Gamma en neutron afscherming. Jan Leen Kloosterman Interfacultair Reactor Instituut Technische Universiteit Delft



Vergelijkbare documenten
Gamma en Neutron afscherming

Wisselwerking. van ioniserende straling met materie

samenvatting interactie ioniserende straling materie

Gamma en Neutronafscherming Deskundigheidsniveau 2

Voor kleine correcties (in goede benadering) geldt:

wisselwerking ioniserende straling met materie

Tales of the unexpected 14

Straling. Onderdeel van het college Kernenergie

Citation for published version (APA): Kaper, H. G. (1965). Étude du ralentissement des neutrons dans la matière. Groningen: s.n.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 16 januari 2006 van 14:00 17:00 uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 16 november 2004 van 14:00 17:00 uur

wisselwerking ioniserende straling met materie

Tentamen: Energie, duurzaamheid en de rol van kernenergie

Quantum Chemie II 2e/3e jaar

( ) Opgave 27.1 a. b. Na drie keer bètaverval verandert. Na drie keer bètaverval verandert

Inleiding stralingsfysica

- KLAS 5. c) Bereken de snelheid waarmee een elektron vrijkomt als het groene licht op de Rbkathode

BIJLAGE bij Examen Coördinerend Deskundige Stralingsbescherming

Eindexamen natuurkunde 1-2 vwo 2008-I

Tentamen. Kwantumchemie & Fysica (4051QCHFY-1314FWN) Datum: 10 April Tijd/tijdsduur: 3 uur

wisselwerking ioniserende straling met materie

Hoofdstuk 6 : Projectie en Stelling van Thales

Eindexamen vwo natuurkunde 2013-I

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 9 januari 2008 van 9:00 12:00 uur

(Permitiviteit van vacuüm)

Kernenergie. FEW Cursus. Jo van den Brand 30 Maart 2010

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 21 januari 2005 van 14:00 17:00 uur

Naam: Klas: Repetitie Radioactiviteit VWO (versie A)

Oplossing oefeningen. Deel 1: Elektriciteit

Bouwtechnologische aspecten van kernreactoren

1 Wisselwerking en afscherming TS VRS-D/MR vj Mieke Blaauw

Vraagstuk: Afscherming versnellerruimte

De Zon. N.G. Schultheiss

Hoeveel straling krijg ik eigenlijk? Prof. dr. ir. Wim Deferme

Kwantummechanica HOVO cursus. Jo van den Brand Lecture 4: 13 oktober 2016

Neutronenstraling. Hans Beijers KVI-CART. February 6, KVI-CART, Universiteit van Groningen

Herkansing tentamen: Kernenergie voor natuurkundigen

1 Welk van onderstaande schakelingen is geschikt om de remspanning te meten?

TENTAMEN NATUURKUNDE

Het Standaardmodel. HOVO college Teylers 20 maart 2012 K.J.F.Gaemers

EXAMEN VOORBEREIDEND WETENSCHAPPELIJK ONDERWIJS IN 1975

Examen VWO. natuurkunde 1,2 Compex. Vragen 1 tot en met 12. In dit deel van het examen staan vragen waarbij de computer niet wordt gebruikt.

oefen vt vwo5 h6 Elektromagnetisme Opgaven en uitwerkingen vind je op Oefen vt vwo5 h6 Elektromagnetisme Opgave 1.

1 Een lichtbron zendt licht uit met een golflengte van 589 nm in vacuüm.

Uitwerkingen Gecoördineerd examen stralingsbescherming Deskundigheidsniveau 3 13 december 2010

Uitwerkingen Gecoördineerd examen stralingsbescherming Deskundigheidsniveau 3 19 mei 2008

TENTAMEN. x 2 x 3. x x2. cos( x y) cos ( x) cos( y) + sin( x) sin( y) d dx arcsin( x)

Opgave 4 Het atoomnummer is het aantal protonen in de kern. Het massagetal is het aantal protonen plus het aantal neutronen in de kern.

Tentamen E&M 13-mei-2004

Alles om je heen is opgebouwd uit atomen. En elk atoom is weer bestaat uit protonen, elektronen en neutronen.

Subtitel (of naam of datum) Inwendige besmetting. Paul Jonkergouw

(Permitiviteit van vacuüm)


UITWERKINGEN. Examen Coördinerend Deskundige Stralingsbescherming

Opgave 3 N-16 in een kerncentrale 2014 II

Hoofdstuk 5 Straling. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Eindronde Natuurkunde Olympiade theorietoets deel 1

Dosisberekening voor de Omgeving bij Vergunningverlening Ioniserende Straling - DOVIS Deel B: Externe Straling

HOVO cursus Kosmologie

(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

UITWERKINGEN. Examen Coördinerend Deskundige Stralingsbescherming

De energievallei van de nucliden als nieuw didactisch concept

Eindexamen natuurkunde 1-2 havo 2003-II

Toets 2 Calculus 1 voor MST, 4501CALC1Y donderdag 29 september 2016; 13:30-15:30 uur

Eindexamen natuurkunde havo I

TENTAMEN NATUURKUNDE

Neutronenstraling. Hans Beijers KVI-CART. Januari 19, KVI-CART, Universiteit van Groningen

, met ω de hoekfrequentie en

gelijk aan het aantal protonen in de kern. hebben allemaal hetzelfde aantal protonen in de kern.

Fysische grondslagen radioprotectie deel 2. dhr. Rik Leyssen Fysicus Radiotherapie Limburgs Oncologisch Centrum

v gem v rms f(v) v (m/s) v α v β f(v) v (m/s)

Eindexamen natuurkunde 1-2 compex vwo 2008-I

Tentamen Elektromagnetisme (NS-103B)

Voorbereidend Wetenschappelijk Onderwijs Tijdvak 1 Vrijdag 27 mei totale examentijd 3 uur

1. Weten wat potentiaal en potentiaalverschil is 2. Weten wat capaciteit en condensator is 3. Kunnen berekenen van een vervangingscapaciteit

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2004-I

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (3D020)

(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

1 Atoom- en kernfysica TS VRS-D/MR vj Mieke Blaauw

Hoofdstuk 5 Straling. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

4.0 Voorkennis. 1) A B AB met A 0 en B 0 B B. Rekenregels voor wortels: Voorbeeld 1: Voorbeeld 2: Willem-Jan van der Zanden

Overgangsverschijnselen

Eindexamen havo wiskunde B I

tentamen Analyse (deel 3) wi TH 21 juni 2006, uur

Resumerend geldt het volgende voor een verstrooiingsexperiment:

4.0 Voorkennis. 1) A B AB met A 0 en B 0 B B. Rekenregels voor wortels: Voorbeeld 1: Voorbeeld 2: Willem-Jan van der Zanden

Examen VWO. tijdvak 1 vrijdag 20 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

natuurlijke radioactiviteit Sytze Brandenburg sb/radsaf2003_2/1

werkschrift driehoeken

Hertentamen Optica,11 april 2016 : uitwerkingen

Opleiding Stralingsdeskundigheid niveau 3 / 4B. Dosimetrie, deel 1. introductie dosisbegrip. W.P. Moerman

Eindronde Natuurkunde Olympiade theorietoets deel 1

7 College 01/12: Electrische velden, Wet van Gauss

Hoofdstuk 10 Meetkundige berekeningen

Kosmische straling: airshowers. J.W. van Holten NIKHEF, Amsterdam

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2002-I

Opgave 4 Het atoomnummer is het aantal protonen in de kern. Het massagetal is het aantal protonen plus het aantal neutronen in de kern.

Exact Periode 5.2. Licht

Buiging van een belaste balk

Faculteit Biomedische Technologie Tentamen OPTICA (8N040) 16 augustus 2012, 9:00-12:00 uur

Transcriptie:

Gamma en neutron afscherming Jan Leen Kloosterman Interfacultair Reactor Instituut Technische Universiteit Delft

Verschillen gamma s-neutronen Gamma s hebben interactie met atoomschil Foto-elektrisch effect Compton verstrooiing Paarvorming Neutronen hebben interactie met atoomkern Elastische verstrooiing Inelastische verstrooiing Neutronvangst: (n, ) Exotische reacties: (n,2n), (n,p), (n,d), (n,t), (n,),..

Figuur 2.6. Totale werkzame doorsnede voor neutroneninteracties van enige lichte kernen.

Figuur 2.7. Totale werkzame doorsnede van 238 U voor neutroneninteracties.

Figuur 2.8. Totale werkzame doorsnede van Fe voor neutroneninteracties.

Verstrooiing Vooral voor E>.5 MeV Verstrooiing bestaat uit: Vangstverstrooiing (neutron wordt opgenomen in kern) inelastisch: kern blijft in aangeslagen toestand achter s! elastisch: kern blijft achter in grondtoestand Potentiaalverstrooiing (interactie met gehele kern). Altijd elastisch doorsnede gelijk aan geometrische doorsnede reactorkern Behoud van energie en momentum

Isotrope verstrooiing in het MMP systeem s (E) (E E ) = s E(1- ) A - 1 = A + 1 2 E ln ln 1 E ' 1-

Figuur 2.1. Inelastische strooidoorsnede voor een aantal nucliden. Ter vergelijking is met een streepjesijn de strooidoorsnede van waterstof weergegeven.

Vangstgamma s Neutronvangst hoge energie (tot 1 MeV) Activeringsgamma s lagere energie, wel belangrijk! n + Co----_> Co ----_> Co-- --_> Ni 59 6 * 6 6 27 27 27 28 Vangstgamma s -8 MeV momentaan Activeringsgamma s 1.17 en 1.33 MeV T½=5.23 a

Transport van neutrale deeltjes Onverstrooide flux rond mono-energetische bron: expr r Q 2 4 r Met verschillende afschermingslagen: Q r () r exp r' dr' 2 4 r

Transport van neutrale deeltjes Verstrooide flux rond mono-energetische bron met vershillende afschermingslagen: r Q r 2 () r B r' dr' exp r' dr' 4 r Dosistempo rond mono-energetische bron met verschillende afschermingslagen: r UQ r () r B' r' dr' exp r' dr' 4 r 2

Figuur 4.1. Het produkt van r 2 en de detectorresponsie voor mono-energetische deeltjes van een isotrope puntbron in een homogeen oneindig medium.

Op grote afstand van de bron kan de detectorresponsie worden beschreven met een effectieve relaxatielengte eff r exp r / eff r 2

Stralenanalyse lijnbron Figuur 4.2. Isotrope rechte-lijnbron in een niet-verzwakkend medium.

Isotrope lijnbron in vacuum ( ( ( P P P 1 2 3 1 SL SL 1 ) = d = 4 h 4 h S ) = ) = S ( ) 4 h ( ) 4 h L 1 2 L 2 1

Isotrope lijnbron met afscherming S 1 L S - hsec L 1 1 4 h 4 h ( ) = P e d = F (, t) S ( L P ) = F (, ) F (, ) 2 t t 1 2 4 h S ( L P ) = F (, ) F (, ) 3 t t 2 1 4 h

Lijnbron met afscherming (plaatschild) Figuur 4.3. Isotrope rechte-lijnbron achter een plaatschild.

Isotrope lijnbron achter schuine afscherming ( ( P P S ) = F(, t) 4 h S ) = F(, t) F(, t) 4 h L 1 1 L 5 1

Stralenanalyse met oppervlaktebron Figuur 4.4. Isotrope schijfbron.

Isotrope schijfbron in vacuum a 2 2 s 2 A dd A dr A 2 2 r h h S S S a ( P) = = d = n 1 + 4 4 r 4 Voor a h: 2 SA a S 2 2 ( P) = = 4 h 4 h

Hoekafhankelijke schijfbron in vacuum ( ) = m + 1 2 + m S A S A cos m + 1 ( P) = S 1-1 + m Oftewel: 2 + a A 2 h -m /2 2 -m /2 a ( P ) ( ) 1-1 + 2 h

Isotrope schijfbron met afscherming ( S E E 2 A P) = [ 1 ( h) - 1 ( s)] Cosinus schijfbron met afscherming ( + h P) = 2 S A E 2 ( h) - E 2 ( s) s

Stralenanalyse met volumebron Figuur 4.5. Isotrope homogene volumebron, in de vorm van een oneindige plaat, evenwijdig aan een vlak schild.

Isotrope volumebron met afscherming L SV P) = E1 ( t + s x)dx = S V [ E2 ( t) - E2( t + L)] s 2 s 2 Voor een halfoneindige bron geldt dus: ( ( S 2 V P) = 2 ( t) s E

Fotonenafscherming ( r ) = - r e Q 4 r 2 H ( r ) = ( r, E ). U ( E ). B ( r, E ) Met empirische benaderingen voor opbouwfactor zoals: - r - r B ( r ) = Ae + (1- A) e 1 2

Figuur 5.1. Verloop van de opbouwfactor in een vlak schild voor een loodrecht invallende evenwijdige gammabundel.

Neutronafscherming Complexer dan fotonafscherming door sterke energieafhankelijkheid van neutron cross secties Breed energiegebied (7 tot 8 decaden in energie) Atijd produktie van gamma s door inelastische verstrooiing en neutronvangst Meestal alleen mogelijk door gebruik van complexe computercodes met grote databases Algemeen principe: snelle neutronen eerst thermaliseren, dan invangen (B-1, Cd-113)

Figuur 6.1. Verdeling van het dosisequivalenttempo rond een 252 Cf-bron n een oneindig medium.

Snelle neutronen in water Onverstrooide splijtingsneutronen in water: ( S p (E) r, E) = exp[- 2 N H H(E) r] 4 r Met een laag niet-hydrogeen materiaal: - v t v D = D e r D = D e r+ t 2 - t

Opgave Een splijtingsplaat in een watertank werkt met een splijtingsdichtheid van 4.1 7 cm -2 sec -1. De diameter van de schijfvormige plaat is 7 cm. Bereken de snelle neutronflux in een punt P op 75 cm van het centrum van de plaat. Herhaal de berekening met een 7.5 cm dikke afscherming van ijzer tussen de plaat en punt P.