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AMS measurement of the reaction 35Cl(n,gamma)36Cl and its relevance to astrophysics and nuclear technology
Stefan Pavetich
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Anton Wallner
DOI
10.25365/thesis.13140
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30391.26412.583854-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das langlebige Radionuklid 36Cl (t1/2 = 301000 a) wird hauptsächlich durch die Neutroneneinfangreaktion 35Cl(n,gamma)36Cl produziert. 35Cl, das stabile Saatnuklid für diese Reaktion fungiert in späteren Brennphasen von Sternen als sogenanntes Neutronengift. Dies macht die obige Reaktion für astrophysikalische Netzwerkberechnungen, deren Ziel die Bestimmung der Element- und Isotopenhäufigkeiten ist, relevant. Wegen der langen Halbwertszeit von 36Cl ist der Wirkungsquerschnitt von 35Cl(n,gamma)36Cl auch für die Kerntechnologie interessant. Diese Arbeit verfolgt folgende Ziele: Erstens die Produktion von unabhängigen 36Cl/35Cl-Referenzmaterial für AMS Messungen (accelerator mass spectrometry) und zweitens die Bestimmung des MACS (Maxwellian averaged cross-section) der Reaktion 35Cl(n,gamma)36Cl für ein Maxwell-Boltzmann Neutronenenergiespektrum von 25 keV. Für die Produktion des unabhängigen 36Cl/35Cl-Referenzmaterials wurden NaCl-Tabletten an zwei Forschungsreaktoren mit Neutronen bestrahlt. Die zur Berechnung des 36Cl/35Cl-Verhältnisses verwendete Neutronenfluenz wurde durch Goldmonitore ermittelt. Die AMS-Messung, der bestrahlten Proben wurde mit VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) durchgeführt. Zur Bestimmung des 25 keV-MACS von 35Cl(n,g)36Cl wurden AMS- Messungen an Proben aus zwei NaCl Tabletten durchgeführt, die zuvor mit einem Neutronenspektrum, welches fast einer Maxwell-Boltzmann-Verteilung von 25 keV entsprach, bestrahlt wurden. Durch die Kombination der mit AMS gemessenen Isotopenverhältnisse und der Neutronenfluenz bei der Bestrahlung wurde der MACS errechnet. Für die beiden bestrahlten Tabletten KIT1 und KIT2 erhielten wir folgende Resultate: MACS(KIT1)=(10.5+/-0.6) mbarn; MACS(KIT2) =(8.8+/-0.5) mbarn. Eine mögliche Ursache dieser Abweichung, die in Zukunft untersucht werden wird, ist die Geometrie bei der Neutronenaktivierung.
Abstract
(Englisch)
36Cl is a long-lived radionuclide (t1/2 = 301000 a), which is dominantly produced via the reaction 35Cl(n,gamma)36Cl. The seed nuclei of this reaction, the stable 35Cl, acts as neutron poison in nucleosynthesis processes in stars. This makes the reaction important for astrophysical network calculations. Due to the long half-life of 36Cl, the cross-section of 35Cl(n,gamma)36Cl is also important for nuclear technology. The two main goals of the present work are: First the production of an independent 36Cl/35Cl reference material for accelerator mass spectrometry (AMS) measurements and second the determination of the Maxwellian averaged cross-section (MACS) of 35Cl(n,gamma)36Cl at 25 keV using AMS. Approaching the first goal, NaCl-pellets were irradiated with neutrons in two research reactors. The neutron fluence used for the calculation of the 36Cl/35Cl-ratio of the irradiated samples was determined via gold fluence monitors. The AMS measurements on these samples were performed at VERA (Vienna Environmental Research Accelerator). To determine the 25 keV-MACS of 35Cl at stellar energies, AMS measurements were performed on two samples, which were irradiated with neutrons of a Maxwell-Boltzmann energy distribution of 25 keV. Combining the AMS- and the neutron-fluence data, the MACS for 35Cl at 25 keV was calculated. From the first irradiated sample we obtained a MACS of (10.5+/-0.6) mbarn. The second sample resulted in a MACS-value of (8.8+/-0.5) mbarn. A possible origin of this difference might be the geometry of the neutron activation, which will be investigated in the future.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
AMS VERA neutron capture cross-section 35Cl(n,gamma)36Cl 35Cl 36Cl neutron activations neutron fluence-measurements Maxwellian averaged cross-section /36Cl-AMS reference material
Schlagwörter
(Deutsch)
AMS VERA Neutroneneinfangwirkungsquerschnitt 35Cl(n,gamma)36Cl 35Cl 36Cl Neutronenaktivierung Neutronenfluenzmessungen Maxwellian averaged cross-section 36Cl-AMS Referenzmaterial
Autor*innen
Stefan Pavetich
Haupttitel (Englisch)
AMS measurement of the reaction 35Cl(n,gamma)36Cl and its relevance to astrophysics and nuclear technology
Paralleltitel (Deutsch)
AMS Messung der astrophysikalisch und kerntechnisch relevanten Reaktion 35Cl(n,gamma)36Cl
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
XII, 111 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Anton Wallner
AC Nummer
AC08408467
Utheses ID
11817
Studienkennzahl
UA | 411 | | |