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Neutron Spectroscopy with a Spherical Proportional Counter for precision measurements in deep-underground laboratories

Descripción del proyecto

Una alternativa de bajo coste a los detectores de neutrones de 3He

El origen de la espectroscopia de neutrones se remonta al descubrimiento de los neutrones en 1932. A pesar de los múltiples intentos de desarrollar sistemas de espectroscopía de neutrones de alta eficiencia, estos sistemas siguen siendo complejos. Los métodos de última generación se basan sobre todo en la reacción 3He(n, p)3H, que se adapta mejor a los neutrones térmicos, pero que es muy cara dado que el 3He es escaso. El equipo del proyecto neutronSPHERE, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, trabaja en una alternativa única y más barata a los detectores basados en el 3He. El método depende del uso de un contador proporcional esférico, un detector gaseoso de gran volumen y de alta ganancia lleno con una mezcla a base de nitrógeno. El principio de detección aprovecha las reacciones N14(n, α)B11 y N14(n, p)C14. Las aplicaciones previstas incluyen mediciones de alta precisión del espectro de fondo de neutrones en instalaciones subterráneas y de dosis inducidas por neutrones en la terapia de protones.

Objetivo

The concept of neutron spectroscopy dates back to neutron discovery in 1932. Despite several attempts towards an efficient neutron spectroscopy system, such measurements remain cumbersome and detailed neutron spectra are sparse both in scientific laboratories and industrial sites. To-date the most widely used method relies on the 3He(n,p)3H reaction, which - however - is more well suited for thermal neutrons and is particularly expensive, given that 3He is scarce. All existing alternatives are plagued by major disadvantages: toxic/corrosive gases, poor efficiency, limited radiation hardness, degraded energy resolution.
The neutronSPHERE project will provide a unique alternative to 3He-based detectors for neutron spectroscopy by using the Spherical Proportional Counter (SPC), a high-gain large-volume gaseous detector, filled with a nitrogen-based mixture. The detection principle exploits the 14 N(n, α )B11 and 14 N(n, p)C14 processes, and exhibits all major advantages of 3He-based detectors, and goes beyond that to provide fast neutron spectroscopy at an affordable price. This breakthrough is enabled by novel developments in SPC instrumentation that the host has played a key role in demonstrating.
The capabilities of the developed neutron spectroscopy system will be demonstrated in two application: Firstly, neutronSPHERE will provide the first high precision measurements of the neutron background spectrum in underground facilities. These will provide a unique insight and will immediately inform direct searches for Dark Matter. Then, neutronSPHERE will measure in situ the neutron-induced dose during proton therapy treatments, which is a crucial element in hadron therapy treatment and planning.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Ver todos los proyectos financiados en el marco de este régimen de financiación

Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinador

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Aportación neta de la UEn
€ 212 933,76
Dirección
Edgbaston
B15 2TT Birmingham
Reino Unido
Región
West Midlands (England) West Midlands Birmingham
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 212 933,76