Das Messprogramm an der n_TOF Neutronenquelle am CERN

Das Messprogramm an der n_TOF Neutronenquelle am CERN

The n_TOF Collaboration

Andreas PavlikInstitut für Isotopenforschung und Kernphysik

Universität Wien

ÖPG-FAKT 2005


E. Jericha, G. Badurek, H. Leeb, H. Oberhummer,M.T. Pigni, I. RaškinytėAtominstitut der Österreichischen Universitäten,Technische Universität Wien

H. Frais-Kölbl, E. GriesmayerFachhochschulstudiengang Wiener Neustadt

A. PavlikInstitut für Isotopenforschung und KernphysikUniversität Wien

Diese Arbeit wurde von der Europäischen Kommission (Contract FIKW-CT-2000-00107) und dem BM:bwk (GZ 650.645/1-VI/1a/2002) gefördert.

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• n_TOF am CERN

• Die n_TOF Neutronenquelle

• Das n_TOF Messprogramm 2002-2004Kerndaten für• Kerntechnik• Astrophysik

• Detektoren

• Status

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n_TOF Neutron Time-of-Flight

• n_TOF Neutronenquelle am CERN• Erste Neutronen 2001• Messungen 2002 - 2004

• n_TOF Kollaboration am CERN• 120 Mitarbeiter aus 40 Instituten

• Projekt n_TOF-ND-ADS der Europäischen Kommission• Förderung der Errichtung der Anlage und des kerntechnisch

relevanten Messprogramms• Laufzeit 2001 - 2004

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n_TOF Neutronenquelle

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n_TOF Neutronenquelle

Protonenstrahl 20 GeV/c

Intensität (dedicated mode) 7 x 1012 protonen/impuls

Impulsabstand 2.4 s

Impulsbreite 6 ns (rms)

n/p 300

Bleitarget 80x80x60 cm3

Kühlung und Moderator H2O

n-Beamspot EAR-1 2 cm bzw. 4 cm Ø

Neutronenflugstrecke 185 - 190 m

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Neutronenfluss

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• ADS – Accelerator Driven Systems

• Transmutation nuklearer Abfälle

• Energiegewinnung– „Energy-Amplifier“ - Thorium-Brennstoff Zyklus

Kerndaten für ADS

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Kerndaten für Nukleare Astrophysik

• s-Prozess der Synthese schwerer Elemente durch Neutroneneinfang

• In Sternen, T ~ 108 K, nn ~ 108 cm-3

• Einfangquerschnitte im Bereich 0.3 bis 300 keV für Modellierung

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DetektorenEinfangquerschnitte

C6D6 Szintillatoren

• Unempfindlich für Neutronen

• Geringe Efficiency• "Pulse-Height Weighting

Technique"

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DetektorenEinfangquerschnitte

Total Absorption Calorimeterseit Mai 2004

• 42 BaF2 Kristalle

• Neutronenabsorption durch 6Li hältiger Moderator und 10B hältiger Absorber

• Nahezu 4-Geometrie (95.2 %)

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Detektoren - Spaltquerschnitte

• Ionisationskammern• Parallel Plate Avalanche Chambers (PPACs)

• Dünne Proben• Beide Spaltbruchstücke in Koinzidenz• Ortsinformation

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Untersuchte KerneEinfangquerschnitteEn ~ 1 eV bis 1 MeV

SpaltquerschnitteEn bis ~ 100 MeV

24,25,26Mg

90,91,92,93,94,96Zr139La151Sm186,187,188Os204,206,207,208Pb209Bi232Th233,234U237Np240Pu243Am

232Th233,234,236U237Np241,243Am245Cm

197Au, Fe, C 235,238U

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151Sm Einfangquerschnitt

Verzweigung im s-Prozess Pfad• Konkurrenz Neutroneneinfang –

-Zerfall• Temperatur in AGB-Sternen

Erste experimentelle Bestimmung von (n,)

• Probe: 200 mg Sm2O3 (200 GBq)

Sm

Eu

Gd

s-process path

150Sm 151Sm93 a

152Sm 153Sm 154Sm

151Eu 152Eu 153Eu 154Eu 155Eu 156Eu

152Gd 153Gd 154Gd 155Gd 156Gd 157Gd

s-only

Sm

Eu

Gd

s-process path

150Sm 151Sm93 a

152Sm 153Sm 154Sm

151Eu 152Eu 153Eu 154Eu 155Eu 156Eu

152Gd 153Gd 154Gd 155Gd 156Gd 157Gd

s-only

Maxwellian Averaged Cross Section (kT = 30 keV) 3100 ± 160 mbBisherige Modellannahmen: 1500 bis 2800 mb

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Status

• Erstes Messprogramm 2002-2004 erfolgreich abgeschlossen

• Auswertung der Messungen noch im Gange• Erste Ergebnisse publiziert

• 151Sm: Phys. Rev. Letters 93, 161103 (2004)• International Conference on Nuclear Data for

Science and Technology, 2004

• Proposal n_TOF Ph-2 ausgearbeitet

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http://cern.ch/n_TOF/

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Neutronenfluss

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