بررسی تجربی اثر گران‌روی محیط میزبان بر تشکیل و پایداری حباب‌ها در آشکارساز قطره‌ی فوق گرم (ساخته شده از) پلی‌آکریل‌آمید، در میدان نوترونی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده ی کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 3486-11365، تهران ـ ایران

2 1. پژوهشکده ی کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 3486-11365، تهران ـ ایران 2. امور حفاظت در برابر اشعه ی کشور، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 1339-14155، تهران ـ ایران

چکیده

اثر گران‌روی محیط میزبان آشکارساز قطره‌ی فوق گرم بر تشکیل و پایداری حباب‌های فریون-12 ایجاد شده در اثر پرتودهی نوترونی مورد بررسی قرار گرفت. با تغییر غلظت آکریل‌آمید و متیلن بیس آکریل‌آمید در محلول مونومر، ژل‌های مختلف پلی‌آکریل‌آمید با گران‌روی 1 تا 13 پاسکال- ثانیه تهیه و از آن‌ها در ساخت آشکارساز فوق گرم استفاده شد. نتایج پرتودهی نوترونی آشکارساز‌ ساخته شده، با چشمه‌ی نوترونی Am-Be241 و نوترون‌های 89/2 مگا‌الکترون ولت به دست آمده از مولد (دوترون– دوترون) نوترون نشان داد که حباب‌های تشکیل شده در آشکارساز ساخته شده با استفاده از پلی‌آکریل‌آمید غیرشبکه‌ای با گستره‌ی گران‌روی 5 تا 6 پاسکال- ثانیه علاوه بر این‌که با چشم غیرمسلح قابل شمارش هستند، از ماندگاری کافی در محیط میزبان نیز برخوردارند و در خاتمه‌ی پرتودهی امکان شمارش حباب‌ها وجود دارد. هم‌چنین تعداد حباب‌های تشکیل شده با شارش نوترون‌های فرودی متناسب است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of the host medium viscosity effect on formation and stability of bubbles in superheated droplet detector, fabricated using polyacrylamide, in neutron field

نویسندگان [English]

  • Peiman Rezaeian 1
  • Gholamreza raisali 1
  • Azam Akhavan 1
  • Hossein Ghods 1
  • Aliakbar Kazemi 2
چکیده [English]

 The effect of the host medium viscosity of the superheated drop detector on formation and stability of Freon-12 bubbles produced by neutron irradiation has been investigated. By variation of the acrylamide and methylenbisacrylamide concentrations on monomer solution, different polyacrylamide gels with various viscosities of 1 up to 13 Pa-s were prepared. The gels were utilized to prepare the superheated droplet detector. The irradiation results of the prepared superheated droplet detector using an 241Am-Be neutron source and the 2.89 MeV neutrons obtained from the d-d neutron generator showed that the formed bubbles in the fabricated detector, based on non-crosslinked polyacrylamide gel, with the viscosity of 5-6 Pa-s were stable and could be counted after irradiation with the naked eye. The number of bubbles were found to be proportional to the neutron fluence.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Superheated droplet detector
  • Host medium
  • Viscosity
  • Non-crosslinked polyacrylamide
  • Neutron field

[1] F. d’Errico, Radiation dosimetry and spectrometry with superheated emulsions, Nucl. Instr. and Meth B, 184 (2001) 229.

[2] R.E. Apfel, The superheated drop detector, Nucl. Instr. and Meth A, 162 (1979) 603.

[3] H. Ing, Direct reading detector/ dosimeter for neutron and other high LET radiation, 4 (1986) 613-758.

[4] K. Alikanotis, Radiotherapy dose assessment using BNCT in conventional LINACs high-energy treatment: simulation and experiment, proceeding of the 7th young researchers’ boron neutron capture therapy meeting, Granada, Spain (2013).

[5] J. Rivera, R. Falcão, The measurement of photoneutron dose in the vicinity of clinical linear accelerators, Radiation Protection Dosimetry, 130 (2008) 403-409.

[6] M. Das, B. Chatterjee, B. Roy, S. Roy, Superheated drop as a neutron spectrometer, Nucl. Instr. and Meth A, 452 (2000) 273.

[7] B.J. Lewis, Review of bubble detector response characteristics and results from Space, Radiation Protection Dosimetry, 150 (2012) 1.

[8] D. Ponraju, C.P. Jayashree, H. Krishnan, S. Viswanathan, R. Indira, Development of superheated emulsion technique for alpha activity measurements, Nucl. Instr. and Meth A, 580 (2007) 388.

[9] G. Zhang, B. Ni, L. Li, P. Lv, W. Tian, Z. Wang, C. Zhang, H. Luo, S. Jiang, P. Wang, Study on bubble detectors used as personal neutron dosimeters, Applied radiation and isotopes, 69 (2011) 1453.

[10] M. Felizardo, R. Martins, A. Ramos, T. Morlat, T. Girard, F. Giuliani, D. Limagne, G. Waysand, J. Marques, Improved acoustic instrument of the simple detector, Nucl. Instr. and Meth A, 585 (2008) 61.

[11] P.K. Mondal, B.K. Chatterjee, An active device for volumetric measurement of drop nucleation in superheated emulsion detector, Meas. Sci. Technol., 19 (2008) 105820.

[12] D. Ponraju, H. Krishnan, S. Viswanathan, R. Indira, Preliminary results on bubble detectors as personal neutron dosimeter, Radiation Protection Dosimerty, 144 (2011) 177-181.

[13] G. Raisali, P. Rezaeian, Calculation of scattered nucleus spectrum in neutron elastic scattering, Annual Physics Conference of Iran, Yazd, Aug (2011).

[14] F. Seitz, On the theory of the bubble chamber, Physics of Fluids, 1 (1958) 2.

[15] R. Apfel, S. Roy, Y.-C. Lo, Prediction of the minimum neutron energy to nucleate vapor bubbles in superheated liquids, Physical review, A, General Physics, 31 (1985) 3194.

[16] J.S. Hadmard, Mouvement permanent lent d’une sphere liquid et visqueuse dans une liquid visqueuse, CR Acad Scim, 152 (1911) 1735.

[17] Mala Das, T. Sawamura, Estimation of nucleation parameter fpr neutron-induced nucleation in superheated emulsion, Nucl. Instr. and Meth A, 531 (2004) 577.

[18] C.R. Bell, Radiation induced boiling in superheated water and organic liquids, Nuclear Science and Engineering, 53 (1974) 458.

[19] P. Snabre, F. Magnifotcham, I. Formation, rise of a bubble stream in a viscous liquid, Eur. Phys. J. B, 4 (1998) 369.

[20] R. Sydnaks, Conformance improvement in a subterranean hydrocarbon-bearing formation using polymer gel, US Patent, 4 (1987) 683-949m.

[21] W.R. Leo, Techniques for nuclear and particle physics experiments, 2nd edition, Springer-Verlag, Chapter, 4 (1994) 98.

[22] M.B. Chadwick, M. Herman, P. Oblozinský, M.E. Dunn, Y. Danon, A.C. Kahler, D.L. Smith, B. Pritychenko, G. Arbanas, R. Arcilla, R. Brewer, D.A. Brown, R. Capote, A.D. Carlson, Y.S. Cho, H. Derrien, K. Guber, G.M. Hale, S. Hoblit, S. Holloway, T.D. Johnson, T. Kawano, B.C. Kiedrowski, H. Kim, S. Kunieda, N.M. Larson, L. Leal, J.P. Lestone, R.C. Little, E.A. McCutchan, R.E. MacFarlane, M. MacInnes, C.M. Mattoon, R.D. McKnight, S.F. Mughabghab, G.P.A. Nobre, G. Palmiotti, A. Palumbo, M.T. Pigni, V.G. Pronyaev, R.O. Sayer, A.A. Sonzogni, N.C. Summers, P. Talou, I.J. Thompson, A. Trkov, R.L. Vogt, S.C. van der Marck, A. Wallner, M.C. White, D. Wiarda, P.G. Young, ENDF/B-VII. 1 nuclear data for science and technology: cross sections, covariances, fission product yields and decay data. Nuclear Data Sheets, (2011) 112.