Date of Award

4-2018

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Physics

First Advisor

Mofreh R. Zaghlou

Second Advisor

Bashar A. Issa

Third Advisor

Mohamed H. M. Hassan

Abstract

Helium-3 detectors are considered as the main component of most neutron detection systems in various nuclear fields because of their high thermal-neutron cross-section. But due to the worldwide shortage of He-3 gas after 2009 that led to a huge price increase, many researchers directed their efforts in order to find an efficient replacement. One of the proposed cost-effective alternatives is using an existing NaI detector covered with a thin layer of 10B to detect the gamma rays emitted from excited 7Li resulting from 10B(n,α)7Li reaction. İn this an MCNP model is developed to simulate He-3, BF3 and boron-lined NaI detectors to simulate the response of each detector. Experimental measurements were made using the three detectors and compared to the simulation results for validation. The results show a good sensitivity when exposed to various neutron-flux distributions with a higher efficiency of boronlined NaI than He-3 and BF3 in addition to the ability to detect the gamma rays from the surrounding medium. The simulation and experimental results clearlydemonstrate that boron-lined NaI detector is an efficient alternative for replacing He-3 detectors.

Comments

تعتبر كاشفات الهيليوم - 3 هي العنصر الأساسي لمهظم أنظمة الكشف عن النيوترونات في العديد ن المجالات الذووية ويرجع ذلك إلى القيمة للمقطع النيوتروني الكلي للنيوترونات الحرارية ( thermal-neutron cross-section ). نظرآ للنقص في كمية غاز الهيليوم-3 على مستوى العالمبعد عام2009 مما أدي إلى ارتفاع هائل في أسعار كاشفات الهيليوم-3 وجه العديد من الباحثين جهودهم في سبيل إجاد بديل فعل. ويعد استخدام كاشفايوديد الصوديوم المغطى بطبقة رقيقة من البورون أحد أهم البدا ئل من حيث التكلفة وذلك عن طريق قياس اشعة جاما اناتجة من انحلال Li7 الغير مستقر الناتج من التفاعل .10B(n, α)7Li في هذا البحث تمت مقارنة نتائج الاستجابة في الكشف عن النير وترونات بين كل منكاشف ايوديد الصوديوم المغطى بالبورون كاشف الهيليوم-3 وكاشف ثلاثي فلوربد البورون من خلال عمل نموذج محاكاة باستخدام برنامج .(MCNP) ما تم قياس الاستجابة مختبرياً ومقارنة النتائج مع نتائج القياس بالمحاكاة.

أظهرت نتائج المحاكاة والقياس المختبري حساسية جيدة لكشف ايوديد الصوديوم المغطي بطبقة من البورون عند تغيير توزيع تدفق النيوترونات (neutron-flux distribution) وكفاءة أعلى من كل من كاشف الهيليوم- 3 وكاشف ثلاثي فلوريد البورون هذا بالإضافة الى ميزة كاشف ايوديد الصوديوم المغطى بطبة البورن في الكشف عن اشعة جاما من الوسط المحيط. أهم نتائج هذاالبحث أن كاشف ايوديد الصوديوم المغطى بطبقة البرون يعتبر كبديل فعال لكشف الهيليوم- 3 في الكشف عن النيوترونات ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات.

Download

Included in

Physics Commons

Share

COinS