Bestrahlungsdienst der Forschungsneutronenquelle

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1 Bestrahlungsdienst der Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) H. Gerstenberg, X. Li, J.M. Favoli, V. Loder, M. Oberndorfer, A. Richter. H. Schulz H. Gerstenberg - SAAGAS 21 1

2 Technical data: small core in D 2 O- moderator tank Ø = 118~243mm, h = 700 mm thermal power: 20 MW thermal neutron flux: cm -2 s -1, undisturbed 52 days / cycle, 5 cycles / year Fuel element: 8.1 kg U 3 Si 2 (93 % U-235) Silicon doping FRM-II H. Gerstenberg - SAAGAS 21 2 FRM-II Reactor-design H 2 O D 2 O Xiaosong Li

3 Großvolumen volumen- bestrahlung Bestrahlung im Regelstab Wasserrohrpost KBA Rohrpost Si Dotierung RPA H. Gerstenberg - SAAGAS 21 3

4 Si-Dotierung - Prinzip und Anforderung 30 Si (n,γ) 31 Si β - 31 P (HWZ 2,6 h) Inhomogenität der Dotierung < 5% Zielwiderstand des Si: 720 Ωcm > ρ > 20 Ωcm 0,5 h < t irr < 24 h Freigabe zur uneingeschränkten Weiterverwendung Restaktivität < 0,5 Bq/g bzw. 0,5 Bq/cm² Durchsatz typischerweise 20 kg/batch (Ø = 150 mm) H. Gerstenberg - SAAGAS 21 4

5 Messung des Neutronenflussdichteprofils D A E F C B side center D A E F C B 3 4 position (cm) % H. Gerstenberg - SAAGAS 21 5

6 graduelle Abschirmung von Neutronen (schematisch) Si Ni Reaktorkern Φ korr Liner Φ ungestört H. Gerstenberg - SAAGAS 21 6

7 Berechnetes Neutronenflussdichteprofil mit/ohne Liner D A E F C B without liner 1 5 with liner 2 0 D A E F C B 3 4 position (cm) Rechnung: Dr.Röhrmoser % 100% 105% 110% 115% H. Gerstenberg - SAAGAS 21 7

8 Gemessenes Neutronenflussdichteprofil im Si-Stab H. Gerstenberg - SAAGAS 21 8

9 Handling von Si-Kristallen mit Vakuumgreifer H. Gerstenberg - SAAGAS 21 9

10 Einfahren in die Bestrahlungsposition H. Gerstenberg - SAAGAS 21 10

11 H. Gerstenberg - SAAGAS 21 11

12 Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) Bestrahlungsergebnisse H. Gerstenberg - SAAGAS Average resistivity G1-2 G1-3 G2-1 G2-2 G2-3 G2-4 G 3-1 G 3-2 G 3-4 G 3-5 G 3-6 G 4-1 G 4-2 G 4-3 G 4-4 G 4-5 G 4-6 G 5-1 G 5-2 G 5-3 G 5-4 G 6-1 G 6-2 Irradiation number Auftragsumfang in 2006 (5 Reaktorzyklen): Bestrahlung von 317 Stäbe Si = 2800 kg Si

13 H. Gerstenberg - SAAGAS 21 13

14 Bestrahlungseinrichtung JBE 70 Kurzzeitbestahlung großer Probenvolumina H. Gerstenberg - SAAGAS 21 14

15 Anwendungsbeispiele: - Geochronologie - Bioproben Kurzzeitbestrahlungen einfache Festlegung weiterer Bestrahlungspositionen Φ th = 1.2E13 cm -2 s -1 Φ th /Φ f = H. Gerstenberg - SAAGAS 21 15

16 Kapselbestrahlung KBA Be- und Entladeeinrichtung Verwaltung der Bestrahlungskapseln Lift Dosisleistungsmessung Beladung Pb-Behälter Lager- und Abklingpos H. Gerstenberg - SAAGAS 21 16

17 Kapselbestrahlungsanlage: Bestrahlungskapseln Material: AlMg3 + Al Masse: 48g (total) max. Zuladung: 250g ø = 25 mm l 60 mm max n-dosis: unbegrenzt wasserdichte Verpackung individuelles Label Mehrfachverwendung H. Gerstenberg - SAAGAS 21 17

18 Arbeiten im Umfeld der Entwicklung von Radiopharmaka mittels Bestrahlung an KBA und im Regelstab: Bestrahlung von Gold in kolloidaler Form zur Bestimmung biokinetischer Verteilungsfunktionen bei Nagetieren: 197 Au (n,γ) 198 Au β Hg kev (HWZ 2,7 d) Erzeugung von 177 Lu(NO 3 ) Lu (n,γ) 177 Lu β Hf (HWZ 6,7 d) Erzeugung von 188 Re (52d-Bestrahlung im Regelstab) 186 W (n,γ) 187 W (n,γ) 188 W β - (HWZ 69 d) 188 Re β Os (HWZ 16.7 h) H. Gerstenberg - SAAGAS 21 18

19 Rohrpostbestrahlungsanlage NAA H. Gerstenberg - SAAGAS 21 19

20 Material: PE Masse: 10g Zuladung 10g ø = 15.2 mm l 100 mm max. n-fluenz: 5E16 n/cm -2 nummeriert Einmalverwendung Rabbit für Rohrpostbestrahlung H. Gerstenberg - SAAGAS 21 20

21 Probenausgabestation H. Gerstenberg - SAAGAS 21 21

22 80 Bestrahlungsbilanz Zyklen Anzahl FRM II RCM Phys.-Dep. Auswärtig Zyklus Gesamtzahl der Bestrahlungen: H. Gerstenberg - SAAGAS 21 22

23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit H. Gerstenberg - SAAGAS 21 23