Development of Innovative Technology for Detection and Identification of Radioactive Materials

Durante gli ultimi 20 anni, 2477 incidenti collegati al contrabbando di materiale radioattivo sono stati segnalati all'IAEA. L'implementazione di sistemi per la rivelazione di materiale radioattivo alle frontiere, in porti, aeroporti, ecc. è una questione critica per ridurre il contrabbando e prevenirne ulteriori conseguenze. Rivelatori di neutroni basati sul 3He sono stati un componente comune nei portali di radiazione, ma la crescente richiesta di 3He ha causato una carenza del materiale con un grande aumento dei costi. Questa situazione ha motivato la comunità scientifica nello sviluppo di una nuova generazione di rivelatori di neutroni per sostituire i sistemi basati su 3He. In questa tesi viene realizzata la caratterizzazione completa, basata su esperimenti e simulazioni per Monte Carlo, di una serie di scintillatori liquidi moderni aventi capacità di discriminare neutroni dai gamma. Sono presentati nuovi risultati sulla uscita di luce e sulla efficienza per rivelazione di neutroni e gamma dello scintillatore EJ-309. Questo scintillatore accoppiato a un PMT H8500C è stato impiegato in un prototipo di spettrometro per neutroni e gamma compatto e portatile. E' stato realizzato uno studio completo del primo scintillatore plastico commerciale con capacità di discriminazione tra neutroni e gamma (EJ-299-33). La risposta dello scintillatore liquido EJ-339A (caricato con 4.6 % di 10B) è stata studiata in modo da potere discriminare tra eventi di neutroni veloci, neutroni termici e raggi gamma provenienti da una sorgente di 252Cf schermata. Infine, come una ulteriore alternativa ai sistemi ad 3He, è stato studiato il rilevatore EJ-420 (basato sullo scintillatore ZnS(Ag)/6Li) per la rivelazione di neutroni termici. Il trattamento degli impulsi di tutti i rivelatori è stato realizzato utilizzando elettronica nucleare moderna CAEN basata su “fast digitizers”.