Fuentes de neutrones

FUENTES DE NEUTRONES

Dr. Agustin Zúñiga Gamarra

Huarangal, 5 de marzo de 2013

CURSO DE SEGURIDAD RADILOGICA EN EL USO DE LAS FACILIDADES DE INVESTIGACIÓN EN EL REACTOR NUCLEAR RP10

Referencia:

Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 2

Contenido

1. Tipos de FN: 1. Fuentes radiactivas 2. Generador de neutrones 3. Aceleradores 4. Reactor nuclear

2. Espectro Neutrónico: 1. Neutrones fríos 2. Térmicos 3. Epitérmicos 4. Rápidos

3. Reactor Nuclear de Investigación 1. Espectro en energía 2. Letargia


1. Tipos de Fuentes de Neutrones

• Fisión espontánea

• Reacciones nucleares


Fisión espontánea

• Espontánea se observa únicamente para átomos atómicos en los cuales la masa es superior a 230 uma, es decir a partir del torio


Cf-252

• Fuente común: Cf-252; • T1/2 = 2.65 años (conveniente). • Mas producido de todos los transuránidos. • Mecanismo de decaimiento: α (32 veces mas

que la fisión) • Rendimiento: 0.116 n/s por Bq. • 2.30 x 10E6 n/s por microgramo de la muestra.

Pequeño encapsulamiento. • Espectro energía: pico (0.5 a 1.0 MeV)

eETE

dE

dN /2/1


Fuentes Radioisotópicas: (α,n)

• Mezcla: emisor alfa y adecuado blanco. (α,n) • Máximo rendimiento: blanco = Be

• Q =+5.71 MeV • 1n de 10E4 reacciones con el Be. • Emisores alfa: actínidos. Ra226 y Am241 • Blanco: MBe13 • La interacción no sufre perdidas de energía. • Los gamas de fondo son bajos. • Escogimiento: disponibilidad, costo y T1/2 • PU239/Be : fuente mas usada. 16g, para 1 Ci. 10E7 n/s • Actividad específica: Am 241 (T1/2 = 433años), Pu 238 (T= 87.3 años). • Am 244 (actividad específica y periodo). • Espectro Pu/Be (Fig. 1-12)

nCBe1

0

12

6

9

4

4

2


Reacciones desde Aceleradores de Particulas • Utilizando protones y deuterones

• Son muy usadas en «generadores de n».

• Deuterones acelerados : 100 – 300 kV.

• Energía de neutrones: 3 MeV (D-D) y 14 MeV (D-T)

• Producción: 10E9 (D)a 10E11 n/s (T).

nHeHH1

0

3

2

2

1

2

1

nHeHH1

0

43

1

2

1 2

Q: -3.26 MeV

Q: 17.6 MeV


Fuentes fotoneutrones

• Emisores gama combinados con blancos = fuentes de fotoneutrones.

• Uso práctico: Be9 y H2:

• Si gamas mayores que el mínimo el n sale con energías:

nBeBe h1

0

3

4

9

4

nHH h1

0

12

1 1

Q: -1.666 MeV

Q: -2.226 MeV


FUENTES DE NEUTRONES EN EL MUNDO


Fuentes radiactivas


Pub1227s_web FUENTES RADIACTIVAS.pdf

CATEGORÍAS DE LAS FUENTES RADIACTIVAS


IDENTIFICACION DE FUENTES Y DISPOSITIVOS RADIACTIVOS Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 27

REACTORES DE INVESTIGACIÓN BOCA DE TANQUE DEL REACTOR OPAL


31

Reacción Nuclear de Fisión en Cadena

neutrón

neutrón

Radiaciones Ionizantes neutrón

U - 235

Fragmento de Fisión

Fragmento de Fisión

CALOR

¿Qué necesitamos para mantenerla bajo control?

Barra de control

Absorbente

de

neutrones

(Cd, B)

En el reactor nuclear, la reacción en cadena es manejada a fin de mantener un ritmo de fisión constante

Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones

32

Partes y Tipos

Núcleo del Reactor Generador de Vapor

Las diversas combinaciones posibles entre combustibles, refrigerantes y moderadores determinan la familia a la que pertenece la

central


33

REACTOR NUCLEAR BAJO PRESIÓN


INVAP – RA6 - BARILOCHE


CONTINUA SOBRE REACTORES DE INVESTIGACIÓN

PRESENTACION 3 - Reactores Investigacion AZUNIGA 2012.pptx

PRESENTACION 3 - Reactores Investigacion AZUNIGA 2012.pptx

3. Reactores de Investigación


Reactor Nuclear

• 2 a 3 neutrones por cada fisión

La población neutrónica presente será un balance entre Producción y Destrucción


Punto central: Factor de Multiplicación


K = 1.001, l = 10E-4 s t = 1s 22000 veces

Importancia de los neutrones retardados. Capacidad de controlarlo. np: 10E-15 s nr: 0.2 a 55 s (0.65% U235)


Los reactores están diseñado para que nunca ocurra el PROMPT CRÍTICO



Espectro Neutrónico

n

U235

Neutrones

retardados, 1%

Neutrones

rápidos, 99%

EsenheE E 484.0)(

Watt

N(E), MeV

E(MeV)

1 2 3 10

2

0.025 eV

E

MeV rápidos

térmicos

moderación

REACTORES

TERMICOS

0

43

Espectro Neutrónico .......continuación

TERMICO EPITERMICO RAPIDO

Maxwelliano Resonancia Moderacion Fision

0.1 10 106 107

En (eV)

1/eV

(1/E)

(E)

CEsenhAe BE

kTE

ekT

E

2)(


44

Eliminando contribución epitérmica

0.01 1 10 100 1000 0.1

Absorción alta

zona térmica Absorción despresiable

zona epitérmica

Cadmio absorbe

neutrones térmicos

Cd

Au

0.4 eV

tot (m2)

10-24

10-25

10-26

E(ev)

1b=10-24cm2 = 10-28m2

Unidad

recomendada por

el IAEA

Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones CONTINUACIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE NEUTRONES

Flujo Neutrónico FN.ppt

Neutrones FRIOS

Neutrons are at once enigmatic and fundamental to all matter. Ultra-cold neutrons are even more elusive, with wavelengths greater than 500 angstroms and temperatures of 0.001 degrees Kelvin above absolute zero (460 degrees below zero Fahrenheit). They move at velocities slower than 25 feet a second and can only rise about 10 feet in height against the pull of gravity. Physicists need ultra-cold neutrons because they can be confined in physical or magnetic bottles where they decay with a characteristic lifetime of about 15 minutes. After trapping them, researchers can measure such basic neutron properties as lifetime and decay correlations and search for possible new properties, such as an electric dipole moment. Such data can lead to accurate measurements of fundamental constants of nature, advances in the quest for new particles predicted by unified field theories, and new insights into how matter began in the Big Bang.


LETARGIA

• Moderación sin absorción: colisiones de dispersión.

• Valor de α.

• Densidad de colisiones de moderación H:

• Letargia:

• Cambio en letargia:

2

11)(

AA E´max= E

E´min = α E

ESEF )(

S (n/cm3/s) E

Eu 0ln

La letargia es cero para los neutrones con energía Eo y decae con el decrecimiento de la energía. Si decae la energía el neutrón es más letárgico.

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dEEEPuE

EEE


Preguntas:

1. Cuáles son los tipos de FN? 1. Qué son las fuentes radiactivas? 2. Qué son los generadores de neutrones? 3. Qué son los aceleradores? 4. Qué es un reactor nuclear?

2. Qué es un espectro neutrónico? 1. Qué son los neutrones fríos? 2. Qué son los neutrones térmicos? 3. Qué son los neutrones epitérmicos? 4. Qué son los neutrones rápidos?

3. Qué es un reactor nuclear de investigación? 1. Qué es su espectro de energía? 2. Qué es la letargia?


Gracias por su atención

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