Medida del espectro neutrónico con un detector de 3He en el experimento TARC

Abstract

El experimento TARC se ha desarrollado en el CERN en el marco de un programa encaminado a desarrollar técnicas de transmutación nuclear orientadas a la eliminación de residuos radiactivos y la producción de energía. En ese experimento se realizaron medidas del espectro neutrónico obtenido en un gran bloque de plomo contra el que se hacian colisionar protones de alta energía para obtener neutrones mediante reacciones de espalación. Uno de los objetivos del experimento fue la medición detallada del espectro neutrónico resultante en el interior de ese bloque de plomo. Esas mediciones se realizaron en un rango muy amplio de energías (Desde 1 ev hasta 2 MeV) con distintas técnicas de detección. El detector objeto de esta tesis fue el encargado de proprocionar los datos de espectro energético contínuo en un rango comprendido entre unos cientos de KeV y los 2 MeV. Se trata de un contador de ionización basado en la reacción de captura neutrónica en 3HE. Básicamente se trata de una carcasa de acero que contiene una mezcla de gases (Entre los que se encuentra el 3HE) en la que se tiene identificado un volumen de control limitado por unos electrodos. Esos electrodos generan una corriente por inducción provocada por la ionización de la propia mezcla de gases dentro de ese volumen provocada por las partículas resultantes de las reacciones (N,O) en el 3HE. A lo largo de la tesis se muestra el proceso que se ha seguido para obtener el espectro de neutrones de alta energía TARC con este detector. Partiendo de la construcción física del contador, realizada en el CERN. Se describe el desarrollo del sistema de adquisición de datos, las condiciones en que se tomaron los datos en el bloque de plomo y el procedimiento seguido para el análisis de esos datos. Como elementos claves en ese proceso se tuvo que desarrollar igualmente un programa completo de simulación numérica del detector, cuya validación durante la calibración del mismo se explica en detalle. Otra parte importante de la tesis muestra el análisis del HAZ de partículas que llegan al bloqueo de plomo, en el que se destaca el método de diferenciación de partículas existentes en el HAZ utilizado derivadas de las condiciones especiales de generación del mismo. Este aspecto fue fundamental para realizar los procesos de normalización durante el análisis.