Strahlführung

Schnitt durch das Reaktorbecken auf Höhe der Strahlrohre. (Grafik: FRM II/TUM)

Neutronen sind elektrisch neutral, haben einen Durchmesser von ca. 1,7 × 10-15 m und durchdringen i.d.R. mühelos Materie. Deshalb lassen sie sich nur sehr begrenzt „leiten". Zunächst fliegen sie mit der durch die Moderatortemperatur eingestellten mittleren Geschwindigkeit in alle Raumrichtungen und man könnte nur die Neutronen in Experimenten nutzen, die zufällig in die richtige Richtung des Experiments fliegen. Dann würden nur sehr wenige am Experiment ankommen, denn ihre Anzahl würde mit dem Quadrat des Abstandes abnehmen (also wären in 2 m Entfernung vom Brennelement 4 Mal weniger Neutronen als in 1 m Entfernung vorhanden).

Neutronenleiter bündeln Neutronen

Neutronen sind aber auch Materiewellen, d.h. sie gehorchen den Gesetzen der Optik, wie wir diese für das sichtbare Licht kennen. Neutronenleiter erlauben durch Spiegelung gebündeltes Weiterleiten von einem breiten Wellenlängenband von Neutronen, die Beugung an Einkristallen ermöglicht wie beim Prisma unter bestimmten Winkeln das Aussortieren bestimmter Farben, sprich Monochromatisieren des Neutronenleiterlichts. Im Vergleich zur Optik mit sichtbarem Licht ist allerdings zu berücksichtigen, dass der Brechungsunterschied für das Neutronenlicht zwischen Vakuum und Materie um viele Größenordnungen kleiner ist, d.h. alle optischen Komponenten für die Leitung des Neutronenlichts fallen sehr groß aus.

Elf Strahlrohre versorgen die Experimente mit Neutronen

Diese Neutronenleiter oder Einkristalle zur Monochromatisierung können wegen der zu erwartenden Strahlenschäden nicht direkt im Moderator platziert werden. Typischerweise beginnen die ersten optischen Führungskomponenten 2– 5 Meter jenseits des Brennelements, noch in den Strahlrohrkanälen. Insgesamt verfügt der FRM II über zehn horizontale Strahlrohre und ein schräges Strahlrohr, die oftmals mehrere Experimente mit Neutronen versorgen.