. Schmidt-Wellenburg, Th. Lauer, Sa Vorm.; S. Paul, Sa Abend

20 Schleching 2008Präzisions-Physik mit Neutronen / 1. Neutronenquellen1.20 Neutronenflaschen und -leiter υ υ c υ || υ Vakuum Metall Vakuum Materie


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