A neutron detector, in general, can not be utilized as the thermal neutron detecting chamber in the nuclear power reactor, especially P.W.R. due to the characteristics of high temperature, high pressure and high neutron flux in a reactor vessel. We have performed an experiment to detect the thermal neutrons at 400.deg. C and high flux of thermal neutron in a power reactor. Coating boron-10 on the aluminium plates by means of surface diffusion method at 600.deg. C for 5 hours in an electric furace, also we made a typical chamber which was compensated ionization chamber filled with free air as an ionization gas. It was checked the chamber characteristics in the TRIGA MARK-II Reactor at the power level from zero to 250KW. The chamber current showed a perfect linear increase to power increase. However, many variation of the measured current were observed within the power of 50KW.
Jiaqi Hu;Zhaopeng Qiao;Lunhe Fan;Yongqiang Tang;Liangzhi Cao;Tiejun Zu;Qingming He;Zhifeng Li;Sheng Wang
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.4
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pp.1280-1286
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2023
MgF2 as a moderator material has been extensively used in the beam shaping assembly (BSA) that plays an important role in the boron neutron capture therapy (BNCT). Regarded as important for applications, the thermal neutron scattering data of MgF2 were calculated, based on the phonon expansion model. The structural properties of MgF2 were researched by the VASP code based on the ab-initio methods. The PHONOPY code was employed to calculate the phonon density of states. Furthermore, the NJOY code was used to calculate the thermal neutron scattering data of MgF2. The calculated inelastic cross sections plus absorption cross sections are in agreement with the available experimental data. The neutron transport in the BSA has been simulated by using a hybrid Monte-Carlo-Deterministic code NECP-MCX. The results indicated that compared with the calculation of the free gas model, the thermal neutron flux and epithermal neutron flux at the BSA exit port calculated by using the thermal neutron scattering data of MgF2 were reduced by 27.7% and 8.2%, respectively.
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.
The organic yields (i.e. fraction of nuclear events resulting in organic compound formation) of the radioative neutron capture reactions of halogens in purified bromobenzene have been determined varying extraction time, at $100^{\circ}C$ for thermal effect, varying irradiation time, varying neutron flux and with additional U. V. irradiation. Among the important results are; (1) The organic yields show no remarkable fluctuations with time following neutron irradiation; (2) The organic yields show no change with thermal energy; (3) The organic yields of degassed samples are same in different length of irradiation time whereas the yields of the samples in open air appear to increase with increasing time of irradiation (4) The organic yields increase remarkably with increased neutron flux; (5) The organic yields show a sharp increase by additional U. V. irradiation after neutron irradiation.
Research reactors in-core experimental facilities are designed to provide the highest steady state flux for user's irradiation requirements. However, fuel conversion from highly enriched uranium (HEU) to low enriched uranium (LEU) driven by the ongoing effort to diminish proliferation risk, will impact reactor physics parameters. Preserving the reactor capability to produce the needed flux to perform its intended research functions, determines the conversion feasibility. This study investigates the neutron flux in the central experimental facility of two material test reactors (MTR), the IAEA generic10 MW benchmark reactor and the 22 MW s Egyptian Test and Research Reactor (ETRR-2). A 3D full core model with three uranium enrichment of 93%, 45%, and 20% was constructed utilizing the OpenMC particle transport Monte Carlo code. Neutronics calculations were performed for fresh fuel, the beginning of life cycle (BOL) and end of life cycle (EOL) for each of the three enrichments for both the IAEA 10 MW generic reactor and core 1/98 of the ETRR-2 reactor. Criticality calculations of the effective multiplication factor (Keff) were executed for each of the twelve cases; results show a reasonable agreement with published benchmark values for both reactors. The thermal, epithermal and fast neutron fluxes were tallied across the core, utilizing the mesh tally capability of the code and are presented here. The axial flux in the central experimental facility was tallied at 1 cm intervals, for each of the cases; results for IAEA 10 MW show a maximum reduction of 14.32% in the thermal flux of LEU to that of the HEU, at EOL. The reduction of the thermal flux for fresh fuel was between 5.81% and 9.62%, with an average drop of 8.1%. At the BOL the thermal flux showed a larger reduction range of 6.92%-13.58% with an average drop of 10.73%. Furthermore, the fission reaction rate was calculated, results showed an increase in the peak fission rate of the LEU case compared to the HEU case. Results for the ETRR-2 reactor show an average increase of 62.31% in the thermal flux of LEU to that of the HEU due to the effect of spectrum hardening. The fission rate density increased with enrichment, resulting in 34% maximum increase in the HEU case compared to the LEU case at the assemblies surrounding the flux trap.
The evaluation of neutron flux distribution was performed for the ex-core detector design of SMART-P. DORT and MCNP code were used for the calculation of energy-dependent neutron flux distribution at 100% full power condition. Two code results show that maximum thermal flux appears at the $1^{st}$ water region in IST region and agree within 10% difference. In addition, another evaluation was performed code with assumptions that cote was composed of fission source and control rod without fuel assemblies. These assumptions make neutron count rate to be minimized. As a results, maximum thermal flux showed $6.99{\times}10^{-2}(n/cm^2-sec)$, when the strength of initial fission source was assumed as $1.0{\times}10^8(n/sec)$. The main reason of these results is due to the thermalization of fast neutrons in the water region and thermal flux is proportional to 80% of total neutron flux. Therefore, optimization of filler material of detector guide tube, position of installation and axial length of detector segments is necessary for the design of ex-core detector to enhance the neutron count rate and above results could be used in ex-core detector design as a fluence requirement.
In this paper, a neutron moderation system for boron neutron capture therapy (BNCT) based on a $^{252}Cf$ neutron source is proposed. Different materials have been studied in order to produce a high percentage of epithermal neutrons. A moderator with a construction mixture of $AlF_3$ and Al, three reflectors of $Al_2O_3$, BeO, graphite, and seven filters (Bi, Cu, Fe, Pb, Ti, a two-layer filter of Ti+Bi, and a two-layer filter of Ti+Pb) is considered. The MCNPX simulation code has been used to calculate the neutron and gamma flux at the output window of the neutronic system. The results show that the epithermal neutron flux is relatively high for four filters: Ti+Pb, Ti+Bi, Bi, and Ti. However, a layer of Ti cannot reduce the contribution of ${\gamma}$-rays at the output window. Although the neutron spectra filtered by the Ti+Bi and Ti+Pb overlap, a large fraction of neutrons (74.95%) has epithermal energy when the Ti+Pb is used as a filter. However, the percentages of the fast and thermal neutrons are 25% and 0.5%, respectively. The Bi layer provides a relatively low epithermal neutron flux. Moreover, an assembly configuration of 30% $AlF_3+70%$ Al moderator/$Al_2O_3$ reflector/a two-layer filter of Ti+Pb reduces the fast neutron flux at the output port much more than other assembly combinations. In comparison with a recent model suggested by Ghassoun et al., the proposed neutron moderation system provides a higher epithermal flux with a relatively low contamination of gamma rays.
The neutron beam is fully characterized for the prompt gamma activation analysis facility at Hanaro in the Korea Atomic Energy Research Institute(KAERI). The facility uses thermal neutrons which are diffracted vertically from a horizontal beam port by a set of pyrolytic graphite(PG) crystals positioned at the Bragg angle of 45" Neutron spectra, neutron flux and Cd-ratio are determined for the three extraction modes of diffracted beam by means of the theoretical and experimental efforts. To obtain theoretical result, the reflectivity of pyrolytic graphite is calculated in the diffraction model for mosaic crystal and the angular divergence after diffraction by mosaic crystal is estimated from Monte Carlo simulation. The time-of-flight spectrometer and gold activation wire are used for measuring the neutron spectra. Both the calculated and measured spectra have proven that the unique feature of polychromatic beam obtained by PG crystals are useful for PGAA. The thermal neutron flux of 7.9$\times$107 n/cm$^2$s and the Cd-ratio of 266 for gold have been achieved at the sample position while the reactor operates at 24 MW The uniformity of beam flux is 12% in the central 1$\times$1 cm$^2$ area. Finally, the beam is briefly characterized by the effective velocity and temperature which are determined by measuring the prompt Y-ray spectra for thin and thick boron samples.ples.
The present work discusses two different models of boiling water reactor (BWR) bundle to compare the neutronic characteristics of uranium dioxide ($UO_2$) and uranium zirconium hydride ($UZrH_{1.6}$) fuel. Each bundle consists of four assemblies. The BWR assembly fueled with $UO_2$ contains $8{\times}8$ fuel rods while that fueled with $UZrH_{1.6}$ contains $9{\times}9$ fuel rods. The Monte Carlo N-Particle Transport code, based on the Mont Carlo method, is used to design three dimensional models for BWR fuel bundles at typical operating temperatures and pressure conditions. These models are used to determine the multiplication factor, pin-by-pin power distribution, axial power distribution, thermal neutron flux distribution, and axial thermal neutron flux. The moderator and coolant (water) are permitted to boil within the BWR core forming steam bubbles, so it is important to calculate the reactivity effect of voiding at different values. It is found that the hydride fuel bundle design can be simplified by eliminating water rods and replacing the control blade with control rods. $UZrH_{1.6}$ fuel improves the performance of the BWR in different ways such as increasing the energy extracted per fuel assembly, reducing the uranium ore, and reducing the plutonium accumulated in the BWR through burnup.
1. 본 시험에 사용된 선량범위내에서는 기건종자에 의한 Thermal neutron이나 X-ray의 처리가 발아율에 크게 영향을 미치지 못하였는데 Fast neutorn 처리종자의 발아율은 선량의 증가에 따라 거의 직선적 저하를 보였다. 2. 선량의 증가에 따라 기형엽발생율은 증가하였으며 특히 Fast neutron에서는 동일 flux일망정 Thermal neutron 조사구에 비해 발생율은 높다. 3. 저선량에서의 기형엽출현은 유식물기에서만 봇 수 있으며 성장함에 따라 회복한다. 이는 정상세포와 이상세포간의 분열속도의 차에 기인되는 상 싶다. 4. 같은 선량에서는 Fast neutron이 Thermal neutron에 비해 그 영향력이 크다는 것이 확실하며 이는 Energy의 차에서 오는 결과이다. 5. 일반적으로 선량의 증가에 따라 성숙이 연장되는 경향이 있었으며, 반면에 아주 희귀하기는 하나 개화와 성숙이 촉진되는 고체도 발견되었다. 6. 선량의 증가에따라 다소 왜소화되기는 하나 저선량에서는 오히려 유의성은 없으나 초장이 증가하였다. 7. 생육초기와 생육종기에 있어서의 선량에 따르는 초장에 대한 영향은 그 초기에 있어서 더 현저하며 성장함에 따라 회복되는 경향을 보인다. 8. 발아와 생육에 별 지장이 없이 재배할 수 있는 선량범위는 Thermal neutron에서 $1O^13$ N/$cm^2$, Fast neutron에서 5$\times$$1O^12$N/$cm^2$ 이하이면 무난할 것이며, X-ray는 본 시험에 이용한 32 Kr 이상에서도 이용에 지장이 없을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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