VedecDr. Paresh Prajapati
Názov projektuMonoenergetické rýchle neutróny: Výkonný nástroj pre štúdium jadrovej fyziky
Hostiteľská organizáciaFyzikálny ústav SAV
Dĺžka projektu21.04.2015 - 31.12.2018

Abstrakt
Tento projekt je zameraný na inicializáciu a ďalší rozvoj nového laboratória vybaveného laditeľným zdrojom monoenergetických neutrónov. Urýchľovač typu Tandetron bude využívaný na indukciu jadrovej reakcie 2D(d,n)3He a to za použitia plynného deutériového terča. Urýchľovačové laboratórium bude lokalizované v Piešťanoch. Urýchľovač samotný bude dodaný v priebehu roku 2015. Špecifickou oblasťou pôsobenie laboratória budú jadrové reakcie indukované rýchlymi neutrónmi s produkciou gama žiarenia, preto bude skonštruovaný špeciálny gama spektrometer založený na kombinácii polovodičových a scintilačných detektorov. Výskumnému programu laboratória dominuje štúdium reakcií súvisiacich s jadrovou energetikou (súčasnou i budúcou) a aplikácií v oblasti bezpečnosti, špecificky pri detekcii prítomnosti výbušnín alebo štiepneho materiálu v prepravovanom náklade. Fundamentálna jadrová fyzika bude zastúpená štúdiom jadrovej štruktúry stabilných izotopov, špecificky merania veľmi krátkych dôb života vzbudených hladín.

Zhrnutie projektu s priebežnými výsledkami

V novembri 2015 bol na Spoločné pracovisko Fyzikálneho a Elektrotechnického ústavu SAV v Piešťanoch dodaný elektrostatický urýchľovač iónov, s urýchľovacím napätím 2MV. Zariadenie bolo navrhnuté a vyrobené spoločnosťou High Voltage Engineering Europa B. V., Amsterdamseweg 63, 3812 RR Amersfoort, Holandsko. V súčasnosti zariadenie je v skúšobnej prevádzke. Predpokladáme, že prvé zväzky nabitých častíc  by sme začali merať v lete 2016. Zariadenie je schopné generovať protóny alebo deuteróny energiou od 100 keV až 4 MeV. Je taktiež schopné generovať vysokorýchlostné alfa častice s energiou vyše 6 MeV. V rámci projektu riešeného na pracovisku v Piešťanoch sa jadrová reakcia 2D (d, n) 3He bude využívať predovšetkým na výrobu neutrónov. Ukazuje sa, že na získanie dostatočného množstva neutrónov je najoptimálnejším riešením využitie plynový ampuliek. Spôsob prípravy D2 plynových terčíkov navrhnutých špeciálne pre produkciu neutrónov sme vyskúšali v inštitúcii ATOMKI Debrecín v Maďarsku  [1] a v PTB Braunschweig v Nemecku [2]. Simulácia produkcie neutrónov z plynu bola vykonaná na základe pravidiel a DROSG [3]. Simulované výsledky naznačujú, že z deutéria s napätím 4 MeV ( 1 µA) je možné vyprodukovať neutróny s napätím najviac 7 MeV. Simulácia taktiež predpovedá tok neutrónov rádovo 106 n/ sec. Neutrónové tienenie a bezpečnostné výpočty boli vykonané pomocou MCNP kódov [4].Výpočty ukazujú, že kalkulácia dózy neutrónov a fotónov pre neutróny s napätím 7 MeV a hustotou toku 1x106 n/ sec mimo haly je pod hranicou rádiologických limitov (tj 1 mSv / r) odporúčanou medzinárodnými organizáciami, ako je MAAE, Eurotom a ICRP. V budúcnosti plánujeme merania prierezov 20Ne(α,γ)24Mg vo hviezdnej energii. Koncovým bodom nukleosyntézy je reakcia horenia hélia. SRIM-TRIM [5] výpočty boli vykonané s cieľom prípravy neónových terčov.

 

References:

 

  1. L.Olah et al, Nucl. Inst. Meth. Phys.Res. A 404, (1998) 373-380
  2. S. Cabral et al., Nucl.Sci.Eng. 106, (1990) 308-317
  3. M.Drosg, DROSG-2000, Codes and database for 59 neutron source reactions, documented in the IAEA report IAEA report IAEA-NDS-87 Rev. 9 (May 2005)
  4. X-5 Monte Carlo Team, "MCNP - Version 5, Vol. I: Overview and Theory", LA-UR-03-1987 (2003)
  5. SRIM – The Stopping and Range of Ions in Matter”, J. F. Ziegler, J. P. Biersack and M. D. Ziegler, Ion Implantation Press (2008)