Lead
Zerstörungsfreie Prüfung ist eine Technik zunehmender Bedeutung sowohl in wissenschaftlicher als in der praktischen, industriellen Umfeld. Es wird zur Untersuchung von Prozessen, die unter harten Bedingungen wie Hochdruck und Hochtemperatur ablaufen, verwendet oder wenn intrusive Messtechniken den beobachtenden Prozess erheblich beeinflussen würden. Inspektion von gefährlichen Objekten ist ein weiteres Beispiel wo berührungslose Methoden vorteilhaft sind. Unter den Bildgebungsverfahren ist die Verwendung von Röntgentomographie gut etabliert. Neutronenimaging, zwar komplementär zu Röntgentomographie, ist ein eher exotischer Ansatz. Seine Anwendung ist noch aufs Forschungsumfeld beschränkt und erfordert in der Regel die Nutzung kostspieliger Großanlagen. Bildgebung mit schnellen Neutronen bietet jedoch das Potenzial kompakte und mobile Systeme hervorzubringen, die für die in-situ Prüfung von Objekten verwendet werden könnten, die sonst für komplementäre Modalitäten unmöglich wären.

Lay summary

Inhalt und Ziele des Projekts

Wir haben in einem Vorläuferprojekt ein Prototyp eines transportablen Imaging-System, basierend auf einem kompakten Neutronengenerator für schnelle Neutronen und einem dazu maßgeschneiderten Detektorbogen entwickelt. Das System ermöglicht derzeit die tomographische Rekonstruktion des Querschnitts eines Prüflings mit einer Auflösung von etwa 2 mm und die nötigen Scanzeiten betragen mehreren Stunden. Das Hauptziel dieses Projektes ist es, die Neutronenausbeute des Generators zu erhöhen, damit die Belichtungszeit für die Abbildung dermaßen reduziert werden kann, was den praktischen Einsatz des Gerätes auch im z.B. in industriellen Umfeld ermöglicht. Wir streben nicht zeitkritische Anwendungen an, die Scanzeiten von zehn Minuten bis zu einer Stunde erlauben: wie die Inspektion von potentiell gefährlichen Objekte (z.B. Sprengstoffe) und/oder  industrielle Tomographie zur Qualitätssicherung Zwecke. Um die Neutronenausbeute signifikant zu erhöhen, soll die Betriebshochspannung des Generators deutlich erhöht werden was ein optimiertes Hochspannungsdesign benötigt. Der Betrieb bei erhöhter Hochspannung erfordert eine optimierte Kühlung und thermische Auslegung des Hochspannungstargets des Generators, da letztere eine sehr wichtige Rolle bei der effiziente Erzeugung schneller Neutronen spielt. Darüber hinaus werden alternative Targetmaterialien mit besserer intrinsischen Wasserstoffspeicherung und besseren thermischen Eigenschaften untersucht, die möglicherweise sowohl die Anforderungen an die Kühlung verringern und die Neutronenproduktion weiter verbessern könnten.

Signifikanz des Projekts

Das Ergebnis des Projekts konnte zu einem einzigartigen Bildgebungssystem führen, das unsere modernsten technologischen Fähigkeiten im Imaging erweitern und den Weg in Richtung der routinemäßigen Anwendung von Bildgebung mit schnellen Neutronen in vielen Bereichen wie Angewandte Naturwissenschaften, Industrietechnik und zivile Sicherheit, ebnen kann.