Simulationen zur Abschirmung von Neutronen mit MCNP

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation von 2 verschiedenen Problemen zur Abschirmung von Neutronen mit dem Programm MCNP. MCNP steht für Monte Carlo N-Particle Transport Code und wurde am Los Alamos National Laboratory entwickelt. Der erste Teil beschreibt einen neuen Messplatz für eine Pu-Be-Quelle, welcher auch am Atominstitut der TU Wien realisiert wurde. Das Ziel in diesem Teil war es, die geeignete Maße und Materialien für die Abschirmung zu definieren, so das ein sicheres Arbeiten an diesem Messplatz gewährleistet ist. Der zweite Teil umfasst die Simulation eines Beamstops für das Projekt PERC. Dieses ist noch in der Entwicklung und wird am Forschungsreaktor FRM II in München aufgebaut. Das Ziel ist es die Observablen des beta-Zerfalls in noch nie dagewesener Präzision zu bestimmen. Daher ist es notwendig, den Untergrund in den Detektoren so gering wie möglich zu halten. Nach Auswahl geeigneter Materialien und der dadurch entstehenden Sekundärteilchen wurden die notwendigen Dimensionen definiert. Weiters wurde die Geometrie optimiert, um den Untergrund weiter zu senken. Anschließend wurde ein Experiment am FRM II durchgeführt, um die Vakuumtauglichkeit der Materialien zu überprüfen und um Vergleichswerte für die Simulationen zu erhalten.

This work deals with the simulation of two different problems to shield neutrons with the MCNP program. MCNP stands for Monte Carlo N-Particle transport code, developed at Los Alamos National Laboratory. The first part describes a new test site for a Pu-Be source, which has also been implemented at the Institute of Atomic and Subatomic Phyics of the Technical University of Vienna. The goal in this part was to define the appropriate dimensions and materials for the shield, that a safe work is guaranteed. The second part presents the simulation of a beamstop for the PERC project. PERC is still in development and will be built at the research reactor FRM II in Munich. The goal of PERC is to determine the observables of the beta-decay in unprecedented precision. Therefore, it is necessary to keep the background in the detectors as low as possible. After the selection of suitable materials and the resulting secondary particles, the necessary dimensions were ascertained. Furthermore, the geometry has been optimized in order to reduce the background even more. Following an experiment at the FRM II was conducted to verify the vacuum compatibility of the materials and to obtain reference values for the simulations.