Thermal cross-section and resonance integral of the 41K(n,g)42K(n,g)43K reaction measurement

Pastilhas de nitrato de potássio foram irradiadas no núcleo do reator de pesquisas IEA-R1m do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN/CNEN-SP, operando a 2 MW de potência, para determinar a secção de choque térmica e integral de ressonância da reação 41K(n,g)42K. O fluxo de nêutrons foi monitorado com folhas de liga ouro-alumínio. As atividades induzidas nos alvos foram determinadas por espectroscopia gama com detectores de germânio hiper puro. Os cálculos realizados se basearam no formalismo de Westcott. Foram realizadas simulações com o código MCNP (Monte Carlo N-Particle) para determinar a auto-blindagem e a depressão do fluxo de nêutrons nas pastilhas durante as irradiações e os fatores de correção da eficiência de detecção para fontes volumétricas, que leva em conta a absorção de raios gama nas mesmas. Foi efetuado um tratamento estatístico das incertezas envolvidas e determinadas as covariâncias entre os resultados, incluindo aquelas decorrentes das incertezas do padrão de referência (ouro). Os resultados obtidos foram comparados com os de outros autores. Foi testada a possibilidade de se observar o produto da reação 41K(n,g)42K(n,g)43K.Pellets of potassium nitrate were irradiated in the IPEN/CNEN-SP (Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares, Comissao de Energia Nuclear, Sao Paulo, SP) IEAR1m reactor core operating at 2 MW power in order to determine the 41K(n,g)42K reaction thermal cross-section and resonance integral. The neutron flux was monitored by Au-Al alloy foils, and the Westcott formalism was applied. Neutron self-shielding, flux depression and gamma-ray self-absorption in the relatively large samples, as well as the gamma-ray detection efficiency correction factor, were determined by simulation with MCNP code. The data reduction statistical methods included the determination of the covariances between the obtained results and the standard cross-sections used (Au). The results were compared to those already published. The observation of the consecutive neutron capture reaction leading to 43K was tried

Measurements of thermal cross section and resonance integral for 34S(n,)35S and 42K(n,)43K reactions - Improvement by Monte Carlo simulation

Amostras de nitrato de potássio e enxofre natural foram irradiadas no núcleo do reator de pesquisas IEA-R1 do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN/CNEN-SP, operando entre 3,5 e 5 MW de potência, para determinar as secções de choque térmicas e integrais de ressonância das reações 34S(n,)35S e 42K(n,)43K. O fluxo de nêutrons foi monitorado com ligas ouro-alumínio. As atividades induzidas nos alvos de ouro-alumínio e nitrato de potássio foram medidas com um detector semicondutor de germânio hiper puro; as atividades dos alvos de enxofre foram determinadas com um sistema de coincidências 4\\pi\\beta - \\gamma. Os efeitos de depressão de fluxo, autoblindagem e autoabsorção nos alvos foram corrigidos com base em simulações com o método de Monte Carlo por meio do programa MCNP. O programa PENELOPE, também baseado no método de Monte Carlo, foi modificado para simular o comportamento do sistema de coincidências 4\\pi\\beta - \\gamma. O formalismo de Westcott e o método da razão de cádmio foram usados para determinar os fluxos de nêutrons térmicos e epitérmicos, assim como as secções de choque térmicas e integrais de ressonância de ambos nuclídeos. Foi efetuado um tratamento estatístico das incertezas envolvidas e determinadas as covariâncias entre os resultados, incluindo aquelas decorrentes das incertezas do padrão de referência (ouro). As reações 34S(n,)35S e 42K(n,)43K apresentaram, respectivamente, seções de choque térmicas de 228(14) mb e 44,8(9) b, e integrais de ressonância de 144(6) mb e 1635(75) b. Estes resultados são incompatíveis com aqueles obtidos com cálculos teóricos. A seção de choque térmica da reação 34S(n,)35S concorda com valores obtidos por outros autores, dentro das incertezas experimentais.Samples of potassium nitrate and natural sulphur were irradiated in the IPEN/CNEN-SP IEA-R1 research reactor core, operating between 3.5 and 5 MW, to determine the thermal neutron cross sections and resonance integrals of 34S(n,)35S and 42K(n,)43K reactions. The neutron flux was monitored with gold-aluminium alloy. The activities induced in targets of gold-aluminium and potassium nitrate were measured with a high purity germanium detector. Sulphur targets activities were determined with a 4\\pi\\beta-\\gamma coincidences system by the tracer method. Flux depression, self-shielding and self-absorption in the targets was evaluated by simulations using the MCNP software. The PENELOPE software, also based on Monte Carlo method, was modified to simulate the behavior of the 4\\pi\\beta-\\gamma coincidence system. The Westcott formalism and the cadmium ratio method were used to determine epithermal and thermal neutrons flux as well as the thermal cross sections and resonance integrals of both nuclides. A statistical analysis of the uncertainties was performed and the covariance between the results was determined, including those arising from the uncertainties of the gold reference standard. The results were compared with experimental values and theoretical predictions obtained by other authors. The 34S(n,)35S and 42K(n,)43K reactions had, respectively, thermal cross sections of 228(14) mb and 44.8(9) b, and integral resonances of 144(6) mb and 1635(75) b. These results are incompatible with the obtained with theoretical calculations. The 34S(n,)35S reaction thermal cross section agrees with values obtained by other authors, within the experimental uncertainties

K-41(n, gamma)K-42 thermal and resonance integral cross section measurements

We measured the K-41 thermal neutron absorption and resonance integral cross sections after the irradiation of KNO3 samples near the core of the IEA-R1 IPEN pool-type research reactor. Bare and cadmium-covered targets were irradiated in pairs with Au-Al alloy flux-monitors. The residual activities were measured by gamma-ray spectroscopy with a HPGe detector, with special care to avoid the K-42 decay beta(-) emission effects on the spectra. The gamma-ray self-absorption was corrected with the help of MCNP simulations. We applied the Westcott formalism in the average neutron flux determination and calculated the depression coefficients for thermal and epithermal neutrons due to the sample thickness with analytical approximations. We obtained 1.57(4) and 1.02(4) b, for thermal and resonance integral cross sections, respectively, with correlation coefficient equal to 0.39.CAPES (Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior, Brazil)Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES), BrazilFAPESP (Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo, Brazil)Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP), BrazilCNPq (Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento)Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq