neutrostop
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NEUTROSTOP – Abschirmblöcke NEUTROSTOP – Abschirmblöcke Das Abschirmmaterial wird im Allgemeinen verwendet, um die Intensität des Strahlungsfeldes auf ein zulässiges Maß zu reduzieren. Die endgültige Auswahl des Abschirmmaterials hängt von der Art der Strahlung ab, d.h.ob es erforderlich ist die Alpha- und Betapartikeln und Elektronen, oder indirekt ionisierende Strahlung wie Gammaphotonen, Photonen der Bremsstrahlung und Neutronen abzuschirmen. Von diesen Strahlungsarten sind am schwierigsten die Neutronen abzuschirmen, weil ihre Energiespannweite mehr als 10 Größenordnungen umfasst, ab Wärmeenergie in tausendstel Elektronenvolt (eV) bis zu Zehnen Megaelektronvolts (MeV). Neutronen werden am effektivsten mit Materialen, die den größten Anteil an Wasserstoff enthalten, abgeschirmt. Die Neutronen verlieren meiste Energie bei der Kollision mit Wasserstoffkernen und dann, als langsame Neutronen, können sie durch Wasserstoffkerne bzw. andere Atomkerne eingefangen werden. Beim Einfangen der langsamen Neutronen durch Atomkerne werden üblicherweise die sogenannten prompten Gammaphotonen emittiert, in der Regel mit geringer Verzögerung. Diese können einfacher unter Verwendung eines Materials mit einer hohen Atomenzahl wie z.B. Blei, abgeschirmt werden. Die Energie der prompten Photonen hängt von der Art der Kerne ab: wenn ein langsamer Neutron durch einen Wasserstoffkern erfasst wird, beträgt die Energie des prompten Photons 2.2 MeV. Wenn ein langsames Neutron durch einen Bor-Isotop (10B) erfasst wird, vermindert sich die Energie auf nur 0,5 MeV. Wenn eine Kernreaktion zwischen einem langsamen Neutron und einem Kern von Lithium Isotop (6Li) passiert, entsteht ein Alpha-Teilchen mit einer geringen Reichweite und es wird kein Photon emittiert. Firma KOPOS KOLIN a.s. produziert Abschirmblöcke aus drei speziellen Polyäthylen-Mischungen: • Spezielles Polyäthylen ohne Zusatzmaterial – geeignet für Neutronenabschirmung aller Arten von Energie. Dank seiner mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften ist Polyäthylen ein besonders geeignetes Material zum Abschirmen im großem Umfang. Die Polyäthylen-Mischung enthält keine Elemente, die die Neutronen aktivieren. Die Oberfläche der Produkte aus Polyethylen ist wasserabweisend, im Falle der event. Verschmutzung kann sie leicht gereinigt werden. Eventuelle Verschmutzung der Blockoberflächen ist niedrig und Dekontamination ist einfach. Aus physikalischem Standpunkt gesehen zeichnet sich Polyäthylen, als Basismaterial, mit sehr hohem Inhalt vom Wasserstoff, der für den Schutzprozess wichtig ist. Die Wasserstoffkonzentration in Polyäthylen ist fast genauso hoch wie in Wasser, deswegen sind die Abschirmungseigenschaften des Polyäthylens praktisch gleich wie die von Wasser. • Abschirmblöcke aus Polyethylen mit Borzugabe – geeignet für Abschirmung der Neutronen aller Arten von Energie und teilweise für Entfernung von Photonen 2,2 MeV, die während der Aufnahme durch Wasserstoff entstehen. Das Material enthält Bor-Isotop 10B, welches mit langsamen Neutronen in Wechselwirkung auftritt. Die daraus entstehende Energie der Isotopen-Kerne 7Li führt zu einer Emission der Gammastrahlen von Gama-Photon mit einer Energie von 0,5 MeV. Dieser Wert ist deutlich niedriger als 2,2 MeV, deshalb können solche Photonen leichter abgeschirmt werden. KOPOS produziert zwei Arten von Abschirmblöcken aus Polyäthylen mit Borzugabe: mit 3,5% und mit 5% Bor. • Abschirmblöcke aus Polyethylen mit Lithiumzugabe – geeignet für Neutronenabschirmung aller Arten von Energien und teilweise für Entfernung von Photonen 2,2 MeV, die während der Aufnahme durch Wasserstoff entstehen. Das Material enthält Lithium-Isotop 6Li, welches die langsamen Elektronen wirksam auffängt und keine Gammastrahlung dabei emittiert. NEUTROSTOP - Abschirmblöcke werden mit 10% Gewichtsanteil von Lithium hergestellt. • Grundformen von Abschirmblöcken: - Form H - Form C - Form E - auf Anfrage können auch kundenspezifische Formen hergestellt werden, z.B. mittels Fräsens, für die Konstruktionen des zylindrischen Abschirmens der Teilchenbeschleuniger • Technische Kennzeichnung der NEUTROSTOP Abschirmblöcken: - aus reinem Polyäthylen ohne Zusatzmaterial - Bezeichnung C0, E0, H0 - aus Polyäthylen mit Borzugabe 3,5% - Bezeichnung C3, E3, H3 - aus Polyäthylen mit Borzugabe 5% - Bezeichnung C5, E5, H5 - aus Polyäthylen mit Lithiumzugabe 10% - Bezeichnung C10, E10, H10 Empfehlung: Üblicherweise erfordern die Abschirmungskonstruktionen eine Anwendung der Abschirmblöcke entweder mit Borzugabe oder Lithiumzugabe, aber zur Abschirmung der größeren Abschirmungskonstruktionen ist es zweckmäßig, die Abschirmblöcke aus Polyäthylen mit Zugaben mit günstigeren Blöcken aus reinem Polyäthylen zu kombinieren, wobei die Blöcke aus reinem Polyäthylen sind näher zur Neutronenquelle anzubringen. • Konstruktionen der Abschirmungswänden Die einfachsten sind die Wandkonstruktionen mit C-Form-Blöcken. Die Kombination der Formblöcke H mit den Formblöcken C oder E ermöglicht den Aufbau der kompakten Wände sowie Systeme der Hohleinheiten mit den Ausgängen in die äußere Umgebung ohne zusätzliche Stützkonstruktionen. Aufgebaute Abschirmsysteme sind auch mit einzelnen speziellen Blöcken kombinierbar, die nach kundenspezifischer Anforderung gefertigt sind. Die Schutzfähigkeit der Abschirmblöcken steigt mit der Stärke der Schutzwand: eine Blockschicht mit einer Stärke von 44 cm verringert den Fluss schneller Neutronen um 100-mal, mit einer Stärke von 90 cm – bis zu 1000-mal. • Kundenorientierung Abschirmblöcke NEUTROSTOP können Objekte in beliebiger Größe abschirmen, von Kernreaktor oder Zyklotron bis zu einzelnen Radionuklidneutronenquellen. Nach Abstimmung mit KOPOS Kolin a.s. kann ein Gutachten von Experten bearbeitet werden. Für den Vorschlag der Abschirmung sind folgende Angaben erforderlich: 1. Leistungsbedarf der Organdosis hinter der Abschirmung H*(10), 2. Neutronenemission von der Quelle, 3. Neutronenenergie (Spektrum), 4. geometrische Anordnung der Neutronenquelle und dem abgeschirmten Bereich. Die vorgeschlagenen Abschirmungsformen sind für das jeweilige Projekt optimiert und sind nicht überdimensioniert. KOPOS KOLIN a.s. besitzt Gutachten von der Inspektion für ionisierte Strahlung des Tschechischen Metrologie-Instituts. Form H 250 10 0 120 Form C 250 60 120 Form E 100 250 60 Montagebeispiele: Formen C Kombination aus Formen H und C Kombination aus Formen H und E Kombination aus Formen C, H und E REFERENZEN: • AGMECO – lékařská technika s. r. o., Praha, Česká republika • CERN – (European Organization for Nuclear Research) – Geneve, Switzerland • Experience EDELWEISS – Modane, France • EL Malines Depot – Bureau Aankopen, Mechelen, Belgium • Flerov Laboratory Moscow, Dubna, Russia • Forschungszentrum Rossendorf, Dresden, Germany • Groupe Manoir-Edelweiss (Institut de Physique Nucléaire de Lyon) – Université Claude Bernard Lyon l, France • International Atomic Energy Agency – Vienna, Austria • Paks Nuclear Power Plant Ltd., Hungary • Radioelectronic systems Ltd. – Sofia, Bulgaria • UN Development Programe in Pakistan, Islamabad, Pakistan • Universität Halle, FB Physik, Germany • CEA/IRFU/Service d'Astrophysique & CELIA, Université de Bordeaux, France • C.N.R.S. – Laboratoire Souterrain de Modane, Modane, France • CEA de Saclay, Cedex, France • AREVA NP GmbH - Germany KOPOS ELEKTRO GmbH, Im Seelein 26, 97332 Volkach, Bundesrepublik Deutschland, tel.: +49 (0) 9381/71779-0, fax: +49 (0) 9381/71779-20, e-mail: [email protected], www.koposelektro.de
