Máster Universitario en Física Nuclear

URI permanente para esta colecciónhttps://hdl.handle.net/11441/64589

Examinar

Mostrando 1 - 20 de 71

Investigation of edge deuterium density profiles using Charge Exchange Recombination Spectroscopy at the ASDEX Upgrade tokamak
(2025-07) Pérez González, Julia; Cano Megías, Pilar; Viezzer, Eleonora; Física Atómica, Molecular y Nuclear
En el contexto actual de crisis energética y medioambiental, la fusión nuclear se presenta como una solución prometedora frente al creciente consumo energético global y los desafíos medioambientales, ofreciendo una fuente de energía limpia y virtualmente inagotable. No obstante, se trata de una tecnología aun en desarrollo que enfrenta importantes retos tanto físicos como tecnológicos. El plasma, un gas ionizado compuesto por iones y electrones, es el combustible de los reactores de fusión. Comprender el transporte en el borde del plasma y caracterizar con precisión el ion principal es clave para el desarrollo de reactores actuales y futuros, ya que su densidad influye directamente en la generación de potencia de fusión. En este contexto, los sistemas de diagnóstico son fundamentales para estudiar el comportamiento del plasma. La espectroscopia de recombinación por intercambio de carga (CXRS) es una técnica ampliamente utilizada para medir temperatura, velocidad y densidad tanto de impurezas como del ion principal, facilitando el análisis detallado del transporte de energía, momento y partículas. Hasta hace muy poco, los perfiles de densidad de deuterio se han inferido a partir de suposiciones teóricas debido a las dificultades asociadas a su medición directa. Este TFM se centra en la caracterización de los perfiles de densidad de deuterio en el borde del plasma del tokamak ASDEX Upgrade mediante la técnica CXRS. Para ello, se ha empleade un modelo iterativo basado en el código Monte Carlo colisional-radiativo FIDASIM4, que permite resolver los perfiles de densidad de deuterio. El método se basa en la comparación iterativa entre espectros sintéticos generados por el modelo y medidas experimentales del ion principal debida al intercambio de carga, para inferir los perfiles de densidad del deuterio. Los resultados obtenidos han permitido la primera caracterización de perfiles de densidad del deuterio en el borde del plasma con una incertidumbre media del 15%. Además, el perfil experimental se ha comparado con suposiciones teóricas — donde 𝑛𝐷 se obtiene a partir de 𝑛𝑒 y 𝑍eff — con el fin de evaluar la precisión de estas. Se demuestra que la suposición teórica que mejor reproduce el perfil experimental de 𝑛𝐷 en el borde para la descarga analizada es 𝑛𝐷 = 𝑛𝑒 − 𝑛𝑍𝑍𝑍, con una precisión media del 98%, siendo la unica impureza asumida en el plasma el boro, como resultado boronización del tokamak.
FLUKA-Based Simulations for the Characterization of the Radiogenic Background Neutron Flux at the LNGS for HENSA Measures
(2025-07-14) Pereda Ávila, Manuel Ángel; Cortes Rossell, Guillem; Mont i Geli, Nil
The HENSA collaboration is currently conducting a spectrometric campaign at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) to characterize the background neutron flux in its underground experimental halls. A set of FLUKA simulations aimed at modeling the radiogenic neutron background across Halls A, B, and C. Neutrons arising from both spontaneous fission and (α,n) reactions induced by 238U and 232Th in the surrounding rock and concrete have been implemented as source terms. These simulations incorporate first order approximation geometries estimate both the spectral shape and the integrated flux of radiogenic neutrons. In the absence of experimental infrastructure, the total neutron flux ranges from approximately 1.0×10−5 to 1.9×10−5 n/cm2/s depending on the hall, with Hall A exhibiting the highest intensity. The neutron energy spectra span from thermal energies to ∼ 10 MeV, and the relative contribution of each energy region—thermal, intermediate, and fast—has been quantitatively assessed. Two additional simulation scenarios for Hall A including a simplified experimental setup (small and large) shows that such infrastructures exert highly localized effects, primarily reducing the thermal neutron flux in their vicinity and increasing intermediate energies neutrons. These findings provide crucial spectral priors for HENSA unfolding algorithms.
Profundidad de integración de 234Th en perfiles oceánicos
(2025-07) Melgar González, Lucía; Villa Alfageme, María; Física Aplicada II
A complete study of hidden charm pentaquarks with an improved unitarization method
(2025-07-14) García González, Erick Einar; Magas, Volodymyr; Ramos, Ángels
Monte Carlo-Based Simulations for the Characterization of Pulsed Neutron Fields at the n TOF Facility for Dosimetry Applications
(2025-07-13) Escayola Pi, Biel; Cortes Rossell, Guillem; Riego Pérez, Albert
With pulsed neutron fields (PNF) rising in importance in modern experimental facilities, accurate neutron dosimetry remains a major challenge in radiation protection, primarily due to the difficulties surrounding neutron detection and the limitations of conventional dosimeters under high quasi-instantaneous dose rates. Current reference calibration fields, such as those provided by the CERF facility, are designed for continuous or quasi-continuous neutron beams and are not suitable for replicating the conditions encountered in pulsed neutron environments. This work explores the feasibility of developing a reference calibration area for PNF dosimetry at the n TOF facility at CERN. Using the FLUKA code for Monte Carlo simulations, the ambient dose equivalent H∗(10) was estimated in several locations of the EAR1 Neutron Escape Lines (NEL) and EAR2 experimental areas. The simulation campaign included validation of the beam spectrum, positioning of dosimeter-representative scoring volumes, and the strategic insertion of common neutron-interacting materials such as polyethylene, graphite, iron, Beryllium Oxide and lead to enhance field intensity and uniformity in off-beam regions. Results show that, under certain configurations, the ambient dose per pulse can reach values from the order of 1 nSv/pulse up to 20 nSv/pulse, with spatial homogeneity compatible with calibration standards and that higher doses can be produced at EAR2. These findings suggest that with further optimization of the configurations and experimental validation, n TOF could support the design of the first standardized calibration facility for pulsed neutron dosimetry. The work presented here lays the groundwork for the future design of such a calibration facility, taking the first step by collaborating in the presentation of a Letter of Intent to the ISOLDE and Neutron Time-of-Flight Committee to begin experimental validation and testing of the results.
Estudio de la producción de 8Li en la reacción 9Li + 64Zn a 22 MeV
(2025-10) Cubedo Crespo, Claudia; Fernández García, Juan Pablo; Moro Muñoz, Antonio Matías; Física Atómica, Molecular y Nuclear
El estudio de la estructura de los núcleos es un campo muy relevante en Física actualmente, especialmente el de aquellos fuera del valle de estabilidad. Para llevar a cabo estos estudios, es muy frecuente hacerlo a través del análisis de reacciones nucleares. Un tipo de reacción que aparece de forma frecuente al estudiar estos núcleos son las reacciones de ruptura inclusiva, en las que el proyectil se divide en dos o más fragmentos y no todos ellos son detectados tras la reacción. En estas reacciones se pueden distinguir dos tipos de procesos: la ruptura elástica (EBU) y la ruptura no elástica (NEB), que engloba a su vez la ruptura inelástica, la transferencia y la fusión incompleta. Existen múltiples métodos para el análisis teórico de las reacciones nucleares, pero en el caso de las reacciones de ruptura inclusiva se puede destacar el formalismo de Ichimura-Austern-Vincent (IAV) [11]. El método IAV está basado en la forma post del formalismo DWBA (Distorted-Wave Born Approximation) y hace uso del modelo óptico para caracterizar la interacción entre el blanco y el fragmento del proyectil no detectado. El uso del modelo óptico permite estimar la distribución de los estados del sistema formado por el fragmento y el blanco, lo que contribuye a una descripción sencilla de los estados y a un menor coste computacional que otros métodos. En este trabajo se estudia la reacción de ruptura inclusiva 64Zn(9Li,8Li) empleando el código Smoothie [14], que implementa el formalismo IAV. En este análisis, se realizan cálculos empleando distintos potenciales para describir la interacción entre el fragmento no detectado (el neutrón) y el blanco de 64Zn: el potencial de Koning-Delaroche [38], el potencial CH89 [39] y el potencial de Morillon-Romain [40]. Además, se realizan también cálculos considerando el espín de ese neutrón y sin considerarlo, para observar las diferencias y el efecto de la interacción espínórbita. Los resultados obtenidos con estos cálculos teóricos se comparan con los datos recogidos en el experimento S1847, realizado en el acelerador de partículas TRIUMF en Vancouver, Canadá, en 2019.
Efecto de la presencia de implantes metálicos en la deposición de dosis de haces de interés clínico
(2025-07) Chito Gómez, Samuel; Anguiano Millán, Marta
La presencia de implantes de materiales con alto Z, puede variar la deposición de dosis en la radioterapia. Esta variación dependerá del material y de la partícula del haz. En este trabajo, se trata, mediante simulaciones Monte Carlo, la diferencia en la dosis que se produce por la presencia de diferentes materiales, tales como titanio, acero, tántalo, cobre y polietileno, debido a haces de fotones, electrones y protones. En el caso de los fotones, se usa un haz monocromático, con un fin académico, el cual se compara con un haz con espectro de energía que describe una situación realista. También se estudia el uso de diferentes modelos, los cuales pueden diferir entre sí y llevar a distintos resultados. En concreto, se estudia la diferencia en la obtención de los valores del stopping power mediante el programa SBETHE y los que se obtienen de forma predeterminada con los programas de creación de materiales de PENELOPE. Finalmente, se compara los resultados obtenidos mediante PENELOPE a estudios previos, en los cuales se usan materiales usados habitualmente para implantes, como CoCrMo o Orthinox, o se usa una geometría diferente, como las esferas.
Addressing the NΩ femtoscopy correlation function using baryon-baryon effective potentials
(2024-07-12) Piquer i Méndez, Marc; Parreño García, Assumpta; Torres Rincón, Juan
We have generated an updated version of the NΩ potential for low-energy interactions based on an effective field theory approach at leading order, fitting the parameters to match a known lattice QCD potential for the 5S2 → 5S2 channel. This potential, other potentials based on different parametrizations and the mentioned lattice QCD potential have been used to solve the Schr¨odinger equation numerically, obtaining the scattering wave functions for different values of the relative momentum. Using these wave functions, we have computed the NΩ femtoscopic correlation functions and compared the results for the pΩ case with those published by the ALICE collaboration. Additionally, bound states for the potential are predicted not only for the 5S2 state but also for the 3S1 state.
Meson-baryon femtoscopy studies in the S = 0 and S = −2 sectors using a T-matrix approach
(2024-07-12) Peña Almazán, Álvaro; Torres Rincón, Juan M.
In this thesis we have computed several meson-baryon femtoscopy correlation functions for the S = 0 and S = −2 strangeness sectors with the aim of extracting information about the system size and the final-state interaction in relativistic heavy-ion collisions. In order to determine the meson-baryon interaction we used effective field theories (EFTs) along with unitarization techniques, specifically within the framework of chiral perturbation theory (χPT) including exclusively a contact term of the Lagrangian, the Weinberg-Tomozawa interaction, and using a coupled-channel formalism. For the calculation of the correlation function we used TROY (T-matrix-based Routine for hadrOn femtoscopY). This routine calculates the off-shell T-matrix elements and uses them to calculate the pair wave function that will be used to compute the femtoscopic correlation function. We have adopted a Gaussian source function that was adjusted for both p+p and Pb+Pb collisions to compare our theoretical results with the experimental data measured by the ALICE collaboration.
Caracterización radiológica y radiométrica producida por emisores Gamma naturales en un entorno minero restaurado cercano a una población
(2024-07) Monrobel Matías, José Ramón; Mantero Cabrera, Juan; García León, Manuel; Física Aplicada II; Física Atómica, Molecular y Nuclear
This work expands the study of external dose rates over several hectares of restored surface from a former coal mining operation located in the municipality of Villanueva del Río y Minas, in the province of Sevilla. A surface dose map will be generated for the designated study areas known as Zone 3 and Zone 4. After preliminarily identifying some hot spots with values exceeding the ambient background in the area, soil samples will be taken for more detailed studies using gamma spectrometry of radionuclides from the natural series of 238U and 232Th, aiming to identify the origin of the anomalous values found. The study will conclude with an analysis of the major and trace elements present in the soil samples using X-ray fluorescence technique.
Caracterización radiológica y radiométrica producida por emisores gamma en un entorno minero
(2024-07) Mateo Villanueva, Mariella del Carmen; Mantero Cabrera, Juan; García León, Manuel; Física Aplicada II; Física Atómica, Molecular y Nuclear
En este trabajo se estudia la tasa externa de dosis sobre aproximadamente 40 hectáreas de superficie restaurada en una antigua explotación minera de carbón que se emplaza en el municipio de Villanueva del Río y minas, en la provincia de Sevilla. Con base en los resultados encontrados se genera un mapa de dosis en superficie de la zona a estudiar. Tras la identificación preliminar de algunos “puntos calientes” (hot spots) con valores muy por encima del fondo ambiental de la zona, se han analizado por espectrometría gamma varias muestras de suelos de los distintos puntos encontrados, centrándonos en radionucleidos de las series naturales del 238U y 232Th, que permitan identificar el origen de los altos valores de tasa de dosis. Este trabajo se completa con una caracterización elemental por fluorescencia de rayos X de esos suelos, la exploración mediante autorradiografía de partículas calientes en esas muestras y por último en el uso del uso de microscopio electrónico de barrido acoplado con detector de rayos X (SEM-EDX). En el estudio se incluyen cálculos dosimétricos adicionales asociados a los puntos más activos encontrados.
Puesta a punto un nuevo método radioquímico para la medida de flujo de carbono en el Atlántico Norte
(2024-07) López Rodríguez, Álvaro; Hurtado Bermúdez, Santiago José; Villa Alfageme, María; Física Aplicada II
Femtoscopic study of the S = −1 meson-baryon interaction: π−Λ and K−p correlations
(2024-07) Encarnación Villarroya, Pablo; Ramos Gómez, Angels; Feijoo Aliau, Albert
We study the femtoscopic correlation functions of meson-baryon pairs in the strangeness S = −1 sector, employing a unitarized chiral interaction model up to next-to-leading order contributions, restricted to its l = 0 partial wave. We present the results for the π−Λ correlation function, which is presently under analysis by the ALICE@LHC collaboration. We will also demonstrate that the employed model is perfectly capable of reproducing the K−p correlation function data measured by the same collaboration, without the need of changing the coupled-channels strengths, as has been suggested recently.
Study of Barrelet Zeros and Analysis of the B−1 Resonance Photoproduction
(2024-10) Campos Forné, Marta; Mathieu, Vincent
As an essential first step towards the study of the π−1 hybrid meson, an analysis of the b−1 resonance photoproduction and decay is performed in this work. This thesis is divided into two main parts. In the first chapter, a Monte Carlo simulator is designed to generate events of a proton-pion elastic scattering. Using the simulated data and serving as an initial approach towards the b−1 → ωπ− decay study, a partial-wave analysis of the final state of the system is conducted, first for scalar particles and later introducing spin as a variable. The energy-dependent partial-wave amplitudes, each accompanied by a group of ambiguities, are analytically derived from observable magnitudes using the moment’s Barrelet Zeros. In the second chapter, the theoretical formalism of the γ+ p → b−1 + Δ++ photoproduction is explored. Two mechanisms for the SDMEs extraction are presented and the importance of the reference frame of study is emphasized.
Precision Neutrinoless Double-Beta Decay. Nuclear Matrix Elements
(2024-07-12) Castillo García, Daniel; Menéndez Sánchez, Javier
An effective forces study of polarized asymmetric nuclear matter
(2017-08-02) Romero Ros, Alejandro; Polls Martí, Artur; Juliá Díaz, Bruno
Aplicación del modelo de Ichimura-Austern-Vincent a la interpretación de medidas inclusivas de 197Au( 9Be,8Be)
(2023) Villanueva Cosme, Guadalupe; Moro Muñoz, Antonio Matías; Casal Berbel, Jesús; Física Atómica, Molecular y Nuclear
El estudio de reacciones nucleares de ruptura de un núcleo débilmente ligado en dos o más fragmentos es un proceso de gran interés en la rama de la Física Nuclear. En este trabajo, consideraremos una reacción nuclear que puede describirse como: a(b+x)+A → b + B∗, donde B∗ representa todos los canales de salida posibles que puede formar el sistema x + A. En un experimento, cuando los estados finales no están completamente determinados, es decir, no se detectan todas las partículas salientes, se dice que la reacción es inclusiva. La interpretación teórica de este tipo de reacciones es complicada, puesto que existen muchos procesos que pueden contribuir a la producción del fragmento b. Los procesos de ruptura inclusiva los separaremos en tres contribuciones: la ruptura elástica (EBU), la ruptura no elástica (NEB) (que incluye los procesos de INBU, Transferencia y ICF) y la fusión completa (CF). Para el estudio teórico de reacciones nucleares de este tipo, nos valemos del formalismo de Ichimura-Austern-Vincent (IAV) [Phys. Rev. C 32, 431 (1985)] en su versión prior. Dicho formalismo está implementado en el código computacional “Smoothie”, desarrollado por el Dr. Jin Lei junto con el tutor de este trabajo D. Antonio M. Moro, que por lo tanto, utilizaremos para encontrar la sección eficaz total de transferencia para la reacción objeto de estudio. La motivación para la realización de este trabajo reside en extender el método de IAV a situaciones en las que el eyectil b es un sistema no ligado, que por lo tanto puede formarse en varias configuraciones de energía y momento relativos, y además decaerá tras la colisión en sus constituyentes. Precisamente por esto y porque disponemos de datos experimentales [Phys. Rev. C 104, 024609 (2021)] con los que comparar los datos teóricos que obtengamos, escogemos la reacción 197Au(9Be,8Be) en las que el proyectil a es el 9Be, que es un núcleo borromeo formado por dos partículas alfa y un neutrón, y el eyectil b es el 8Be (α + α), que efectivamente es un núcleo que no forma estados ligados. Incluiremos esto en nuestros cálculos teóricos mediante los solapamientos de 9Be en su estado fundamental, con 8Be en cada uno de sus estados representativos. Estos solapamientos se calculan dentro del formalismo de armónicos hiperesféricos, que permite construir la función de onda de tres cuerpos para el núcleo de 9Be. De esta forma, se incorpora la estructura del proyectil de tres cuerpos dentro del formalismo IAV, desarrollo que resulta novedoso. El cálculo de los solapamientos ha sido realizado por el tutor D. Jesús Casal. El objetivo final del trabajo será comparar los cálculos de sección eficaz total de transferencia obtenidos para diferentes valores de energía incidente de 9Be cercanas a la barrera de Coulomb, con los datos experimentales que disponemos, además de con los cálculos teóricos siguiendo el método CRC desarrollados por F. Gollan et al. para la reacción nuclear 197Au(9Be,8Be)198Au [Phys. Rev. C 104, 024609 (2021)].
MHD stability analysis of the SMall Aspect Ratio Tokamak (SMART)
(2023) Reyner Viñolas, Alex; García Muñoz, Manuel; Viezzer, Eleonora; Domínguez-Palacios Durán, Jesús José; Física Atómica, Molecular y Nuclear
At the University of Seville, a significant leap forward is being pursued in the race towards achieving viable fusion energy. In this pursuit, the construction of the SMall Aspect Ratio Tokamak (SMART), a spherical tokamak, is currently underway. Having good confinement is essential for the proper function of a tokamak. Different operation regimes have been proposed. The advanced tokamak regime seems to be the more promising for nuclear fusion plants. The high pressures in this regime give rise to pressure driven instabilities that deteriorate the confinement and limit the operational space. A good understanding of the instabilities is key to operate the tokamak. The objective of this master thesis is to ascertain the influence of an ideal wall on the plasma stability. To accomplish this, CHEASE and MARS-F codes have been employed. The simulations are centered on the ideal magnetohydrodynamic (MHD) scenario, neglecting plasma rotation and kinetic effects, as well as plasma resistivity and viscosity. The aim of this simplified approach is to isolate and comprehend the fundamental impacts of the wall on plasma stability. MHD instabilites in the advanced tokamak regime for low-n modes (n = 1, ..., 6), and the effects of the wall at varying distances, were studied. Taking advantage of SMART’s capability to operate at different triangularities, a study to determine the most favorable triangularity for achieving good confinement has been conducted. The highest positive triangularities have shown better MHD stability.
Synthetic MHD equilibrium reconstruction on the SMART tokamak
(2023) Puentes del Pozo, Fernando; García Muñoz, Manuel; Cruz Zabala, Diego José; Física Atómica, Molecular y Nuclear
The SMall Aspect Ratio Tokamak (SMART) is a spherical tokamak currently being commissioned at the University of Seville. The reconstruction of the MHD equilibrium will be a necessary step in most of the physical studies that will be carried out in SMART. In this work, the MHD equilibrium for SMART that has been computed with the FIESTA code is synthetically reconstructed using the EFIT code with multiple synthetic sensor configurations. The magnetic diagnostic system for SMART that will be used for the reconstruction of MHD equilibrium is described. Magnetic sensor prototypes have been manufactured and calibrated experimentally to determine realistic uncertainty levels for synthetic equilibrium reconstructions. A novel approach for optimizing the position of magnetic sensors for equilibrium reconstruction employing synthetic reconstructions is presented. The method is adapted and applied to the magnetic diagnostic system in SMART with increasing levels of complexity, and optimized sensor configurations are shown.
Simulación Monte Carlo de detectores HPGe para espectrometría gamma
(2023) Ropero Cobos, Raül; Fernández-Varea, José María; Doncel Monasterio, María; Física Atómica, Molecular y Nuclear
Los detectores de germanio son muy utilizados en espectroscopía nuclear de rayos γ debido a su excelente resolución energética. La caracterización de estos espectrómetros se lleva a cabo tanto experimentalmente como mediante la técnica de simulación Monte Carlo, con el objetivo de comprender mejor y cuantificar las principales propiedades del detector. Hemos hecho una serie de medidas experimentales con un detector BEGe para realizar una calibración en energía, resolución FWHM y determinar la eficiencia total y de fotopico del mismo. Hemos aprovechado también para estudiar las ventajas e inconvenientes de las mediciones en geometría cercana, como son los efectos de las coincidencias. Paralelamente hemos realizado simulaciones Monte Carlo con el programa PENELOPE/penEasy y hemos visto cómo sus resultados replican los obtenidos experimentalmente. Finalmente, mediante un proceso de optimización hemos conseguido encontrar algunos parámetros del detector que difieren ligeramente de los indicados por el fabricante.

Examinar

Envíos recientes