FRANCISCO DE ASSIS SOUZA

FRANCISCO DE ASSIS SOUZA

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Espectrometria gama dos Geradores de Vapor e da Tampa do Vaso do Reator depositados no DIGV (medidas preliminares)
2023 - MEDEIROS, JOSE A.G. de; MORALLES, MAURICIO; SILVA JUNIOR, IREMAR A. da; YORIYAZ, HELIO; ZAHN, GUILHERME; GENEZINI, FREDERICO A.; SOUZA, FRANCISCO A.
Este documento tem como objetivo apresentar os resultados das medidas preliminares de espectrometria gama dos Geradores de Vapor (GVs) e da Tampa do Vaso do Reator (TVR), realizadas entre os dias 02 e 10 de fevereiro de 2023. Estes equipamentos foram removidos de Angra 1 em 2009 e 2013, respectivamente, e se encontram no Depósito Inicial dos Geradores de Vapor (DIGV) no sítio da Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA). As medidas de espectrometria gama buscam possibilitar a avaliação do inventário dos radionuclídeos gama emissores presentes nestas estruturas, mais particularmente daqueles a serem utilizados como radionuclídeos chaves na proposição das razões de concentração de atividade. O inventário dos radionuclídeos chaves, associado aos dados das razões de concentração de atividade de outros radionuclídeos presentes em amostras representativas dos GVs e da TVR, possibilitará a proposição de um inventário radioisotópico estendido dessas estruturas. Este documento apresenta também a medida de mapeamento dosimétrico dos GVs. Essa atividade visa a apresentação de informações complementares àquelas disponibilizadas pela atividade de espectrometria gama na avaliação do inventário dos radionuclídeos gama emissores. A apresentação deste documento atende o item 8.4.2 do Plano de Trabalho, que inclui a "Realização e apresentação dos resultados de espectrometria gama dos Geradores de Vapor e da Tampa do Vaso do Reator" do Acordo de Pesquisa e Desenvolvimento (Ativo Isotópico - Fase B) ,celebrado entre a Eletronuclear (ETN) e o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP).
Procedimentos para espectroscopia gama dos Geradores de Vapor e da Tampa do Vaso do Reator depositados no DIGV
2023 - MEDEIROS, JOSE A.G. de; SOUZA, FRANCISCO de A.; GENEZINI, FREDERICO A.; ZAHN, GUILHERME S.; YORIYAZ, HELIO; SILVA JUNIOR, IREMAR A. da; MORALLES, MAURICIO
Este documento tem como objetivo apresentar um conjunto de procedimentos para a realização das medidas de espectroscopia gama nos Geradores de Vapor (GVs) e da Tampa do Vaso do Reator (TVR), removidos de Angra 1 , respectivamente, em 2009 e 2013, e que se encontram no Depósito Inicial dos Geradores de Vapor (DIGV) no sítio da Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA). As medidas de espectrometria gama visam possibilitar a avaliação do inventário dos radioisótopos gama emissores dessas estruturas. Esse inventário, associado aos dados de concentração de atividade dos radioisótopos presentes em amostras representativas dos GVs e da TVR, possibilitará a proposição de um inventário radioisotópico estendido dessas estruturas. Adicionalmente, este trabalho apresenta também a proposição das atividades de mapeamento dosimétrico dos GVs e da TVR, atividades que devem ser desempenhadas simultaneamente às atividades de espectrometria. A apresentação deste documento visa atender ao cumprimento da atividade 8.3.4. “Planejamento da espectroscopia gama dos Geradores de Vapor e da Tampa do Vaso do Reator” do plano de trabalho, anexo ao acordo de parceria tecnológica existente entre o IPEN, a Eletronuclear e a Fundep.
Performance and optimization of a GEM-based neutron detector using a parameterized fast simulator
2021 - FELIX DOS SANTOS, R.; SERRA FILHO, L.A.; MUNHOZ, M.G.; BREGANT, M.; MORALLES, M.; SOUZA, F.A.
Neutrons can be detected indirectly through a nuclear reaction where the products are ionizing radiation. Due to the shortage of 3He, most commonly used element for such measurements, several studies are searching alternatives, where the Gas Electron Multiplier (GEM) detector using a layer of 10B as a neutron converter is a very promising option. The GEM detectors are a type of Micro-Pattern Gaseous Detectors (MPGD), widely used in particle tracking systems, as the Time Projection Chamber of the ALICE experiment in the LHC-CERN, and proposed for many other applications, including neutron detection. A common strategy to simulate this kind of detector is based on two frameworks: Geant4 and Garfield++. The first one provides the simulation of the nuclear interaction between neutrons and the 10B layer, while the second allows the simulation of the interaction of the reaction products with the detector gas leading to the ionization and excitation of the gas molecules. Given the high ionizing power of this nuclear reaction products, a full simulation is very time consuming and must be optimized to become viable. We developed a fast simulator by means of parameterization strategy based on these two frameworks that allowed us to generate enough data to study an optimized version of this detector aiming for a better position resolution.
Position sensitive GEM-based thermal neutron detector prototype with 10B4C converter
2021 - SERRA FILHO, L.A.; FELIX DOS SANTOS, R.; SOUZA, G.G.A. de; BREGANT, M.; MUNHOZ, M.G.; SOUZA, F.A.; MORALLES, M.; NATAL DA LUZ, H.
In the last decade, several efforts have been made by the scientific community to find alternatives to 3He, the most effective gas used for thermal neutron detection, which is virtually extinct [1]. Common alternatives make use of isotopes such 157Gd, 10B, and 6Li, due to their high neutron capture cross-section [2]. We present in this work our detector prototype: a 10 cm x 10 cm double GEM stack with an aluminum cathode, coated with a 2:2 μm thick 10B4C layer deposited by the European Spallation Source (ESS). The detector operates under ArCO2 (90/10) open flow at atmospheric pressure. The neutrons are detected through the gas ionization charges created by the outcomes of the 10B(n;α)7Li capture reaction. These charges are collected in a 256x256 strip readout plane produced by CERN, connected to resistive chains we designed for this project and produced in the local industry. We tested the prototype in the IPEN IEA-R1 nuclear reactor with a 1:4Å monochromatic neutron beam. We will report experimental measurements showing that the prototype presented high stability, position sensitivity with spatial resolution better than 3mm (obtained by 2 methods), detection efficiency of 2:66(30)%, and good agreement with simulated results regarding the energy spectrum of the neutron capture products. We will finally discuss further methods to be adopted for enhancing detection efficiency.
Contribuições do reator IEA-R1 para a pesquisa nuclear
2022 - SILVA, PAULO S.C. da; ZAHN, GUILHERME S.; SOUZA, FRANCISCO de A.
Desenvolvimento de detectores de nêutrons sensível à posição
2022 - SERRA FILHO, L.A.; SOUZA, F.A.; MORALLES, M.; LUZ, H.N. da; BREGANT, M.; MUNHOZ, M.G.
O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) possui atualmente o maior reator de pesquisas nacional (IEA-R1), com algumas linhas de feixes de nêutrons disponíveis tanto para a inserção de novos instrumentos como para utilização desses feixes na caracterização e testes de detectores. Desde 2015 vem sendo desenvolvido, por meio de uma colaboração entre o IPEN e o Centro de Instrumentação e Física de Altas Energias (HEPIC) do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP), um protótipo de detector de nêutrons térmicos sensível à posição baseado em sistema de microestruturas multiplicadoras de elétrons em gás (GEM). Os experimentos têm sido realizados utilizando o feixe monocromático do difratômetro de nêutrons AURORA instalado no saguão experimental do reator IEA-R1.
Playing with neutrons
2020 - ZAHN, GUILHERME S.; GENEZINI, FREDERICO A.; MORALLES, MAURICIO; SOUZA, FRANCISCO A.
Due to their unique characteristics, neutrons are an excellent tool to probe materials, as well as to produce radionuclides for other uses. The IEA-R1, the largest nuclear research reactor in Brasil, located in IPEN-CNEN/SP, is a 5MW pool-type reactor from the mid-1950's that, despite its age, still provides important facilities for neutron irradiation and probing under high neutron uxes. These facilities can be divided in two groups: in-core irradiation positions with uxes ranging from 10(12) to 10(14)cm(-2).s(-1), where a sample is irradiated inside the reactor core for posterior analysis; and in-beam facilities, with 8 radial and 2 tangential tubes delivering collimated neutrons in the experimental hall with uxes up to 10(8)cm(-2).s(-1), where a sample is irradiated outide the core, under a considerably lower ux, but with the possibility of real-time analysis and of better radiation filtering and collimation. Different experiments can be performed using the IEA-R1 neutron sources, and this work intends to showcase these facilities, giving an insight regarding the specific properties or each, with their capabilities and some present applications, while also discussing some possible future applications.
Position sensitive GEM-based neutron detector prototype
2020 - SERRA FILHO, L.A.; BREGANT, M.; MUNHOZ, M.G.; SOUZA, F.A.; MORALLES, M.
In response to the 3He shortage [1], alternatives for thermal neutron detection are being pursued nowadays. Elements such as 157Gd, 10B and 6Li are commonly used to substitute 3He due to their high neutron capture cross section. In this work, we present our thermal neutron detector prototype, which makes use of 10B as converter. This detector works under Ar/CO2 (90/10) open flux and uses two gas electron multipliers (GEMs) [2] microstructures to multiply the charge signal. The neutrons are detected through the gas ionization generated by the products of the 10B(n; a)7Li reaction. The neutron capture takes place in the inside face of the aluminum cathode, which is coated with a 2:2 μm thick 10B4C layer (deposition kindly provided by the European Spallation Source (ESS) laboratories). Experimental measurements obtained in the IEA-R1 nuclear research reactor, at the Nuclear and Energy Research Institute (IPEN), shown that our prototype presents high stability, position sensitivity with spatial resolution better than 3mm and an efficiency of 2.97(25)%, allowing its application as beam profiler. Methods to increase the neutron detection efficiency will then be discussed.