Δοσιμετρία νετρονίων σε περιβάλλον πηγών θρυμματισμού
Creators: name: Φραγκοπούλου, Μαριάνθη Λ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Θωράκιση
Δοσιμετρία νετρονίων
Shielding
Neutron dose measurements

description: Οι αντιδράσεις θρυμματισμού είναι εξώθερμες αντιδράσεις κατά τις οποίες δέσμη ενεργειακών σωματιδίων, συνήθως πρωτονίων, αλληλεπιδρά με βαρείς στόχους. Ανήκουν στην κατηγορία των αντιδράσεων "τεμαχισμού" και "οδηγούν" στην παραγωγή ενός μόνο βαρέως θραύσματος, με μαζικό αριθμό κοντά στο μαζικό αριθμό του στόχου, και διαφόρων ελαφρότερων σωματιδίων, όπως είναι τα νετρόνια, τα πρωτόνια, το δευτέριο κ.α. Το φάσμα των νετρονίων θρυμματισμού το οποίο και μελετήθηκε στην παρούσα εργασία, είναι ένα συνεχές φάσμα με ενεργειακό εύρος το οποίο εκτείνεται πρακτικά από την περιοχή των θερμικών νετρονίων μέχρι την περιοχή των εκατοντάδων MeV. Καθορίζεται από το είδος, τη ροή και την ενέργεια των σωματιδίων της δέσμης, καθώς και από τη μάζα και τη γεωμετρία του στόχου. Ανάλογα με τον τρόπο που θα χρησιμοποιηθεί μια πηγή θρυμματισμού μεταβάλλονται οι παραπάνω παράμετροι. Μια πηγή θρυμματισμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παράδειγμα στη φυσική υλικών ή τη μεταστοιχείωση των πυρηνικών καταλοίπων. Η παρούσα διατριβή εκπονήθηκε με σκοπό τη μελέτη του φάσματος των νετρονίων θρυμματισμού που παράγονται από δυο διαφορετικές πηγές θρυμματισμού, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την μεταστοιχείωση πυρηνικών κατάλοιπων, όπως είναι το 129Ι, 237Np, 239Pu, 241Am 243Am. Οι πηγές αυτές αποτελούνται και οι δυο από στόχο Μολύβδου ο οποίος περιβάλλεται από παραφίνη, πηγή "Gamma-2", ή από Ουράνιο, πηγή "Energy plus Transmutation". Η διαφορά των δυo πηγών εντοπίζεται στο φάσμα των παραγόμενων νετρονίων. Το φάσμα των νετρονίων θρυμματισμού που παράγονται από την πηγή "Energy plus Transmutation" αποτελείται από μεγαλύτερο αριθμό ταχέων νετρονίων απ'οτι το αντίστοιχο φάσμα των νετρονίων της πηγής "Gamma-2". Επιπλέον, στα πλαίσια της διατριβής αυτής έγινε μελέτη της δόσης πίσω από διάφορα υλικά θωράκισης λόγω των παραγόμενων νετρονίων θρυμματισμού από τις δυο παραπάνω πηγές. Οι ακτινοβολήσεις των πηγών βρίσκεται στο Εργαστήριο Υψηλών ενεργειών του Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών στη Duhna, στη Ρωσία
description: Spallation is an efficient endothermal process for releasing neutrons from nuclei. In order to sustain a spallation reaction, an energetic beam of particles, most commonly protons, must be supplied onto a heavy target. Spallation is a multifragmentation reaction which leads to only one heavy fragment whose mass is close to the target mass AT and a lot of light particles, such as neutrons, protons, deuterons etc. However spallation can play an important role as a source of neutrons whose flux can be easily controlled via the driving beam. A spallation neutron spectrum is determined by the type, the flux and the energy of the beam particles, as well as from the mass and the target geometry. The neutron spectrum of a spallation source in general is a continuous spectrum from intermediate up to fast neutrons. Therefore a spallation source can be used as an example in the material science, or the transmutation and incineration of nuclear wastes. Two different spallation sources were designed and their neutron production was investigated during this study. The first spallation neutron source "Gamma-2" consists of cylindrical Pb target with 8 cm in diameter and length which was varied from 20 cm up to 40 cm. The Pb target was covered with a paraffin moderator. The second spallation source, "Energy plus transmutation" consist of a lead target, with 48 cm length and 8 cm diameter, surrounded by natural Uranium blanket. Four sections of natural Uranium blankets constitute the spallation source. Each section consists of 30 U-rods with 10.4 cm in length and 3.6 cm in diameter. The whole system was surrounded by a polyethylene moderator covered with 1mm thickness Cd. The neutron spectrum produced by the irradiation of the "Energy plus Transmutation" is harder than the neutron spectrum from "Gamma-2" set-up. In the current work the spallation neutron sources were used for transmutation and incineration purposes. In order to transmute an isotope via (n,γ) or (n,f) reaction with thermal neutron a soft neutron spectrum is needed, while a harder neutron spectrum is necessary in order to transmute an isotope via (n,xn) or (n,f) with fast neutrons