Nove jedrske reakcije inelastičnega sipanja za epitermično nevtronsko dozimetrijo
Oznaka in naziv projekta
NC-0021 Nove jedrske reakcije inelastičnega sipanja za epitermično nevtronsko dozimetrijo
NC-0021 New inelastic scattering nuclear reactions for epithermal neutron dosimetry
Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Gašper Žerovnik
Sodelujoče raziskovalne organizacije:
- IJS F8 (Odsek za reaktorsko fiziko)
- CEA Cadarache
Sestava projektne skupine (IJS):
- Gašper Žerovnik (nosilec)
- Vladimir Radulović
- Dušan Čalič
- Igor Lengar
- Andrej Trkov
Vsebinski opis projekta
Karakterizacija epitermičnega dela nevtronskega spektra je pomembna za različne aplikacije v jedrski tehniki. Trenutne metode določanja epitermičnega spektra temeljijo izključno na izračunih. Za karakterizacijo spektra v energijskem območju keV so najprimernejše reakcije inelastičnega sipanja. Vendar so preseki za te reakcije tipično nižji od presekov ne-pragovnih reakcij ter večinoma oddajajo nizkoenergijske γ-žarke. Ker trenutno ni očitnega kandidata za enostavno in natačno meritev z uporabo nevtronske aktivacije, je prvi cilj projekta poiskati primerno (n,n') reakcijo za obsevanje v reaktorju TRIGA na IJS. Drugi cilj je obsevanje tako standardnih materialov kot tudi materialov za aktivacijo preko (n,n') reakcij na reaktorju TRIGA. Tretji in zadnji cilj je primerjava rezultatov izračunom in meritev. To lahko služi tako karakterizaciji računskega modela TRIGA reaktorja in epitermičnega dela nevtronskega spektra v reaktorju, kot tudi validaciji kvalitete obstoječih jedrskih podatkov. Zaradi splošnosti uporabljenih metod bodo rezultati uporabni v raznolikih nevtronskih poljih, vključujoč jedrske elektrarne, fuzijske naprave, jedrske reaktorje za testiranje materialov in enostavne nevtronske izvore.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
1. faza: Narejeno je bilo sistematično iskanje primernih (n,n') reakcij, ki bi jih lahko potencialno uporabljali za aktivacijske meritve na reaktorju TRIGA na IJS. Upoštevani so bili naslednji kriteriji:
i. Energija emitiranih žarkov gama: > ~10 keV
ii. Verjetnost za emisijo žarkov gama: (odvisna od reakcijskega preseka)
iii. Razpolovni čas aktivacijskega produkta: >> 1 min
iv. Reakcijski presek (n,n'): (odvisen od verjetnosti za emisijo žarkov gama)
v. Energijski prag: > nekaj 10 keV
vi. Zanemarljiva interferenca z ostalimi izotopi in morebitnimi nečistočami
vii. Stabilnost začetnega nuklida (v obsevanem vzorcu)
viii. Dostopnost/(ne)toksičnost ter mehanske/kemijske lastnosti materiala
Na podlagi zgornjih kriterijev so pogojno primerne naslednje reakcije (odebeljeno so označene najbolj primerne reakcije):
Nuklid E* / keV t_1/2
Kr-83m 41.55 1.83 h Žlahtni plin
Sr-87m 388.53 2.815 h Naravna pojavnost izotopa 7%, interferenca z Sr-86 (9%)
Nb-93m 30.77 16.12 a Evalvacija v dozimetrijski knjižnici IRDFF-II
Rh-103m 39.75 56.114 min Evalvacija v dozimetrijski knjižnici IRDFF-II
Cd-111m 396.21 48.5 min Naravna pojavnost izotopa 12%, interferenca z Cd-110 (12%)
In-113m 391.70 99.476 min Evalvacija v dozimetrijski knjižnici IRDFF-II
Sn-117m 314.58 14 d Naravna pojavnost izotopa 7%, interferenca z Sn-116 (14%)
Sn-119m 89.53 293.1 d Naravna pojavnost izotopa 8%, interferenca z Sn-118 (24%)
Te-125m 144.78 57.4 d Naravna pojavnost izotopa 8%, interferenca z Te-124 (2.4%)
Xe-129m 236.14 8.88 d Žlahtni plin
Xe-131m 163.93 11.84 d Žlahtni plin
Ba-135m 268.22 28.7 h Naravna pojavnost izotopa 6%, interferenca z Ba-134 (4.7%)
Os-189m 30.82 5.81 h Naravna pojavnost izotopa 16%, interferenca z Os-188 (13%)
Ir-193m 80.24 10.53 d Naravna pojavnost izotopa 63%
2. faza
3. faza