The n_TOF-EAR2 facility at CERN: neutron flux determination and the ³³s (N,alpha)³°si cross section measurement; implications in BNCT

Abstract

The main aim of this project is the first measurement of the 33S(n,a)30 Si cross section at the neutron time-of-ight n TOF facility at CERN from few meV to 10 keV, covering the existing lack of experimental data. The measurement was performed in the summer of 2015 in the new beam line of the n TOF facility, n TOF-EAR2. In order to complete the measurement, the characterization of the neutron beam becomes essential to determine the cross section. Therefore, an important part of the present work is dedicated to the description of the n TOFEAR2 features and, in particular, to the evaluation of the neutron ux of the facility by means of combining different cross section measurements considered standards. 33S is a stable isotope of sulphur of interest in Neutron Capture Therapy for treating superficial tumours. The data obtained was included in Monte Carlo simulations of the kerma rate for studying the effect of 33S in the therapy.

El objetivo principal de este proyecto es la primera medida de la sección eficaz de la reacción 33S(n,a)30Si en la instalación de tiempo-de-vuelo n TOF del CERN en el rango de energía del neutrón comprendido entre varios eV y 10 keV, cubriendo así la ausencia de datos experimentales existente en dicho intervalo. La medida tuvo lugar en el verano de 2015 en la nueva instalación de n TOF, n TOF-EAR2. Con objeto de completar la medida, la caracterización del nuevo área experimental resulta esencial en la determinación de la sección eficaz. Por ello, una parte importante del presente trabajo está centrada en la descripción de las principales características de n TOF-EAR2, en particular, en la evaluación del ujo de neutrones a través de la combinación de diversas medidas de secciones eficaces de reacciones inducidas por neutrones consideradas estándar. El 33S es un isótopo estable del azufre de interés en la Terapia por Captura de Neutrones para el tratamiento de tumores superficiales. De modo que, los datos obtenidos en la medida han sido incluidos en simulaciones Monte Carlo de la tasa de kerma con el fin de estudiar el efecto del 33S en dicha terapia.