HBS_Film

Letztens (hust hust) gab es bei uns in Jülich den Tag der Neugier. Das ist in etwa sowas wie ein Tag der offenen Tür und weil ich keine Neutronenquellen, Teilchenbeschleuniger oder Minireaktoren zeigen kann (oder darf) habe ich einen kleinen Film darüber gemacht und ihn in unserem kleinen Neutronenkino immer abwechselnd mit den anderen Filmen des Jülich Centre for Neutron Science und Patrick Stewart laufen lassen. Da dieser nun einmal in der Welt ist möchte ich ihn euch natürlich nicht vorenthalten und habe den lieben Thomas Michalski, der beim Filmen hinter der Kamera stand und nachher hinter dem Rechner saß, gebeten das gute Ding bei YouTube hochzuladen.

An Skurrilität kommt er natürlich nicht an den CERN-Rap heran aber unterm Strich ist es auch etwas, dass ein armer, kleiner, überarbeiteter Doktorand zusammen gezimmert hat, als er ein bisschen Ablenkung brauchte und sich nicht nach draußen getraut hat um mit den anderen Kindern zu spielen. Im Allgemeinen erkläre ich mein Projekt und meinen Traum von einer neuen Art hochbrillianter Neutronenquellen, wie ich dies schon mal des öfteren hier auf SB getan habe. Aber im Film gibt es dazu auch noch ein paar Bilder und selbstgemachte “Animationen”.

Wenn ihr also wissen wollt, was ich mit Neutronen so mache und 10 Minuten Zeit habt, seid ihr natürlich herzlich eingeladen meinen Hobbyfilm anzugucken, zu teilen und alles andere damit zu machen für das YouTube ja so berüchtigt ist.

Dabei gebührt mein Dank natürlich vor allem dem guten Thomas Michalski, seines Zeichens Schriftsteller, Layouter und vieles mehr, der darüber hinaus auch noch mein Freund ist und dessen Fähigkeiten und Enthusiasmus ich es zu verdanken habe, dass wir “mal eben” sowas machen können. Wenn ihr Zeit habt könnt ihr auch mal gerne auf seiner Seite oder seinem YouTube Channel (auf dem das Video läuft) herumstöbern. Soweit ich weiß gibt es da auch noch Filme mit mir als halbnackten Barbaren in Eifelarea… was dann an Skurrilität doch wieder in die Liga des CERN-Rap vorstößt *g*

Disclaimer 1: Der ganze Inhalt ist selbstverständlich meine Privatmeinung und auch wenn mein Chef natürlich weiß, was ich so tue, repräsentiert der Inhalt nicht die Meinung meines Institutes, einer Abteilung davon… oder so.

Disclaimer 2: Da wir das ganze mehr oder weniger in einem Rutsch aufgenommen haben, es kein wirkliches Skript gab und wir quasi nichts geschnitten haben, schlichen sich einige kleinere Fehler ein.

  • Der Teilchenbeschleinunger des Cern ist zwar immer noch der größte und stärkste lineare Protonenbeschleuniger der Welt, aber “nur” knapp 700 Meter lang.
  • An der ESS wird es in der ersten Ausbauphase 22 Instrumente geben und nicht 19, wie ich in dem Film behaupte.

PS: Auch wenn aktuell kein weiterer Film geplant ist freue ich mich natürlich sehr über konstruktive Kritik und Vorschläge, was wir beim nächsten Mal besser machen können.

Kommentare (37)

  1. #1 tomtoo
    8. Mai 2017

    @Tobias

    Erstmal danke für den Film.
    Ich hab eine naja evtl. leicht OT Frage.
    Was spricht eiventlich dagegen als kleine , relativ billige Quelle einen DPF zu nutzen. Und wäre da eine Ankopplung nicht auch übergeschilderte Mehode möglich ?

  2. #2 Tobias Cronert
    8. Mai 2017

    Also grundsätzlich könnte man auch Fusionsquellen für die Neutronenproduktion benutzen, aber bei dieser Art möchte man die größmögliche Neutronenproduktion haben und da kommt es in der Praxis auf die recht banale thermische Leistung am Ort der Neutronenproduktion an.

    Bei der D-T Reaktion wird ca. 10000MeV pro Neutron frei und bei der Beschleunigervariante Be(d,n) “nur” 1000MeV/n (Spallation 30MeV/n). Das heißt, wenn ich die gleiche Menge an Wärme abführen könnte, dann würde die Beschleunigervariante 10 mal mehr Neutronen produzieren.

    Die aktuellen Neutronengeneratoren auf Fusionsbasis produzieren bestenfalls ca. 10^10n/s, während ein mittelgroßer Beschleuniger schon auf 10^13n/s kommt.

    In der Zukunft werden Fusion oder laserbasierende Beschleunigung sicher noch einmal relevant, aber aktuell sind die leider noch nicht so ausgereift, dass man sie leicht für eine solche Quelle benutzen könnte.

    Nebenbei sind die 14MeV Neutronenenergie auch noch mal recht unhandlich, wenn es um Moderation und Abschirmung geht. Da kann man bei der Be(p,n) Reaktion noch mal ein wenig mehr an den Parametern herumspielen.

  3. #3 tomtoo
    8. Mai 2017

    @Tobias

    Ok vielen Dank. Klar Großforschung ist halt was eigenes. Ich dachte so an Unis. DPF’s sind “billig” und erlauben doch einiges an Forschung. Neutronen,X-Ray,Plasma und noch mehr. *g* und natürlich Fusionsforschung.

  4. #4 Tobias Cronert
    8. Mai 2017

    Für die kleine Version für Unis sind DPF’s auch immer noch im Rennen. Sie haben zwar deutliche Auflagen, aber das haben Teilchenbeschleuniger auch.

    Andererseits werden Protonenbeschleuniger auch immer billiger und können (in gewissen Leistungsklassen) von der Stange gekauft werden.

  5. #5 tomtoo
    9. Mai 2017

    Karl: Und hast dich dieses Jahr selbst beschehrt ?
    Egon: Hab mir endlich einen Protonenbeschleuniger gekauft.
    Karl: Aber doch keinen von der Stange oder ?

    SCNR ; )

  6. #6 Uli Schoppe
    9. Mai 2017

    Wann ist eigentlich der nächste Tag der Neugier? Lässt sich immer mit Ingress verbinden An deinem Beitrag bin ich leider vorbei gelaufen, danke für das Veröffentlichen. Würde gerne wieder mit meiner Tochter hin, der macht die Kombination auch Spaß.

  7. #7 Tobias Cronert
    10. Mai 2017

    Soweit ich weis findet der Tag der Neugier alle drei Jahre statt. Das würde bedeuten wieder im Sommer 2019.

    Allerdings bin ich am 14.6. zu etwas eingeplant, das Tag der Wissenschaft heist. … Ob das jetzt auch für die Allgemeinheit offen ist weis ich aber nicht und im offiziellen Kalender habe ich nichts gefunden.

    • #8 Uli Schoppe
      10. Mai 2017

      Okay danke

  8. #9 Laie
    11. Mai 2017

    Ein Teilchenbeschleuniger ist leicht zu zeigen und recht handlich: die Braunsche Röhre, ein Elektronenbeschleuniger mit Leuchtschirm. Einfach mal einen alten Fernseher von der Sammelstelle holen, sowas kennen die Jüngeren ja gar nicht mehr! :)

  9. #10 Tobias Cronert
    11. Mai 2017

    … und man hätte direkt auch noch eine Röntgenquelle mit dabei *g*

    Aber ich will natürlich einen TEILCHENBESCHLEUNIGER zeigen und keinen … Teilchenbeschleuniger.

  10. #11 tomtoo
    11. Mai 2017

    Also wenn mal jemand Lust hatt sich seinen eigenen LHC zu bauen. Die Pläne gibts für umme !

    http://gizmodo.com/5041973/build-your-own-large-hadron-collider-in-162-x-1028-easy-steps

    ; )

  11. #12 Tobias Cronert
    11. Mai 2017

    Also die Pläne für unsere Quelle werden wohl auch veröffentlicht, wenn sie fertig sind (wenn nicht schreibt mir eine E-Mail).

    Falls ihr was einfacheres haben wollt. Kostet auch nur 1/30 des Preises und die Alpen müssen nicht noch mehr durchlöchert werden.
    … kann aber leider keine schwarzen Löcher produzieren.

  12. #13 Laie
    11. Mai 2017

    Also, es geht um große TEILCHEN, da wird das Elektron diskriminiert!!!

    Kann ich auch anbieten, man nehme Kupfersulfat, Schwefelsäure und 2 Kupferplatten….

    Durch Anlegen einer Spannung werden gelöste positiv geladene IONEN zur Kathode hin beschleunigt. Dort angekommen scheiden sie sich als reines Kupfer ab! :)

  13. #14 tomtoo
    11. Mai 2017

    @Tobias

    Super ein neues DIY Wochenendprojekt ! ; )

    Jetzt aber mal echt eine doofe Frage eines Unwissenden. Kann ein Elektron überhaubt einen Kern zertrümmern ?

  14. #15 rolak
    11. Mai 2017

    zertrümmern ?

    Falls Du damit vorher≠nachher meinst, tomtoo, dann ja.

  15. #16 tomtoo
    11. Mai 2017

    @rolak

    Ahhm sry. Ok Neutronen machen sowas. Protonen auch. Aber ein Elektron selbst auf 99.99 c. Kann es einen Kern dazu anregen ein Neutron/Proton abzugeben ?

    Ok wenn ich dich richtig verstehe (is bei dir nicht immer sooo einfach) geht das . Also ich beschiese einen Heliumkern mit Elektronen. Von Zeit zu Zeit (ausreichend Elektronen Energie vorrausgesetzt) sagt der, ok ich wollte ja eh schon immer Wasserstoff/Lithium sein ?

  16. #17 Tobias Cronert
    11. Mai 2017

    Also zetrümmern zwar nicht, aber man kann auch Neutronenquellen mit Elektronenbeschleunigern bauen. Da ist sogar noch ein wenig billiger, hat aber andere gravierende Nachteile, wie z.B. einen sehr hohen Gamma Untergrund.

    Die benutzen dann den Kernphotoeffekt: https://de.wikipedia.org/wiki/Kernphotoeffekt

  17. #18 tomtoo
    12. Mai 2017

    @Tobias
    @Rolak
    Oh vielen Dank. Also wenn ich das richtig verstanden habe wird das Elektron am Kern abgebremst erzeugt ein Gammaquant das dann mit dem Kern reagiert und z. B Deuterium dazu anregt ein Neutron abzugeben ?
    Wieder was gelernt.

  18. #19 Tobias Cronert
    12. Mai 2017

    Geladene Teilchen (sowohl e als auch P) werden hauptsächlich am “Elektronengas” in einem Material abgebremst und erzeugen dabei Bremsstrahlung, da die Coulomb WW wesentlich “stärker” (weil längere Reichweite) ist, als die Kernkräfte.

    Denk immer an den Kölner Dom Vergleich. Wenn die “Elektronenhülle” eines Atoms so groß ist, wie der Kölner Dom, dann hat der Kern die Größe einer Kirsche . Daher ist die WW mit dem Aotmkern recht gering.

    Wir benutzen z.B. Beryllium als Target für Protonen, weil das Be nur wenige Elektronen/Ladung hat und daher daher die geladenen Protonen eine lange mittlere freie Weglänge in dem Material haben und sich dadurch die Chance für eine WW mit dem Kern erhöht, bevor sie durch das “Elektronengas” abgebremst werden.

  19. #20 tomtoo
    12. Mai 2017

    @Tobias

    Ok, nochma danke. Also das Elektron erzeugt das Gammaquant sozusagen bei der Abbremsung in der Hülle des Atoms.

  20. #21 tomtoo
    12. Mai 2017

    @Tobias

    Leicht OT in dem Fred. Und ich hab deine Zeit eh schon in Anspruch genommen. Aber was ich nicht verstehe ist warum ein Ausstieg aus der kommerziellen Reaktortechnik auch das Ende für Forschungsreaktoren bedeutet. Das ist für mein Verständniss einfach komplett schräg. Evtl. hast du ja mal Lust und Zeit dazu was zu schreiben ? Ich kapiers nämlich absolut nicht.

  21. #22 Tobias Cronert
    12. Mai 2017

    am Ort der “Atomhüllen” der Atome, Ja.

    Die Wahrscheinlichkeit sagt aber auch, dass ein paar tatsächlich in den Bereich der Kerne kommen (wo das Kernpotential größer ist, als das Coloubpotential) und dann so Sachen, wie den Elektroneneinfang machen (können).

  22. #23 Tobias Cronert
    12. Mai 2017

    @ #21: Da müsste ich wirklich mal einen Artikel zu schreiben. Kurz gesagt, selbst wenn man die pol. Probleme (der Reaktoren) weglässt (wie das z.B. in Frankreich der Fall ist) braucht jeder Forschungsreaktor einen Haufen Infrastruktur der auch von Atomkraftwerksbereibern genutzt wird. Wenn man z.B. ein Alurohr mit einem Temperaturfühler austauschen will ,dann muss dieses Rohr (einfach nur ein Alurohr, wie man es auch aus dem Baumarkt kaufen kann) nach Nuklearcode ausgelegt sein und das Material muss vom Gießen bis zum Einbau mit regelmäßigen Materialproben u.ä. überwacht werden. Dies macht aus einem 5€ Rohr ein 10.000€ Rohr, wenn man sie von einer Firma kauft, die solche Dinge “auf Lager” hat und das wird noch wesentlich schlimmer, wenn es keine Firmen mehr gibt, die nach diesen formellen Kriterien fertigen (dürfen).
    Mal ganz abgesehen von dem Brennstoff.

    Wir sind uns hier alle ziemlich sicher, dass es nie wieder einen deutschen Forschungsreaktor zur Neutronenproduktion geben wird.

  23. #24 tomtoo
    12. Mai 2017

    @Tobias

    Echt vielen, vielen Dank ! Elektoneneinfang, da gehts ja dann (für mich) tief in die Kern/Quantenphysik.

    Mit den Reaktoren , wie gesagt wenn du mal Lust und Zeit hättest. Kommt mir als aussenstehender eher so als ein Bürokratie Problem vor.

    • #25 Tobias Cronert
      12. Mai 2017

      In erster Näherung tatsächlich ein “Bürokratie Problem”, aber die Bürokratie hat schon einen Sinn bzgl. Strahlenschutz und Proliferation. … aber wie schon angedroht, eigener Artikel.

  24. #26 Dichter
    14. Mai 2017

    Tobias Cronert,
    ……Geschwindigkeit der Protonen,
    also, wenn ich das richtig verstanden habe, kommt es auf die richtige Geschwindigkeit an, mit der die Protonen auf das Target treffen und natürlich auf die Anzahl der Protonen.
    Nenne einmal ein paar Größenordnungen.
    Wieviel Protonen benötigt man, um ein Neutron zu erzeugen?
    Könnte man mit Betastrahlern auch diesen Effekt erzielen?

    • #27 Tobias Cronert
      14. Mai 2017

      Also im Bereich von 1 bis 100MeV Protonenenergie produzieren 100 Protonen ca. 1-5 Neutronen. Dabei geht die Neutronenproduktion linear mit dem Strom (auftreffenden Protonen) und quadratisch mit der Energie. Wir wollen für ca. 100kW (bei 10-50MeV und 100mA) Neutronen produzieren. Das wären dann ca. 10^15 n/s am Target.

      (PS: Bei der Spallation erzeugt man 30 Neutronen pro Proton)

      Dassselbe könnte man auch mit einem Elektronenestrahl aus einem Elektronenbeschleuniger machen. Dazu würde mann dann ca 100MeV Elektronen benutzen (weil die entsprechenden Beschleuniger billig sind).

      Mit Betastrahlern (im Sinne von Radioisotop) wäre die Energie und die Aktivität zu gering. 10^15 Becquerel für einen permanenten Betastrahler im MeV Bereich ist viel zu hoch um das Ding noch irgendwie handhaben zu können.

      Neutronenquellen werden ab ca. 10^8 n/s für die Wissenschaft interessant. Grundsätzlich gilt: Je mehr Neutronen, desto besser.

  25. #28 Dichter
    15. Mai 2017

    Cronert,
    wir haben jetzt traditionell mit Protonen und Neutronen gedacht.
    Wenn wir stattdessen mit Quarks denken, könnte man dann theoretisch auch noch andere Möglichkeiten sehen, Neutronen zu erzeugen?

  26. #29 tomtoo
    15. Mai 2017

    @Dichter

    Ich finde jemanden mit Nachnamen ohne Anrede anzusprechen ist unhöflich.
    Aber bin wohl so eine Art Anachronismus.

  27. #30 Tobias Cronert
    15. Mai 2017

    Ach, ich fühle mich immer gerne angesprochen … könnte an einem übersteigerten Selbstwertgefühl liegen *g*

    Also grundsätzlich wäre es schon toll sowas wie Beta+ Zerfall zu haben. Also ein Proton wandelt sich in ein Neutron, weil sich ein Quark ändert. Aber bis wir einen solchen Prozess bei freien Protonen initiieren und kontrollieren können wird noch etwas Wasser den Rhein herunterfließen. … und ob das dann energetisch sinnvoller ist, als die Kernprozesse will ich auch nicht pauschal unterschreiben.

    Da müssen sich die Kollegen am CERN also noch mal ein wenig reinhängen.

  28. #31 Dichter
    15. Mai 2017

    Herr tomtoo,
    ……Etikette,
    Es wird kein Problem sein, die anarchischen Sitten im Web zu verbessern. Wenn wir konsequent auf Höflichkeit setzen, dann werden wir followers finden.
    O.K.

    Herr Tobias Cronert,
    vielen Dank für Ihre prompte , sachkundige und ausführlichen Antwort.
    Ein inverser beta Zerfall, daran hatte ich auch schon gedacht. Wie das aber praktisch zu bewerkstelligen ist, das bleibt noch ein ungelöstes Problem.
    Gruß an die Gattin
    Ein Dichter

    Herr tomtoo,
    das war jetzt keine Satire , sondern ein gutgemeinter Versuch die Umgangsformen zu verbessern.

    • #32 Uli Schoppe
      15. Mai 2017

      Ich denke man darf ruhig ein bisschen locker sein, wenn einfach nur der Nachnahme in den Post fliegt hat das aber direkt was von Kasernenhof :) ist CRONERT 20 Liegestütze :)

  29. #33 rolak
    15. Mai 2017

    Nachnahme in den Post

    Watn Quatsch – Nachnahme kommt mit der Post.

  30. #34 Laie
    15. Mai 2017

    Man sagt auch braunsche Röhre, und meint damit die Minimalvariante eines teilchenbeschleunigers, der halt nur Elektronen zu beschleunigen imstande ist.

    Bald wird sie abgelöst sein, durch etwas größeres, die cronertsche Röhre :). Das einzige Problem ist wohl, das geeignete Labor dafür zu bekommen, das groß genug ist, die TEILCHEN auf die erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen. An den Universitäten sollte man Raum für ausreichend Grundlagenforschung anbieten!

  31. #35 Andre
    Leverkusen
    15. Mai 2017

    Mal ganz bescheiden nachgefragt:
    Ist eine transportable, nicht radioaktiv bedingte Neutronenquelle anzeigepflichtig und wenn, ab welcher Leistung?
    Bin zur Zeit dabei, so was zu basteln, angeregt durch
    http://www.wissenschaft.de/technik-kommunikation/physik/-/journal_content/56/12054/1037688/Neutronenquelle-im-Taschenformat/
    Mir fehlt jetzt nur noch eine passende

  32. #36 Andre
    15. Mai 2017

    Ergänzend:

    Vakuumpumpe als auch Deuteriumgas.

    Im Minimalvakuum konnte ich bereits Emissionen durch PMT´s detektieren aber das soll noch besser werden …

  33. #37 Tobias Cronert
    15. Mai 2017

    @Dichter: Grundsätzlich ist das ganze eine sehr interessante Idee, aber ich fürchte da stehen eine ganze Menge anderer Anwendungen viel weiter oben auf der Wunschliste, sobald man eine praktikable Methode zur Kotrolle/Manipulation der Quark Flavors hat.

    @Uli Schoppe: Liegestütze? …. ich bin Physiker ich darf doch nicht schwer heben *g*

    @Laie: Pssst nicht meine Weltherrschaftspläne verraten.

    @Andre: Extrem reizvolle Idee. Grundsätzlich brauchen Neutronengeneratoren eine Genemigung, da sie aktivieren können und unterliegen den Dual Use Bestimmungen zwecks Verbreitung etc. pp.
    Ich muss aber mal nachlesen, ob es eine Untergrenze gibt. Das kann ich morgen herausfinden. Ansonsten ist die Idee mit den Pyrofeldern echt klasse. Da habe ich schon früher sehr fasziniert von gelesen.