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Progettazione, sviluppo e validazione di un dispositivo neutronico per la rivelazione in tempo reale di materiale nucleare
Full text linkRispetto al periodo della Guerra Fredda, la sicurezza nucleare è oggi considerevolmente più complessa: la tensione per il confronto tra le superpotenze nucleari è stata infatti sostituita da preoccupazioni maggiori riguardo la proliferazione illecita di materiale o armi nucleari, unita alla minaccia del terrorismo che è diventata, in questi ultimi tempi, di particolare interesse a seguito dei terribili eventi a partire dal triste 11 Settembre 2001.
La rivelazione e caratterizzazione dei materiali nucleari costituisce un rilevante contributo che la scienza può fornire alla società. Si tratta in particolare di un contributo alla safety e security, alle salvaguardie nucleari, alla non proliferazione e alla rivelazione di traffico illecito di materiali nucleari e sorgenti radioattive. L’obiettivo che ci si è posti nella ricerca qui presentata è quello di progettare, mettere a punto e validare un dispositivo per la rivelazione in tempo reale di materiale nucleare. Le applicazioni del dispositivo qui presentato possono essere le più diverse, dall’analisi di valigie e pacchi sospetti in campo da parte di artificieri, al controllo bagagli da stiva in aeroporti o centri di trasporto nevralgici in genere, ai controlli doganali o di frontiera.
Tra le principali tecnologie coinvolte nella misura dei materiali nucleari che includono analisi distruttive (DA, Destructive Analysis) e analisi non distruttive (NDA, Non Destructive Analysis), la capacità di penetrazione dei neutroni nella materia e quindi la possibilità di indagare il campione sospetto in profondità rendono le tecniche neutroniche attive una scelta ottimale ai fini della ricerca. La tecnica su cui si basa il funzionamento del dispositivo presentato è in particolare la Differential Die-Away time Analysis (DDAA), una tecnica attiva di ispezione nucleare sviluppata originariamente per stabilire la presenza di materiale fissile nei fusti di rifiuti radioattivi. Tale tecnica è basata sulla differenza sostanziale tra i tempi di permanenza all’interno del sistema di neutroni veloci di interrogazione, prodotti da un generatore di neutroni, e i neutroni generati da fissione termica per interazione dei neutroni di interrogazione termalizzati e i nuclei di fissile eventualmente presenti. In particolare, il segnale proveniente dai neutroni pronti da fissione termica è registrato quando ormai i neutroni veloci di interrogazione sono in pratica scomparsi.
Prima della messa a punto del dispositivo è stata condotta un’analisi di fattibilità mediante simulazioni MCNPX. Gli elementi simulati di cui è costituito il dispositivo sono:
• un generatore compatto di neutroni basato sulla reazione di fusione d-t;
• dieci contatori proporzionali He-3 alloggiati in due blocchi di polietilene ad alta densità;
• una struttura moderante che circonda il campione in analisi realizzata in carta da fotocopie;
• un campione contenente circa 2g di U-235.
Per confrontare diverse configurazioni simulate è risultata necessaria la definizione di una Figura di Merito (FOM) mediante un criterio matematico basato sull’interpolazione ai minimi quadrati delle curve DDAA. Tale FOM è un parametro quantitativo che caratterizza la qualità della configurazione: maggiore è la FOM, più appropriata all’implementazione sperimentale della DDAA è la geometria analizzata. Dal calcolo della FOM per diverse configurazioni è emerso che le prestazioni ottimali si raggiungono nel caso in cui venga realizzata una geometria a cavità che massimizzi le interazioni dei neutroni, aumentando la popolazione termica e la probabilità di fissione termica sui nuclei di U-235.
È stato poi necessario procedere alla caratterizzazione sperimentale del generatore di neutroni e dei rivelatori a He-3. Il generatore di neutroni (MP320 Thermo Electron Corporation) è stato caratterizzato in due fasi: in una prima fase è stato utilizzato un Berthold LB6411, in una seconda fase un rivelatore al diamante.
È stato effettuato il confronto del flusso valutato a 50 cm dal target del generatore in diverse posizioni angolari tra i dati forniti dalla casa costruttrice, quelli ottenuti mediante simulazione MCNPX del generatore e quelli ottenuti per elaborazione dei dati sperimentali acquisiti con i due rivelatori.
Date le sue capacità spettrometriche, il rivelatore al diamante ha permesso inoltre di valutare l’energia dei neutroni emessi in corrispondenza delle diverse direzioni di emissione. I valori ottenuti sono risultati in accordo con i dati teorici.
La caratterizzazione dei 10 contatori proporzionali a He-3 ha permesso di valutare la tensione ottimale di funzionamento. Valutando i conteggi registrati in presenza di una sorgente di neutroni al variare della tensione è stata ricostruita la curva di conteggio. La tensione scelta all’interno del plateau della curva di conteggio conferisce stabilità al sistema di rivelazione rispetto alle possibili oscillazioni del valore stesso della tensione e corrisponde alla situazione in cui i conteggi registrati equivalgono all’area sottesa alla distribuzione differenziale delle altezze d’impulso caratteristica del rivelatore a He-3.
Il dispositivo messo a punto è stato infine testato in diverse campagne sperimentali che hanno mostrato come il dispositivo stesso sia in grado di rivelare 2g di U-235 indipendentemente dall’ambiente in cui opera. La rivelazione è avvenuta in circa 2 minuti con una resa del generatore dell’ordine di 10^7 n/s. Il dispositivo presenta dunque le potenzialità di una rivelazione real-time nel caso di resa massima del generatore (10^8 n/s).
Successive campagne sperimentali e simulazioni hanno messo in luce i limiti attuali del dispositivo e i possibili futuri campi di studio. In particolare si è evidenziata la necessità di studiare l’influenza dello stato fisico del campione e della matrice in cui è inglobato e di ottimizzare il dispositivo in termini di dimensioni della cavità di indagine e di riduzione delle minime quantità rivelabili
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Investigating pseudoscalar and scalar Dark Matter
No full textIn this paper another class of Dark Matter candidate particles - the pseudoscalar and scalar light bosonic candidates - is discussed. Particular care is devoted to the study of the processes for their detection (which only involves electrons and photons/X-rays) in a suitable underground experimental setup. For this purpose the needed calculations are developed and various related aspects and phenomenologies are discussed. In particular, it is shown that - in addition to the WIMP cases already discussed elsewhere - there is also possibility for a bosonic candidate to account for the 6.3 sigma C.L. model independent evidence for the presence of a particle DM component in the galactic halo observed by DAMA/NaI. Allowed regions in these scenarios are presented also paying particular care on the cosmological interest of the bosonic candidate
Further results on the WIMP annual modulation signature by DAMA/NaI
No full textThe ≃ 100 kg highly radiopure NaI(Tl) set-up of the DAMA project (DAMA/NaI) has investigated the model- independent WIMP annual modulation signature over seven annual cycles for a total exposure of 107731 kg × day, obtaining a model-independent evidence for the presence of a dark matter particle component in the galactic halo at 6.3 σ C.L.. Some of the many possible corollary model-dependent quests for the candidate particle have been investigated with the total exposure as well. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved
Prospects for DAMA/LIBRA and beyond
No full textAs a result of about five years of new developments, the second-generation LIBRA (Large sodium Iodide Bulk for RAre processes) set-up of the DAMA experiment has been realized and installed in the Gran Sasso National Laboratory of the I.N.F.N.. It is made of ≃250 kg low-background NaI(Tl) detectors and has been operative since March 2003. It works as an observatory for rare processes and is mainly devoted to further investigation on the dark matter particle component in the galactic halo. New R&D efforts toward a possible NaI(Tl) ton set-up, which we proposed in 1996, have been funded and started in 2003. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved
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