Enhancing neutron detection capabilities of a water Cherenkov detector

Autores
Sidelnik, Iván Pedro; Asorey, Hernán Gonzalo; Guarin, Nicolás; Suaréz Durán, Mauricio; Lipovetzky, José; Arnaldi, Luis Horacio; Perez, Martín; Sofo Haro, Miguel Francisco; Gómez Berisso, Mariano; Alcalde Bessia, Fabricio Pablo; Blostein, Juan Jeronimo
Año de publicación
2020
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
In this work we show the neutron detection capabilities of a water Cherenkov detector (WCD) using pure water, as well as an aqueous solution of sodium chloride as the detection volume. The experiments were performed using a WCD with a single photomultiplier tube (PMT), and a 252Cf neutron source. We show that fast neutrons from a 252Cf source directly impinging the detector can be clearly detected and identified over the natural radiation background. We also present results from numerical simulations that describe the response of the WCD to neutrons of different energies. To do this, a detailed model for the WCD and of the neutron source spectra have been implemented. The implemented simulation code takes into account the interaction processes involved in the detection of neutrons using WCD, and support the experimental evidence introduced in this work. Being both the active volumes analyzed in this work (pure water) and the additive (sodium chloride), cheap, non-toxic and easily accessible materials, the results obtained are of interest for the development of large neutron detectors for different applications. Of particular importance are the detection of special nuclear materials, as well as those applications related with space weather phenomena. We conclude that WCD used as neutron detectors could be a replace or a complementary tool for standard neutron monitors based on 3He.
Fil: Sidelnik, Iván Pedro. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Asorey, Hernán Gonzalo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Universidad Nacional de Río Negro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Guarin, Nicolás. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Suaréz Durán, Mauricio. Universidad de Pamplona.; Colombia
Fil: Lipovetzky, José. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Arnaldi, Luis Horacio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Perez, Martín. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Gómez Berisso, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Alcalde Bessia, Fabricio Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Blostein, Juan Jeronimo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Materia
CHERENKOV EFFECT
HOMELAND SECURITY
NEUTRON DETECTION
SPACE WEATHER
WATER CHERENKOV DETECTOR
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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We also present results from numerical simulations that describe the response of the WCD to neutrons of different energies. To do this, a detailed model for the WCD and of the neutron source spectra have been implemented. The implemented simulation code takes into account the interaction processes involved in the detection of neutrons using WCD, and support the experimental evidence introduced in this work. Being both the active volumes analyzed in this work (pure water) and the additive (sodium chloride), cheap, non-toxic and easily accessible materials, the results obtained are of interest for the development of large neutron detectors for different applications. Of particular importance are the detection of special nuclear materials, as well as those applications related with space weather phenomena. We conclude that WCD used as neutron detectors could be a replace or a complementary tool for standard neutron monitors based on 3He.Fil: Sidelnik, Iván Pedro. 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