Este documento describe las diferentes fuentes de neutrones, incluyendo fuentes radiactivas, generadores de neutrones, aceleradores y reactores nucleares. Explica que los neutrones pueden tener diferentes energías, como neutrones fríos, térmicos, epitérmicos o rápidos. También describe lo que es un reactor nuclear de investigación, explicando que tiene un espectro de energía y que la letargia es importante para entender la moderación de neutrones.

1. 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

2. Referencia:
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 2

3. 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
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4. 1. Tipos de Fuentes de Neutrones
• Fisión espontánea
• Reacciones nucleares
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5. 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
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6. 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)
e
E
T
E
dE
dN /
2
/
1 

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7. 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)
n
C
Be
1
0
12
6
9
4
4
2




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8. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 8

9. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 9

10. 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).
n
He
H
H
1
0
3
2
2
1
2
1



n
He
H
H
1
0
4
3
1
2
1 2


Q: -3.26 MeV
Q: 17.6 MeV
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11. 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:
n
Be
Be h
1
0
3
4
9
4


 
n
H
H h
1
0
1
2
1 1

 
Q: -1.666 MeV
Q: -2.226 MeV
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12. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 12

13. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 13

14. FUENTES DE NEUTRONES EN EL
MUNDO
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15. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 15

16. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 16

17. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 17

18. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 18

19. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 19

20. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 20

21. Fuentes radiactivas
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 21

22. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 22

23. CATEGORÍAS DE LAS FUENTES
RADIACTIVAS
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24. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 24

25. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 25

26. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 26

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

28. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 28

29. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 29

30. REACTORES DE INVESTIGACIÓN
BOCA DE TANQUE DEL REACTOR OPAL
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31. 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
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32. 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
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33. 33
REACTOR NUCLEAR BAJO PRESIÓN
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34. INVAP – RA6 - BARILOCHE
Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 34
CONTINUA SOBRE REACTORES DE INVESTIGACIÓN

35. Reactor Nuclear
• 2 a 3 neutrones por cada fisión
La población neutrónica presente será un balance entre Producción y Destrucción
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36. Punto central: Factor de Multiplicación
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37. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 37

38. 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)
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39. Los reactores están diseñado para
que nunca ocurra el PROMPT
CRÍTICO
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40. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 40
Espectro Neutrónico
n
U235
Neutrones
retardados, 1%
Neutrones
rápidos, 99%
E
senh
e
E 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

41. 41
Espectro Neutrónico .......continuación
TERMICO EPITERMICO RAPIDO
Maxwelliano Resonancia Moderacion Fision
0.1 10 106 107
En (eV)
1/eV
(1/E)
(E)
CE
senh
Ae BE

kT
E
e
kT
E 
2
)
(
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42. 42
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
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CONTINUACIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE NEUTRONES

43. 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.
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44. LETARGIA
• Moderación sin absorción: colisiones de
dispersión.
• Valor de α.
• Densidad de colisiones de moderación H:
• Letargia:
• Cambio en letargia:
2
1
1
)
( 

 A
A
 E´max= E
E´min = α E
E
S
E
F 
)
(
S (n/cm3/s)
E
E
u 0
ln

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( ´ dE
E
E
P
u
E
E E
E



 

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45. Dr. A. Zuñiga Fuente Neutrones 45

46. 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?
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47. Gracias por su atención
• azuniga@ipen.gob.pe
• agustinz1@hotmail.com
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