Medición de flujos neutrónicos en forma absoluta Experimentos en el reactor S. Bazzana - N. Chiaraviglio – F. Sánchez Instituto Balseiro

Para comenzar ¿Qué entienden por flujo térmico, epitérmico y rápido? ¿ Como se mide? ¿Qué incerteza se espera?

Flujo térmico Los neutrones en equilibrio térmico son capaces de ceder y de ganar energía al interactuar con el medio. Posibles definiciones: Área bajo la Maxwelliana En E=Et Integral de la densidad de flujo desde 0eV hasta: Corte de Cadmio Energías dadas por: De 4 a 20 kT 0.5 eV 0.63 eV (límite de bibliotecas de PUMA)

Flujo rápido Flujo Epitérmico Según la aplicación se lo define como: Dosimetría biológica: Erap > 10 keV Dosimetría en materiales: Erap > 1MeV Según métodos de medición: Erap > 100/500 keV Flujo Epitérmico Los límites del grupo epitérmico son Eth y Erap Se puede también asociar Epitérmico con Resonante.

Espectros de neutrones Am-Be

Distintos espectros en reactores

Distintas relaciones térmico/epitérmico

¿Cómo medimos neutrones?

Neutrones térmicos y epitérmicos: Cámaras de fisión Cámaras de Ionización (BF3, H3) SPND Detectores de activación Neutrones Rápidos: Detectores de retroceso de protones. Track-etching de trazas rápidas. Detectores de activación

Medición de flujo con detectores de activación Ventajas: Utilizando detectores apropiados es posible medir en todos los rangos de energías. No requiere de elementos activos. Dimensiones pequeñas, no perturba mucho la magnitud a dimensionar Incertezas determinadas por primeros principios Desventajas: No es posible obtener resultados en tiempo real.

Medición de flujo con detectores de activación Si el material es HOMOGENEO (típico): Se puede demostrar que la activación es independiente de los términos impares de la expansión en Legendre del flujo: * Como en general se asumen flujos A LO SUMO linealmente anisotrópicos:

Separando en componentes térmica, epitérmica y rápida: Definimos: Sección Eficaz del grupo Autoapantallamiento Flujo en el grupo j

Despreciable si la reacción X es de captura.

Medición de flujos Para determinar y a partir de: Necesito reacciones con secciones eficaces significativas en los rangos de interés (térmico y epitérmico)

Método de los dos materiales Se exponen al mismo campo de neutrones (y bajo las mismas condiciones de irradiación) dos materiales diferentes.

Deben elegirse materiales con valores distintos de Q

164Dy 164Dy(n,g)165Dy 2650 340 0.128 151Eu 151Eu(n,g)152Eu 5900 1510 Isótopo reacción s0 Ires Q 164Dy 164Dy(n,g)165Dy 2650 340 0.128 151Eu 151Eu(n,g)152Eu 5900 1510 0.256 45Sc 45Sc(n,g)46Sc 27.20 12.00 0.441 23Na 23Na(n,g)24Na 0.53 0.31 0.587 55Mn 55Mn(n,g)56Mn 13.30 14.00 1.053 63Cu 63Cu(n,g)63Cu 4.50 4.97 1.104 59Co 59Co(n,g)60Co 37.18 74.00 1.990 186W 186W(n,g)187W 37.90 485 12.797 197Au 197Au(n,g)198Au 98.65 1550 15.712 109Ag 109Ag(n,g)110Agm 4.70 72.30 15.383 115In 115In(n,g)116Inm 162.30 16.328 181Ta 181Ta(n,g)182Ta 20.5 660 32.2 175Lu 175Lu(n,g)176Lum 16.20 550 33.951

Método de la diferencia de Cadmio Se exponen al mismo campo de neutrones dos detectores de igual material y geometría, uno bajo cadmio y el otro sin cobertura. Se obtiene el mismo sistema de ecuaciones que para el método de los dos materiales. Con

El factor de cadmio contempla el hecho de que el Cd no es un filtro perfecto. Chiaraviglio - Sanchez - 8 de Marzo de 2012

Medición de flujo rápido Las reacciones utilizadas con detectores de activación para medición de flujo rápido son reacciones que poseen un umbral de energía. ((n,p), (n,n’), (n,Xn), (n,α), etc). De esta forma, se tiene que el flujo rápido se encuentra desacoplado del térmico y epitérmico.

Unfolding multigrupo Consiste en realizar test estadísticos (mínimos cuadrados, chi-cuadrado, etc.) de modo de encontrar un espectro que ajuste con la menor incerteza posible un conjunto de actividades medidas. Es un proceso iterativo de donde se obtienen factores de ajuste para espectros dados por cálculo. Se utiliza para la consolidación del cálculo.