Förderprojekte

Förderbeginn 01.07.2007

Optimierung von Nachweiseffizienz und örtlicher Auflösung in der Radiographie mit schnellen Neutronen

Dr. Thomas Bücherl
Technische Universität München
Institut für Radiochemie

Dr. James Hall
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)
Physics & Advanced Technologies, N-Division

Schnelle Neutronen (d. h. Neutronen mit Energien über 1 MeV) eröffnen einige sehr interessante neue Anwendungsbereiche in der zerstörungsfreien Charakterisierung von Materialien. Um die derzeitigen Limitierungen zu überwinden, die durch die relativ geringen Nachweiseffizienzen der eingesetzten Detektorsysteme bedingt sind, wird eine Kooperation zwischen dem Institut für Radiochemie (RCM) und dem Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) initiiert. Hierdurch sollen die beschränkten finanziellen und personellen Mittel gebündelt und der Forschungs- und Entwicklungsprozess optimiert werden. Die Kooperation hat Zugriff auf bestehende (und demnächst verfügbare) experimentelle Einrichtungen an beiden Instituten.

Abschlussbericht
Für den effizienten Einsatz schneller Neutronen zur zerstörungsfreien Charakterisierung von Materialien mittels Radiographie oder Tomographie ist für die Qualität der erzielten Ergebnisse das eingesetzte ortsauflösende Detektionssystem von entscheidender Bedeutung. Das hohe Durchdringungsvermögen von Neutronen mit Energien über 1 MeV ermöglicht speziell Untersuchungen großvolumiger und /oder dichter Objekte, stellt aber auch große Herausforderungen an ihre Detektion, da die beiden hierfür zu optimierenden Größen Nachweiseffizienz und örtliche Auflösung gegenläufige Anforderungen an die Auslegung des Detektors stellen.

Am Forschungsreaktor München II der Technischen Universität München (TUM) wird eine Radiographie- und Tomographieanlage mit Spaltneutronen betrieben (NECTAR), am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) wird eine Beschleuniger-basierende Radiographie- und Tomographie-Anlage mit schnellen Neutronen aufgebaut.

Mit Hilfe der BaCaTeC Reisemittelförderung konnten zwei Treffen der mit dem Aufbau bzw. Betrieb der beiden Systeme verantwortlichen Wissenschaftler organisiert werden. Diese wurden zu einem umfangreichen Erfahrungsaustausch genutzt. Mögliche Ansätze für (neue) Detektorsysteme mit verbesserter Nachweiseffizienz und / oder örtlicher Auflösung wurden diskutiert. Messungen an NECTAR mit einem vom LLNL zur Verfügung gestellten Szintillator wurden durchgeführt.

Radiographien sind meist von Störungen überlagert, erzeugt durch gestreute Neutronen und Gamma-Strahlung. Ihre Eliminierung durch Filterung der Radiographien stellt aufgrund der vielfältigen (geometrischen) Formen der Störungen eine nichttriviale Aufgabe dar, da die eigentliche Bildinformation unverändert bleiben soll. Verschiedene Algorithmen wurden diskutiert und praktischen Tests unterworfen.

Aufgrund personeller und budgetbedingter Änderungen konnte eine direkte Zusammenarbeit nicht vertieft fortgesetzt werden und beschränkte sich auf persönliche Kontakte sowie auf weiteren Informationsaustausch.