Desarrollo de un modelo de una fuente fría de neutrones para el Reactor RA-6

En este trabajo se presenta el abordaje para el diseño prelimonar de una fuente fría de neutrones a colocarse en el Reactor Argentino RA-6 del Centro Atómico Bariloche. Los objetivos consisten en abordar el cálculo neutrónico de una fuente para producir un alto flujo de neutrones fríos. Además, s...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Gustinelli, Huilén
Formato:	Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:	Español
Publicado:	2023
Materias:	Reactores de investigación RA-6 Reactor Reactor RA-6 Neutron sources Fuentes de neutrones Cold neutrons Neutrones fríos Benzene Benceno Moderators Moderadores Research reactors Simulation Simulación Design Diseño [Premoderator Premoderador Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)]
Acceso en línea:	http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1223/1/1Gustinelli.pdf
Aporte de:	Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro

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description	En este trabajo se presenta el abordaje para el diseño prelimonar de una fuente fría de neutrones a colocarse en el Reactor Argentino RA-6 del Centro Atómico Bariloche. Los objetivos consisten en abordar el cálculo neutrónico de una fuente para producir un alto flujo de neutrones fríos. Además, se deben considerar las normas de seguridad de la instalación y de radioprotección del personal para garantizar que la facilidad sea segura. Por otro lado, se contempló la elección de materiales resistentes a las condiciones de operación y que estén disponibles en el mercado, así como garantizar el menor costo de construcción. Este proyecto inició con la elección de la ubicación de la fuente en el haz B2 de BNCT. Se trabajó con el programa de cálculo PHITS y se emplearon bibliotecas de datos nucleares a bajas temperaturas para obtener los flujos teóricos del diseño planteado. Se planteó inicialmente una geometría para el moderador del tipo slab y se exploró la viabilidad de utilizar alguna de las sustancias hidrogenadas que más se utilizan en las fuentes frías operativas en el mundo, a citar el hidrógeno líquido, metano, etano, mesitileno y benceno. El benceno a una temperatura de 89 K se determinó como adecuada para utilizarse como moderador frío debido a la baja sección eficaz de absorción, alta densidad de hidrógeno a nivel molecular y su poder de moderación. También se tuvo en cuenta su disponibilidad en el mercado, los bajos costos asociados a su adquisición y preservación. Se decidió emplear nitrógeno líquido como refrigerante debido a que es posible producirlo en las instalaciones del Centro Atómico e implica costos menores en los sistemas de enfriamiento. Se estudió la posibilidad de incorporar un premoderador de polietileno que, por su capacidad como moderador, puede contribuir a termalizar los neutrones de altas energías que ingresan al moderador frío, incrementando así el flujo de neutrones térmicos que entrarían a la fuente. Se estudiaron diferentes geometrías del premoderador: tipo placa, configuración en forma de U y disponiéndolo como recubrimientos interno en la cavidad de aire de BNCT. Finalmente, este trabajo culmina con un diseño esquemático del moderador de benceno a 89 K ubicado en el haz subtérmico B2 de BNCT. Se incorporó un premoderador de polietileno tipo placa junto con un recubrimiento periférico del mismo material que se encuentra rodeando al moderador, logrando así una configuración integral para la fuente fría.
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Por otro lado, se contempló la elección de materiales resistentes a las condiciones de operación y que estén disponibles en el mercado, así como garantizar el menor costo de construcción. Este proyecto inició con la elección de la ubicación de la fuente en el haz B2 de BNCT. Se trabajó con el programa de cálculo PHITS y se emplearon bibliotecas de datos nucleares a bajas temperaturas para obtener los flujos teóricos del diseño planteado. Se planteó inicialmente una geometría para el moderador del tipo slab y se exploró la viabilidad de utilizar alguna de las sustancias hidrogenadas que más se utilizan en las fuentes frías operativas en el mundo, a citar el hidrógeno líquido, metano, etano, mesitileno y benceno. El benceno a una temperatura de 89 K se determinó como adecuada para utilizarse como moderador frío debido a la baja sección eficaz de absorción, alta densidad de hidrógeno a nivel molecular y su poder de moderación. También se tuvo en cuenta su disponibilidad en el mercado, los bajos costos asociados a su adquisición y preservación. Se decidió emplear nitrógeno líquido como refrigerante debido a que es posible producirlo en las instalaciones del Centro Atómico e implica costos menores en los sistemas de enfriamiento. Se estudió la posibilidad de incorporar un premoderador de polietileno que, por su capacidad como moderador, puede contribuir a termalizar los neutrones de altas energías que ingresan al moderador frío, incrementando así el flujo de neutrones térmicos que entrarían a la fuente. Se estudiaron diferentes geometrías del premoderador: tipo placa, configuración en forma de U y disponiéndolo como recubrimientos interno en la cavidad de aire de BNCT. Finalmente, este trabajo culmina con un diseño esquemático del moderador de benceno a 89 K ubicado en el haz subtérmico B2 de BNCT. Se incorporó un premoderador de polietileno tipo placa junto con un recubrimiento periférico del mismo material que se encuentra rodeando al moderador, logrando así una configuración integral para la fuente fría. Cold neutrons are widely used in the field of engineering and scientific research. This work presents the study to design a cold neutron source for the Argentine Reactor RA-6 at Centro Atómico Bariloche. The main objective of this project is to develop an efficient and inexpensive facility. Compliance with nuclear facility safety and radiation protection standards for personnel must also be ensured. The potential location of the cold neutron source at BNCT facility. Nuclear calculation was made using PHITS, a particle calculation program, which uses nuclear data libraries at low temperatures to obtain the theoretical neutron fluxes of the proposed design. The cold moderator was designed as a slab and studied the feasibility of using some of the most popular hydrogenated substances in operational cold sources in the world. For economic and safety reasons, benzene was selected as the cold neutron moderator, although there are other more widely used alternative moderators such as liquid hydrogen, solid/ liquid methane, ethane or mesitylene. Benzene at a temperature of 89 K was determined to be suitable for use as a cold moderator due to its low absorption cross section, high hydrogen density at the molecular level and its moderating power. Its availability in the local market and the low costs associated with its acquisition and preservation were also taken into account. It was decided to use liquid nitrogen as a refrigerant because it is possible to produce it in the local facilities and it implies lower costs in the cooling systems. The possibility of using a polyethylene premoderator was also studied, which, due to its capacity as moderator, can contribute to thermalize the high energy neutrons that do not enter the cold moderator, thus increasing the flow of thermal neutrons that would enter the source. Different geometries of the premoderator were studied: slab type, U-shaped configuration and arranging it as internal coatings in the BNCT air cavity. Finally, this work culminates with a schematic design of the benzene cold moderator located in the subthermal beam of BNCT. A slab-type polyethylene premoderator is incorporated along with a peripheral coating of the same material that is found surrounding the moderator, thus achieving an integral configuration for the cold source. 2023-12-15 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1223/1/1Gustinelli.pdf es Gustinelli, Huilén (2023) Desarrollo de un modelo de una fuente fría de neutrones para el Reactor RA-6 / Development of a model for a cold neutron source for the RA-6 reactor. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1223/

Desarrollo de un modelo de una fuente fría de neutrones para el Reactor RA-6

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