Charakterisierung des thermischen Weißen Strahls am TRIGA Reaktor des Atominstituts

Abstract

Ein neuer Strahlplatz am Strahlrohr B des TRIGA Reaktors am Atominstitut der TU Wien, welcher nach über 3 Jahren Planungszeit im März 2017 installiert wurde, ermöglicht das Experimentieren mit einem Weissen Thermischen Neutronenstrahl. Seine Charakteristika sind allerdings zunächst noch völlig unbekannt. In dieser Diplomarbeit werden deshalb Grössen wie der thermische und schnelle Neutronenfluss, das Strahlprofill und die Divergenz des Weissen Strahls, sowie die Abschirmwirkung bzw. Ortsdosisleistung ausserhalb der Betonabschirmung und die Ortsdosisleistung für Neutronen und Gammastrahlung im Strahl selbst ermittelt. Eine Vielzahl an Messinstrumenten stand für dieses Unterfangen bereit: So wurden Messungen mit Gold- und Indiumfolien, Image Plates, Neutronen- und Gammadosisleistungsmessgeräten, sowie mit einem Diamantdetektor in verschiedensten räumlichen Konfigurationen geplant und durchgeführt. Für die Diamantdetektormessung wurde ein 2D-Verfahrtisch programmiert, welcher den Diamantdetektor entlang eines konfigurierbaren Raumrasters in horizontaler und vertikaler Richtung durch den Weissen Strahl bewegte, um dessen Profil zu bestimmen. Die in dieser Diplomarbeit gefundenen charakteristischen Grössen des Weissen Strahls sollen als Grundlage für Planung und Durchführung weiterer Experimente dienen. Die Messung der Ortsdosisleistung ausserhalb der Kammer diente zur Überprüfung der Abschirmcharakteristika der neu installierten Betonabschirmung. Diese Messungen bildeten die Grundlage für die Betriebsgenehmigung des neuen Instrumentes.

A new experimental chamber at the thermal neutron beam line B of the TRIGA reactor at the Atominstitut will allow for the experimental usage of a so called thermal white beam. With its characteristic quantities remaining unknown at first, the task of this diploma thesis was to characterize the white beam by measuring its thermal and fast neutron flux, its divergence and beam profile, as well as the shielding characteristics and ambient dose rate outside of the chamber and the ambient dose rate of the neutron and gamma radiation within the white beam itself. Measuring devices used included gold and indium activation foils, image plates and a diamond detector which were each used in different spatial configurations. Measurement of the ambient dose rates required measurement devices for neutron and gamma dose rates. The diamond detector experiment required the programming of a 2D positioning stage in order to move the diamond through the neutron beam along a preconfigured space grid in vertical and horizontal direction to finally measure its beam profile. The characteristic quantities of the white beam found in this diploma thesis will serve as foundation of various scientic projects in the framework of neutron research at the TRIGA reactor of the Atominstitut. The measurement of the ambient dose rate outside of the experimental chamber allowed for ensuring its shielding characteristics. These measurements provide the basis for the permission of operation of the new experimental chamber.