EP4552142A1

EP4552142A1 - Vorrichtung zur abschirmung und montageverfahren

Info

Publication number: EP4552142A1
Application number: EP24700201.7A
Authority: EP
Inventors: Romuald HANSLIK; Richard Achten
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 2023-01-13
Filing date: 2024-01-04
Publication date: 2025-05-14
Also published as: DE102023200244A1; WO2024149663A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung sowie ein Verfahren zur Montage einer solchen Vorrichtung. Eine Vorrichtung (10) zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung umfasst mehrere Abschirmelemente (12) mit einem Abschirmungsmaterial (14, 15). Im Inneren der Vorrichtung (10) ist ein Raum (16) zur Aufnahme eines Targets (17) vorhanden. Die Abschirmelemente (12) sind in mehreren miteinander verbindbaren und voneinander lösbaren Modulen (19) angeordnet.

Description

Vorrichtung zur Abschirmung und Montageverfahren

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung sowie ein Verfahren zur Montage einer solchen Vorrichtung.

Bei Experimenten mit Neutronenstrahlung ist eine Abschirmung notwendig, um unkontrollierte Freisetzung von Neutronen- und/oder Gammastrahlung zu verhindern. Dafür werden beispielsweise Platten aus einem Abschirmungsmaterial wie z. B. Blei oder boriertem PE verwendet. In herkömmlichen Versuchsanordnungen ist die Abschirmung einteilig aus sog. Schwerbeton aufgebaut. Auf diese Weise kann sicher verhindert werden, dass Strahlung freigesetzt wird. Allerdings haben derartige Vorrichtungen den Nachteil, dass sie sehr schwer und daher nicht transportabel sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung und ein Verfahren zur Montage einer solchen Vorrichtung bereitzustellen. Insbesondere sollen die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise behoben werden.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die Vorrichtung zur Abschirmung gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur Lösung der Aufgabe dient eine Vorrichtung zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung. Die Vorrichtung umfasst mehrere Abschirmelemente mit einem Abschirmungsmaterial. Im Inneren der Vorrichtung ist ein Raum zur Aufnahme eines Targets vorhanden. Die Abschirmelemente sind in mehreren miteinander verbindbaren und voneinander lösbaren Modulen angeordnet.

Durch den modularen Aufbau kann die Vorrichtung einfach und schnell demontiert, transportiert und an anderer Stelle wieder montiert werden. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz. Zudem wird das Gewicht der einzelnen Module derart verringert, dass sie beispielsweise mit einem Kran handhabbar sind. Die Vorrichtung dient bevorzugt zur Abschirmung einer Strahlenquelle, die Neutronen- und/oder Gammastrahlung freisetzt, gegenüber der Umgebung. Die Strahlenquelle ist insbesondere ein Target, welches mit einer Strahlung, insbesondere einem Protonenstrahl, beschossen wird. Beim Beschuss des Targets kann dieses selbst zur Strahlenquelle werden. Beispielsweise kann die Abschirmung für eine Beschleunigerbasierte Neutronenquelle, beispielsweise eine HBS (High Brilliance Neutron Source), verwendet werden. Es kann eine TMR (Target-Moderator-Reflector)-Einheit verwendet werden.

Jedes Abschirmelement umfasst ein Abschirmungsmaterial. Das Abschirmungsmaterial ist typischerweise geeignet, Neutronen- und/oder Gammastrahlung abzuschirmen. Die Abschirmelemente können das Abschirmungsmaterial enthalten oder daraus hergestellt sein.

In einer Ausführungsform sind die Abschirmelemente als Abschirmungsplatten ausgestaltet. Eine Abschirmungsplatte ist ein plattenförmiges Abschirmelement. Plattenförmig meint, dass die Erstreckung in einer Ausdehnungsrichtung deutlich kleiner ist als in den anderen beiden Ausdehnungsrichtungen, beispielsweise um den Faktor von mindestens 5 oder mindestens 10. Typischerweise sind die Seiten einer Platte, die die Platte in der kleinen Ausdehnungsrichtung begrenzen, parallel zueinander.

Insbesondere sind die mehreren Abschirmelemente so angeordnet, dass ausgehend vom Target in jeder Raumrichtung mindestens ein Abschirmelement vorhanden ist, sodass Strahlung in jeder Raumrichtung abgeschirmt wird. In einer Ausführungsform sind die Abschirmelemente so angeordnet, dass ausgehend vom Target in jeder Raumrichtung mindestens zwei Abschirmelemente hintereinander vorhanden sind.

Ein Modul im Sinne der Erfindung ist ein Teil einer Vorrichtung zur Abschirmung mit einem Abschirmelement, das ein Abschirmungsmaterial gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung aufweist. Die Vorrichtung zur Abschirmung ist aus mehreren solcher Module zusammengesetzt. Bevorzugt sind mehr als zwei Module vorhanden. So kann das Gewicht der einzelnen Module reduziert werden. Typischerweise sind mehrere Module identisch. So können der konstruktive Aufwand und der Aufwand der Fertigung reduziert werden. Die Vorrichtung kann mehrere Gruppen identischer Module umfassen. Miteinander verbindbare und voneinander lösbare Module im Sinne der Erfindung meint das Folgende: Die Module sind im voneinander gelösten Zustand miteinander verbindbar. Die Module sind im verbundenen Zustand voneinander lösbar. Dies gilt für alle miteinander verbindbaren und voneinander lösbaren Gegenstände der Erfindung. Eine Verbindung im Sinne der Erfindung ist eine mechanische Verbindung. Die Verbindung ist insbesondere eine kraftschlüssige und/oder eine einseitige oder beidseitige formschlüssige Verbindung in zumindest einer Raumrichtung.

Insbesondere hat die Vorrichtung eine Höhe von mehr als 2 m, beispielsweise ca. 3 m, und/oder eine horizontale Ausdehnung von mehr als 2 m, beispielsweise ca. 3 m.

In einer Ausführungsform umfasst ein Modul eine Außenwand. Die Außenwand kann an den Seiten und oben eine Dicke von ca. 10 mm aufweisen. Der Boden kann eine Dicke von ca. 20 mm aufweisen. Die Außenwand ist insbesondere aus Stahl hergestellt, bevorzugt aus kobaltarmem Stahl. Kobaltarmer Stahl kann einen Kobaltgehalt unter 500 ppm, bevorzugt unter 100 ppm, aufweisen. Zudem ist die Außenwand typischerweise mit einer dekontaminierbaren Beschichtung versehen. Dies erleichtert die Handhabung, Dekontamination und die spätere Stilllegung der Vorrichtung.

In einer Ausgestaltung weisen die Module eine stufenartige Außenkontur auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Module ineinandergreifen. Ein durchgehender Spalt, durch den Strahlung vom Target nach außen gelangen könnte, wird so verhindert. Es werden sogenannte Schikanen ausgebildet, um direkte Strahlung zu verhindern. Beispielsweise hat jedes Modul mindestens zwei Stufen und bevorzugt mindestens drei Stufen.

In einer Ausführungsform weisen die Module in Draufsicht eine stufenartige Außenkontur auf. In einer Ausführungsform weisen die Module in der Vorder- und/oder Seitenansicht eine stufenartige Außenkontur auf.

Insbesondere weisen benachbarte Module korrespondierende Außenkonturen auf, sodass sie bei benachbarter Anordnung gemeinsam eine im Wesentlichen geschlossene Kontur ausbilden. Benachbarte Elemente sind Elemente, die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung zumindest bereichsweise nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere verlaufen deren Außenflächen zumindest bereichsweise parallel zueinander. Dabei kann ein geringfügiger Spalt verbleiben, der bevorzugt kleiner als 10 mm ist. Der Verbleib eines geringfügigen Spaltes kann technisch nicht verhindert werden.

In einer Ausgestaltung entspricht eine Stufenhöhe einer Stufe wenigstens dem Zehnfachen eines Spalts zwischen benachbarten Modulen.

Insbesondere gilt dies für jedes Paar benachbarter Module. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass auch bei vorhandenem Spalt zwischen den Modulen die Entstehung eines durchgehenden Spalts, durch den Strahlung vom Target nach außen gelangen könnte, besonders sicher verhindert wird. Insbesondere gilt dies für jeden Spalt zwischen benachbarten Modulen. Insbesondere gilt dies ebenso für alle Spalte zwischen einem Modul und einem Bodenmodul und zwischen einem Modul und einem Deckelmodul. In einer Ausführungsform beträgt eine Stufenhöhe wenigstens 5 cm, bevorzugt wenigstens 10 cm und besonders bevorzugt wenigstens 15 cm und/oder höchstens 100 cm, bevorzugt höchstens 80 cm und besonders bevorzugt höchstens 50 cm.

In einer Ausführungsform sind Module in Draufsicht in Umfangsrichtung um den Raum zur Aufnahme des Targets verteilt. Bevorzugt sind die Module im Wesentlichen gleichmäßig verteilt. Somit wird in Draufsicht in allen Richtungen eine Abschirmung erreicht.

In einer Ausgestaltung sind acht insbesondere in Umfangsrichtung um den Raum zur Aufnahme des Targets verteilte Module vorhanden. Eine ideale Abschirmung wäre kugelförmig, da in jede Raumrichtung derselbe Aufbau an Abschirmelementen benötigt wird. Dies ist jedoch konstruktiv sehr aufwändig. Acht Module können beispielsweise im Wesentlichen eine in Draufsicht achteckige Form ausbilden. Auf diese Weise werden gegenüber einer herkömmlichen viereckigen Ausführung Raum und Material und damit Gewicht und Kosten gespart.

In einer Ausgestaltung sind Module in Ebenen übereinander angeordnet. Insbesondere sind mindestens zwei Ebenen vorhanden. Insbesondere ist der Raum zur Aufnahme des Targets in der zweiten Ebene von unten angeordnet. Auf diese Weise kann ein ausreichender Abstand zum Boden gewährleistet werden. So kann eine Protonenquelle und/oder mindestens ein Instrument in einer geeigneten Höhe der Vorrichtung positioniert werden.

In einer Ausführungsform sind drei Ebenen vorhanden. Der Raum zur Aufnahme des Targets kann auf einer mittleren Ebene angeordnet sein.

In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung ferner ein Bodenmodul auf, welches mindestens ein Abschirmelement aufweist. Insbesondere ist das Bodenmodul zur Abschirmung nach unten hin eingerichtet. Insbesondere ist das Bodenmodul mit zumindest einem Modul verbindbar und von diesem lösbar.

Das Bodenmodul kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Im Fall einer mehrteiligen Ausführung können die Teile des Bodenmoduls insbesondere miteinander verbindbar und voneinander lösbar. Das Bodenmodul kann mit Modulen der Vorrichtung verbindbar und von diesen lösbar sein. Das Bodenmodul kann mehrere Abschirmelemente, z. B. Abschirmplatten, aufweisen. Diese können mit oder aus unterschiedlichen Abschirmungsmaterialien hergestellt sein.

In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung ferner ein Deckelmodul auf, welches mindestens ein Abschirmelement aufweist. Insbesondere ist das Deckelmodul zur Abschirmung nach oben hin eingerichtet. Insbesondere ist das Deckelmodul mit zumindest einem Modul verbindbar und von diesem lösbar.

Das Deckelmodul ist insbesondere einteilig. Es kann insbesondere auf die zusammengesetzten Module der Vorrichtung aufgesetzt werden. Das Deckelmodul kann mit den Modulen verbindbar und von diesen lösbar sein. Das Deckelmodul kann mehrere Abschirmelemente, z. B. Abschirmplatten, aufweisen. Diese können mit oder aus unterschiedlichen Abschirmungsmaterialien hergestellt sein.

In einer Ausgestaltung weist jedes Modul mindestens zwei Abschirmelemente auf. Mehrere Abschirmelemente sind in Strahlrichtung grundsätzlich hintereinander angeordnet. In einer Ausgestaltung ist zumindest ein Abschirmelement oder alle Abschirmelemente als Abschirmungsplatte ausgebildet.

In einer Ausgestaltung weist jedes Modul mindestens eine erstes Abschirmelement mit einem ersten Abschirmungsmaterial und mindestens ein weiteres Abschirmelement mit einem vom ersten Abschirmungsmaterial unterschiedlichen zweiten Abschirmungsmaterial auf.

Das erste Abschirmungsmaterial ist beispielsweise Blei oder boriertes Polyethylen (Bor-PE). Das zweite Abschirmungsmaterial ist beispielsweise boriertes Polyethylen oder Blei.

In einer Ausgestaltung weist jedes Modul mindestens zwei, mindestes drei oder mindestens vier Abschirmungsplatten mit einem ersten Abschirmungsmaterial auf. Es sind also mehrere Schichten desselben Abschirmungsmaterials hintereinander angeordnet. Dazwischen können Schichten eines anderen Abschirmungsmaterials angeordnet sein.

In einer Ausgestaltung umfasst Vorrichtung mehr als 20 Module und/oder weniger als 40 Module. Die Anzahl an Modulen ist typischerweise größer als 10, bevorzugt größer als 20 und besonders bevorzugt größer als 25. Auf diese Weise wird das Gewicht eines einzelnen Moduls nicht zu schwer, sodass das Handling noch vergleichsweise einfach möglich ist. Alternativ oder ergänzend ist die Anzahl an Modulen typischerweise kleiner als 50, bevorzugt kleiner als 40 und besonders bevorzugt kleiner als 35. Auf diese Weise wird die Gesamtzahl an Modulen nicht übermäßig groß, um den technischen Aufwand für die Konstruktion und Herstellung zu begrenzen.

In einer Ausführungsform ist das Gewicht eines Moduls größer als 2 t, insbesondere größer oder gleich 31 und/oder kleiner als 5 t, insbesondere kleiner oder gleich 41. Das Gewicht eines Bodenmoduls oder eines Teils eines Bodenmoduls kann zwischen 4 t und 51 betragen. Das Gewicht eines Deckelmoduls kann zwischen 61 und 81 betragen. Das Gesamtgewicht der Elemente der Vorrichtung kann zwischen 601 und 100 t betragen, insbesondere ca. 801.

In einer Ausgestaltung ist eine Relativbewegung zwischen einem ersten Teil der Vorrichtung und einem zweiten Teil der Vorrichtung möglich. Insbesondere kann so ein Zugang zu einem Inneren der Vorrichtung ermöglicht werden, ein Zugang meint insbesondere einen manuellen Zugriff oder ein Hineingelangen eines Bedieners der Vorrichtung. Insbesondere ist der erste Teil verfahrbar, beispielsweise mittels Rollen und/oder Schienen. Durch die Verschiebung kann die Vorrichtung geöffnet werden, um den Zugang zu erhalten. Das Innere ist insbesondere ein von den Abschirmungselementen und/oder Modulen eingeschlossener Raum. Insbesondere kann ein Zugang zum Raum zur Aufnahme des Targets ermöglicht werden. Insbesondere ist ein Antrieb vorhanden, mit dem der erste Teil motorisiert verschoben werden kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen und flexiblen Zugang zum Inneren der Vorrichtung, beispielsweise für Wartungsarbeiten oder für einen Zugang zu inneren Komponenten.

In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung ein Rohr auf, welches einen Winkel a beschreibt. In einer Ausgestaltung ist das Rohr im ersten Teil der Vorrichtung oder im zweiten Teil der Vorrichtung angeordnet. Mit anderen Worten ist das Rohr vollständig in einem der beiden Teile angeordnet, die relativ zu einander beweglich sind. Auf diese Weise wird das Rohr bei Gewährung des Zugangs zum Inneren der Vorrichtung nicht beeinträchtigt oder getrennt. Dadurch kann das Rohr insbesondere ohne Fenster ausgestaltet sein. Auf diese Weise wird eine Beeinträchtigung der Intensität, etwa des Protonenstrahls, verhindert. Zudem ist die Konstruktion des Rohrs einfacher und technisch weniger aufwändig. Das gesamte Rohr kann zusammenhängend vakuumiert werden.

Das Rohr wird auch als L-Rohr bezeichnet. Insbesondere ist das Rohr vakuumierbar. Insbesondere verläuft das Rohr von außen in den Raum und wieder heraus. Insbesondere ist das Rohr entlang einer horizontalen Ebene ausgerichtet. Mit anderen Worten ist der Winkel insbesondere in Draufsicht gemessen. Der Winkel ist größer als 0°. Typischerweise ist der Winkel zwischen 45° und 135°, bevorzugt ca. 90 °. Insbesondere dient das Rohr zum Leiten eines Protonenstrahls zum Target hin und/oder zum Leiten von Strahlung vom Target weg.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Montage einer Vorrichtung zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst mehrere Abschirmungselemente mit einem Abschirmungsmaterial, welche in mehreren miteinander verbindbaren und voneinander lösbaren Modulen angeordnet sind. Das Verfahren umfasst Positionieren mehrerer Module und Befestigen der Module. Alle oben genannten Vorteile, Merkmale und Eigenschaften des eingangs genannten Aspekts der Erfindung gelten ebenso für das Verfahren und umgekehrt. Das Positionieren ist insbesondere ein Positionieren eines Moduls in Bezug zu oder an einem weiteren Modul. Das Positionieren kann ein Bewegen des Moduls in Bezug zu dem weiteren Modul umfassen. Das Befestigen der Module kann ein Befestigen zweier benachbarter Module aneinander umfassen, beispielsweise direktes oder indirektes Verschrauben. Bei einem indirekten Verschrauben kann ein Befestigungsmittel sowohl an dem ersten als auch an dem zweiten Modul festgeschraubt werden. Das Befestigen kann auch ein Befestigen jedes Moduls an einem weiteren Gegenstand aufweisen. Es kann auch eine Baugruppe miteinander verbundener Gegenstände genutzt werden, um jeweils Module zu befestigen. Die Module sind dann mittelbar aneinander befestigt.

Das Befestigen ist insbesondere ein kraftschlüssiges und/oder ein in zumindest einer Raumrichtung beidseitig formschlüssiges Befestigen. In einer Ausführungsform ist das Befestigen ein Befestigen in allen Raumrichtungen.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Verschieben eines ersten Teils der Vorrichtung gegenüber einem zweiten Teil der Vorrichtung, um einen Zugang zu einem Inneren der Vorrichtung zu ermöglichen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung, umfassend mehrere Abschirmelemente mit einem Abschirmungsmaterial, wobei im Inneren der Vorrichtung ein Raum zur Aufnahme eines Targets vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil der Vorrichtung gegenüber einem zweiten Teil der Vorrichtung verschieblich ist, um einen Zugang zu einem Inneren der Vorrichtung zu ermöglichen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung auch anhand von Figuren näher erläutert. Merkmale der Ausführungsbeispiele können einzeln oder in einer Mehrzahl mit den beanspruchten Gegenständen kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist. Die beanspruchten Schutzbereiche sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.

Es zeigen:

Figur 1 : eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur

Abschirmung,

Figur 2: eine geschnittene Darstellung der Vorrichtung aus Figur 1 , Figur 3: eine schematische Darstellung einer Stufe,

Figur 4: einen horizontalen Schnitt durch eine Vorrichtung zur

Abschirmung,

Figur 5: eine perspektivische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur

Abschirmung,

Figuren 6A bis 6C: ein Modul einer Vorrichtung zur Abschirmung, sowie

Figuren 7A bis 7D: Teile einer Vorrichtung zur Abschirmung.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Abschirmung gegen Neutronen- und Gammastrahlung. Die Vorrichtung ist aus 24 Modulen 19 zusammengesetzt, wobei jeweils acht Module 19 in einer unteren Ebene 24, einer mittleren Ebene 25 und einer oberen Ebene 26 angeordnet sind. Die Module 19 sind mechanisch zerstörungsfrei miteinander verbunden und können bei Bedarf dementsprechend wieder voneinander gelöst werden. Insbesondere sind die Module 19 miteinander verschraubt.

Im Inneren der Vorrichtung befindet sich ein nicht separat dargestellter Raum zur Aufnahme eines Targets. Es sind Instrumentenkanäle 37 vorhanden, die einen Zugang zu dem Raum ermöglichen. So kann freigesetzte Strahlung aus dem Raum nach außen zu geeigneten Instrumenten geleitet werden, um dort analysiert zu werden.

Figur 2 zeigt eine Schnittzeichnung derselben Vorrichtung 10. Der Raum 16 ist sichtbar. Zudem ist erkennbar, dass in der unteren Ebene 24 zusätzlich zu den acht Modulen 19 drei Bodenmodule 28 (oder ein dreiteiliges Bodenmodul 28) vorhanden sind, welche den Raum 16 nach unten hin abschirmen.

Die Module 19 sind in allen Raumrichtungen mit Stufen versehen und somit in horizontaler und vertikaler Richtung miteinander verzahnt. Die horizontale Verzahnung ist an der offenen Oberseite sichtbar. Insbesondere verlaufen die Oberflächen sämtlicher Stufen in Draufsicht hochkant und/oder quer. Die vertikale Verzahnung ist in den geschnittenen Flächen sichtbar. Zudem sind die Bodenmodule 28mit Stufen versehen und so mit den benachbarten Modulen 19 verzahnt. Ein direkter Strahl aus dem Raum 16 heraus wird so in jeder Raumrichtung verhindert.

Zusätzlich zu den insbesondere mit rechteckigem Querschnitt versehenen Instrumentenkanälen 37 ist ein insbesondere mit rundem Querschnitt versehener Kanal 38 dargestellt. In diesen wird das Rohr 34 eingesetzt, was unten in Bezug zu Figur 4 ausführlich beschrieben wird.

Zwischen den Modulen 19 untereinander sowie zwischen den Bodenmodulen 28und den daran anschließenden Modulen 19 befindet sich ein Spalt 21 , der aus technischen Gründen nicht vollständig vermieden werden kann. Figur 3 zeigt schematisch den Spalt 21 mit seiner Spaltweite im Verhältnis zur Stufenhöhe 22 der jeweiligen Stufe 20. Die Stufenhöhe ist mindestens um den Faktor 10 größer als die Spaltweite, bevorzugt um mindestens den Faktor 20. Typischerweise gilt dies für alle Module 19, die Bodenmodule 28 und das Deckelmodul 29 der Vorrichtung 10. Auf diese Weise kann ungewünschte Strahlungsemission besonders sicher verhindert werden.

Figur 4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch eine mittlere Ebene 25 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Im Raum 16 zur Aufnahme des Targets 17 befindet sich ein Rohr 34, welches einen rechten Winkel a ausbildet. Dieses wird auch als L-Rohr bezeichnet. Im Rohr 34 kann das Target 17 angeordnet werden. Außerhalb des Targets können ein oder mehrere Moderatoren verwendet werden. Diese können ebenfalls im Raum 16 angeordnet sein. Auf diese Weise können Neutronen abgebremst werden, bevor sie zu den Instrumenten gelangen. Von unten kann ein Protonenstrahl 35 durch den unteren Teil des Rohr 34 auf das Target 17 geschossen werden. Das Rohr 34 kann bevorzugt vakuumiert werden. Die Instrumentenkanäle 37 erstrecken sich ausgehend vom Raum 16 zur Aufnahme des Targets in viele Raumrichtungen nach außen. Paare von Instrumentenkanälen 37, die sich in der Abbildung nach oben und nach rechts erstrecken, bilden bevorzugt zwischen einander einen Winkel ß von ungefähr 22° oder größer als 22° aus. Typischerweise verlaufen das Rohr 34 und die Instrumentenkanäle 37 in derselben horizontalen Ebene.

Zudem sind in den geschnittenen Modulen 19 die Abschirmelemente 12 erkennbar. Jedes Modul enthält drei Schichten mit jeweils zwei Abschirmelementen 12, die als Abschirmplatten ausgebildet sind. Insgesamt sind in jeder Raumrichtung so sechs Abschirmelemente 12 vorhanden. Jede Schicht enthält ein Abschirmelement 12 mit oder aus einem ersten Abschirmungsmaterial 14 und ein Abschirmelement 12 mit oder aus einem zweiten Abschirmungsmaterial 15.

Die Vorrichtung 10 ist in zwei Teile unterteilt, wobei eine Relativbewegung zwischen den beiden Teilen möglich ist. Ein erster Teil 31 umfasst diejenigen Module 19, die in Figur 4 links, links unten und unten dargestellt sind. Dies gilt ebenso für die hier nicht gezeigte untere Ebene 24 und die obere Ebene 26. Zudem umfasst der erste Teil 31 das Rohr 34. Oberhalb des Rohrs 34 können sich zudem zusätzliche Baueinheiten befinden, um den gesamten Umfang des Rohrs 34 zu umfassen. Diese sind ebenso im ersten Teil 31 angeordnet. Der zweite Teil 32 umfasst die verbleibenden Module 19.

Figur 5 zeigt, wie die beiden Teile 31, 32 der Vorrichtung 10 auseinander bewegt werden können. Der erste Teil 31 ist gegenüber dem zweiten Teil 32 verschieblich angeordnet, damit ein Zugang ins Innere der Vorrichtung 10 möglich ist. Es ist ebenso möglich, dass der erste Teil 31 mit dem Rohr 34 ortsfest verbleibt und der zweite Teil 32 gegenüber diesem verschoben werden kann, oder dass beide Teile 31, 32 verschoben werden, um die Relativbewegung zu ermöglichen. Das Rohr 34 ist nur mit den Modulen 19 eines der Teile 31 , 32 verbunden. So kann das Rohr 34 auch bei der Bewegung zur Schaffung eines Zugangs unverändert und in sich geschlossen bleiben.

Zudem ist in Figur 5 das Deckelmodul 29 dargestellt, welches ebenfalls drei Schichten mit jeweils zwei Abschirmelementen 12 umfasst. Dieser Aufbau gilt auch für das dreiteilige Bodenmodul 28.

Als Befestigungselemente 40 sind Platten, insbesondere aus Metall wie z. B. Stahl vorhanden, die an jeweils benachbarte Module 19 angeschraubt werden.

Figur 6A bis 6C zeigt eine perspektivische und teilgeschnittene Ansicht eines Moduls 19. Die gestufte Außenkontur mit den Stufen 20 ist ebenso sichtbar wie die im Modul 19 angeordneten Instrumentenkanäle 37. Zudem sind drei Anschlagpunkte 44 vorhanden, um das Modul 19 mit einem Kran bewegen zu können. Figur 6B zeigt das Modul 19 vor dem Einsetzen der Instrumentenkanäle 37, die in Figur 6A bereits eingesetzt sind. Figur 6C zeigt das Einsetzen der Abschirmelemente 12 in Form von Abschirmplatten aus den unterschiedlichen Abschirmungsmaterialen 14 und 15. Das erste Abschirmungsmaterial 14 ist Blei, wobei die eingesetzte Bleiplatte insbesondere 50 mm dick ist und/oder ungefähr 99,5%iges Blei aufweist. Das zweite Abschirmungsmaterial 15 ist Bor-PE, wobei die eingesetzte Platte insbesondere 120 mm dick ist und/oder einen Borgehalt von ungefähr 5 Massen-% aufweist. Insbesondere werden die Instrumentenkanäle 37 erst nach dem Einsetzen der Abschirmelemente eingesetzt. Die Figuren 7A bis 7D zeigen perspektivisch verschiedene Module 19 sowie das Deckelmodul 29 und das Bodenmodul 28 (zusammen auch als Elemente bezeichnet). Es sind die mit Stufen 20 versehenen Außenkonturen erkennbar. Zudem können einige oder alle der gezeigten Elemente Anschlagpunkte 44 und/oder Führungsstifte 42 aufweisen. Führungsstifte 42 dienen der relativen Positionierung von benachbarten Elementen, insbesondere von übereinander angeordneten Elementen, und/oder weisen vertikal nach oben. Auf diese Weise kann die relative Positionierung der Elemente bei der Montage besonders einfach erfolgen. Zudem ist so eine Befestigung der Elemente aneinander zumindest in horizontaler Richtung gegeben.

Bezugszeichenliste

Vorrichtung 10

Abschirmelement 12

Erstes Abschirmungsmaterial 14

Zweites Abschirmungsmaterial 15

Raum 16

Target 17

Modul 19

Stufe 20

Spalt 21

Stufenhöhe 22

Untere Ebene 24

Mittlere Ebene 25

Obere Ebene 26

Bodenmodul 28

Deckelmodul 29

Erster Teil 31

Zweiter Teil 32

Rohr 34

Protonenstrahl 35

Targetkanal 36

Instrumentenkanal 37

Kanal 38

Befestigungselement 40

Führungsstift 42

Anschlagpunkt 44

Winkel a

Winkel ß

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung (10) zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung, umfassend mehrere Abschirmelemente (12) mit einem Abschirmungsmaterial (14, 15), wobei im Inneren der Vorrichtung (10) ein Raum (16) zur Aufnahme eines Targets (17) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelemente (12) in mehreren miteinander verbindbaren und voneinander lösbaren Modulen (19) angeordnet sind.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (19) eine stufenartige Außenkontur aufweisen.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stufenhöhe (22) einer Stufe (20) wenigstens dem Zehnfachen eines Spalts (21) zwischen benachbarten Modulen (19) entspricht.

4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Module (19) in Draufsicht in Umfangsrichtung um den Raum (16) zur Aufnahme des Targets (17) verteilt sind.

5. Vorrichtung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass acht um den Raum (16) zur Aufnahme des Targets (17) verteilte Module (19) vorhanden sind.

6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Module (19) in Ebenen (24, 25, 26) übereinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ferner ein Bodenmodul (28) aufweist, welches mindestens ein Abschirmelement (12) aufweist, wobei das Bodenmodul (28) zur Abschirmung nach unten hin eingerichtet ist und mit zumindest einem Modul (19) verbindbar und von diesem lösbar ist.

8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ferner ein Deckelmodul (29) aufweist, welches mindestens ein Abschirmelement (12) aufweist, wobei das Deckelmodul (29) zur Abschirmung nach oben hin eingerichtet ist und mit zumindest einem Modul (19) verbindbar und von diesem lösbar ist.

9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul (19) als Abschirmelemente (12) mindestens zwei Abschirmungsplatten aufweist.

10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul (19) als Abschirmelement (12) mindestens eine erste Abschirmungsplatte mit einem ersten Abschirmungsmaterial (14) und als ein weiteres Abschirmelement (12) mindestens eine zweite Abschirmungsplatte mit einem vom ersten Abschirmungsmaterial (14) unterschiedlichen zweiten Abschirmungsmaterial (15) enthält.

11. Vorrichtung (10) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul (19) mindestens zwei Abschirmungsplatten mit einem ersten Abschirmungsmaterial (14) aufweist.

12. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) mehr als 20 Module (19) und/oder weniger als 40 Module (19) umfasst.

13. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung zwischen einem ersten Teil (31) der Vorrichtung (10) und einem zweiten Teil (32) der Vorrichtung (10) möglich ist, um einen Zugang zu einem Inneren der Vorrichtung (10) zu ermöglichen.

14. Vorrichtung (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Rohr (34) aufweist, welches einen Winkel a beschreibt, wobei das Rohr (34) im ersten Teil (31) der Vorrichtung (10) oder im zweiten Teil (32) der Vorrichtung (10) angeordnet ist.

15. Verfahren zur Montage einer Vorrichtung (10) zur Abschirmung gegen Neutronen- und/oder Gammastrahlung, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) mehrere Abschirmungselemente (12) mit einem Abschirmungsmaterial (14, 15) umfasst, welche in mehreren miteinander verbindbaren und voneinander lösbaren Modulen (19) angeordnet sind, das Verfahren umfassend Positionieren mehrerer Module (19) und Befestigen der Module (19).