Qucosa – Hemholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
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Die Zwei-Photonen-Selbstenergie und andere QED-Strahlungskorrekturen
Get PDFDie genaue Messung der Lamb-Verschiebung stark gebundener Elektronen in Zusammenhang mit Tests der Quantenelektrodynamik (QED) in starken Feldern in hochgeladenen Ionen ist eines der Hauptthemen der heutigen Atomphysik. Die gegenwärtig durchgeführten Hochpräzisionsmessungen erfordern eine hohe Genauigkeit in den theoretischen Berechnungen der Lamb-Verschiebung. Diese Genauigkeit impliziert eine Berücksichtigung aller QED-Korrekturen der Ordnung α und α2, aber exakt in allen Ordnungen in Z&α. In den zurückliegenden Jahren sind die meisten dieser QED-Korrekturen sowohl in 1. Ordnung als auch in 2. Ordnung Störungstheorie berechnet worden. Der Beitrag der Zwei-Photonen-Selbstenergie konnte jedoch bisher nicht ausgewertet werden und stellte somit die größte Ungenauigkeit in der Vorhersage der Lamb-Verschiebung für wasserstoffartige Systeme dar. In dieser Arbeit wird der Beitrag dieser Prozesse zur Lamb-Verschiebung untersucht. Darüber hinaus werden erstmals renormierte Ausdrücke der Zwei-Photonen-Vakuumpolarisation und der Selbstenergie-Vakuumpolarisation hergeleitet. Bisher konnten diese Beträge nur in Uehling-Näherung ausgewertet werden
Entwicklung einer Niederenergie-Implantationskammer mit einem neuartigen Bremslinsensystem
Get PDFIn diesem Report wird eine Niederenergie-Implantationskammer (NEI-Kammer) beschrieben, die im Forschungszentrum Rossendorf entwickelt und aufgebaut wurde. Die Kammer ermöglicht es, die Implantation von Ionen bei niedrigen Energien (< 30 keV) mit einer Implantationsanlage für mittlere Energien durchzuführen. In der Kammer werden der Ionenstrahl, den der Implanter liefert, auf die erwünschte niedrige Energie abgebremst. Dazu wird ein elektrostatisches Bremslinsensystem eingesetzt, das auf einem neuartigen Prinzip basiert. Das System besteht aus einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse, wobei die Öffnungsfehler beider Linsen entgegengesetzte Vorzeichen besitzen und sich gegenseitig kompensieren. Dadurch ist es möglich, Wafer gebräuchlicher Größe bei geringer Energie mit hoher Dosishomogenität zu implantieren. Die NEI-Kammer ist insbesondere für Forschungseinrichtungen eine vorteilhafte Lösung, da sie eine wesentlich kostengünstigere und flexiblere Alternative zur Anschaffung einer Niederenergie-Implantationsanlage darstellt
Strahlkopplung von Tandetron-Beschleuniger und Ionenimplanter zur Durchführung von Mehrstrahlexperimenten im Forschungszentrum Rossendorf
Get PDFIm Sommer 1999 wurde im Forschungszentrum eine Zweistrahlführung in Betrieb genommen. Dieses System gestattet, Ionenarten aus unterschiedlichen Beschleunigern gleichzeitig in die Experimentierstationen zu lenken. In der Doppelimplantationsstation wird die Zweistrahlführung zur Synthese neuartiger Materialien genutzt. In der Analysestation wird die Zweistrahlführung in Kombination mit einem magnetischen Browne-Buechner-Spektrometer eingesetzt, um komplexe und hochgenaue Materialanalysen durchzuführen. Das System überträgt Ionen des gesamten Teilchen- und Energiespektrums von 3-MV-Tandetron-Beschleuniger und 500-kV-Ionenimplanter mit minimalen Intensitätsverlusten zu den Experimenten. Steuerung und Kontrolle von Beschleunigern, Strahlführung und Experiment erfolgen in einem hierarchischen Rechnernetz. Die hier beschriebene Zweistrahlanlage ist Teil eines Projekts zur umfassenden Kopplung von Basisgeräten des Forschungszentrums
Adaption, Validierung und Anwendung fortgeschrittener Störfallanalysecodes mit 3D Neutronenkinetik - WTZ mit Bulgarien
Get PDFIm Rahmen eines vom BMBF/BMWi geförderten WTZ-Vorhabens wurde dem Institute for Nuclear Research and Nuclear Energy (INRNE) in Sofia der Programmcode DYN3D sowie der gekoppelte Programmkomplex ATHLET-DYN3D verfügbar gemacht. Dabei stellt dieser Programmkomplex eine Anbindung des im FZR entwickelten 3D Kernmodells DYN3D an den thermohydraulischen Systemcode ATHLET der GRS dar. Zur Validierung dieser Programmcodes wurde eine Messdatensammlung zu einem Inbetriebnahmeexperiment am Block 6 des KKW Kozloduj (WWER-1000/320) erstellt. Die Ergebnisse der durchgeführten Validierungsrechnungen wurden mit den Messwerten aus der Datensammlung verglichen. In den Programmcode DYN3D wurde von den bulgarischen Experten ein vereinfachtes Modell zur Simulation von Querströmungen zwischen den Brennelementen integriert. Dieses Querströmungsmodell ermöglicht es, Prozesse mit asymmetrischen Randbedingungen realistischer zu betrachten. Eine erste Bewertung des implementierten Strömungsmodells erfolgt durch Vergleichsrechnungen zwischen dem modifizierten DYN3D Code und dem Unterkanalanalyse-Code COBRA-4I sowie auf der Grundlage von verfügbaren Messdaten aus dem KKW Kozloduj
Die Dynamik von Strahlenschäden durch fokussierte Ionenstrahlen am Beispiel der Ionenstrahlsynthese
Get PDFConstruction and use of an intense positron source at new linac facilities in Germany (- conceptual report -)
Get PDFIn this conceptual report the idea to establish an European Positron Source for Applied Research ("EPOS") based on new LINAC facilities in Germany (ELBE/Rossendorf or TTF-DESY/Hamburg) is considered. The report contains not only the outline of obvious applications in atomic physics, materials science and surface physics, but also several new methodical developments which are only possible with an intense positron beam. This opportunity will also allow the use and further development of imaging techniques being of special interest for industrial applications
Extension of the ANSYS® creep and damage simulation capabilities
Get PDFThe user programmable features (UPF) of the finite element code ANSYS® are used to generate a customized ANSYS-executable including a more general creep behaviour of materials and a damage module. The numerical approach for the creep behaviour is not restricted to a single creep law (e.g. strain hardening model) with parameters evaluated from a limited stress and temperature range. Instead of this strain rate - strain relations can be read from external creep data files for different temperature and stress levels. The damage module accumulates a damage measure based on the creep strain increment and plastic strain increment of the load step and the current fracture strains for creep and plasticity (depending on temperature and stress level). If the damage measure of an element exceeds a critical value this element is deactivated. Examples are given for illustration and verification of the new program modules
Geschlossen-analytische Modellierung der Längsvermischung von Kühlmittelpfropfen auf dem Weg vom Reaktoreintrittsstutzen zum Kerneintritt in Druckwasserreaktoren
Get PDFMessungen an der Versuchsanlage ROCOM mit der in Rossendorf entwickelten Gittersensortechnik lieferten auch zeitabhängige mittlere Vermischungen an verschiedenen Modellpositionen. Der Versuch, diese mit Hilfe eines aufgestellten geschlossen-analytischen 1D-Rechenmodells der turbulenten Diffusion in einer stationären und symmetrischen Modellströmung nachzurechnen, erwies sich auch für den Fall einfachster Annahmen und einer Anpassung an nur einen Fluidmassenstrom, der bis auf das 6-fache erhöht wurde, als erfolgreich. Zum Vergleich mit den Messungen und den Ergebnissen aus den analytischen Rechnungen werden auch CFX-4 Simulationen herangezogen, welche eine gute Übereinstimmung aller angewandten Verfahren zur Bestimmung der mittleren Vermischungen an der Modellanlage ROCOM bestätigen. Insbesondere konnten auch in Abhängigkeit von der dimensionslosen Pfropfenlänge der Tracerdosierungen nicht nur die Maxima der mittleren Vermischungsverteilungen berechnet, sondern auch die zu erwartenden Maximalwerte selbst abgeschätzt werden. Eine Anwendung des beschriebenen analytischen Verfahrens und der CFX-4 Simulationen auf prinzipiell beliebige Modelle und Originalkomponenten bei vergleichbaren turbulenten stationären und symmetrischen Strömungen läßt ebenso gute Ergebnisse erwarten
Beiträge zur Einführung der Positronen-Emissions-Tomographie bei der Schwerionen-Tumortherapie
Get PDFToday tumour diseases are the second most cause of death in Western countries. But only 45 percent of the patients can be cured by the established treatment methods. The further improvement of the these forms of therapy and the development of new therapeutical approaches is urgent. A substantial proportion of the patients could benefit from particle therapy with heavy ions. Beams of accelerated heavy ions (e.g. carbon, nitrogen or oxygen) with an energy between 70 and 500 AMeV are characterised by physical and biological properties superior to the radiation used in conventional radiotherapy (photons, electrons, neutrons). They form a sharp dose maximum (Bragg peak) shortly before coming to rest and are scarcely scattered while penetrating tissue. Because of the increased relative biological efficiency of these ions in the Bragg peak region they are suitable for precision therapy of deeply seated, compact, radioresistant tumours near to organs at risk. For a safe application of heavy ions close to radiosensitive structures (brain stem, optical nerves, eyes) an in situ monitoring of the therapy is desirable. This can be accomplished by positron emission tomography (PET), since fragmentation reactions between the stable ions of the therapy beam and the atomic nuclei of the tissue generate a dynamic spatial distribution of positron emitters (ß+-emitters) that can be observed by a positron camera. At the Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt a medical treatment site for heavy ion therapy has been established in co-operation with the Radiologische Universitätsklinik Heidelberg, the Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg and the Forschungszentrum Rossendorf. The fast variation of the beam energy in conjunction with the vertical and horizontal beam deflection by dipole magnets (raster scanning) allows the three-dimensional, strictly tumour shape conformed irradiations. The dual head positron camera BASTEI has been installed at the treatment place in order to measure the decay of the ß+-emitters during the irradiation and a few minutes after. Two ways to verify the treatment plan by PET are possible. # In critical situations when the beam has to pass very heterogeneous structures and radiosensitive organs are situated in the direction of the beam behind the Bragg peak, a monoenergetic low dose beam pulse can be applied to the patient. The range of the particles can be derived from the simultaneous PET scan, so that the correct range calculation of the treatment plan is ensured before the therapeutical irradiations are started. # During each fraction of the heavy ion therapy the ß+-activity distributions are measured routinely. Based on the time course of every individual therapy fraction the expected ß+-emitter distribution is computed. By comparing the simulated with the measured data the precision of the dose deposition of this single therapy fraction is assessed. If a considerable disagreement between these two distributions is revealed by this comparison the treatment plan has to be modified before proceeding with the following therapy fraction. The PET data are recorded in list mode, together with a protocol of important accelerator parameters of the irradiation. Because of the half-lives of the most abundant ß+-emitters 11C and 15O it is on principle impossible to obtain the precise position of the 12C therapy beam by PET during the irradiation.