Genehmigung nach 11 StrlSchV für FAIR Facility for Antiproton and Ion Research: Georg Fehrenbacher, GSI

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1 Genehmigung nach 11 StrlSchV für FAIR Facility for Antiproton and Ion Research: Georg Fehrenbacher, GSI 1

2 Die GSI Beschleunigeranlage Ionenquelle Targethalle Therapie AC L I UN ESR Ionenquelle (Hochladung) FRS Experimentierhalle Max. 90% Lichtgeschwindigkeit (2 GeV/Nukleon) SIS 8-20% Lichtgeschwindigkeit (3-20 MeV/Nukleon) N 2

3 Beschleuniger FAIR Verbesserungen Primärstrahlintensitäten: Faktor mit 4,5E11sec-1, mit 5E12 sec-1 bzw. mit 4E12 sec-1) Sekundärstrahlintensitäten für radioaktive Kerne: bis zu Faktor Ionenenergie: Faktor 15 (30 GeV) SIS 100/300 Spezielle Eigenschaften SIS UNILAC FRS HESR ESR Super FRS CR 100 m NESR Planung 2006 Intensive gekühlte Strahlen radioaktiver Kerne Gekühlte Antiprotonenstrahlen bis zu 15 GeV Innenliegende Targets für Experimente hoher Luminosität im Ring Neue Technologien Schnell zyklierende supraleitende Magnete Elektronenkühlung bei hohen Ionenintesitäten und -energien Schnelle stochastische Kühlung 3

4 Beispiele (1): Radioaktive Strahlen 4

5 Beispiele (2): Antimaterie E=mc² 5

6 6

7 Vorgaben Strahlenschutzverordnung 46, 47 Schutz der Bevölkerung und der Umwelt: Direkte Strahlung + Ableitung radioaktiver < 1 msv / Jahr Stoffe Neutronenstrahlung, Emission von Gammastrahlung Radionukliden über Pionen- Luft und undwasser Myonenstrahlung + Gammastrahlung der Radionuklide in Luft < 0,3 msv / Jahr 7

8 Quellen hoher Strahlungspegel Quellen erhöhter Produktion von Strahlung und Aktivierung 8

9 Fragmentation in den Targets 9

10 Neutronenproduktion durch Uranstrahlen Uran-Strahl Fragmentierung X 9 Be Spaltung Proton Neutron Y Z 10

11 Messung von Quellneutronenverteilungen: Aufbau LAND / BaF 2 in Cave B - GSI LAND Aladin BaF 2 E-Detektor, gel. Teilchen 11

12 Neutronenverteilung für 238 Fe Neutronen ( 238 U msr MeV) Gunzert-Marx et al., PoS Neutronenenergie (MeV)

13 Profil der Dosisleistung U Fe, 1 GeV/u, /sec Distance Abstand to Strahlachse beam axis (m) Einheit: Sv/h Distance Abstand beam (m) line (m) 13

14 Schwächungsparameter in Beton Wert für hohe Energien H e ρ d Λ H 0 IAEA

15 Beispiel Experimentier-Cave / GSI Experimentier- Platz "Cave A" 1 Schwerionenstrahl 2 Wechselwirk.-punkt 3 Betonabschirmung 4 Eisenstrahlfänger 5 Zugangslabyrinth 6 Personenschleuse 7 Transporttür Ortsdosisleistung in Sievert pro Stunde m , ,01 0, ,1 µsv / h U@1GeV/u, 1E5sec

16 Cave für Kernkollisionen Dosisleistung µsv/h Höhe (m) E50 E40 E30 E20 Beton Strahlrohr Erde Target Au, 250 µm Luft Länge (m) 16

17 Super-FRS Target Hall Total amount of iron shielding 5kt concrete shielding 14kt All magnets in the target area are radiation resistant 10 m Primary beam from SIS100/ m 17

18 Transport von Radioaktivität im Grundwasser Geländeoberkante AP / SFRS Brunnen (Modell) oberer Grundwasserleiter Aktivierungszonen: Aufbau der Radioaktivität SIS100/300 Transport: Verdünnung u. radioakt. Zerfall Spez. Akt. in Einheiten der C i -Werte für Wasser der StrlSchV, Anhang VII, Tabelle 4 unterer Grundwasserleiter 18

19 FAIR Start Event / Gründung FAIR GmbH Gründung FAIR GmbH FAIR Start Event

20 Modularisierte Startversion 20

21 Strahlenschutzplanung Strahlungstransportrechnungen: T. Radon, A. Knapp, E. Kozlova, G. Freml, O. Felden A. Sokolov, A. Senger, V. Ivanova, K. Vogt, A. Belousov, C. Pöppe Radioökologie (AVV): A. Knapp, K. Vogt, BGS-Umweltpl. Quellterme, Experimente: Biophysik : D. Schardt, LAND - H. Emling, T. Aumann Vorplanung/Moyer-Abschirmmodelle: S. Agosteo (Politecnico, Milano), M. Silari (CERN), O. Felden (FZJ) Antragstellung nach 11 StrlSchV: D. Liesen (federführend), T.Radon, A.KnappW. Bayer, TÜV- Rheinland 21

22 Zusammenfassung Positiver Bescheid seitens der Politik im Jahr 2003 für die Realisierung von FAIR; Finanzierung 65% Bund, 10% Land Hessen, 25% International (Russland, Schweden, Frankreich, Polen u.a.) Realisierung von FAIR zunächst als modularisierte Startversion (zunächst ohne SIS300, NESR, RESR, FLAIR) Eine mehr als 10-jährige Vorplanungsphase für FAIR mündet in den Bauantrag/Antrag auf Errichtungsgenehmigung im Jahr 2011 Vorbereitende Baumaßnahmen Winter 2011/