ИСТИНА

Путём расчётов и моделирования определить предельные концентрации альфа-распадных изотопов примесей (232Th, 235U, 238U, 210Pb) в конструкционных материалах детектора DarkSide-20k.

В рамках НИР получены следующие результаты: • С помощью двух программных пакетов, а именно NeuCBOT и SaG4n, рассчитаны нейтронные выходы (α,n) и (α,nγ) реакций, протекающих в толще конструкционных материалов. Оба расчёта дали близкие результаты, которые согласуются в основном в пределах от 5 до 20%. Показано, что выходы нейтронов из (α,n) реакций в меди минимальные (порядка 10^{-8} - 10^{-7} n/распад), из нержавеющей стали выходы примерно на порядок выше. Из титана и его сплавов выходы нейтронов максимальны, и они в 3-5 раз превосходят выходы из нержавеющей стали. Также показано, что выходы гамма-квантов из (α,nγ) реакций на 1-3 порядка ниже нейтронных выходов, и значит, соответствующий гамма-фон пренебрежимо мал. • Рассчитаны нейтронные выходы из (α,n) реакций, протекающих в приповерхностных слоях конструктивных элементов и окружающего их жидкого аргона. Хотя полученные значения весьма существенные, особенно для аргона, но данный нейтронный фон будет опасен для детектора только тогда, когда металлические конструктивные элементы будут находиться в непосредственном контакте с мишенью детектора. Защититься от нейтронного фона в данному случае возможно путём нанесения на металлические детали ультранизкофонового покрытия с малым выходом нейтронов из (α,n) реакций. • На основе собранной технической информации о детекторе DarkSide-20k и вычисленных выходов нейтронов рассчитаны предельные значения удельных активностей урана и тория, которые затем были пересчитаны в предельные концентрации альфа-распадных изотопов примесей для рассматриваемых материалов. Для всех материалов, кроме меди, удельные активности не должны превышать уровни в 0.3-0.5 мБк, что приводит к предельным концентрациям 0.08-0.12 ppb для 232Th, 0.6-0.9 ppb для 235U, 0.03-0.04 ppb для 238U и 0.3-0.4 ppb для 210Pb. В случае использования чистой меди допустимы предельные концентрации в четыре раза выше. • Получены консервативные оценки систематических ошибок расчётов. В рамках использованного подхода относительные систематические ошибки для предельных значений удельных активностей и концентраций оказались одинаковыми и равными 57.5%.