fuentes de neutrones
DESCRIPTION
Se exponen, aspectos sobre las fuentes de neutrones, orientados hacia un conocimiento básico de las mismas, y relacionados con el uso del reactor nuclea RP10 PerúTRANSCRIPT
![Page 1: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/1.jpg)
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
![Page 2: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/2.jpg)
Referencia:
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 2
![Page 3: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/3.jpg)
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
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 3
![Page 4: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/4.jpg)
1. Tipos de Fuentes de Neutrones
• Fisión espontánea
• Reacciones nucleares
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 4
![Page 5: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/5.jpg)
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
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 5
![Page 6: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/6.jpg)
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
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 6
![Page 7: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/7.jpg)
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
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 7
![Page 8: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/8.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 8
![Page 9: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/9.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 9
![Page 10: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/10.jpg)
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
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 10
![Page 11: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/11.jpg)
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
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 11
![Page 12: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/12.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 12
![Page 13: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/13.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 13
![Page 14: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/14.jpg)
FUENTES DE NEUTRONES EN EL MUNDO
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 14
![Page 15: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/15.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 15
![Page 16: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/16.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 16
![Page 17: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/17.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 17
![Page 18: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/18.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 18
![Page 19: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/19.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 19
![Page 20: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/20.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 20
![Page 22: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/22.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 22
![Page 23: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/23.jpg)
CATEGORÍAS DE LAS FUENTES RADIACTIVAS
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 23
![Page 24: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/24.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 24
![Page 25: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/25.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 25
![Page 26: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/26.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 26
![Page 27: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/27.jpg)
IDENTIFICACION DE FUENTES Y DISPOSITIVOS RADIACTIVOS Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 27
![Page 28: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/28.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 28
![Page 29: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/29.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 29
![Page 30: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/30.jpg)
REACTORES DE INVESTIGACIÓN BOCA DE TANQUE DEL REACTOR OPAL
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 30
![Page 31: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/31.jpg)
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
![Page 32: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/32.jpg)
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
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones
![Page 33: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/33.jpg)
33
REACTOR NUCLEAR BAJO PRESIÓN
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones
![Page 34: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/34.jpg)
INVAP – RA6 - BARILOCHE
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 34
CONTINUA SOBRE REACTORES DE INVESTIGACIÓN
![Page 35: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/35.jpg)
3. Reactores de Investigación
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 35
![Page 36: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/36.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 36
![Page 37: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/37.jpg)
Reactor Nuclear
• 2 a 3 neutrones por cada fisión
La población neutrónica presente será un balance entre Producción y Destrucción
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 37
![Page 38: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/38.jpg)
Punto central: Factor de Multiplicación
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 38
![Page 39: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/39.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 39
![Page 40: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/40.jpg)
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)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 40
![Page 41: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/41.jpg)
Los reactores están diseñado para que nunca ocurra el PROMPT CRÍTICO
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 41
![Page 42: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/42.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 42
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
![Page 43: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/43.jpg)
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)(
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones
![Page 44: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/44.jpg)
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
![Page 45: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/45.jpg)
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.
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 45
![Page 46: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/46.jpg)
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.
´´)()ln(´
dEEEPuE
EEE
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 46
![Page 47: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/47.jpg)
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 47
![Page 48: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/48.jpg)
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?
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 48
![Page 49: Fuentes de neutrones](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022052218/55889065d8b42a337d8b4641/html5/thumbnails/49.jpg)
Gracias por su atención
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 49