Nuclear track methodology for the analysis of isotropic components in a plasma focus neutron yield

F. Castilloª, J.J.E. Herreraª, J. Rangelª, J.I. Golzarri^b and G. Espinosa^b

ª Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 70-543, 04510, México D.F., México.

^b Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 20-364, 01000, México D.F., México, e-mail: espinosa@fisica.unam.mx

Recibido el 2 de marzo de 2006
Aceptado el 18 de agosto de 2006

Abstract

The average angular distributions of neutron emissions have been measured in the Fuego Nuevo II (FN-II) dense plasma focus device (5kJ) by means of CR-39 plastic nuclear track detectors. When pure deuterium is used as the filling gas, the data can be adjusted to a Gaussian function, related to anisotropic emission, superposed on a constant pedestal, related to isotropic emission. When deuterium-argon admixtures are used, the anisotropic contribution is best represented by a parabola. The neutron flux at these two angles are used, along with the angular distribution obtained from the track detectors, in order to estimate the absolute neutron yield of both the isotropic and the anisotropic contributions. From examining different groups of shots, it is found that the shape of the angular distribution is important in the estimation of anisotropy, and that the value usually reported, as the ratio of the neutron flux head on and side on, as measured by activation counters, may be misleading.

Keywords: Plasma focus; neutrons; protons; nuclear track detectors.

Resumen

La distribución angular promedio de la emisión de neutrones ha sido medida en el foco del Dispositivo de Plasma Denso (5kJ) Fuego Nuevo II (FNII) mediante detectores plásticos de Trazas Nucleares (CR-39). Cuando se usa deuterio puro como gas de llenado en el dispositivo, los datos se pueden ajustar a una funcion Gaussiana, relacionando la emisión anisotrópica, superpuesta sobre un pedestal. Cuando se usa una mezcla de deuterio-argón, la contribución anisotrópica está mejor representada por una parábola. Se usó el flujo de neutrones a dos ángulos, a lo largo con la distribución angular obtenida por los detectores de trazas, con objeto de estimar el campo absoluto de neutrones en ambas contribuciones, isotrópica y anisotrópica. Examinando los diferentes grupos de disparos del FNII, se encuentra que la distribución angular es importante en la estimación de la anisotropía, y que el valor usualmente reportado, es una relación de los flujos principales y secundarios de neutrones, como los medidos con contadores por activación.

Descriptores: Plasma; neutrones; protones; detectores por trazas nucleares.

PACS: 52.50.dg;61.80.hg

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Acknowledgements

This work was partially supported by the DGAPA-UNAM grant IN105100.

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