Caratterizzazione teorica e sperimentale del fascio neutronico di un generatore di neutroni del tipo D-T e conseguente analisi dosimetrica

Ai fini della caratterizzazione dell’emissione neutronica di un generatore commerciale del tipo D-T, che produce fasci pulsati di neutroni a 14 MeV, sono stati condotti in parallelo una campagna di misure sperimentali con un rivelatore di neutroni Berthold LB 6411, contenente un contatore ad 3He/CH4, e uno studio teorico mediante il codice MCNP, Monte Carlo N-Particle code, sviluppato presso il Laboratorio Nazionale di Los Alamos, codice di trasporto per neutroni, fotoni ed elettroni che utilizza il metodo Monte Carlo. Precedentemente alla campagna metrologica è stata condotta un’analisi dei rischi per il personale coinvolto mediante dati documentali del costruttore, metodi analitici e metodi numerici (codice MCNP) ed è stato stilato un programma di radioprotezione con criteri e procedure di utilizzo del generatore. Successivamente si è proceduto alla preparazione di una adeguata configurazione sperimentale per la caratterizzazione dell’emissione del generatore sull’intero angolo solido, configurazione che è stata puntualmente simulata tramite il codice MCNP per poter confrontare i valori misurati con i risultati teorici. Prima dell’utilizzo, il rivelatore di neutroni LB 6411 è stato sottoposto ad una verifica di taratura a tre energie diverse con le classiche sorgenti di Cf e di Am-Be e, inoltre, con il Frascati Neutron Generator, allo scopo di verificarne il comportamento quando sottoposto a un flusso di neutroni da circa 14 MeV. Sono stati quindi misurati i valori di rateo di dose tramite il rivelatore LB 6411 posto in diversi punti a 1 m di distanza dal target del generatore operato alle condizioni di riferimento dichiarate dalla casa costruttrice, ed i valori ottenuti sono stati corretti utilizzando la curva di risposta in energia del rivelatore in funzione dello spettro energetico ricavato dalla simulazione con il codice MCNP. I ratei di dose misurati, corretti come detto, sono stati confrontati con i risultati delle simulazioni. La validazione dei risultati simulati, mediante le misure sperimentali, ha confermato l’emissione neutronica del generatore nelle condizioni di riferimento e consente di ricostruire attraverso MCNP,la reale emissione neutronica del generatore in qualsiasi condizione di esercizio, in funzione delle diverse impostazioni di setup per frequenza, tensione e corrente, permettendo una più accurata progettazione dell’utilizzo del generatore all’interno di attività sperimentali future.