Rohrpost-Bestrahlungsanlage

Ein Mitarbeiter bearbeitet die Probe für die Rohrpost mit Hilfe eines Manipulators. (Foto: W. Schürmann / TUM)

Die Standardrohrpost-Bestrahlungsanlage (RPA) besteht aus sechs einzelnen Bestrahlungskanälen in unterschiedlicher Eintauchtiefe im Moderatortank. Die Staffelung der Kapselpositionen ermöglicht Bestrahlungen in Neutronenflussdichten zwischen 5·1012cm-2s-1 und 7·1013cm-2s-1 (siehe Tabelle), je nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung.

Die Probe darf maximal 10 cm3 groß sein und wird in Kapseln aus Polyethylen (so genannten Rabbits) verpackt, die mit Kohlendioxid als Treibgas pneumatisch in die Bestrahlungsposition transportiert werden. Der Transport dauert nur wenige Sekunden; die eigentliche Bestrahlungszeit liegt je nach Probe zwischen 30 Sekunden und 5 Stunden.

Die Dosisleistung jeder bestrahlten Probe wird unmittelbar nach Bestrahlungsende in einer abgeschirmten Abklingposition gemessen, um sicher zu stellen, dass sie vom Personal gefahrlos gehandhabt werden kann. Die Rohrpostanlage bringt die Probe nach Abschluss der vorgegebenen Abklingzeit wieder zurück an den Ausgangsort, wo ihre Dosisleitung noch einmal gemessen wird, damit die zur Abgabe an den Kunden notwendigen Transportdokumente korrekt ausgefüllt werden können.

Einer der häufigsten Nutzer ist die Radiochemie München RCM, ebenfalls ein wissenschaftliches Zentralinstitut der TUM. Die RCM ist über eine Transportrohrpostanlage direkt mit der Bestrahlungsrohrpost verbunden. Zur Vermeidung einer denkbaren Kontaminationsverschleppung sind die Gasräume der Bestrahlungs- und der Transportrohrpost voneinander getrennt

Anwendungen

Eine typische Anwendung für die Rohrpostanlage ist die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA), bei der die Elementzusammensetzung einer Probe sehr genau bestimmt wird. Die NAA ist in vielen Fällen wesentlich empfindlicher als eine klassische chemische Analyse. So kann die NAA einige Elemente bis zu einer Verdünnung von 1:1 Billion nachweisen.

Die Probe wird dazu mit einem hohen Neutronenfluss direkt im Moderatortank bestrahlt. Dabei werden einige Atome durch Neutroneneinfang radioaktiv und geben Gamma-Strahlung ab. Jedes radioaktive Atom hat ein charakteristisches Spektrum seiner Gamma-Strahlung. Aus der Intensität der Gamma-Strahlung lässt sich zudem die Konzentration des jeweiligen chemischen Elements in der Probe bestimmen.

Technische Daten der Rohrpostbestrahlungsanlage

Position Fluss(therm)/cm-2s-1Fluss(epitherm)/cm-2s-1Fluss(schnell)/cm-2s-1
RPA-1 3.6*1013 6.7*109 2.0*109
RPA-2 1.5*1013 3.2*109 4.1*108
RPA-3 4.8*1012 7.6*108 7.2*107
RPA-4 7.3*1013 2.4*1010 5.6*1010
RPA-5 3.9*1013 1.2*1010 5.9*109
RPA-6 7.1*1012 1.2*109 1.5*108