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

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Inhalt 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 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 SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen 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. 1.+2. 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 SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

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

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

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Rückansicht SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Gesamtansicht SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Draufsicht SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

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

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

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

Querschnitt Reaktor Becken H2O D2O SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

Innenansicht Reaktor Becken Blick in den Moderatortank und die fünf Abschaltstäbe. Bei Betrieb ist das Becken mit normalem Wasser H20 geflutet. SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

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

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

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

Bilanz der Kettenreaktion vor: nach n-Einfang: Brennelement 235U in H2O, σfiss= 580b, σstreu= 80b Moderator D2O σabs= 0.0005 b σstreu= 8b schnell: 100 Spaltneutronen ↓ 28 + 25 72 epithermisch: → 22 Spaltneutr. Moderation langsam: 33 → 48 Spaltneutr. 30 Spaltneutr ← 20 47 ← therm. Wirkungsqu., 1 barn = 10−24 cm2 Dh. bei kritischem Reaktor werden aus 100 schnellen Spaltneutronen im Brennelement letztendlich wieder 22+48+30 = 100 neue schnelle Spaltneutronen erzeugt. SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen H2O D2O Moderator Radius→ n-Fluss Verteilung Brenn- Element ↓Φn=8·1014cm−2s−1 Thermische Neutronen-Flussdichte Φn in Abhängigkeit υom Radius. Das Flussmaximum liegt außerhalb des Brennelements im Moderatortank. SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

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

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

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

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

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

ILL Source Querschnitt durch Reaktor SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen ILL Source

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

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen Neutronen Leiter SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Neutronen-Intensitäten aus n-Leitern NEUTRON CAPTURE-INTENSITIES IN BEAM-LINES FOR NEUTRON-PARTICLE PHYSICS Institution Beam-line Status Beam area A cm2 TIME AVERAGE PEAK Brightness maximum ∂2ΦC/∂λ∂Ω cm−2s−1nm−1sr−1 Flux ∂ΦC/∂λ cm−2s−1nm−1 ΦC cm−2s−1 Intensity AΦC s−1 ILL H113 running 6×20 6·1013 @λ=0.5nm 2·1010 1.4·1010 (→2·1010) 1.5·1012 (→2.2·1012) idem FRM2 NL-3a 5×12 1.2·1012 NIST NG-6 6 Ø 2.3·109 6.4·1010 SINQ Ch 51 @700kW 8×15 6·108 @λ=0.4nm ~109 ~1011 SNS FP13 @1.4MW ~2008 10×12 ~7·1012 ~3·109 @λ=0.34nm ~3x109 ~1·1015 SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen 1.3 Sonstige n-Quellen SS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen