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Title: Monte Carlo study to measure the neutron flux using the prompt gamma-rays in hydrogen
Authors: Vega Carrillo, Héctor René
Manzanares Acuña, Eduardo
Hernández Dávila, Víctor Martín
Rodarte Félix
Ramírez González
Hernández Villasana
Issue Date: Feb-2007
Publisher: Sociedad Mexicana de Física, A.C.
Abstract: Mediante m´etodos Monte Carlo se ha realizado un estudio con el prop´osito de utilizar un espectr´ometro de rayos gamma, con base en un centellador de NaI(Tl) de 3” ;£ 3” y un moderador esf´erico, para medir la tasa de fluencia de neutrones. Los materiales que contienen hidr´ogeno tienen la capacidad de moderar y termalizar neutrones; una vez termalizados los neutrones pueden ser capturados por los n´ucleos del moderador. Si la captura ocurre en hidr´ogeno un fot´on de 2.22 MeV se produce y el espectro de altura de pulsos muestra un fotopico en torno a los 2.22 MeV, el ´area neta bajo el fotopico es proporcional a la tasa total de la fluencia de neutrones que incide sobre el moderador. Las caracter´ısticas de este sistema han sido determinadas mediante m´etodos Monte Carlo usando el c´odigo MCNP 4C, donde se utiliz´o un modelo del centellador. Durante el estudio se incluy´o como medios moderadores esf´ericos de agua y de polietileno de 3, 5 y 10 pulgadas de di´ametro. Los moderadores se bombardearon neutrones emitidos por una fuente de 239PuBe. Con el mejor moderador es estudio se extendi´o para determinar la respuesta del sistema ante neutrones monoenerg´eticos. Los c´alculos se efectuaron tratando de obtener espectros de altura de pulsos de los rayos gamma similares a los observados en el multicanal. Durante el estudio se observaron los fotones de 2.22 MeV. Para el caso del polietileno, tambi´en se observ´o un fot´on de 4.43 MeV proveniente de la reacci´on nuclear 12C(n, n’ °)12C.
Description: A Monte Carlo study was realized to use a gamma-ray spectrometer with a 3” ;£ 3” NaI(Tl) detector, with a moderator sphere, to measure the neutron fluence rate. Materials with a large amount of hydrogen are able to slowdown and thermalize neutrons; once thermalized there is a probability of neutron capture in moderator nuclei. When the neutron is captured by hydrogen a 2.22 MeV prompt gamma-ray is emitted. The photons pulse-height spectrum shows a photopeak around 2.22 MeV whose net area is proportional to total neutron fluence rate. The characteristics of this system were determined by a Monte Carlo study using the MCNP 4C code; a model of the NaI(Tl) was utilized, the study includes water and polyethylene as moderators with 3, 5, and 10 inches-diameter spheres that were bombarded with neutrons emitted by a polyenergetic 239PuBe. With the best sphere the study was extended to determine the response to monoenergetic neutron sources. Calculations were carried out to obtain realistic gamma-rays pulse height spectra, where the 2.22 MeV is observed. In polyethylene spheres the 4.43 MeV photon is also shown due to 12C(n, n’ °)12C reaction.
URI: http://localhost/xmlui/handle/20.500.11845/812
https://doi.org/10.48779/46p9-7236
ISSN: 0035-001X
Other Identifiers: info:eu-repo/semantics/publishedVersion
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