Design of a nitrogen purification system with cryogenic method for neutrino detection
پرتوهای کاربردی و ایزوتوپ ها
Applied Radiation and Isotopes
طراحی سیستم تصفیه نیتروژن با روش برودتی برای تشخیص نوترینو
Design of a nitrogen purification system with cryogenic method for neutrino
detection
Zhang Penga , Hu Zhongjun b
, Wang Bingming b, ⁎, Li Qin
• یک مسیر جریان و یک طرح تصفیه گاز با روش برودتی ارائه می کنیم.
• ما ساختار هندسی و پارامترهای طراحی جاذب را گزارش می کنیم.
• دمای 77 کلوین ممکن است محل کار مناسبی برای کربن فعال باشد.
• ظرفیت جذب با افزایش شعاع منافذ شکاف کربن در دمای 77 کلوین افزایش یافت.
• منافذ شکاف کربن با شعاع بزرگتر شاید انتخاب خوبی برای جذب رادون باشد.
• We present a flow path and a design of gas purification with cryogenic method.
• We report the geometrical structure and design parameters of the adsorber.
• The temperature of 77 K may be a proper working area for activated carbon.
• Adsorption capacity rose as carbon slit pore radius went up at the temperature 77 K.
• Carbon slit pore with larger radius maybe a good selection for radon adsorption.
برای تشخیص نوترینو با آشکارساز سوسوزن مایع، نیتروژن با خلوص بالا برای جداسازی گاز ضروری است.
در این آشکارساز بنابراین طراحی سیستم تصفیه برای آشکارساز برای تصفیه نیتروژن ضروری است.
با استفاده از روش جذب درجه حرارت پایین برای سیستم تصفیه، طرح های کلیدی شامل جریان
مسیر، جاذب و انتخاب کربن فعال در این مطالعه معرفی شده است. در این طرح ها،
انتخاب کربن فعال مهم ترین است زیرا ویژگی جذب کربن مرتبط است
به عملکرد سیستم تصفیه روش گروه بزرگ متعارف مونت کارلو اتخاذ شده است
برای شبیه سازی جذب رادون توسط کربن فعال با مدل منافذ شکاف آن. با استفاده از این روش،
دمای کار و مشخصه کلیدی کربن فعال به دست می آید
n order to detect the neutrino with liquid scintillation detector, high-purity nitrogen is essential for gas stripping
in this detector. Therefore, it is necessary to design a purification system for the detector to purify nitrogen.
Using the method of low temperature adsorption for the purification system, the key designs including the flow
path, the adsorber and the selection of activated carbon, are introduced in this study. In these designs, the
The selection of activated carbon is the most important because the adsorption characteristic of the carbon is related
to the performance of the purification system. The method of grand canonical ensemble Monte Carlo is adopted
to simulate the adsorption of radon by the activated carbon with its slit pore model. Using this method, the
working temperature and the key characteristic of the activated carbon are obtained
1. معرفی
ابرنواختر در جهان هر روز به انفجار ادامه می دهد. تقریبا همه
انرژی انفجار توسط نوترینوها منتقل می شود (سوزوکی، 2003).
نوترینو، که توسط پائولی در سال 1930 پیش بینی شد، یکی از اساسی ترین ذرات است
در طبیعت (کائو و او، 2016). بارزترین ویژگی آن این است که به سختی
با موضوعات دیگر تعامل دارد بنابراین دارای نفوذ قوی است
قدرتی که تشخیص آن را دشوار می کند. تاکنون چندین د-
برای جست و جو از تکتورهایی استفاده شده است که از تکنیک های مختلف استفاده می کنند
نوترینوها در این آشکارسازها، آشکارساز سوسوزن مایع می تواند
دستیابی به خلوص پرتویی به اندازه کافی بالا برای تشخیص نوترینوهای خورشیدی (lanni,
2017). اما حذف منبع رادیواکتیو در مایع ضروری است
سوسوزن از آنجایی که تحقیقات نوترینو در آینده دارای یک پیشرفت بالقوه است
(Mckeown، 2010)، یک سیستم تصفیه که در شکل 1 نشان داده شده است (Benziger،
1999)، ممکن است به صورت آنلاین برای سوسوزن استفاده شود. گاز
جداسازی با استفاده از نیتروژن یکی از فرآیندهای کلیدی در تصفیه است
سیستم. بنابراین، تصفیه نیتروژن برای کمترین رادیواکتیویته نیز ضروری است.
1. Introduction
The supernova in the universe keeps exploding every day. Almost all
the explosion energy is carried away by neutrinos (Suzuki, 2003).
Neutrino, predicted by Pauli in 1930, are one of the most basic particles
in nature (Cao and He, 2016). Its most striking feature is that it hardly
interacts with other matters. Therefore, it has a strong penetrating
power which makes it difficult to be detected. Up to now, several de-
tectors adopting different techniques have been employed to search for
neutrinos. In these detectors, the liquid scintillation detector can
achieve sufficiently high radiopurity to detect solar neutrinos (lanni,
2017). But it is necessary to remove the radioactive source in the liquid
scintillator. As the future neutrino research has a potential development
(Mckeown, 2010), a purification system shown as in Fig. 1 (Benziger,
1999), may be useful applied on-line for the scintillator. The gas
stripping using nitrogen is one of the key processes in the purification
system. Therefore, it is also necessary to purify the nitrogen for low
radioactivity.
No comment