The method of measuring and classifying the energy category of neutrons directly using raw data acquired through a CZT detector is not satisfactory, in terms of accuracy and efficiency, because of its poor energy resolution and low measurement efficiency. Moreover, this method of measuring and analyzing the characteristics of low-energy or low-activity gamma-ray sources might be not accurate and efficient in the case of neutrons because of various factors, such as the noise of the CZT detector itself and the influence of environmental radiation. We have therefore developed an efficient method of analyzing radiation characteristics using a neutron and gamma-ray analysis algorithm for the rapid and clear identification of the type, energy, and radioactivity of gamma-ray sources as well as the detection and classification of the energy category (fast or thermal neutrons) of neutron sources, employing raw data acquired through a CZT detector. The neutron analysis algorithm is based on the fact that in the energy-spectrum channel of 558.6 keV emitted in the nuclear reaction 113Cd + 1n → 114Cd + in the CZT detector, there is a notable difference in detection information between a CZT detector without a PE modulator and a CZT detector with a PE modulator, but there is no significant difference between the two detectors in other energy-spectrum channels. In addition, the gamma-ray analysis algorithm uses the difference in the detection information of the CZT detector between the unique characteristic energy-spectrum channel of a gamma-ray source and other channels. This efficient method of analyzing radiation characteristics is expected to be useful for the rapid radiation detection and accurate information collection on radiation sources, which are required to minimize radiation damage and manage accidents in national disaster situations, such as large-scale radioactivity leak accidents at nuclear power plants or nuclear material handling facilities.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.14
no.2
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pp.299-304
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2011
In this paper, we developed the semiconductor neutron radiation detector and the multi-purpose radiation detection technologies for the next generation military personal surveymeter. The PIN type semiconductor neutron detector and the prototype measure the neutron radiation dose upto 1,000cGy with ${\pm}20%$ error. It also have a good performance about the Gamma, Alpha and Beta radiation and MIL-STD-810F.
In this paper, we demonstrate the neutron attenuation of dry cask shielding materials using the S670e helium-4 detector manufactured by Arktis Radiation Ltd. In particular, two materials expected to be applied to the TN-32 dry cask manufactured by ORANO Korea and KORAD-21 by the Korea Radioactive Waste Agency (KORAD) were utilized. The measured neutron attenuation was compared with our Monte Carlo N-Particle Transport simulation results, and the difference is given as the root mean square (RMS). For the fast neutron case, a rapid decline in neutron counts was observed as a function of increasing material thickness, exhibiting an exponential relationship. The discrepancy between the experimentally acquired data and simulation results for the fast neutron was maintained within a 2.3% RMS. In contrast, the observed thermal neutron count demonstrated an initial rise, attained a maximum value, and exhibited an exponential decline as a function of increasing thickness. In particular, the discrepancy between the measured and simulated peak locations for thermal neutrons displayed an RMS deviation of approximately 17.3-22.4%. Finally, the results suggest that a minimum thickness of 5 cm for Li-6 is necessary to achieve a sufficiently significant cross-section, effectively capturing incoming thermal neutrons within the dry cask.
A bubble-damage polymer detector, which operation principles are based on vaporization of superheated liquid drops by interaction with radiations, is developed for neutron dosimetry. The detectors are fabricated by dispersing the superheated liquid drops of Freon12 into transparent and elastic polymer made of acylamide and glycerine. The bubbles formed by neutron irradiation are immediately visible. The neutron sensitivity of the detectors is 4-7 bubbles/10$\mu$ Sv for Am-Be neutrons.
Nasir, Rubina;Aziz, Faiza;Mirza, Sikander M.;Mirza, Nasir M.
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.3
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pp.439-445
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2018
Experimental measurements of the response of $BF_3$ detector to a 3 Ci Am-Be neutron source for three different reflecting materials, i.e., aluminum, wood, and Perspex of varying thicknesses have been carried out. The varying contribution of wall effect to the response due to change in active volume of the detector has also been determined experimentally. Then, a Monte Carlo code has been developed for the calculation of the neutron response function of the $BF_3$ detector using source biasing and importance sampling. This code simulates the $BF_3$ detector response exposed to the neutron field in a three-dimensional source, detector, and reflecting medium configurations. The results of simulation have been compared with the corresponding experimental measurements and are found to be in good agreement. The experimental neutron albedo measurements for various values of Perspex thickness show saturating behavior, and results agree very well with the data obtained by Monte Carlo simulation.
We propose an overall procedure for measuring and unfolding fast neutron spectra using a trans-stilbene scintillation detector. Detector characterization was described, including the information on energy calibration, detector resolution, and nonproportionality response. The digital charge comparison method was used for the investigation of neutron-gamma Pulse Shape Discrimination (PSD). A pair of values of 600 ns pulse width and 24 ns delay time was found as the optimized conditions for PSD. A fitting technique was introduced to increase the trans-stilbene Proton Response Function (PRF) by 28% based on comparison of the simulated and experimental electron-equivalent distributions by the Cf-252 source. The detector response matrix was constructed by Monte-Carlo simulation and the spectrum unfolding was implemented using the iterative Bayesian method. The unfolding of simulated and measured spectra of Cf-252 and AmBe neutron sources indicates reliable, stable and no-bias results. The unfolding technique was also validated by the measured cosmic-ray induced neutron flux. Our approach is promising for fast neutron detection and spectroscopy.
Neutron induced prompt gamma-ray spectroscopy (NIPS) system equipped with a $^{252}Cf$ neutron source and a n-type coaxial HPGe detector was installed for the quantitative analysis of aqueous samples in KAERI, Korea. Since the thermal neutron flux for the $^{252}Cf$ neutron source is relatively low compared to that for the reactor, the use of a thermal neutron reflector in the NIPS system may lead to improved results. The enhancement by using various reflectors was carried out by comparing the Cl peak with or without a cadmium plate between sample and the $^{252}Cf$ source. The use of pyrolitic graphite as a reflector provided a good result.
Co Self-Powered Neutron Detector (SPND) is confronted with the problem of material consumption, which causes the response current can neither reflect the change of neutron flux in time nor be proportional to the neutron flux. In this paper, a deconvolution-based method is established to solve this problem. First of all, a step signal of neutron flux is taken as an example to analyze its performance. When the material consumption of Co SPND is 10%, after compensation, the response current can be in correspondence of neutron flux. Finally, the effects of this model in different Signal-to-Noise Ratio are analyzed, which fully confirms the truth of its excellent performance for compensating Co SPND's signal.
Hramco, C.;Turlybekuly, K.;Borzakov, S.B.;Gundorin, N.A.;Lychagin, E.V.;Nehaev, G.V.;Muzychka, A. Yu;Strelkov, A.V.;Teymurov, E.
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.8
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pp.2999-3005
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2022
The new experimental setup has been built at the 11b channel of the IBR-2 research reactor at FLNP, JINR, to study the elemental composition of samples by registration of prompt gamma emission during thermal neutron capture. The setup consists of a curved mirror neutron guide and a radiation-resistant HPGe high-purity germanium detector. The detector is surrounded by lead shielding to suppress the natural background gamma level. The sample is placed in a vacuum channel and surrounded by a LiF shield to suppress the gamma background generated by scattered neutrons. This work presents characteristics of the experimental setup. An example of hydrogen concentration determining in a diamond powder made by detonation synthesis is given and on its basis, the sensitivity of the setup is calculated being ~4 ㎍.
Energy-resolved neutron imaging is an effective way to investigate the internal structure and residual stress of materials. Different sample sizes have varying requirements for the detector's imaging field of view (FOV) and spatial resolution. Therefore, a dual-mode energy-resolved neutron imaging detector was developed, which mainly consisted of a neutron scintillator screen, a mirror, imaging lenses, and a time-stamping optical fast camera. This detector could operate in a large FOV mode or a high spatial resolution mode. To evaluate the performance of the detector, the neutron wavelength spectra and the multiple spatial resolution tests were conducted at CSNS. The results demonstrated that the detector accurately measured the neutron wavelength spectra selected by a bandwidth chopper. The best spatial resolution was about 20 ㎛ in high spatial resolution mode after event reconstruction, and a FOV of 45.0 mm × 45.0 mm was obtained in large FOV mode. The feasibility was validated to change the spatial resolution and FOV by replacing the scintillator screen and adjusting the lens magnification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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