Elaboration of the TDR for the BELEN Detector

Abstract

El projecte final de carrera descrit a continuació tracta sobre l’elaboració del Technical Design Report (TDR) o document tècnic de disseny del detector de neutrons BELEN concebut i desenvolupat a la UPC. És necessari aquest document per tal d’aconseguir l’aprovació del detector i esdevenir, aquest, part de la instrumentació de l’experiment DESPEC de la futura instal·lació FAIR. L’objectiu d’aquest detector és identificar i registrar els neutrons retardats emesos després de la desintegració (o -delayed neutron) d’un nucli exòtic. Conèixer la probabilitat d’emissió d’aquests neutrons (o Pn) és cabdal en àmbits tant diversos com la tecnologia de reactors nuclears, l’estructura nuclear dels elements més exòtics de la taula periòdica o els processos de nucleosíntesi que ocorren en les explosions de supernoves. El detector de neutrons BELEN consta de 48 comptadors proporcionals de gas 3He disposats estratègicament en tres anells concèntrics dins una matriu de polietilè (de dimensions 90 x 90 x 80 cm3) per obtenir la màxima eficiència garantint al mateix temps una baixa dependència en l’energia inicial dels neutrons (en un rang de 0,1 keV a 2 MeV). Prèvies simulacions basades en mètodes de Monte Carlo (amb el codi MCNPX) donaven una eficiència mitja del 45% i un factor de planaritat de 1,07. En aquest projecte s’utilitza el codi de simulació Monte Carlo Geant4 per validar i estudiar diversos paràmetres del detector, com per exemple la longitud i pressió òptimes dels comptadors. D’entre la documentació tècnica requerida per al TDR en destaquen la solució adoptada en el sistema de presa de dades (basada en el concepte triggerless), una estructura mòbil dissenyada per centrar de forma precisa el detector al feix d’ions, la descripció dels possibles procesos de calibratge o l’explicació dels requeriments necessaris del futur emplaçament del detector.