Repository of the Institute of Nuclear Physics PAN
Not a member yet
364 research outputs found
Sort by
Optimization of the fission-converter and filter set-up for the boron-neutron capture therapy (BNCT)
No full textThe paper presents the third step of the numerical modeling of the fission-converter-based epi-thermal neutron source designed for the Polish Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) facility to be located at the Polish research nuclear reactor MARIA at Świerk. The optimization of the fission con-verter has been carried out again. The epithermal neutron flux has increased 240 % comparing with the variant proposed previously while the number of fuel rods was significantly reduced. The specific photon and fast neutron doses meet the requirements of the therapy. Optimization of the reflector sur-rounding the filter/moderator as well as collimator shape, length and liner has been also carried out. Configuration of the filter/moderator has remained the same. Criticality calculations show that keff of the fission converter filled with light water is below 1. The MCNP code has been used during compu-tations
Kalibracyjne komory radonowe w Instytucie Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego
No full textThe laboratory for calibration of radon detectors is presented in this report. The laboratory is equipped with two calibration chambers (volume: 200 and 600 liters), two radon sources (Ra-226 activity: 21,6 kBq and 52,3 kBq ), a pump, a flow meter, a manometer, etc. Range of obtained radon concentrations is from 35 kBq/m3 to 244 kBq/m3. The computer software has been elaborated for planning and controlling the calibration procedure
Spektrometria jądrowa w badaniu biodęstopności radionuklidów z "gorących cząstek typu paliwowego" w środowisku leśnym
No full textGłównym celem omawianych w pracy badań, prowadzonych w latach 1994-2003, było
możliwie szerokie rozpoznanie zróżnicowania depozycji i skali włączenia w obieg mikroelementów
wybranych składników opadu czarnobylskiego, związanych z drobno zdyspergowanym paliwem
jądrowym, zwanym „gorącymi cząstkami typu paliwowego”. Najbardziej charakterystycznymi
radionuklidami dla tej frakcji opadu były izotopy plutonu i inne transuranowce takie jak izotopy kiuru
i ameryku [Broda i inni, 1989] oraz 90 Sr. Uwaga autora koncentrowała się głównie, choć nie
wyłącznie, na tych radionuklidach. Początkowo, w latach 1994-1997 prace dotyczyły próby
rekonstrukcji depozycji na terenie Polski izotopów: 238 Pu, 239 Pu, 240 Pu, 241 Pu, 241 Am i 90 Sr. Badania te
były naturalną kontynuacją i uzupełnieniem wcześniejszych prac nad zróżnicowaniem opadu
czarnobylskiego pierwiastków gamma-promieniotwórczych, przedstawionych w pracy doktorskiej
autora [Mietelski, 1994]. Poznanie zróżnicowania geograficznego opadu stanowiło etap
przygotowawczy dla zasadniczych, późniejszych badań prowadzonych w latach 1997-2002. Dotyczyły
one przenikania wymienionych radionuklidów do różnych elementów ekosystemu w środowisku
leśnym.
Po kilkunastu latach od wystąpienia opadu czarnobylskiego, przebywające w środowisku
„gorące cząstki” mogły ulec częściowemu lub całkowitemu rozpuszczeniu. Istniało uzasadnione
przypuszczenie, że zawarte w nich radionuklidy mogły przedostawać się do różnych elementów
środowiska. Przez tytułową „biodostępność” rozumie się właśnie zdolność badanych radionuklidów
do przenikania do organizmów żywych.
Izotopy plutonu, 241 Am i 90 Sr znajdowały się w środowisku już przed katastrofą czarnobylską,
jako pozostałość globalnego opadu promieniotwórczego po atmosferycznych testach broni jądrowej.
Rozróżnienie frakcji czarnobylskiej i globalnego opadu stanowiło nieodzowną część badań.
Przedstawione w pracy badania prowadzono w Laboratorium Badań Skażeń Radioaktywnych
Środowiska (LBSRŚ) Zakładu Fizykochemii Jądrowej IFJ w ramach działalności statutowej i dwóch
projektów badawczych KBN kierowanych przez autora: „Izotopy plutonu, ameryku, strontu, europu
i kiuru w kościach dzikich roślinożernych zwierząt” (nr. 6P04G 09014, realizowany w latach 1998-
2000, oceniony przez KBN na „bardzo dobrze”) oraz „Bioindykacja skażeń radioaktywnych, głównie:
90 Sr, 241 Am oraz izotopami plutonu, z wykorzystaniem owadów i roślin oraz innych elementów
ekosystemów semi-naturalnych ” (nr. 6P04G 07520, realizowany w latach 2001-2003, jeszcze nie
oceniony). Omawiane wyniki były w większości przedmiotem publikacji, wymienionych w niniejszej
pracy wśród pozycji literaturowych.
Interdyscyplinarność prowadzonych badań wymagała współpracy głównie z biologami
i leśnikami z Akademii Rolniczej w Krakowie. Dzięki temu uzyskiwano próbki właściwie pobrane
oraz określone zgodnie z aktualna terminologią stosowaną w naukach leśnych, a w przypadku
organizmów żywych poprawnie oznaczone gatunkowo. Współpracowano również z innymi
zespołami badającymi radioaktywność środowiska, głównie z Zakładem Biofizyki Akademii
Medycznej w Białymstoku. Pomiary, których realizacja nie była w danym momencie możliwa w IFJ
wykonano we współpracy w innymi ośrodkami: Uniwersytetem Północnej Arizony w Flagstaff
(USA), Instytutem Fizyki UŚ w Katowicach oraz Instytutem Technik Jądrowych Politechniki
Budapeszteńskiej. Z ostatnim z wymienionych ośrodków współpracowano też w zakresie rozwoju
stosowanych metod radiochemicznych. Zasadniczo posługiwano się metodami radiochemicznymi
opracowanymi w Laboratorium Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (IAEA) w Seibersdorfie
(Austria), gdzie autor odbył staż naukowy w 1991 roku.
W pierwszej części pracy przedstawiono w zarysie zagadnienia związane z depozycją „gorących
cząstek”, scharakteryzowano podstawowe własności plutonu, ameryku i 90 Sr oraz omówione elementy
radioekologii. W drugiej części zaprezentowano instrumentalne techniki pomiarowe współczesnej,
wysokorozdzielczej stosowanej spektrometrii jądrowej: półprzewodnikową spektrometrię
promieniowania alfa, spektrometrię promieniowania beta wykorzystującą ciekłe scyntylatory oraz
półprzewodnikową spektrometrię promieniowania gamma. Zaprezentowano spektrometr
promieniowania gamma z osłoną czynną skonstruowany w IFJ przy współudziale autora. Oprócz typowych metod przedstawiono metody uzupełniające wykorzystujące takie zjawiska jak efekt
Czerenkowa lub promieniowanie hamowania (bremsstrahlung). Zaprezentowano również w zarysie
spektrometrię masową i jej zastosowanie w badaniach radioekologicznych oraz zasygnalizowano
wzrastające znaczenie w badaniach środowiska tej techniki. Omówienie to w założeniu miało
wykraczać ponad niezbędne, z punktu widzenia metodologicznego, przedstawienie zastosowanych w
później omawianych badaniach metod pomiarowych. Intencją autora było ich szersze zaprezentowanie
metod jądrowych w aspekcie ich zastosowań do badań środowiskowych, na przykładzie rozwiązań
przyjętych w LBSRŚ (IFJ). Poszerzonego omówienia tych metod dokonano z myślą o dydaktycznym
przesłaniu niniejszej pracy, dla uzupełnienia dostępnej już na rynku wydawniczym literatury
przedmiotu [Hrynkiewicz i Rokita, 1999].
W trzeciej, najobszerniejszej części pracy przedstawiono wyniki badań własnych prowadzonych
głównie w ramach wspomnianych powyżej projektów badawczych.
Z myślą o walorach dydaktycznych pracy przygotowano uzupełniający ją dwuczęściowy Aneks.
Zaprezentowano w nim opis opracowanych przez autora programów komputerowych służących do
analiz widm promieniowania gamma (PIMP) i alfa (ALF) oraz szczegółowo przedstawiono
zastosowane metody radiochemicznego oczyszczania, wydzielania i zatężania poszukiwanych
radionuklidów.
Dla uproszczenia terminologii w całej pracy przez aktywność rozumie się stężenie aktywności
(lub jako synonim: zawartość) wyrażone w Bq/kg suchej masy (s.m.), z wyjątkiem miejsc, gdzie
wyraźnie określono to w inny sposób.
Przedmiot pracy dotyczy skutków pewnych działań rodzaju ludzkiego, stąd motto...
Detektor wychwytu elektronów - podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań
No full textA construction of the electron capture detector (ECD) and the physical phenomena of
its operation are presented. On the basis of the experimental data and the developed physicomathematical model of the detector, the mechanism of the detector signal generation is explained. The paper contains description measurements of trace concentrations of chlorofluorocarbons (CFCs) and SF6 in air and water by the electron capture gas chromatographic method. The model derived allows to determine four different time constants related to the collection of electrons, the loss of electrons in the capture process by the impurity molecules, the loss of sample molecules by electron capture and the removing rate of molecules from the detector volume by the carrier gas. The electron capture efficiency coefficient, the detection and sensitivity coefficients of the detector have been defined. These coefficients are useful for estimation of the detector's detection limit. A method for preparation of the gas chromatographic measurement system with the ECD to trace analysis as well as ways of the determination of the detector optimal supply conditions in a constant frequency and a constant current modes of its operation are described. Examples of the ECD application in the long-term quantitative analysis of freons CCl3F (F-11) and CCl2FCClF2 (F113), chloroform (CHCl3), trichloroethane (CH3CCl3) and carbon tetrachloride (CCl4) in the atmosphere of Krakow in the period of 1997 to 1999 are presented. The monthly mean values of these concentrations have been compared with the data from Mace Head, the station situated at a similar latitude as Krakow. The gas chromatography measurements of freon F-11 in air were used to illustrate the influence of different interpolation methods on the accuracy and precision of measurements. It was shown that the 5-point Lagrange interpolation method yields the best accuracy. The reduction of the noise amplitude of a particular detector response leads to the increased signal to noise ratio and increases the accuracy of the measurements. The discrete wavelet transform (DWT) method for denoising of chromatograms has been used. It has been shown that the application of the DWT filtration leads to several times better measuring accuracy of the investigated compounds. The methodology of CFCs and SF6 analysis in water as anthropogenic tracers for hydrological applications is also presented. The extracted SF6 is measured by enrichment in a trap with glass pellets placed in liquid nitrogen and next desorbed to the gas chromatograph equipped with an ECD. The actual detection limit of SF6 is approximately 0.02 fmol/l
Optymalizacja parametrów komory przejściowej układu rezonansowego cyklotronu AIC144
No full textW latach 1999-2001 dokonano istotnych modernizacji systemu w.cz. cyklotronu
AIC – 144 poprzez :
- przekonstruowanie okablowania zasilacza wysokiego napięcia generatora
- wyeliminowanie symetrycznego układu dwóch trymerów przestrajających
układ rezonansowy. Zastąpiono go jednym, niesymetrycznym, zgrubnym
trymerem oraz trymerem do precyzyjnego strojenia (wymaga dalszych prac
związanych z optymalizacją elektrody strojącej i napędu)
- przekonstruowanie zasilacza tranzystorowego stopnia wstępnego
wzmacniacza w.cz. 400 W
- zmiana systemów chłodzenia powietrznego i wodnego szafy stopni mocy
generatora
- przebudowa kondensatorów sprzęgających w stopniu mocy generatora
w.cz.
- zmiana położenia pętli sprzęgającej feeder z układem rezonansowym
cyklotronu
- zbudowanie nowego generatora kluczującego moc w.cz. generatora
(zsynchronizowany z siecią)
- zmiana sposobu połączenia blach miedzianych przewodzących prądy w.cz.
w układzie rezonansowym cyklotronu
- wprowadzenie układu zwór pionowych w komorach strojonych układu
rezonansowego [1]
Wyżej wymienione modernizacje pozwoliły na prace związane z wyprowadzeniem
wiązek jonów z cyklotronu przy częstotliwościach w.cz. 20÷26,6 MHz.
Jednakże charakter prac z wiązką wymaga uzyskania napięcia w.cz. na duancie
o dużej stabilności. Stąd wynika konieczność wprowadzania dalszych usprawnień
urządzenia tak, aby otrzymać napięcie duantu o wymaganej stabilności w szerokim
zakresie wyprowadzanych wiązek jonów.
Biorąc pod uwagę powyższe, opracowano program dalszej modernizacji systemu
w.cz. cyklotronu AIC-144.
Program jest podzielony na dwie tematycznie związane części:
1. Tor w.cz. generatora mocy:
a) syntezer
b) stopnie mocy generatora w.cz.
c) zasilacz wysokiego napięcia generatora w.cz.
2. Układ rezonansowy cyklotronu.
a) modernizacja komory przejściowej
b) przygotowanie gniazda w obszarze komory przejściowej celem optymalizacji
miejsca wprowadzenia pętli sprzęgającej feeder z układem rezonansowym
cyklotronu
W niniejszym opracowaniu zostanie przedstawiony ramowy program modernizacji
komory przejściowej układu rezonansowego cyklotronu AIC 144
Laser measurement of the LAT detector displacement
No full textThe LAT (Low Angle Tagger) detector is the component of the proposed detector for meas-urement of the events produced in high energy e+ e- collisions at proposed TESLA collider. In this paper we discuss the possible solutions for the positioning of the LAT electron detector by optical method. The first results of the displacement measurement using a laser beam and a charge-coupled-device sensor are described. The measurements were performed on a proof-of-principle basis with a low cost web camera and achieved the accuracy of about 1 μm
Otrzymywanie astatu At-211 do preparatyki cienkich źródeł metodą Langmuira-Blodgett
No full textDzięki dynamicznemu rozwojowi biologii molekularnej można mieć nadzieję, że już
wkrótce zostaną opracowane radiofarmaceutyki precyzyjnie docierające do chorej komórki. Niezależnie od tego prowadzone są intensywne badania mikrodozymetryczne na poziomie pojedynczej komórki [1]. W pracach takich bardzo często wykorzystywany jest układ badawczy, w którym na warstwę złożoną z żywych komórek oddziałuje promieniowanie radioizotopu znajdującego się w cienkim planarnym źródle [2]. Wśród najbardziej obiecujących radioizotopów α promieniotwórczych, znalazł się astat-211 [3]. Radioizotop ten otrzymywano w IFJ na początku lat 90-tych przez bombardowanie tarczy wykonanej z tlenku bizmutu Bi2O3 cząstkami alfa o energii 25-27 MeV [4]. Aktywacje przeprowadzano wtedy w cyklotronie U-120 wyprowadzoną wiazką czastek. W obecnych warunkach, wykorzystanie wiązki wewnętrznej w nowym cyklotronie AIC – 144 spowodowało konieczność zastosowania tarczy metalicznej oraz budowy nowej aparatury do wydzielania chemicznego. Osobnym problemem było otrzymanie astatu w formie, która umożliwiłaby jego dalsze zastosowanie w preparatyce cienkich planarnych źródeł metodą Langmuira-Blodgett [5]. Do tego celu zastosowano pułapkę kriogeniczną z sorpcją wydzielonego astatu w temperaturze 220 K. Filmami Langmuira nazywane są najczęściej monomolekularne warstwy aktywnych powierzchniowo związków organicznych, znajdujących się na granicy rozdziału faz: ciekłej (zwykle woda) i gazowej (zwykle powietrze). Takie filmy przeniesione na powierzchnię ciała stałego, dające mono lub wielo molekularne warstwy nazywane są filmami Langmuira-Blodgett. Zaletą tych filmów jest to, że przy zachowaniu wysokiego stopnia uporządkowania warstw i kontrolowanej grubości (zwykłe około 2,5 nm lub wielokrotność tej wartości) wykazują także dużą jednorodność. Tematyce własności i zastosowań filmów Langmuira-Blodgett poświęcono szereg monografii np. [6]. Na ten temat ukazują się rocznie setki publikacji
Otrzymywanie izotopów promieniotwórczych w cyklotronie AIC-144 w latach 2000-2003
No full textCyklotron AIC-144 Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, modernizowany w celu jego przyszłych zastosowań medycznych, jest od roku 2000 coraz intensywniej wykorzystywany do otrzymywania izotopów. Odpowiednie tarcze są napromieniane wiązką wewnętrzną.
Raport przedstawia sposób pokonania problemów napotkanych przy aktywacjach i osiągnięte rezultaty. Krótko opisano nową, uruchamianą obecnie, zautomatyzowaną sondę izotopową przeznaczoną do produkcji większych aktywności izotopów przy większych niż obecnie natężeniach wiązek. W rozdziale Dodatek przedstawiono wykaz 34 nuklidów promieniotwórczych otrzymanych w ciągu ostatnich 4 lat w 89 próbach, z podaniem celu aktywacji i nazwy zespołu, który prowadził badania
Correlation between Measurements and Monte-Carlo Calculations for the NNTE Logging-Tool
No full textA correlation between Monte-Carlo simulations of the NNTE geophysical neutron logging-tool response and measurements made on the rock blocks at the calibration facility in Zielona Góra (Poland) has been examined. The NNTE tool is a recent achievement of Polish geophysicists. It is equipped with a neutron source and three detectors. The tool is designed to measure the thermal neutron absorption cross-section of geological formations in situ. The computer modelling is intended to complete the calibration measurements with simulated experiments in complicated borehole situations. A good correspondence between the simulated and real experiments is obvious demand. The simulations have been performed using the MCNP4C computer code. In the first approach elemental compositions of block rock matrices have been taken directly from the results of a chemical analysis. In the second approach boron B-10 has been added to the elemental compositions of rocks to compensate the difference between their absorption cross-section calculated from the elemental compositions and those known from the laboratory measurements. The very good agreement has been obtained between results of calculations and measurements. The high correlation creates the basis for further research on the influence of absorption cross-section of geological formation on the NNTE tool response
Wielokanałowy przedwzmacniacz ładunkowy dla detektorów krzemowych
No full textUzyskanie pełnej informacji o zderzeniach jądro-jądro przy wysokich energiach wymaga detekcji emitowanych fragmentów w pełnym zakresie kąta bryłowego 4π. W tym celu buduje się urządzenia, złożone z dużej liczby detektorów, co pozwala na pełną detekcję i identyfikację emitowanych cząstek. Przetworzenie tak dużej ilości danych wymaga użycia zintegrowanych i małogabarytowych elementów. Opisany poniżej wielokanałowy przedwzmacniacz ładunkowy dla detektorów półprzewodnikowych jest jedną z podstawowych części takiego systemu. Został on zaprojektowany do detekcji lekkich jonów Z = 1–18 w szerokim zakresie energii 50–450 MeV/nukleon