Βαθμονόμηση ανιχνευτικής διάταξης γερμανίου για τον προσδιορισμό του ισοτόπου Be-7 στα ατμοσφαιρικά αερολύματα με χρήση τεχνικών προσομοίωσης Monte Carlo

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας Δ.Ε. είναι η βελτίωση της μεθοδολογίας προσδιορισμού της συγκέντρωσης του ισοτόπου κοσμικής προέλευσης Be-7 στην ατμόσφαιρα, η οποία ακολουθείται στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του ΕΜΠ. Το ισότοπο αυτό απαντάται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις (<10mBq/m3). Στόχος της επιδιωκόμενης βελτίωσης είναι η καλύτερη μελέτη της κύμανσης της συγκέντρωσης του συγκεκριμένου ισοτόπου στην ατμόσφαιρα και μάλιστα σε μικρή κλίμακα χρόνου (μερικές ώρες). Για το λόγο αυτό εισάγεται νέα γεωμετρία ανάλυσης φίλτρων αέρα η οποία βαθμονομείται με χρήση των τεχνικών προσομοίωσης Monte Carlo (κώδικας PENELOPE).Η νέα γεωμετρία συγκρίνεται με την ισχύουσα και καταδεικνύονται τα πλεονεκτήματα της, ενώ εφαρμόζεται και σε ημερήσιο κύκλο δειγματοληψιών ατμοσφαιρικού αέρα από όπου αποδεικνύεται η δυνατότητα ανίχνευσης της κύμανσης της συγκέντρωσης του ισοτόπου στα πλαίσια μίας ημέρας. Τέλος, γίνεται προσπάθεια προσδιορισμού του ισοτόπου στο βρόχινο νερό.

The subject of this diploma thesis is the improvement of the method used in the Nuclear Engineering Department of NTUA (National Technical University of Athens) to measure the concentration of the cosmogenic isotope Be-7. This isotope is detected in very low concentrations in the atmospheric air (<10mBq/m3). The aim of this improvement is the more efficient detection of the concentration variability of Be-7 in the atmospheric aerosol, especially during a short period of time (a few hours). A new geometry for the filters used in the atmospheric air sampling was introduced. The efficiency calibration for this geometry and the XtRa detector of the department is carried out using Monte Carlo simulation techniques (PENELOPE code). The new geometry is compared to the old one and the results obtained show the advantages of this new geometry. In addition, the new geometry is applied to a series of consequent air sampling during one day (24 hours). The results of these sampling prove that the new geometry gives the ability to detect the concentration variation during the short period of 24 hours. Finally, an attempt to detect the isotope Be-7 in rain water was conducted.