High-accuracy determination of the neutron flux in the new experimental area n_TOF-EAR2 at CERN

  • M. Sabaté-Gilarte
  • M. Barbagallo
  • N. Colonna
  • F. Gunsing
  • P. Žugec
  • V. Vlachoudis
  • Y. H. Chen
  • A. Stamatopoulos
  • J. Lerendegui-Marco
  • M. A. Cortés-Giraldo
  • A. Villacorta
  • C. Guerrero
  • L. Damone
  • L. Audouin
  • E. Berthoumieux
  • L. Cosentino
  • M. Diakaki
  • P. Finocchiaro
  • A. Musumarra
  • T. Papaevangelou
  • M. Piscopo
  • L. Tassan-Got
  • O. Aberle
  • J. Andrzejewski
  • V. Bécares
  • M. Bacak
  • R. Baccomi
  • J. Balibrea
  • S. Barros
  • F. Bečvář
  • C. Beinrucker
  • F. Belloni
  • J. Billowes
  • D. Bosnar
  • M. Brugger
  • M. Caamaño
  • F. Calviño
  • M. Calviani
  • D. Cano-Ott
  • R. Cardella
  • A. Casanovas
  • D. M. Castelluccio
  • F. Cerutti
  • E. Chiaveri
  • G. Cortés
  • K. Deo
  • C. Domingo-Pardo
  • R. Dressler
  • E. Dupont
  • I. Durán
  • B. Fernández-Domínguez
  • A. Ferrari
  • P. Ferreira
  • R. J. W. Frost
  • V. Furman
  • K. Göbel
  • A. R. García
  • A. Gawlik
  • I. Gheorghe
  • T. Glodariu
  • I. F. Gonçalves
  • E. González
  • A. Goverdovski
  • E. Griesmayer
  • H. Harada
  • T. Heftrich
  • S. Heinitz
  • A. Hernández-Prieto
  • J. Heyse
  • D. G. Jenkins
  • E. Jericha
  • F. Käppeler
  • Y. Kadi
  • T. Katabuchi
  • P. Kavrigin
  • V. Ketlerov
  • V. Khryachkov
  • A. Kimura
  • N. Kivel
  • M. Kokkoris
  • M. Krtička
  • E. Leal-Cidoncha
  • C. Lederer
  • H. Leeb
  • M. Licata
  • S. Lo Meo
  • S. J. Lonsdale
  • R. Losito
  • D. Macina
  • J. Marganiec
  • T. Martínez
  • C. Massimi
  • P. Mastinu
  • M. Mastromarco
  • F. Matteucci
  • E. A. Maugeri
  • E. Mendoza
  • A. Mengoni
  • P. M. Milazzo
  • F. Mingrone
  • M. Mirea
  • S. Montesano
  • R. Nolte
  • A. Oprea
  • F. R. Palomo-Pinto
  • C. Paradela
  • N. Patronis
  • A. Pavlik
  • J. Perkowski
  • J. I. Porras
  • J. Praena
  • J. M. Quesada
  • K. Rajeev
  • T. Rauscher
  • R. Reifarth
  • A. Riego-Perez
  • M. S. Robles
  • P. C. Rout
  • C. Rubbia
  • J. A. Ryan
  • A. Saxena
  • P. Schillebeeckx
  • S. Schmidt
  • D. Schumann
  • P. Sedyshev
  • A. G. Smith
  • S. V. Suryanarayana
  • G. Tagliente
  • J. L. Tain
  • A. Tarifeño-Saldivia
  • A. Tsinganis
  • S. Valenta
  • G. Vannini
  • V. Variale
  • P. Vaz
  • A. Ventura
  • R. Vlastou
  • A. Wallner
  • S. Warren
  • M. Weigand
  • C. Wolf
  • P. J. Woods
  • C. Weiss
  • T. Wright
Special Article - Tools for Experiment and Theory
  • 167 Downloads

Abstract.

A new high flux experimental area has recently become operational at the n_TOF facility at CERN. This new measuring station, n_TOF-EAR2, is placed at the end of a vertical beam line at a distance of approximately 20m from the spallation target. The characterization of the neutron beam, in terms of flux, spatial profile and resolution function, is of crucial importance for the feasibility study and data analysis of all measurements to be performed in the new area. In this paper, the measurement of the neutron flux, performed with different solid-state and gaseous detection systems, and using three neutron-converting reactions considered standard in different energy regions is reported. The results of the various measurements have been combined, yielding an evaluated neutron energy distribution in a wide energy range, from 2meV to 100MeV, with an accuracy ranging from 2%, at low energy, to 6% in the high-energy region. In addition, an absolute normalization of the n_TOF-EAR2 neutron flux has been obtained by means of an activation measurement performed with 197Au foils in the beam.

References

  1. 1.
    N. Colonna et al., Energy Environ. Sci. 3, 1910 (2010)CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    OECD/NEA WPEC Subgroup 26 Final Report, Uncertainty and Target Accuracy Assessment for Innovative Systems Using Recent Covariance Data Evaluations, NEA No. 6410 (2008), http://www.nea.fr/html/science/wpec/volume26
  3. 3.
    G. Wallerstein et al., Rev. Mod. Phys. 69, 995 (1997)ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    F. Käppeler, R. Gallino, S. Bisterzo, Wako Aoki, Rev. Mod. Phys. 83, 157 (2011)ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    I. Porras et al., Nucl. Data Sheets 120, 246 (2014)ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    M. Sabaté-Gilarte et al., Rep. Pract. Oncol. Radiother. 21, 113 (2016)CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    C. Guerrero et al., Eur. Phys. J. A 49, 27 (2013)ADSCrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    C. Weiss et al., Nucl. Instrum. Methods A 799, 90 (2015)ADSCrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    S. Barros et al., J. Instrum. 10, 09003 (2015)CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    M. Barbagallo et al., Phys. Rev. Lett. 117, 152701 (2016)ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    ICRU, International Commission on Radiation Units and Measurements, report 60, issue 30, December 1998Google Scholar
  12. 12.
    M. Barbagallo et al., Eur. Phys. J. A 49, 156 (2013)ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    A.D. Carlson et al., Nucl. Data Sheets 110, 3215 (2009)ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    A.D. Carlson, Metrologia 48, S328 (2011)ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    L. Cosentino et al., Rev. Sci. Instrum. 86, 073509 (2015)ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    S. Marrone et al., Nucl. Instrum. Methods A 517, 389 (2004)ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    I. Giomataris et al., Nucl. Instrum. Methods A 376, 29 (1996)ADSCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    S. Andriamonje et al., J. Korean Phys. Soc. 59, 1597 (2011)CrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    I. Giomataris, R. De Oliveira, Patent CEA-CERN, Application Number 09 290 825.0 (2009), Method for fabricating an amplification gap of an avalanche particle detectorGoogle Scholar
  20. 20.
    C. Paradela et al., Phys. Rev. C 82, 034601 (2010)ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    D. Tarrío et al., Phys. Rev. C 83, 044620 (2011)ADSCrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    D. Tarrío, Neutron-induced fission fragment angular distribution at CERN n_TOF: The Th-232 case, PhD Thesis (2012)Google Scholar
  23. 23.
    Y.H. Chen, L. Tassan-Got, L. Audouin et al., EPJ Web of Conferences 146, 03020 (2017)CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    P. Zugec et al., Nucl. Instrum. Methods A 812, 134 (2016)ADSCrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    M.B. Chadwick et al., Nucl. Data Sheets 112, 2887 (2011)ADSCrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    A. Fasso, Technical Report CERN-2005-10, INFN/TC_05/11, SLAC-R-73 (2005), Fluka: A multi-particle transport codeGoogle Scholar
  27. 27.
    J. Allison et al., Nucl. Instrum. Methods A 835, 186 (2016)ADSCrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    J. Lerendegui et al., Eur. Phys. J. A 52, 100 (2016)ADSCrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    F. Gunsing et al., Phys. Rev. C 85, 064601 (2012)ADSCrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    F.J. Hambsch, I. Ruskov, Nucl. Sci. Eng. 163, 1 (2009)CrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    M.S. Moore, Nucl. Instrum. Methods 169, 245 (1980)ADSCrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    C. Borcea et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 513, 524 (2003)ADSCrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    R.J. Brown, L.M. Bollinger, Nucl. Sci. Eng. 4, 576 (1958)CrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    S. Lo Meo et al., Eur. Phys. J. A 51, 160 (2015)ADSCrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    D. Mancusi et al., Eur. Phys. J. A 53, 80 (2017)ADSCrossRefGoogle Scholar
  36. 36.

Copyright information

© SIF, Springer-Verlag GmbH Germany 2017

Authors and Affiliations

  • M. Sabaté-Gilarte
    • 1
    • 2
  • M. Barbagallo
    • 3
  • N. Colonna
    • 3
  • F. Gunsing
    • 4
  • P. Žugec
    • 5
  • V. Vlachoudis
    • 1
  • Y. H. Chen
    • 6
  • A. Stamatopoulos
    • 7
  • J. Lerendegui-Marco
    • 2
  • M. A. Cortés-Giraldo
    • 2
  • A. Villacorta
    • 8
  • C. Guerrero
    • 2
  • L. Damone
    • 3
  • L. Audouin
    • 6
  • E. Berthoumieux
    • 4
  • L. Cosentino
    • 9
  • M. Diakaki
    • 4
  • P. Finocchiaro
    • 9
  • A. Musumarra
    • 9
    • 10
  • T. Papaevangelou
    • 4
  • M. Piscopo
    • 9
  • L. Tassan-Got
    • 6
  • O. Aberle
    • 1
  • J. Andrzejewski
    • 11
  • V. Bécares
    • 12
  • M. Bacak
    • 1
    • 13
  • R. Baccomi
    • 14
  • J. Balibrea
    • 12
  • S. Barros
    • 15
  • F. Bečvář
    • 16
  • C. Beinrucker
    • 17
  • F. Belloni
    • 3
  • J. Billowes
    • 18
  • D. Bosnar
    • 5
  • M. Brugger
    • 1
  • M. Caamaño
    • 19
  • F. Calviño
    • 20
  • M. Calviani
    • 1
  • D. Cano-Ott
    • 12
  • R. Cardella
    • 1
  • A. Casanovas
    • 20
  • D. M. Castelluccio
    • 21
    • 22
  • F. Cerutti
    • 1
  • E. Chiaveri
    • 1
  • G. Cortés
    • 21
  • K. Deo
    • 19
  • C. Domingo-Pardo
    • 23
  • R. Dressler
    • 24
  • E. Dupont
    • 4
  • I. Durán
    • 19
  • B. Fernández-Domínguez
    • 19
  • A. Ferrari
    • 1
  • P. Ferreira
    • 15
  • R. J. W. Frost
    • 18
  • V. Furman
    • 25
  • K. Göbel
    • 17
  • A. R. García
    • 12
  • A. Gawlik
    • 11
  • I. Gheorghe
    • 26
  • T. Glodariu
    • 26
  • I. F. Gonçalves
    • 15
  • E. González
    • 12
  • A. Goverdovski
    • 27
  • E. Griesmayer
    • 13
  • H. Harada
    • 28
  • T. Heftrich
    • 17
  • S. Heinitz
    • 24
  • A. Hernández-Prieto
    • 1
    • 20
  • J. Heyse
    • 29
  • D. G. Jenkins
    • 30
  • E. Jericha
    • 13
  • F. Käppeler
    • 31
  • Y. Kadi
    • 1
  • T. Katabuchi
    • 32
  • P. Kavrigin
    • 13
  • V. Ketlerov
    • 27
  • V. Khryachkov
    • 27
  • A. Kimura
    • 28
  • N. Kivel
    • 24
  • M. Kokkoris
    • 7
  • M. Krtička
    • 16
  • E. Leal-Cidoncha
    • 19
  • C. Lederer
    • 33
  • H. Leeb
    • 13
  • M. Licata
    • 22
    • 34
  • S. Lo Meo
    • 21
    • 22
  • S. J. Lonsdale
    • 33
  • R. Losito
    • 1
  • D. Macina
    • 1
  • J. Marganiec
    • 11
  • T. Martínez
    • 12
  • C. Massimi
    • 22
    • 34
  • P. Mastinu
    • 35
  • M. Mastromarco
    • 3
  • F. Matteucci
    • 14
    • 36
  • E. A. Maugeri
    • 24
  • E. Mendoza
    • 12
  • A. Mengoni
    • 21
  • P. M. Milazzo
    • 14
  • F. Mingrone
    • 22
    • 1
  • M. Mirea
    • 26
  • S. Montesano
    • 1
  • R. Nolte
    • 37
  • A. Oprea
    • 26
  • F. R. Palomo-Pinto
    • 38
  • C. Paradela
    • 19
  • N. Patronis
    • 39
  • A. Pavlik
    • 40
  • J. Perkowski
    • 11
  • J. I. Porras
    • 41
  • J. Praena
    • 2
    • 41
  • J. M. Quesada
    • 2
  • K. Rajeev
    • 42
  • T. Rauscher
    • 43
    • 44
  • R. Reifarth
    • 17
  • A. Riego-Perez
    • 20
  • M. S. Robles
    • 19
  • P. C. Rout
    • 42
  • C. Rubbia
    • 1
  • J. A. Ryan
    • 18
  • A. Saxena
    • 42
  • P. Schillebeeckx
    • 29
  • S. Schmidt
    • 17
  • D. Schumann
    • 24
  • P. Sedyshev
    • 25
  • A. G. Smith
    • 18
  • S. V. Suryanarayana
    • 42
  • G. Tagliente
    • 3
  • J. L. Tain
    • 23
  • A. Tarifeño-Saldivia
    • 20
    • 23
  • A. Tsinganis
    • 7
  • S. Valenta
    • 16
  • G. Vannini
    • 22
    • 34
  • V. Variale
    • 3
  • P. Vaz
    • 15
  • A. Ventura
    • 22
  • R. Vlastou
    • 7
  • A. Wallner
    • 45
  • S. Warren
    • 18
  • M. Weigand
    • 17
  • C. Wolf
    • 17
  • P. J. Woods
    • 33
  • C. Weiss
    • 1
    • 13
  • T. Wright
    • 18
  1. 1.European Organization for Nuclear Research (CERN)GenevaSwitzerland
  2. 2.Departamento de Física Atómica, Molecular y NuclearUniversidad de SevillaSevillaSpain
  3. 3.Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di BariBariItaly
  4. 4.CEA IrfuUniversité Paris-SaclayGif-sur-YvetteFrance
  5. 5.Department of Physics, Faculty of ScienceUniversity of ZagrebZagrebCroatia
  6. 6.Centre National de la Recherche Scientifique/IN2P3 - IPNOrsayFrance
  7. 7.National Technical University of Athens (NTUA)AthensGreece
  8. 8.University of SalamancaSalamancaSpain
  9. 9.INFN Laboratori Nazionali del SudCataniaItaly
  10. 10.Dipartimento di FisicaUniversità di CataniaCataniaItaly
  11. 11.University of LodzLodzPoland
  12. 12.Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)MadridSpain
  13. 13.Technische Universität WienWienAustria
  14. 14.Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di TriesteTriesteItaly
  15. 15.Instituto Superior TécnicoLisbonPortugal
  16. 16.Charles UniversityPragueCzech Republic
  17. 17.Goethe University FrankfurtFrankfurtGermany
  18. 18.University of ManchesterManchesterUK
  19. 19.University of Santiago de CompostelaSantiago de CompostelaSpain
  20. 20.Universitat Politècnica de CatalunyaBarcelonaSpain
  21. 21.Agenzia nazionale per le nuove tecnologie (ENEA)BolognaItaly
  22. 22.Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di BolognaBolognaItaly
  23. 23.Instituto de Física CorpuscularUniversidad de ValenciaValenciaSpain
  24. 24.Paul Scherrer Institut (PSI)VillingenSwitzerland
  25. 25.Joint Institute for Nuclear Research (JINR)DubnaRussia
  26. 26.Horia Hulubei National Institute of Physics and Nuclear EngineeringMăgureleRomania
  27. 27.Institute of Physics and Power Engineering (IPPE)ObninskRussia
  28. 28.Japan Atomic Energy Agency (JAEA)Tokai-muraJapan
  29. 29.European Commission, Joint Research Centre, GeelGeelBelgium
  30. 30.University of YorkYorkUK
  31. 31.Karlsruhe Institute of TechnologyKarlsruheGermany
  32. 32.Tokyo Institute of TechnologyTokyoJapan
  33. 33.School of Physics and AstronomyUniversity of EdinburghEdinburghUK
  34. 34.Dipartimento di Fisica e AstronomiaUniversità di BolognaBolognaItaly
  35. 35.Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di LegnaroLegnaroItaly
  36. 36.Dipartimento di AstronomiaUniversità di TriesteTriesteItaly
  37. 37.Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)BraunschweigGermany
  38. 38.Depto. Ingeniería Electrónica, Escuela Técnica Superior de IngenierosUniversidad de SevillaSevillaSpain
  39. 39.University of IoanninaIoanninaGreece
  40. 40.University of Vienna, Faculty of PhysicsViennaAustria
  41. 41.University of GranadaGranadaSpain
  42. 42.Bhabha Atomic Research Centre (BARC)MumbaiIndia
  43. 43.Centre for Astrophysics ResearchUniversity of HertfordshireHatfieldUK
  44. 44.Department of PhysicsUniversity of BaselBaselSwitzerland
  45. 45.Australian National UniversityCanberraAustralia

Personalised recommendations