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Publicação
Caracterização neutrónica e dosimétrica do alvo de espalação do espectrómetro de tempo de voo do CERN
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
No espectrómetro TOF do CERN um feixe de 7x1012 protões de 20 GeV/c incide num alvo pesado de chumbo num impulso com cerca 7 ns de duração, produzindo por reacções de espalação neutrões numa gama de energia que vai dos térmicos (meV) aos GeV.
A elevada fluência instantânea de neutrões bem como a larga gama de energia destes (entre outras características) torna o espectrómetro uma instalação de topo para estudo de secções eficazes de interacção com neutrões. Entre as suas aplicações destacam-se o estudo de secções eficazes de captura neutrónica e de fissões induzidas por neutrões uteis para áreas envolvendo sistemas ADS e Astrofísica nuclear (nucleossíntese).
O espectrómetro possui uma área experimental (área experimental 1 ou EAR-I), tendo já realizado estudos em duas fases, no período de 2001-2004 (fase I) e 2009-2011 (fase II), encontrando-se actualmente em construção uma segunda área experimental (área experimental 2 ou EAR-II).
Devido às elevadas fluências de protões, neutrões e fotões (entre outras partículas) conseguidas durante a utilização do espectrómetro, torna-se necessário fazer estudos de fluências obtidas e de doses equivalentes no alvo de espalação.
Neste trabalho é realizado a caracterização neutrónica e dosimétrica do alvo de espalação com o objectivo de estudar e comparar as fluências de neutrões e de fotões obtidas segundo as direcções das duas áreas experimentais (EAR-I e EAR-II) , bem como obter mapas de doses equivalente e de fluências de neutrões e de fotões no alvo. Para esta caracterização será efectuado um estudo computacional baseado no programa de simulações FLUKA.
No final pretende-se ter uma ideia das ordens de grandezas das fluências e das doses resultantes , bem como perceber a vantagem da utilização das duas áreas experimentais.
O trabalho foi efectuado no Campus Tecnológico e Nuclear inserido no projecto nTOF-CERN com a orientação dos investigadores Dr Pedro Vaz e Drª Isabel Gonçalves.
In CERN’s TOF spectrometer a brunch of 7x1012 protons of 20 GeV/c impinges on a heavy lead target in a impulse of about 7 ns of duration, producing by spallation reactions neutrons with a energy range from thermal (meV) to GeV. The high instantaneous neutron flux as well as their large energy range (among others characteristics) makes the spectrometer a premier facility for the study of neutron cross sections. Among the applications of this facility highlights the study of neutron capture cross-sections and neutron induced fission cross-sections to be used in ADS and Astrophysics (nucleossíntese). The spectrometer has an experimental area (experimental area 1 or EAR-I), having already realized studies in two phases, on the period of 2001-2004 (phase I) and on the period of 2009-2011 (phase II). Nowadays it is being constructed a second experimental area (experimental area II or EAR-II). Due to the high proton, neutron and photon fluencies (among others particles fluence) obtained during the utilizations of the spectrometer, it becomes necessary to do studies of the obtained fluence and equivalent doses in the spallation target. In this thesis it is done the neutron and dosimetric characterization of the spallation target. The goal is to study and compare the neutron and photon fluencies obtained in both directions of the two experimental areas (EAR-I and EAR-II), and to obtain the equivalent doses maps and neutron and photon fluence maps on the target. In order to do this characterization a computational study was made based on the code FLUKA. The gold is to have an idea of the magnitude of fluence and doses resulted, and to understand the advantages of using two experimental areas. This study was done in Campus Tecnológico e Nuclear inserted in a project nTOF-CERN with the orientation of the researchers Dr Pedro Vaz and Dr Isabel Gonçalves.
In CERN’s TOF spectrometer a brunch of 7x1012 protons of 20 GeV/c impinges on a heavy lead target in a impulse of about 7 ns of duration, producing by spallation reactions neutrons with a energy range from thermal (meV) to GeV. The high instantaneous neutron flux as well as their large energy range (among others characteristics) makes the spectrometer a premier facility for the study of neutron cross sections. Among the applications of this facility highlights the study of neutron capture cross-sections and neutron induced fission cross-sections to be used in ADS and Astrophysics (nucleossíntese). The spectrometer has an experimental area (experimental area 1 or EAR-I), having already realized studies in two phases, on the period of 2001-2004 (phase I) and on the period of 2009-2011 (phase II). Nowadays it is being constructed a second experimental area (experimental area II or EAR-II). Due to the high proton, neutron and photon fluencies (among others particles fluence) obtained during the utilizations of the spectrometer, it becomes necessary to do studies of the obtained fluence and equivalent doses in the spallation target. In this thesis it is done the neutron and dosimetric characterization of the spallation target. The goal is to study and compare the neutron and photon fluencies obtained in both directions of the two experimental areas (EAR-I and EAR-II), and to obtain the equivalent doses maps and neutron and photon fluence maps on the target. In order to do this characterization a computational study was made based on the code FLUKA. The gold is to have an idea of the magnitude of fluence and doses resulted, and to understand the advantages of using two experimental areas. This study was done in Campus Tecnológico e Nuclear inserted in a project nTOF-CERN with the orientation of the researchers Dr Pedro Vaz and Dr Isabel Gonçalves.
Descrição
Tese de mestrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013
Palavras-chave
Simulações Monte Carlo FLUKA nTOF Alvo chumbo Teses de mestrado - 2013