Tecniche di filtraggio dei neutroni per la produzione di radionuclidi nel reattore JHR

The objective of this master’s thesis is to examine the feasibility of integrating a neutron beam line within the reflector of the Jules Horowitz reactor, with a view to enhance its irradiation capabilities. The present study focuses on the analysis of neutron filtering techniques, with a view to obtain a quasi-monoenergetic beam in the epithermal region. The objective is to achieve the highest attainable "purity" and "intensity" of the neutron beam. The motivation for this study is related to the need for an experimental facility to evaluate the unknown neutron-induced capture cross sections of many radioisotopes in the epithermal energy range, where the presence of several resonances has been observed. Quasi-monoenergetic neutron fluxes in the range of 1 to 100 keV would be of interest to the nuclear astrophysics community, for example, to evaluate the neutron capture cross section of the radioactive isotope 60Fe (Heftrich et al., 2015). A review of the literature reveals a range of configurations with different material layers. The calculations are performed using TRIPOLI-4® (Brun et al., 2015), the fourth generation of the Monte Carlo continuous energy radiation transport code developed by CEA, and the JEFF-3.3 nuclear data library (Plompen et al., 2020).

L'obiettivo di questa tesi di laurea magistrale è esaminare la fattibilità dell'integrazione di una linea di fascio neutronico all'interno del riflettore del reattore Jules Horowitz, al fine di potenziarne le capacità di irraggiamento. Il presente studio si concentra sull'analisi delle tecniche di filtraggio dei neutroni, con l’obiettivo di ottenere un fascio quasi-monoenergetico nella regione epitermica. L'obiettivo è raggiungere la massima "purezza" e "intensità" possibile del fascio neutronico. La motivazione di questo studio è legata alla necessità di una struttura sperimentale per valutare le incognite sezioni d'urto di cattura neutronica di molti radioisotopi nella gamma di energia epitermica, dove è stata osservata la presenza di numerose risonanze. Flussi di neutroni quasi-monoenergetici nell’intervallo tra 1 e 100 keV sarebbero di interesse per la comunità dell'astrofisica nucleare, ad esempio per valutare la sezione d'urto di cattura neutronica dell'isotopo radioattivo ⁶⁰Fe (Heftrich et al., 2015). Una revisione della letteratura evidenzia una serie di configurazioni con diversi strati di materiali. I calcoli sono stati effettuati utilizzando TRIPOLI-4® (Brun et al., 2015), la quarta generazione del codice Monte Carlo a energia continua per il trasporto della radiazione, sviluppato dal CEA, e la banca dati nucleare JEFF-3.3 (Plompen et al., 2020).