Study and characterization of the response functions of solid state nuclear track detector: application to radon and neutron dosimetry
Description
This thesis was prepared in co-tutelage between the University of Strasbourg and the University of Technical Sciences and Technology of Bamako (Mali). It deals principally with the characterization of Solid State Nuclear Track Detectors (SSNTD) for measuring radon and neutrons in conformity with the new recommendations of the International Commission for Radiation Protection (CIPR-103). The response functions of PN3 and Neutrak, associated with adapted converters, have been studied in irradiations with neutrons at the Am-Be irradiator of the IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien), with 1 to 3 MeV protons of the Van de Graaff accelerator of the INESS (Institut d'Electronique du Solide et des Systemes) and by reference thermal and fast neutrons at the IRSN (Institut de Radiologie et de Surete Nucleaire). As concerns neutron dosimetry, we could reproduce the results of fast neutron intercomparison test organized by the IRSN, which validated our experimental methods and permits them to be applied to thermal neutrons. A prototype neutron dosimeter based on thermal detection has been successfully tested at the IPHC's irradiator. The feasibility of a dosimeter to discriminate thermal and fast neutrons using boron-containing BE10 and BN1 converters has been demonstrated. Calibrations of PN3 with protons and alpha particles will permit reconstituting neutron energy spectrum and to determine the associated dose. Calibration of CR-39 in a 222Rn chamber furnished the value 0.12 ± 0.02 tr.cm-2.d-1.Bq-1.m3 that can be compared to the value 0.13 tr.cm-2.d-1.Bq-1.m3 obtained by MCNPX simulation. As an application, the concentration and annual effective dose of radon has been determined for the first time in some dwellings of Bamako. All of the values are within the security limits recommended by the CIPR. Also for the first time, measurements by gamma spectrometry and by contact radiography were made on samples of Malian soil. The mass activities measured for the regions of Segou, Sikasso, Bamako and Kayes fall in the range of 19.9 to 132 Bq.kg-1. (author)
Abstract (French)
Cette these a ete preparee en cotutelle entre l'Universite de Strasbourg et l'Universite des Sciences Techniques et Technologies de Bamako (Mali). Elle s'articule principalement autour de la caracterisation des Detecteurs Solides de Traces Nucleaires (DSTN) afin de les utiliser pour la metrologie du radon et des neutrons conformement aux nouvelles recommandations de la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR-103). Les fonctions de reponse de PN3 et Neutrak, associes avec des convertisseurs adaptes, ont ete etudies en les irradiant par des neutrons du calibrateur Am-Be de l'IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien), aux protons de 1 a 3 MeV de l'accelerateur Van de Graaff de l'INESS (INstitut d'Electronique du Solide et des Systemes) et par des neutrons de reference thermiques et rapides aupres des installations de l'IRSN (Institut de Radiologie et de Surete Nucleaire). En dosimetrie neutronique, nous avons pu reproduire les resultats d'un test d'intercomparaison pour des neutrons rapides organise par l'IRSN qui a valide nos mesures experimentales, ce qui a permis de les appliquer aux neutrons thermiques. Un prototype de dosimetre neutrons base sur la detection des thermiques a ete teste avec succes au calibrateur de l'IPHC. Nous avons ainsi pu demontrer la faisabilite d'un dosimetre pouvant discriminer la contribution des neutrons thermiques des neutrons rapides par des convertisseurs charges en bore BE10 et BN1. Les etalonnages de PN3 par des protons et des particules alpha permettraient de reconstituer le spectre en energie des neutrons et de determiner la dose associee. En metrologie radon, l'etalonnage de CR-39 dans une chambre a 222Rn a fourni une valeur de 0,12 ± 0,02 tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3. Elle a ete comparee a la valeur 0,13 tr.cm-2.j-1.Bq-1.m3 obtenue par simulation Monte Carlo a l'aide du code MCNPX. Comme application, la concentration et la dose effective annuelle du radon ont ete determinees pour la premiere fois dans des habitats de Bamako. Toutes les valeurs obtenues se trouvent dans les limites de securite recommandees par la CIPR. Egalement pour la premiere fois, des mesures par spectrometrie gamma et par contact radiographie ont ete realisees sur des echantillons de sol malien. Les activites massiques mesurees pour les regions de Segou, Sikasso, Bamako et Kayes se trouvent dans la gamme de 19,9 a 132 Bq.kg-1. (auteur)
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Additional titles
- Original title (French)
- Etude et caracterisation des fonctions de reponse des Detecteurs Solides de Traces Nucleaires: Application a la dosimetrie radon et neutron
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 156 p.
- Report number
- FRNC-TH--10262
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 49101632
- Subject category
- S46: INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY; S61: RADIATION PROTECTION AND DOSIMETRY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ALPHA DOSIMETRY; AUTORADIOGRAPHY; CALIBRATION; DIELECTRIC TRACK DETECTORS; FAST NEUTRONS; GAMMA SPECTROSCOPY; INTERLABORATORY COMPARISONS; MALI; MONTE CARLO METHOD; NEUTRON DOSIMETRY; PARTICLE DISCRIMINATION; RADIATION MONITORING; RADON 222; RESPONSE FUNCTIONS; THERMAL NEUTRONS; THERMALIZATION; VALIDATION; VAN DE GRAAFF ACCELERATORS
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; AFRICA; ALPHA DECAY RADIOISOTOPES; BARYONS; CALCULATION METHODS; DAYS LIVING RADIOISOTOPES; DEVELOPING COUNTRIES; DOSIMETRY; ELECTROSTATIC ACCELERATORS; ELEMENTARY PARTICLES; EVEN-EVEN NUCLEI; FERMIONS; FUNCTIONS; HADRONS; HEAVY NUCLEI; ISOTOPES; MEASURING INSTRUMENTS; MONITORING; NEUTRONS; NUCLEI; NUCLEONS; PARTICLE IDENTIFICATION; RADIATION DETECTORS; RADIOISOTOPES; RADON ISOTOPES; SLOWING-DOWN; SPECTROSCOPY; TESTING
Optional Information
- Notes
- Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses