Exploring AMS for the measurement of the (n,gamma) cross-section on 209Bi at energies relevant for nuclear astrophysics and nuclear technology

Peter Kueß

doi:10.25365/thesis.5293

You are here: University of Vienna PHAIDRA Detail o:1257926

Title (eng)

Exploring AMS for the measurement of the (n,gamma) cross-section on 209Bi at energies relevant for nuclear astrophysics and nuclear technology

Parallel title (deu)

Untersuchung des (n,gamma) Wirkungsquerschnittes an 209Bi mit AMS im nuklear astrophysikalisch und nukleartechnolgisch relevanten Energiebereich

Author

Peter Kueß

Advisor

Robin Golser

Assessor

Robin Golser

Abstract (deu)

Für neue Nukleartechniken existiert ein gesteigertes Interesse an Wismut: Als Spallationstarget in Acceleartor Driven Systems (ADS), als auch als Kühlmittel in “Schnellen Neutronenreaktoren”. In der nuklearen Astrophysik beendet der Neutroneneinfang von 209Bi die Nukleosynthese von schwereren Elementen im sogenannten s-Prozess. Unter diesen Aspekten wächst der Bedarf nach einem genau bekanntenWert des Wirkungsquerschnittes für den Neutroneneinfang von 209Bi. Das Reaktionsprodukt 210Bi kommt sowohl im Grundzustand (210gBi, t1/2 = 5.013 Tage), als auch als langlebiges Isomer 210mBi (t1/2 = 3 · 10^6 Jahre) vor. An VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) ist die Reaktion 209Bi(n, )210(g+m)Bi sowohl im thermischen Bereich (0.025 eV), als auch im Resonanzbereich (keV) analysiert worden. Um die Nachweisgrenze für 210mBi Messungen an VERA zu bestimmen, wurden eine Reihe von Wismutproben am TRIGA Reaktor am Atominstitut in Wien mit thermischen Neutronen bestrahlt. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, erstmalig den Neutroneneinfang von 209Bi im Resonanzbereich, mit AMS, zu untersuchen. Die Herausforderung von 210Bi Messungen mittels AMS ist die Unterdrückung des Hintergrundes, der sowohl durch 209BiH− als auch durch 210Po entsteht.

Abstract (eng)

Accurate neutron-capture cross-sections of 209Bi became of importance since new nuclear technologies have triggered interests on the use of bismuth: as a coolant for fast neutron reactors and as spallation target in accelerator driven systems (ADS). In nuclear astrophysics, neutron capture of 209Bi terminates nucleosynthesis of heavier elements in the s-process. The reaction product 210Bi may exist in its ground state (210gBi, t1/2 = 5.013 days), and as long-lived isomer 210mBi (t1/2 = 3 · 10^6 years). The reaction 209Bi(n, )210(g+m)Bi is studied with accelerator mass spectrometry (AMS) at VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) for thermal neutron energies (0.025 eV) and for the resonance region (keV). To explore the detection limit at VERA for measurements of the long-lived 210mBi, a series of bismuth samples was irradiated with thermal neutrons from the TRIGA reactor of the Atominstitut in Vienna. The aim of this thesis is to use AMS, for the first time, to study the neutron-capture of 209Bi in the keV neutron-energy-range. The challenge of measuring 210Bi with AMS is the interfering background, produced by 209BiH− injection, and the isobar 210Po, the decay product of 210gBi.

Keywords (eng)

210mBiAMSneutron-capture cross-sectionnucleosynthesis

Keywords (deu)

210mBiAMSWirkungsquerschnittNukleosynthese

Subject (deu)

Experimentalphysik

Subject (deu)

Kernphysik

Type (deu)

Diplomarbeit

Persistent identifier

https://phaidra.univie.ac.at/o:1257926