Neutronen für die Forschung oder Medizin werden fast ausschließlich in Forschungsreaktoren durch Kernspaltung oder mit Teilchenbeschleunigern produziert. Bei zweiterer Methode werden in einem Teilchenbeschleuniger Elektronen, Protonen oder Deuteronen beschleunigt und auf ein Target geschossen, aus dem dann durch Kernprozesse Neutronen herausgeschlagen werden. Dies nennt man dann “Accelerator-driven Neutron Sources” kurz ANS und es gibt sie in zwei Versionen.
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Als Spallationsquelle: Die Protonen müssen auf 0,5-2GeV beschleunigt werden und werden in einem schweren Target (Blei oder Wolfram) abgebremst. Die Spallation ist eine intranukleare Kaskade, die pro einfallendem Proton ca. 30 Neutronen produziert. Die gerade im Bau befindliche European Spallation Source mit dem größten Linearbeschleuniger der Welt wird die stärkste Neutronenquelle weltweit werden.
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Als kompakte Quelle, CANS: Die Protonen werden nur auf 1-100MeV beschleunigt und auf ein leichtes Target (meistens Beryllium) geschossen. Dabei entstehen nur ca. 0.01 Neutronen pro ankommendem Proton.
Kompakte Quellen haben den Vorteil, dass sie wesentlich kleiner und günstiger gebaut werden können als große Spallationsquellen. Während die ESS 1,5 Milliarden € kostet und mehrere Kilometer lang ist, kann eine CANS (wie z.B. die RANS in Japan) nur 15m lang sein und 1,5 Millionen € kosten. Natürlich haben CANS wesentlich geringere Neutronenflüsse, aber der Vorteil ist überhaupt erst mal Neutronen zu haben, die ja eben nur in nuklearen Prozessen entstehen und für die man sich bisher einen Forschungsreaktor mit hoch angereichertem Uran in den Garten stellen musste.
Eine Konkurrenz für CANS sind Neutronengeneratoren auf Fusionsbasis und lasergetriebene Beschleuniger. Allerdings sind beide Techniken aktuell noch nicht so weit, um Teilchenbeschleuniger in dieser speziellen Aufgabe zu ersetzen.
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