Forschung mit Neutronen

Die Forschung mit Neutronen ist ein Arbeitsgebiet der Physik, in dem Neutronenstrahlung aus einer radioaktiven Quelle, einem Forschungsreaktor oder einer Spallationsneutronenquelle eingesetzt wird, um unter Ausnutzung spezieller Eigenschaften des Neutrons Materialproben zu untersuchen.

Teilgebiete

Die Forschung mit Neutronen umfasst insbesondere:

• die Neutronenstreuung mit ihrem zwei Untergebieten
  • Neutronenbeugung für Strukturuntersuchungen
  • inelastische Neutronenstreuung als Spektroskopie
• bildgebende Verfahren:
  • Radiographie,
  • Tomographie.
• Aktivierungsanalyse
  • Prompte Gamma-Aktivierungsanalyse

Forschungseinrichtungen

Neutronenstreuung wird an Forschungsreaktoren und Spallationsneutronenquellen betrieben. Für Forschung in kleinerem Maßstab kann man als Neutronenquelle beispielsweise eine Americium-Beryllium-Quelle oder eine Californiumquelle verwenden. An entsprechenden Großforschungseinrichtungen steht dagegen ein Forschungsreaktor oder ein Teilchenbeschleuniger mit Spallationstarget zur Verfügung. Bedeutende Forschungszentren für Neutronenstreuung sind

• In Europa
  • das Institut Laue-Langevin in Grenoble (gegründet 1967, Reaktorbetrieb seit 1972)
  • das Laboratoire Léon Brillouin im Centre d'Etudes nucléaires de Saclay bei Paris
  • die Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz in Garching (Reaktorbetrieb seit 2004)
  • das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie in Berlin (Reaktor BER II)
  • der Forschungsreaktor Geesthacht am GKSS-Forschungszentrum (bis 2010)
  • der Forschungsreaktor Jülich II im Forschungszentrum Jülich bei Jülich (bis Mai 2006)
  • das Paul Scherrer Institut in Villigen AG in der Schweiz (Spallationsquelle SINQ)
  • das Rutherford Appleton Laboratory bei Oxford (Spallationsquelle ISIS)
  • das Budapest Neutron Center am Atomic Energy Research Institute in Budapest in Ungarn

• In Amerika
  • das NIST in Gaithersburg MD bei Washington DC
  • der High Flux Isotope Reactor und die Spallation Neutron Source am Oak Ridge National Laboratory nahe Knoxville, Tennessee
  • der High Flux Beam Reactor und der Brookhaven Graphite Research Reactor am Brookhaven National Laboratory, historisch bedeutend, inzwischen beide stillgelegt
  • die Intense Pulsed Neutron Source am Argonne National Laboratory in Argonne, Illinois (Spallationsquelle, Betrieb seit 1981)
  • das Lujan Neutron Scattering Center am Los Alamos National Laboratory in Los Alamos, New Mexico (Spallationsquelle)
  • Chalk River Laboratories (Kanada), historisch bedeutend (Bertram Brockhouse)

• In Australien
  • Die Australian Nuclear Science and Technology Organisation betrieb den historischen Reaktor HIFAR und brachte 2007 eine der modernsten Neutronenstreueinrichtungen OPAL in Betrieb

• In Russland
  • der gepulste Reaktor IBR-2 am Frank Laboratory of Neutron Physics, Joint Institute for Nuclear Research in Dubna bei Moskau (Reaktorbetrieb seit 1984)
  • der WWR-M-Reaktor am Petersburg Nuclear Physics Institute in Gatchina bei St. Petersburg (Reaktorbetrieb seit 1959, immer wieder erneuert)