Despite nuclear fission prominence in nuclear physics, there are still several fundamental open questions about this process. One uncertainty is the energy distribution of neutrons emitted immediately after fission. In particular the relative energy distribution of neutrons above 8~MeV has been difficult to measure. This experiment measured the prompt neutron energy spectrum of n+235U from 3-10~MeV. The measurement took place at Los Alamos National Laboratory (LANL) and used a double time-of-flight technique to measure both the beam and fission neutron kinetic energies. Fission event timing was measured with a parallel plate avalanche counter. The fission neutron time-of-flight was measured with 2~m long plastic scintillation detectors. By combining the time-of-flight information with a known flight path the kinetic energy spectrum of neutrons was measured. To eliminate backgrounds various time-of-flight and energy cuts were imposed and an accidental coincidence background was subtracted. An MCNP simulation, including the 2~m neutron detector geometry, was done using the Madland and Nix model as the input energy distribution for the simulated neutrons. Finally, the measured energy spectrum was compared with the MCNP simulated n+235U fission neutron energy spectrum.

For efficient beta detection in a mixed beta gamma field, Monte Carlo simulation models have been built to optimize the thickness of a plastic scintillator, used in whole body monitor. The simulation has been performed using MCNP/X code and different thicknesses of plastic scintillators ranging from 150 to 600 um have been used. The relationship between the thickness of the scintillator and the efficiency of the detector has been analyzed. For 150 m thickness, an experimental investigation has been conducted with different beta sources at different positions on the scintillator and the counting efficiency of the unit has been measured. Evaluated data along with experimental ones have been discussed. A thickness of 300 um to 500 um has been found to be an optimum thickness for better beta detection efficiency in the presence of low energy gamma ray. / UOIT

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06650.pdf: 4804396 bytes, checksum: 4f29fb57f44398a132f7549c46a4c525 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho teve como objetivo o estudo de um sistema de coincidências 4?(PS)?-?, para a medida absoluta de atividade, empregando cintiladores plásticos, em geometria 4?. Além de experimentos no sistema de coincidências, foram feitas também simulações utilizando o Método de Monte Carlo, por meio dos programas PENELOPE e ESQUEMA. Estas simulações tiveram como objetivo estabelecer a curva de extrapolação do método de coincidência 4??-? e comparar com os dados experimentais. Uma nova geometria foi proposta para o sistema de coincidências, onde foi acrescentada uma segunda fotomultiplicadora ao sistema anterior. Este procedimento objetivou melhorar a coleção de luz do cintilador plástico, uma vez que este sistema apresentava limitações na energia mínima detectada, em razão da presença de ruído eletrônico e baixo ganho. Os resultados mostram que houve uma melhoria na relação sinal-ruído, com redução na energia mínima detectável. Além disso, observou-se um aumento na eficiência de detecção. Com estas modificações, tornou-se viável a padronização de radionuclídeos que emitem elétrons ou raios-X de baixa energia, ampliando o número de radionuclídeos padronizáveis com este tipo de sistema. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06650.pdf: 4804396 bytes, checksum: 4f29fb57f44398a132f7549c46a4c525 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: Nine 100x100x600 mm3 plastic scintillators, formerly built for the neutron time of ight measurements at iThemba LABS, were refurbished. The position resolution of these detectors was determined using muon cosmic rays and coincident measurement techniques. Average position resolution of 4.28 cm (FWHM) was found. In order to predict the time spectrum of the large-volume detector Monte Carlo simulations have been performed. These simulations aimed at anticipating the separation of statistical neutrons, prompt gamma rays and uncorrelated gamma rays from the fast neutrons emitted in the reaction of interest. One of the neutron detectors was tested using fast neutrons from the 232Th( ,xn) reaction at 42 MeV. Statistical neutrons from fusion evaporation reactions were produced in 152Sm(12C,xn) fusion evaporation reaction. Coincidences between neutrons and gamma rays were successfully identi ed. Prompt gamma rays and uncorrelated gamma rays were also identi ed. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Nege 100x100x600 mm3 plastiese scintillators, wat aanvanklik gebou was vir neutron vlugtyds meetings by iThemba LABS, was hernu. Die posisie resolusie van die detektore was bepaal deurmiddel van muon kosmiese straling en koïnsidensie meet tegnieke. Posisie resolusie van 4.28 cm (FWHM) was verkry. Monte Carlo simulasies is gebruik om die posisie resolusie van'n groot volume detektor te voorspel. Hierdie simulasies is daarop gemik om onderskeid te maak tussen statistiese neutrone, gelyktydige gamma strale en ongekorreleerde gamma strale vanaf vinnige neutrone in die reaksie van belang uitgestraal word. Een neutron detektor was getoets deur gebruik te maak van vinnige neutrone wat uit die reaksie 232Th( ,xn) by 42 MeV ontstaan. Statistiese neutrone vanaf splitsings verdampingsreaksies, gelyktydige gamma strale en ongekorreleerde gamma strale was geidenti seer. Statistiese neutrone van samesmelting verdamping reaksies was geproduseer in die reaksie 152Sm(12C,xn). Toeval tussen neutrone en gamma strale was suksesvol geïdenti seer, gevra gamma strale en ongekorreleerd gamma strale was ook geïdenti seer.

<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>