Neutronenstrom

Neutronenstrom bezeichnet einen gerichteten Flux von Neutronen, der aus einer Neutronenquelle austritt und durch Strahlführungssysteme in eine bestimmte Richtung fokussiert wird. Neutronen sind elektrisch neutral; sie interagieren nicht wie geladene Teilchen mit elektrischen Feldern, sondern überwiegend durch Kernwechselwirkungen und elastische Streuung. Dadurch dringen sie tief in Materialien ein und liefern Informationen über Kerne, Magnetismus und Wasserstoffverteilung.

Quellen umfassen Kernreaktoren und Spallationsanlagen. In Reaktoren werden Neutronen durch Kernspaltungen freigesetzt und durch Moderatorien auf thermische oder kühle Energien abgebremst. Spallationsquellen verwenden Hochenergieprotonen, die auf schwere Targetmaterialien treffen und Neutronen freisetzen. Die Strahldichte und das Spektrum lassen sich durch Moderatorien, Kollimatoren und Monochromatoren steuern.

Energiespektren reichen von thermischen Neutronen (ungefähr 0,025 eV) bis zu epithermalen, kalten und schnellen Neutronen. Thermische und kalte Neutronen sind besonders geeignet für Streu- und Bildgebungs-Experimente; schnelle Neutronen dienen eher der Materialprüfung. Beams werden durch Moderatoren, Beamlines, Messinstrumente und Monochromatoren geformt.

Anwendungen umfassen Neutronenstreuung zur Bestimmung von Kristallstrukturen, Magnetismus und Wasserstoffverteilung, Neutronenradiographie und Aktivierungsanalyse sowie Materialprüfung. Medizinische Anwendungen existieren im Bereich der Neutronentherapie und BNCT, sind aber aufgrund der Schutzanforderungen eingeschränkt.

Sicherheit: Der Umgang mit Neutronen erfordert spezialisierte Abschirmung aus wasserstoffreichen Materialien; Neutronen können Materialien aktivieren und Personalstrahlung verursachen. Schutz- und Strahlenschutzkonzepte stabilisieren Strahlenexposition und Anlagenbetrieb.