The use of tantalum foil in the study of production and transport of neutrons in

assemblies with lead target irradiated by high energy deuterons

Autor: Ondřej NovákKonzultant: RNDr. Vladimír Wagner, CSc

Introduction

• Problem of nuclear energy – long half – life of nuclear waste

• Solution= Transmutation– Changing stability of radioisotope by interaction of

neutron– Shorter half - life

Main goal:• To measure the quantity,

spatial distribution and energy of neutrons in the transmutation system by tantalum foil

Threshold energy

• Energy, which is the lowiest for special (n,xn) reaction

Reaction (n,γ)182Ta (n,2n)180Ta (n,4n)178mTa (n,5n)177Ta (n,6n)176Ta (n,7n)175Ta (n,9n)173Ta

Treshold

energy

0 MeV 7,6 MeV 22,7 MeV 29,2 MeV 37,5 MeV 44,5 MeV 60,7 MeV

Half -

life

114.5 d 8,152 h 2,36 h 56,56 h 8,09 h 10,5 h 3,14 h

Spectra analysis

• Fit of peaks by special (Gauss) function– Integral area

Data analysis• The measured amount of gamma-rays of

special line was calculated to obtain the total number of radioisotope with specific line.

• The total number of nuclei of specific isotope was calculated from these values by using the formula for the weighted average

n

i

n

i

chyba

chybahodnota

x

12

12

1

Reaction181Ta (n,gama)182Ta

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120E+00

1E-04

2E-04

3E-04

4E-04

5E-04

6E-04

7E-04

výsledný výtěžek/vzdálenost od středu 182Ta první měření

plate 1

plate 2

plate 3

plate 4

plate 5

d/cm

poče

t jad

e/g

na je

den

deut

eron

0 10 20 30 40 50 600E+00

1E-04

2E-04

3E-04

4E-04

5E-04

6E-04

7E-04

výsledný výtěžek/vzdálenost od začátku 182Ta první měření

3 cm od středu

6 cm od středu

8,5 cm od středu

10,7 cm od středu

d/cm

poče

t jad

e/g

na je

den

deut

eron

Reaction181Ta (n,2n)180Ta

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120E+00

5E-05

1E-04

2E-04

výsledný výtěžek/vzdálenost od středu 180Ta první měření

plate 1

plate 2

plate 3

plate 4

plate 5

d/cm

poče

t jad

e/g

na je

den

deut

eron

0 10 20 30 40 50 600E+00

1E-05

2E-05

3E-05

výsledný výtěžek/vzdálenost od začátku 180Ta první měření

3 cm od středu

6 cm od středu

8,5 cm od středu

10,7 cm od středu

d/cm

poče

t jad

e/g

na je

den

deut

eron

Reaction 181Ta (n,3n)179Ta

• Half - life is too long or too short• 179mTa 9 ms => stable 179Hf• 179Ta 1,87 year

Raction181Ta (n,4n)178Ta

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120E+00

1E-05

2E-05

výsledný výtěžek/vzdálenost od středu 178mTa první měření

plate 1

plate 2

plate 3

plate 4

plate 5

d/cm

poče

t jad

e/g

na je

den

deut

eron

0 10 20 30 40 50 600.0E+005.0E-071.0E-061.5E-062.0E-062.5E-063.0E-063.5E-06

výsledný výtěžek/vzdálenost od začátku 178mTa první měření

3 cm od středu

6 cm od středu

8,5 cm od středu

10,7 cm od středu

d/cm

poče

t jad

e/g

na je

den

deut

eron

experiment - simulation

• The total number of neutrons(indirect)– Simulation describe whole system– Experiment only few places

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200.000.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00

Číslo fólie

Expe

rimet

/Sim

ulac

e

0,03=1,36=

/ 153

Ta

Ta

chyba hh

deuteronneutronůC

Experiment – simulation - Au

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200.000.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00

Číslo fólie

Expe

rimet

/Sim

ulac

e

0,03=1,36=

Au

Au

mistake hh

End