imported>17387349L8764: HC: Ergänze Kategorie:Reaktortechnik

2025-12-01T18:53:19Z

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'''Neutronendetektoren''' dienen dem Nachweis, der Messung des [[Neutronenfluss|Flusses]] und der [[Spektroskopie]] von freien [[Neutron]]en ([[Strahlenschutz]]überwachung, Grundlagenforschung in Kernphysik und Festkörperphysik (u. a. [[Neutronenstreuung]])). Da Neutronen selbst nicht [[Ionisation|ionisierend]] wirken, müssen sie über [[Streuung (Physik)|Streuung]] an [[Atomkern]]en oder über [[Kernreaktion]]en nachgewiesen werden, bei denen ionisierende Strahlung oder ein [[Radionuklid]] ([[Neutronenaktivierung]]) entsteht.

== Schnelle Neutronen ==
# Schnelle Neutronen können durch Abbremsung in einem [[Moderator (Physik)|Moderator]] und anschließenden Nachweis der thermischen Neutronen über eine geeignete [[Kernreaktion]], z. B. 10B (n, α)7Li detektiert werden. Diese Detektoren haben hohe Nachweiswahrscheinlichkeiten. Nachteile sind (1) das nötige große Volumen des Moderators, das fein lokalisierte Messungen verhindert, und (2) der Verlust der Information über die ursprüngliche Energie der Neutronen. Beispiel: [[Long Counter]]; Anwendung: z. B. für Strahlenschutzaufgaben.
# Neutronen mit [[Kinetische Energie|kinetischen Energien]] oberhalb etwa 50 keV können durch elastische Streuung an Wasserstoffkernen – also [[Proton]]en – und Registrierung des von den angestoßenen Protonen (''Rückstoßprotonen'') erzeugten Signals in einer [[Ionisationskammer]], einem [[Proportionalzähler]] oder einem [[Szintillationszähler]] nachgewiesen werden. Dabei erhält man über die Energie des Rückstoßprotons auch Information über die Neutronenenergie. Protonenrückstoß-Detektoren sprechen auch auf [[Gammastrahlung]] an, die in schnellen Neutronenfeldern meist vorhanden ist. Materialien für solche Szintillatoren sind beispielsweise spezielle durchsichtige Kunststoffe, [[Stilben]]<ref>{{Internetquelle|sprache=en|url=https://www.dhs.gov/archive/fast-neutron-detection|abruf=2025-12-01|titel=Fast Neutron Detection {{!}} Homeland Security}}</ref> oder neuerdings (2015) auch [[Elpasolith]].<ref>{{Internetquelle|sprache=en|url=https://www.dhs.gov/archive/dual-gamma-neutron-detector-materials|abruf=2025-12-01|titel=Dual Gamma-Neutron Detector Materials {{!}} Homeland Security}}</ref> Organische Flüssig-Szintillatoren erlauben es, den Gammauntergrund durch eine Impulsform-Diskriminierung von den Neutronen zu unterscheiden.
# Nachweis in photographischen [[Kernspuremulsion]]en. Hier verursachen die Rückstoßprotonen Spuren, die nach der Entwicklung des Films sichtbar sind. Anwendung: Personen[[dosimeter]] für die Strahlenschutzüberwachung.
# Nachweis über die Messung der Aktivität von Materialproben, die durch Kernreaktionen mit Neutronen aktiviert wurden ([[Neutronenaktivierung]]). Mit einer geeigneten [[Endotherme Reaktion#Physik|endothermen]] Kernreaktion mit bekannter Schwellenenergie erreicht man, dass nur schnelle Neutronen oberhalb dieser Schwelle detektiert werden.

== Langsame Neutronen ==
Langsame, d. h. [[Thermisches Neutron|thermische Neutronen]], werden über geeignete [[Kernreaktion]]en mit großen [[Wirkungsquerschnitt]]en nachgewiesen, wie z. B. 10B(n,α)7Li, 6Li(n,α)3H oder 3He(n,p)3H. Die Reaktionssubstanz kann gasförmig oder auch, im Fall von Bor oder Lithium, als Wandschicht in [[Ionisationskammer]]n oder [[Zählrohr]]en oder als Bestandteil eines [[Szintillator]]s verwendet werden, z. B. Bortrifluorid-Zählrohre, Bor-Ionisationskammern, Szintillatoren aus [[Lithiumiodid]] (LiI) oder lithiumhaltigem Glas mit an 6Li [[Isotopentrennung|angereichertem]] Lithium.

Zur Überwachung des Neutronenflusses in [[Kernreaktor]]en wird auch die neutroneninduzierte [[Kernspaltung|Spaltung]] von 235U in ''Spaltkammern'' (Ionisationskammern, in denen eine Elektrode mit [[Uran-Anreicherung|angereichertem Uran]] beschichtet ist) verwendet.

Spaltkammern, die dauerhaft im Reaktorkern verbleiben (z. B. die Leistungsverteilungsdetektoren in [[Siedewasserreaktor]]en), würden durch den Abbrand innerhalb von 3–4 Jahren unbrauchbar werden. Darum wird hier oft eine Beschichtung aus 234U mit geringem Anteil von 235U verwendet. So werden die Spaltungsverluste dauernd durch Erbrütung von neuem 235U über Neutroneneinfang ausgeglichen, und der Detektor kann über 10 Jahre ohne Verschlechterung der Messgenauigkeit genutzt werden.<ref name="Instru">Lehrheft „Instrumentierung“ der Kraftwerksschule e. V. Essen, März 2001.</ref>

Langsame Neutronen können auch durch [[Neutronenaktivierung]] von Nukliden nachgewiesen werden, deren [[Wirkungsquerschnitt]] bei kleiner Neutronenenergie dafür groß genug ist und bei denen das durch die Aktivierung entstandene Isotop eine Strahlung mit typischer Energie und [[Halbwertszeit]] aussendet. Ein Beispiel ist das [[Kugelmesssystem]], das in manchen Kernreaktoren eingesetzt wird.

== Siehe auch ==

* [[Instrumentierung (Automatisierungstechnik)|Instrumentierung]]

== Literatur ==
{{Siehe auch|Radiometrie|Ionisierende Strahlung}}

== Einzelnachweise ==
<references />{{Normdaten|TYP=s|GND=4171631-0}}
[[Kategorie:Teilchendetektor]]
[[Kategorie:Reaktortechnik]]

Neutronendetektor - Versionsgeschichte

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