Abstract
Neutron induced prompt gamma-ray spectroscopy(NIPS) system measures the prompt gamma-ray emitting by the interaction of a neutron with various materials. This system will be of great benefit to scientists worldwide, since it provides the non-destructive measurement of many element in either solid or liquid wastes. In this study, the full-energy-peak (FEP) efficiency calibration for a HPGe detector was constructed in the ${\gamma}$-ray energy range from 80 keV to 8 MeV, using $^{l33}$Ba and >TEX>$^{152}Eu$ RI sources and $ ^{35}Cl(n, ${\gamma}$)^{36}Cl$ thermal neutron captured reaction. The FEP efficiency curve for the higher energies using the $^{35}Cl(n, ${\gamma}$)^{36}Cl$ reaction was normalized with the curve obtained from the RI sources, since the accurate activity of its prompt ${\gamma}$-ray is unknown. The average thermal neutron flux was theoretically calculated using the FEP efficiency curve for the KCl standard solutions. The NIPS system equipped with a ${\gamma}$-${\gamma}$ coincidence setup with two n-type coaxial HPGe detectors was considered in order to reduce the interfering ${\gamma}$-ray background. The FEP efficiency curve for the ${\gamma}$-${\gamma}$ coincidence system was also obtained for full energy range. The performance of the normal and coincidence NIPS system was tested by comparing signal-to-noise ratio in each mode using the reference sample.e.
NIPS 시스템은 중성자 핵반응 결과 방출되는 즉발 감마선을 정량적으로 측정하는 장치이며 고체 및 액체 폐기물 중 존재하는 다양한 원소를 비파괴적으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 NIPS 시스템에 이용된 고순도반도체 검출기의 계측효율을 $^{l33}$Ba 및 $^{152}$Eu 방사성 동위원소 선원과 $^{35}$ Cl(n, ${\gamma}$)$^{36}$ Cl 핵반응 시 발생되는 즉발감마선을 이용하여 80 keV에서 8 MeV까지 넓은 영역에 대하여 구하였다. $^{35}$ Cl(n, ${\gamma}$)$^{36}$ Cl 핵반응을 이용한 고에너지 감마선의 계측효율은 즉발감마선의 방사능 값을 정확히 알 수 없기 때문에 저 에너지 영역에서 정확히 알고 있는 검출기 효율곡선에 규격화시켜 전 에너지 영역에서의 효율보정곡선을 구하였다. 또한 KCl 표준용액에 $^{252}$ Cf 중성자 선원을 조사시켜 표준용액으로부터 방출되는 즉발 감마선을 고순도반도체 검출기로 측정하고 광대역 계측효율 곡선을 이용하여 수용액 시료에서의 평균 열중성자 속을 예측하였다. NIPS 측정시스템은 주변 재료 물질의 핵반응으로 방출되는 감마선 background를 줄이기 위해 두 개의 고순도반도체 검출기를 이용한 동시계수 장치가 고안되었으며, 동시계수 모드에서의 계측효율도 함께 고려되었으며, 표준선원을 이용하여 전 계수 또는 동시계수모드에서의 background에 대한 측정감도를 비교하였다.다.
