The doctoral thesis is focused on measurements of neutron cross-sections mainly cross-sections of (n,xn) threshold reactions. With the dawn of advanced nuclear systems such as fast reactors of GenIV, accelerator driven system or even fusion reactors, monitoring of fast neutron fields will gain on importance. The activation detectors are one of the viable options how to monitor these neutron fields and (n,xn) reactions would be one of the best options how to do such monitoring. There is one condition though. We need to have good cross- section data in high neutron energy region. Unfortunately, the current situation is rather bad. There is only a small amount of reliable data for neutron energies above 20 MeV and with increasing energy, the situation gets only worse. For this reason, we measure the cross-sections of (n,xn) reactions on perspective materials such as yttrium, gold and tantalum with neutron energies from 17.4 up to 94 MeV. In this thesis, the measurements together with motivation and methodology are described. Obtained results are in agreement with existing data. Severe discrepancies were observed between the predictions and experimental data for high order (n,xn) reactions. This problem is discussed and solved. The results in this region are in form of cross-section values and also...

Ce travail s’insère dans le cadre de l’expérience NEMO cherchant à mettre en évidence une radioactivité extrêmement rare : la double désintégration bêta sans émission de neutrino et par suite d’obtenir des informations sur la nature Dirac-Majorana et sur la masse du neutrino. La particularité de cette expérience actuellement en fin de prise de données au Laboratoire Souterrain de Modane est l’extrême rareté du signal recherché (T1/2 > 1024 ans, quelques événements par an). Il s’ensuit donc des conditions très contraignantes sur toutes les composantes du bruit de fond, et parmi celles-ci sur les niveaux de radon et de thoron. Après quelques rappels sur les propriétés du radon et du thoron et leur influence sur les données de l’expérience NEMO, ce travail de thèse a porté sur la détection de ces gaz radioactifs par la technique de collection électrostatique des descendants sur la surface d’une diode silicium et la détection des alpha émis. Nous avons montré que les rendements de détection sont fortement influencés par les conditions expérimentales et que le niveau de radon pouvait être contrôlé actuellement au niveau du mBq/m3. Une série des mesures de spectrométrie gamma nous a permis de comprendre l’origine du bruit de fond du détecteur de radon, et ainsi d’envisager dans l’avenir un gain en sensibilité en augmentant le volume de détection et en effectuant une sélection très poussée des matériaux non radioactifs. Par contre, pour le thoron, qui n’avait jamais été étudié jusqu’à présent, les efficacités de détection sont très faibles à cause des périodes courtes mises en jeu. Un monitorage continu du thoron dans le gaz de NEMO est donc exclu, ce qui souligne l’importance pour l’expérience NEMO que le dispositif expérimental puisse contrôler son propre bruit de fond. / This work is part of the NEMO (Neutrino Ettore Majorana Observatory) experiment that is looking for an extremely rare radioactivity: the double beta decay without neutrino emission. Such process could prove the Majorana nature of the neutrino and could give an estimation of its absolute mass. The particularity of this experiment, currently running in the Modane underground laboratory (LSM), is the extreme weak signal (for T1/2 ~ 1024 years, a few events per year). It requires therefore very stringent conditions on all components of the background among which the level of radon and thoron activity. After a reminding of the general properties of radon and thoron as well as their influence on the NEMO data, this thesis focuses on the detection of these radioactive gases using the technique of electrostatic collection. The radon and/or the thoron daughters are collected by an electrostatic field on the surface of a silicon diode, where their characteristic alphas are detected. We have shown that the detection efficiencies are strongly influenced by the experimental conditions and that sensitivity around 1 mBq/m3 can be achieved for the radon in a gas. A series of measures through low background gamma spectrometer allowed us to understand the origin of the radon background, and thus showing that better sensitivity could be obtained by increasing the detection volume and by carrying out a strict selection of non-radioactive materials. For the thoron gas, which had never been studied before, the detection efficiencies have been found very low as a consequence of the short periods involved. Therefore, a continuous monitoring of the level of thoron in the NEMO gas is excluded, which underlines the importance for the NEMO experimental device to be able to control its own background. / Nghiên cứu này nằm trong khuôn khổ thí nghiệm NEMO, hiện đang trong những bước lấy số liệu cuối cùng tại phòng thí nghiệm ngầm Modane, nhằm ghi nhận phân rã bêta kép không kèm theo phát xạ neutrino, để từ đó chứng minh bản chất Majorana của hạt neutrino và cho phép ước lượng khối lượng tuyệt đối của hạt này. Phân rã này, nếu thật sự tồn tại, là loại phân rã cực hiếm (T1/2 > 1024 năm, tương đương với vài tín hiệu ghi nhận được mỗi năm). Vì thế, nó đòi hỏi những điều kiện rất gắt gao đối với mọi thành phần cấu thành nên phông nền bức xạ, trong đó bao gồm hoạt độ của radon và thoron. Sau khi nhắc lại những tính chất cơ bản của radon và thoron, cũng như ảnh hưởng của chúng tới số liệu của NEMO, bản luận văn tập trung vào việc đo hoạt độ của hai khí phóng xạ này bằng cách thu nhận các hạt nhân con của chúng thông qua trường tĩnh điện, tiếp đó ghi nhận các hạt alpha phát ra tại bề mặt một đi-ốt silic. Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng hiệu suất đo phụ thuộc vào nhiều điều kiện thực nghiệm, và thiết bị này cho phép chúng tôi kiểm soát khí radon ở mức mBq/m3. Một lọat các phép đo với phổ kế gamma đã giúp chúng tôi hiểu được căn nguyên phông nền bức xạ của thiết bị, và từ đó dự kiến có thể cải thiện độ nhạy của thiết bị bằng cách tăng thể tích đo và chọn lọc các loại vật liệu có độ phóng xạ thấp. Tuy nhiên, với khí thoron, vốn vẫn chưa được nghiên cứu kỹ cho tới hiện nay, hiệu suất đo được là rất nhỏ do chu kỳ bán rã quá ngắn của các hạt nhân liên quan. Vì vậy, việc theo dõi thoron trong khí ga của NEMO đã bị loại trừ, đồng nghĩa với việc khẳng định tầm quan trọng của việc kiểm soát phông nền bức xạ thoron của chính thiết bị ghi nhận bêta kép trong thí nghiệm NEMO.

Développement de méthodes analytiques pour l’évaluation de l'impact de l'industrie de fertilisants chimiques sur le milieu marin / Development of Analytical methods for the evaluation of the impact of phosphate fertilizer industry on marine environment

Ce travail s'insère dans le cadre de l'expérience NEMO cherchant à mettre en évidence une radioactivité extrêmement rare : la double désintégration bêta sans émission de neutrino et par suite d'obtenir des informations sur la nature Dirac-Majorana et sur la masse du neutrino. La particularité de cette expérience actuellement en fin de prise de données au Laboratoire Souterrain de Modane est l'extrême rareté du signal recherché (T1/2 > 1024 ans, quelques événements par an). Il s'ensuit donc des conditions très contraignantes sur toutes les composantes du bruit de fond, et parmi celles-ci sur les niveaux de radon et de thoron. Après quelques rappels sur les propriétés du radon et du thoron et leur influence sur les données de l'expérience NEMO, ce travail de thèse a porté sur la détection de ces gaz radioactifs par la technique de collection électrostatique des descendants sur la surface d'une diode silicium et la détection des alpha émis. Nous avons montré que les rendements de détection sont fortement influencés par les conditions expérimentales et que le niveau de radon pouvait être contrôlé actuellement au niveau du mBq/m3. Une série des mesures de spectrométrie gamma nous a permis de comprendre l'origine du bruit de fond du détecteur de radon, et ainsi d'envisager dans l'avenir un gain en sensibilité en augmentant le volume de détection et en effectuant une sélection très poussée des matériaux non radioactifs. Par contre, pour le thoron, qui n'avait jamais été étudié jusqu'à présent, les efficacités de détection sont très faibles à cause des périodes courtes mises en jeu. Un monitorage continu du thoron dans le gaz de NEMO est donc exclu, ce qui souligne l'importance pour l'expérience NEMO que le dispositif expérimental puisse contrôler son propre bruit de fond.

La spectrométrie gamma à haute résolution offre un outil d’analyse performant pour effectuer des mesurages environnementaux. Dans le cadre de la caractérisation radiologique d’un site (naturelle ou artificielle) ainsi que pour le démantèlement d’installations nucléaires, la cartographie des radionucléides est un atout important. Le principe consiste à déplacer un spectromètre HPGe sur le site à étudier et, à partir des données nucléaires et de positionnements, d’identifier, de localiser et de quantifier les radionucléides présents dans le sol. Le développement de cet outil fait suite à une intercomparaison où un exercice orienté intervention a montré les limites des outils actuels. Une partie de ce travail s’est portée sur la représentation cartographique des données nucléaires. La connaissance des paramètres d’un spectre in situ a permis la création d’un simulateur modélisant la réponse d’un spectromètre se déplaçant au-dessus d’un sol contaminé. Ce simulateur a lui-même permis de développer les algorithmes de cartographie et de les tester dans des situations extrêmes et non réalisables. Ainsi, ce travail ouvre sur la réalisation d’un prototype viable donnant en temps réel les informations nécessaires sur l’identité et la position possible des radionucléides. La recherche réalisée sur la déconvolution des données permet de rendre en post traitement une carte de l’activité du sol par radionucléide mais également une indication sur la profondeur de la source. Le prototype nommé OSCAR (Outil Spectrométrique de Cartographie de Radionucléides) a ainsi été testé sur des sites contaminés (Suisse et Japon) et les résultats obtenus sont en accord avec des mesures de référence. / The high-resolution gamma spectrometry currently provides a powerful analytical tool for performing environmental measurements. In the context of radiological characterization of a site (natural or artificial radioactivity) and for the dismantling of nuclear installations, mapping of radionuclides is an important asset. The idea is to move a HPGe spectrometer to study the site and from nuclear and position data, to identify, to locate and to quantify the radionuclides present in the soil. The development of this tool follows an intercomparaison (ISIS 2007) where an intervention / crisis exercise showed the limits of current tools. The main part of this research project has focused on mapping of nuclear data. Knowledge of the parameters of an in situ spectrum helped to create a simulator modeling the response of a spectrometer moving over contaminated soil. The simulator itself helped to develop algorithms for mapping and to test them in extreme situations and not realizable. A large part of this research leads to the creation of a viable prototype providing real-time information concerning the identity and locality as possible radionuclides. The work performed on the deconvolution of data can make in post processing a map of the activity of radionuclide soil but also an indication of the depth distribution of the source. The prototype named OSCAR was tested on contaminated sites (Switzerland and Japan) and the results are in agreement with reference measurements.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Measurements of radioactivity in the environment are of great importance in monitoring and control of radiation levels to which humans are exposed directly or indirectly. Two nuclear power plants are planned in the northeast Brazilian region by the Ministry of Mines and Energy under the National Energy Plan 2030. Even without defining the exact location were these new plants would be built; there is great speculation that new units will soon be built along the banks of the San Francisco River. This region is extremely poor in studies from the standpoint of determining the type of radionuclide and radioactivity in the environment, being practically non-existent in the literature data on the state of Sergipe. This study aimed to contribute to analysis of the occurrence of natural and artificial radioactive material in soil, water and food products of the State of Sergipe, focusing primarily on Neópolis Plateau region, which is located the banks of the Rio San Francisco. For this purpose, radionuclides found in all samples collected from soil and cement, fertilizer and food chain products were analyzed by gamma spectrometry, whose activity was measured employing a HPGe detector. The highest activity was determined due to K-40 (1636 + 35) ´ 10 Bq.kg-1 in KCl fertilizer, and the lowest activity was due to Bi-212 (0.001 + 0.009) Bq.kg-1 in lemon peel. The activities of radionuclides measured in all samples are below the Brazilian criteria for exclusion, exemption and waiver required for protection against radiation. Be-7 was detected in organic fertilizers and lemon peel and Th-232 found in samples of soil and cement in the state of Sergipe, both unprecedented results in the literature. It was also detected Cs-137 in some samples, probably from fertilizers and food additives imported from northern countries, yet their activities do not pose a risk to the population. / Medições de radioatividade no ambiente têm grande importância na monitoração e controle de níveis de radiação a que o homem está exposto, direta ou indiretamente. Duas centrais nucleares são previstas no nordeste pelo Ministério de Minas e Energia segundo o Plano Nacional de Energia 2030. Mesmo sem a definição do local exato onde serão construídas essas novas centrais, há grande especulação que novas unidades serão em breve construídas ao longo das margens do rio São Francisco. Esta região é extremamente pobre em estudos do ponto de vista da determinação do tipo de radionuclídeos e da radioatividade presentes no meio ambiente, sendo praticamente inexistente na literatura dados sobre o Estado de Sergipe. Este trabalho teve por objetivo contribuir com análises da ocorrência de material radioativo natural e artificial no solo, água e produtos alimentícios do Estado de Sergipe, focando a região do Platô de Neópolis, grande produtora de alimentos nesse Estado, e que se localiza as margens do Rio São Francisco. Para este fim, todos os radionuclídeos encontrados nas amostras coletadas de solo e cimento, fertilizantes e produtos da cadeia alimentar foram analisados por espectrometria gama, cuja atividade de foi medida empregando-se um detector HPGe. A maior atividade determinada foi devido ao K-40 (1636 + 35) ´ 10 Bq.kg-1 no fertilizante KCl; e a menor atividade foi devido ao Bi-212 (0,001 + 0,009) Bq.kg-1 na casca de limão. As atividades de radionuclídeos medidos em todas as amostras estão abaixo do limite de brasileiros dos critérios de exclusão, isenção e dispensa exigidos para proteção contra as radiações. Foi detectado Be-7 em adubos orgânicos e casca de limão e Th-232 encontrado em amostras de solo e cimento no estado de Sergipe, ambos os resultados sem precedentes na literatura. Foi também detectado Cs-137 em algumas amostras, provavelmente proveniente de fertilizantes e complementos alimentares importados de países do hemisfério norte; no entanto suas atividades não representam risco para a população.

Cette thèse a été préparée en cotutelle entre l’Université de Strasbourg et l’Université des SciencesTechniques et Technologies de Bamako (Mali). Elle s’articule principalement autour de la caractérisation des Détecteurs Solides de Traces Nucléaires (DSTN) afin de les utiliser pour la métrologie du radon et des neutrons conformément aux nouvelles recommandations de la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR-103). Les fonctions de réponse de PN3 et Neutrak, associés avec des convertisseurs adaptés, ont été étudiés en les irradiant par des neutrons du calibrateur Am-Be de l’IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien), aux protons de 1 à 3 MeV de l’accélérateur Van de Graaff de l’INESS (INstitut d’Electronique du Solide et des Systèmes) et par des neutrons de référence thermiques et rapides auprès des installations de l’IRSN (Institut de Radiologie et de Sûreté Nucléaire). En dosimétrie neutronique, nous avons pu reproduire les résultats d’un test d’intercomparaison pour des neutrons rapides organisé par l’IRSN qui a validé nos mesures expérimentales, ce qui a permis de les appliquer aux neutrons thermiques. Un prototype de dosimètre neutrons basé sur la détection des thermiques a été testé avec succès au calibrateur de l’IPHC. Nous avons ainsi pu démontrer la faisabilité d’un dosimètre pouvant discriminer la contribution des neutrons thermiques des neutrons rapides par des convertisseurs chargés en bore BE10 et BN1. Les étalonnages de PN3 par des protons et des particules alpha permettraient de reconstituer le spectre en énergie des neutrons et de déterminer la dose associée.En métrologie radon, l’étalonnage de CR-39 dans une chambre à 222Rn a fourni une valeur de 0,12±0,02tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3. Elle a été comparée à la valeur 0,13 tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3 obtenue par simulation Monte Carlo à l’aide du code MCNPX. Comme application, la concentration et la dose effective annuelle du radon ont été déterminées pour la première fois dans des habitats de Bamako. Toutes les valeurs obtenues se trouvent dans les limites de sécurité recommandées par la CIPR. Également pour la première fois, des mesures par spectrométrie gamma et par contact radiographie ont été réalisées sur des échantillons de sol malien. Les activités massiques mesurées pour les régions de Ségou, Sikasso, Bamako et Kayes se trouvent dans la gamme de 19,9 à 132 Bq.kg-1. / This thesis was prepared in cotutelage between the University of Strasbourg and the University of Technical Sciences and Technology of Bamako (Mali). It deals principally with the characterization of Solid State Nuclear Track Detectors (SSNTD) for measuring radon and neutrons in conformity with the new recommendations of the International Commission for Radiation Protection (CIPR-103). The response functions of PN3 and Neutrak, associated with adapted converters, have been studied in irradiations with neutrons at the Am-Be irradiator of the IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien), with 1 to 3 MeV protons of the Van de Graaff accelerator of the INESS (INstitut d’Electronique du Solide et des Systèmes)and by reference thermal and fast neutrons at the IRSN (Institut de Radiologie et de Sûreté Nucléaire).As concerns neutron dosimetry, we could reproduce the results of fast neutron intercomparison test organized by the IRSN, which validated our experimental methods and permits them to be applied to thermal neutrons. A prototype neutron dosimeter based on thermal detection has been successfully tested at theIPHC’s irradiator. The feasibility of a dosimeter to discriminate thermal and fast neutrons using boron containing BE10 and BN1 converters has been demonstrated. Calibrations of PN3 with protons and alphaparticles will permit reconstituting neutron energy spectrum and to determine the associated dose.Calibration of CR-39 in a 222Rn chamber furnished the value 0.12± 0.02 tr.cm-2.d-1.Bq-1.m3 that can becompared to the value 0.13 tr.cm-2.d-1.Bq-1.m3 obtained by MCNPX simulation. As an application, the concentration and annual effective dose of radon has been determined for the first time in some dwellings of Bamako. All of the values are within the security limits recommended by the CIPR. Also for the first time,measurements by gamma spectrometry and by contact radiography were made on samples of Malian soil.The mass activities measured for the regions of Ségou, Sikasso, Bamako and Kayes fall in the range of 19.9to 132 Bq.kg-1.

<p>У докторској дисертацији&nbsp; приказани су резултати развијених и примењених коинцидентних метода за временску анализу нуклеарних процеса. Експериментални коинцидентни системи засновани су на&nbsp; HPGe&nbsp; и пластичним сцинтилационим детекторима.&nbsp; Извршена су три експеримента, која су показала примењивост развијених коинцидентних система. Први део експерименталног дела обухвата анализе временских варијација интензитета космичког зрачења посредством нискоенергијских фотона. Показано је да се праћењем интензитета нискоенергијских фотона у току времена у различитим енергијским регионима остварује бољи увид у анализу фонских догађаја, стварајући предуслове за извођење експеримената који трагају за ретким нуклеарним процесима. Поред праћења временских варијација интензитета, метода се може применити и&nbsp; на детекцију периодичних и апериодичних догађаја повезаних са активношћу Сунца. Други део дисертације обухватао је истраживања везана&nbsp; за&nbsp; детекцију потенцијалних&nbsp; флуктуација константе распада 22 Na. Развијен је коинцидентни систем&nbsp; и&nbsp; у току времена је&nbsp; праћен интензитет анихилационе линије, која је резултат анихилације позитрона емитованог распадом 22Na.&nbsp; За време трајања&nbsp; аквизиције података, нису пронађена значајна одступања испитиване константе распада од стандардног експоненцијалног закона радиоактивног распада. У трећем делу експерименталног рада, приказана је коинцидентна метода за временско раздвајање догађаја индукованих мионима и неутронима у околини детекторског система. Добијена је временска крива у експерименту и извршена је детаљна анализа различитих временских региона. Извршене су Монте Карло симулације, на основу којих је добијена временска крива. Анализом различитих региона симулиране временске криве, показано је да се ови догађаји могу раздвојити у две велике групе&ndash;брзе и споре догађаје. Међу спорим догађајима, показано је да се може направити разлика између догађаја индукованих мионима, међу којима доминира анихилација, и догађаја индукованих неутронима, који спадају у закаснеле догађаје у групи спорих догађаја. Добијено је да неутрони највише доприносе нискоенергијском региону, првенствено у региону до&nbsp; &asymp;50&nbsp; keV,&nbsp; што их чини&nbsp; нежељеном кариком фонских догађаја у експериментима који трагају за ретким нуклеарним догађајима. На основу резултата симулација, анализирани су електромагнетни и хадронски процеси индуковани мионима и неутронима, као и удели мионске и неутронске компоненте у коинцидентном спектру HPGe&nbsp; детектора и директном спектру пластичног сцинтилационог детектора. Закључено је да нискоенергијском спектру,&nbsp; који је превасходно значајан за ретке нуклеарне процесе,&nbsp; доминантно доприносе неутрони.</p> / <p>U doktorskoj disertaciji&nbsp; prikazani su rezultati razvijenih i primenjenih koincidentnih metoda za vremensku analizu nuklearnih procesa. Eksperimentalni koincidentni sistemi zasnovani su na&nbsp; HPGe&nbsp; i plastičnim scintilacionim detektorima.&nbsp; Izvršena su tri eksperimenta, koja su pokazala primenjivost razvijenih koincidentnih sistema. Prvi deo eksperimentalnog dela obuhvata analize vremenskih varijacija intenziteta kosmičkog zračenja posredstvom niskoenergijskih fotona. Pokazano je da se praćenjem intenziteta niskoenergijskih fotona u toku vremena u različitim energijskim regionima ostvaruje bolji uvid u analizu fonskih događaja, stvarajući preduslove za izvođenje eksperimenata koji tragaju za retkim nuklearnim procesima. Pored praćenja vremenskih varijacija intenziteta, metoda se može primeniti i&nbsp; na detekciju periodičnih i aperiodičnih događaja povezanih sa aktivnošću Sunca. Drugi deo disertacije obuhvatao je istraživanja vezana&nbsp; za&nbsp; detekciju potencijalnih&nbsp; fluktuacija konstante raspada 22 Na. Razvijen je koincidentni sistem&nbsp; i&nbsp; u toku vremena je&nbsp; praćen intenzitet anihilacione linije, koja je rezultat anihilacije pozitrona emitovanog raspadom 22Na.&nbsp; Za vreme trajanja&nbsp; akvizicije podataka, nisu pronađena značajna odstupanja ispitivane konstante raspada od standardnog eksponencijalnog zakona radioaktivnog raspada. U trećem delu eksperimentalnog rada, prikazana je koincidentna metoda za vremensko razdvajanje događaja indukovanih mionima i neutronima u okolini detektorskog sistema. Dobijena je vremenska kriva u eksperimentu i izvršena je detaljna analiza različitih vremenskih regiona. Izvršene su Monte Karlo simulacije, na osnovu kojih je dobijena vremenska kriva. Analizom različitih regiona simulirane vremenske krive, pokazano je da se ovi događaji mogu razdvojiti u dve velike grupe&ndash;brze i spore događaje. Među sporim događajima, pokazano je da se može napraviti razlika između događaja indukovanih mionima, među kojima dominira anihilacija, i događaja indukovanih neutronima, koji spadaju u zakasnele događaje u grupi sporih događaja. Dobijeno je da neutroni najviše doprinose niskoenergijskom regionu, prvenstveno u regionu do&nbsp; &asymp;50&nbsp; keV,&nbsp; što ih čini&nbsp; neželjenom karikom fonskih događaja u eksperimentima koji tragaju za retkim nuklearnim događajima. Na osnovu rezultata simulacija, analizirani su elektromagnetni i hadronski procesi indukovani mionima i neutronima, kao i udeli mionske i neutronske komponente u koincidentnom spektru HPGe&nbsp; detektora i direktnom spektru plastičnog scintilacionog detektora. Zaključeno je da niskoenergijskom spektru,&nbsp; koji je prevashodno značajan za retke nuklearne procese,&nbsp; dominantno doprinose neutroni.</p> / <p>In&nbsp; this&nbsp; doctoral&nbsp; thesis,&nbsp; the&nbsp; results&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; developed and&nbsp; applied&nbsp; coincidence&nbsp;&nbsp; methods&nbsp; on&nbsp; the&nbsp; timeanalysis&nbsp; of&nbsp; nuclear&nbsp; processes&nbsp; are&nbsp; presented. Coincidence systems, used in presented experiments, are&nbsp; based&nbsp; on&nbsp; the&nbsp; HPGe&nbsp; and&nbsp; plastic&nbsp; scintillation detectors.&nbsp; Three&nbsp; experiments&nbsp; were&nbsp; performed,showing&nbsp; a&nbsp; wide&nbsp; application&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; developed coincidence&nbsp; systems.&nbsp; The&nbsp; first&nbsp; part&nbsp; of&nbsp; the experimental work involves the analysis of the time&nbsp; variations of cosmic rays via low-energy photons. It was&nbsp; shown&nbsp; that&nbsp; by&nbsp; analyzing&nbsp; the&nbsp; intensity&nbsp; of&nbsp; lowenergy photons better insight into the behavior of thebackground&nbsp; events&nbsp; is&nbsp; provided,&nbsp; which&nbsp; is&nbsp;&nbsp; especially important&nbsp; as&nbsp; a&nbsp; precondition&nbsp; for&nbsp; rare&nbsp; nuclear&nbsp; events experiments.&nbsp; Furthermore,&nbsp; it&nbsp; was&nbsp; shown&nbsp; that&nbsp; this method can be applied in order to search for periodic or aperiodic events resulting from the Sun activity. The&nbsp; second&nbsp; part&nbsp; contains&nbsp; the&nbsp; research&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; 22Na decay constant fluctuations. The coincidence system was&nbsp; developed&nbsp; and&nbsp; the&nbsp; intensity&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; annihilation line,&nbsp; resulting&nbsp; from&nbsp; annihilation&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; positrons emitted from 22Na, was followed with time. During&nbsp; he&nbsp; acquisition&nbsp; time,&nbsp; no&nbsp; significant&nbsp; deviations&nbsp; from the standard exponential radioactive decay law were found. In&nbsp; the&nbsp; third&nbsp; part&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; experimental&nbsp; work,&nbsp; the coincidence&nbsp; method&nbsp; for&nbsp; time&nbsp; separation&nbsp; of&nbsp; the events,&nbsp; induced&nbsp; by&nbsp; cosmic&nbsp; muons&nbsp; and&nbsp; neutrons&nbsp; in the&nbsp; vicinity&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; detectors&nbsp; system,&nbsp; was&nbsp; presented. The time curve was obtained in the experiment and the&nbsp; detailed&nbsp; analysis&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; different&nbsp; time&nbsp; regions was&nbsp; performed.&nbsp; The&nbsp; Monte&nbsp; Carlo&nbsp; simulations&nbsp; were conducted&nbsp; and&nbsp; the&nbsp; time&nbsp; curve&nbsp; from&nbsp; the&nbsp; simulation results was obtained. Analyzing the different regions of the simulated time curve, it was noticed that these events can be separated into two groups&ndash;prompt and delayed.&nbsp; Between&nbsp; delayed&nbsp; events,&nbsp; it&nbsp; was&nbsp; concluded that&nbsp; events&nbsp; induced&nbsp; by&nbsp; muons,&nbsp; dominantly annihilation&nbsp; line,&nbsp; and&nbsp; events&nbsp; induced&nbsp; by&nbsp; neutrons, which&nbsp; may&nbsp; be&nbsp; classified&nbsp; as&nbsp; more&nbsp; delayed&nbsp; events&nbsp; in the&nbsp; group&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; delayed&nbsp; events,&nbsp; can&nbsp; be distinguished.&nbsp; It&nbsp; was&nbsp; concluded&nbsp; the&nbsp; neutrons dominantly&nbsp; contribute&nbsp; to&nbsp; the&nbsp; low-energy&nbsp; region, mostly&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; region&nbsp; to&nbsp; &asymp;50&nbsp; keV,&nbsp; which&nbsp; makes neutrons&nbsp; an&nbsp; important&nbsp; background&nbsp; in&nbsp; the experiments searching for rare nuclear events. Based on&nbsp; the&nbsp; simulation&nbsp; results,&nbsp; electromagnetic&nbsp; and hadronic processes induced by muons and neutrons, as&nbsp; well&nbsp; as&nbsp; portions&nbsp; of&nbsp; muon&rsquo;s&nbsp; and&nbsp; neutron&rsquo;s component&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; coincidence&nbsp; spectrum&nbsp; of&nbsp; HPGe detector&nbsp; and&nbsp; direct&nbsp; spectrum&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; plastic scintillation&nbsp; detector&nbsp; were&nbsp; analyzed.&nbsp; It&nbsp; was concluded&nbsp; that&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; low-energy&nbsp; part&nbsp; of&nbsp; the spectrum,&nbsp; primarily important for the search for rare nuclear&nbsp; events,&nbsp; dominant&nbsp; influence&nbsp; is&nbsp; originated from cosmic neutrons.</p>

<p>U ovoj doktorskoj disertaciji predstavljena je radiolo&scaron;ka i strukturna karakterizacija građevinskih materijala koji se mogu naći u upotrebi u Srbiji. Izvr&scaron;ena je radiolo&scaron;ka karakterizaicija ukupno 348 uzoraka: granita,&nbsp; fosfogipsa,&nbsp; sirovina&nbsp; u&nbsp; keramičkoj&nbsp; industriji,&nbsp; keramičkih pločica,&nbsp; betona,&nbsp; opeke,&nbsp; maltera,&nbsp; siporeksa,&nbsp; crepa&nbsp; i&nbsp; drugih<br />građevinskih materijala op&scaron;te upotrebe.&nbsp; Radiolo&scaron;ka karakterizacija je&nbsp; sprovedena&nbsp; merenjem&nbsp; koncentracija&nbsp; aktivnosti 226 Ra,232 Th&nbsp; i 40 K metodom&nbsp; gama&nbsp; spektrometrije,&nbsp; kao&nbsp; i&nbsp; ekshalacije&nbsp; radona&nbsp; iz selektovanih&nbsp; građevinskih&nbsp; materijala&nbsp; kori&scaron;ćenjem&nbsp; aktivnih&nbsp; uređaja RAD7,&nbsp; RTM&nbsp; 1688-2,&nbsp; AlphaGUard&nbsp; i&nbsp; AlphaE.&nbsp; Kori&scaron;ćenjem&nbsp; Monte Karlo&nbsp; simulacija&nbsp; izvr&scaron;ena&nbsp; je&nbsp; procena&nbsp; jačina&nbsp; apsorbovanih&nbsp; doza<br />gama&nbsp; zračenja,&nbsp; uočena&nbsp; su&nbsp; odstupanja&nbsp; od&nbsp; teorijski&nbsp; procenjenih vrednosti&nbsp; i&nbsp; dati&nbsp; predlozi&nbsp; za&nbsp; korekciju.&nbsp; Izvr&scaron;ena&nbsp; je&nbsp; procena radijacionog&nbsp; rizika&nbsp; od&nbsp; kori&scaron;ćenja&nbsp; analiziranih&nbsp; građevinskih materijala&nbsp; u&nbsp; enterijeru,&nbsp; kao&nbsp; i&nbsp; za&nbsp; profesionalna&nbsp; lica&nbsp; pri&nbsp; radu&nbsp; sa sirovinskim&nbsp; materijalima.&nbsp; Ispitivane&nbsp; su&nbsp; mogućnosti&nbsp; upotrebe fosfogipsa&nbsp; kao&nbsp; NORM&nbsp; materijala&nbsp; u&nbsp; proizvodnji gips-karton&nbsp; ploča&nbsp; i opeke&nbsp; uz procenu radijacionog rizika od upotrebe.&nbsp; Napravljeno je 8 uzoraka&nbsp; opeke&nbsp; sa&nbsp; različitim&nbsp; udelog&nbsp; fosfogipsa&nbsp; i&nbsp; izvr&scaron;ena&nbsp; je<br />radiolo&scaron;ka&nbsp; i&nbsp; strukturna&nbsp; karakterizacija&nbsp; dobijenih&nbsp; materijala. Ispitivane&nbsp; su&nbsp; varijacije&nbsp; koeficijenata&nbsp; emanacije&nbsp; radona&nbsp; iz građevinskih materijala tokom vremena, kao i uticaj efekata curenja i povratne difuzije koji dovode do tih varijacija. Ispitivan je takođe i uticaj strukture materijala u smislu mineralo&scaron;kog i hemijskog satava i&nbsp; poroznosti&nbsp; na&nbsp; vrednosti&nbsp; koeficijenta&nbsp; emanacije&nbsp; radona. Meneralo&scaron;ka&nbsp; karakterizacija&nbsp; uzoraka&nbsp; izvr&scaron;ena&nbsp; je&nbsp; metodom rendgenske&nbsp; strukturne&nbsp; analize&nbsp; (XRD),&nbsp; a&nbsp; hemijska&nbsp; metodom rendgenske&nbsp; fluorescentne&nbsp; analize&nbsp; (XRF).&nbsp; Merenje&nbsp; ukupne&nbsp; efektivne poroznosti izvr&scaron;eno je metodama apsorpcije vode i metodom živine porozimetrije.&nbsp; Na&nbsp; osnovu&nbsp; dobijenih&nbsp; rezultata&nbsp; uspostavljene&nbsp; su značajne&nbsp; korelacije&nbsp; između&nbsp; pojedinih&nbsp; radiolo&scaron;kih&nbsp; i&nbsp; strukturnih parametara za analizirane uzorke građevinskih materijala.</p> / <p>In&nbsp; this&nbsp; doctoral&nbsp; dissertation,&nbsp; the&nbsp; results&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; radiological&nbsp; and structural characterization of building materials used in Serbia were presented.&nbsp; Radiological&nbsp; characterization&nbsp; of&nbsp; a&nbsp; total&nbsp; of&nbsp; 348&nbsp; samples was performed, including granite, phosphogypsum, raw&nbsp; materials&nbsp; in the ceramic industry, ceramic tiles, concrete, brick, mortar, siporex, tiles,&nbsp; and&nbsp; other&nbsp; materials&nbsp; frequently&nbsp; used&nbsp; as&nbsp; building&nbsp; materials.Radiological characterization was performed by measuring activity concentrations&nbsp; of 226 Ra,232 Th,&nbsp; and 40 K&nbsp; by&nbsp; gamma&nbsp; spectrometry method, as well&nbsp; as radon exhalation from selected building materials using active devices RAD7, RTM 1688-2, AlphaGuard and AlphaE.Using&nbsp; Monte&nbsp; Carlo&nbsp; simulations,&nbsp; the&nbsp; absorbed&nbsp; gamma&nbsp; dose&nbsp; rates were&nbsp; estimated.&nbsp; Furthermore,&nbsp; the&nbsp; deviations&nbsp; from&nbsp; the&nbsp; theoretically estimated&nbsp; absorbed&nbsp; dose&nbsp; rates&nbsp; were&nbsp; observed,&nbsp; and&nbsp; suggestions&nbsp; for correction were given. An assessment of the radiation risk from the use&nbsp; of&nbsp; analyzed&nbsp; building&nbsp; materials&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; interior,&nbsp; as&nbsp; well&nbsp; as&nbsp; for occupational&nbsp; workers&nbsp; working&nbsp; with&nbsp; raw&nbsp; materials&nbsp; was&nbsp; conducted.The possibilities of using phosphogypsum as a NORM material in the production&nbsp; of&nbsp; gypsum&nbsp; plasterboard&nbsp; and&nbsp; bricks&nbsp; were&nbsp; investigated, with&nbsp; an&nbsp; assessment&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; radiation&nbsp; risk&nbsp; due&nbsp; to&nbsp; use&nbsp; of&nbsp; phosphogypsum as a component in the building materials. 8 samples of&nbsp; bricks&nbsp; with&nbsp; different&nbsp; proportions&nbsp; of&nbsp; phosphogypsum&nbsp; were&nbsp; made and&nbsp; radiological&nbsp; and&nbsp; structural&nbsp; characterization&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; obtained materials was performed. Variations of radon emanation coefficients from building materials over time, as well as the influence of leakage and&nbsp; back&nbsp; diffusion&nbsp; effects&nbsp; leading&nbsp; to&nbsp; these&nbsp; variations,&nbsp; were investigated. The influence of the structure of the material in terms of mineral and chemical composition and porosity on the values of the radon&nbsp; emanation&nbsp; coefficient&nbsp; was&nbsp; also&nbsp; investigated.&nbsp; The mineralogical characterization of the samples was performed by the method&nbsp; of&nbsp; X-ray&nbsp; structural&nbsp; analysis&nbsp; (XRD),&nbsp; and&nbsp; the&nbsp; chemical characterization&nbsp; by&nbsp; the&nbsp; method&nbsp; of&nbsp; X-ray&nbsp; fluorescence&nbsp; analysis (XRF). The measurement of total effective porosity was performed by water absorption methods and mercury porosimetry method. Based on&nbsp; the&nbsp; obtained&nbsp; results,&nbsp; significant&nbsp; correlations&nbsp; were&nbsp; establishedbetween&nbsp; individual&nbsp; radiological&nbsp; and&nbsp; structural&nbsp; parameters&nbsp; for&nbsp; the analyzed samples of construction materials.</p>