Desarrollo de un obturador neutrónico para la realización de espectrometría por tiempo de vuelo en el reactor RA-6

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La espectrometría por tiempo de vuelo es una técnica de mediciones nucleares que permite discriminar las energías de un haz de neutrones proveniente de una fuente pulsada. El Centro Atómico Bariloche contaba hasta el 2013 con un acelerador lineal electrones LINAC, el cual permitió realizar difere...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Schmidt, Norberto S.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2021
Materias:
Neutrónica
Ingeniería de reactores
Ingeniería nuclear
Componentes y consideraciones de diseño de reactores
Research reactors
Reactores de investigación
RA-6 reactor
Reactor RA-6
Time-of-flight spectrometers
Espectrómetros de tiempo de vuelo
[Disk chopper
Obturador tipo disco]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/989/1/1Schmidt.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description La espectrometría por tiempo de vuelo es una técnica de mediciones nucleares que permite discriminar las energías de un haz de neutrones proveniente de una fuente pulsada. El Centro Atómico Bariloche contaba hasta el 2013 con un acelerador lineal electrones LINAC, el cual permitió realizar diferentes experimentos mediante dicha técnica. Desde su salida de servicio, Argentina no cuenta con una fuente pulsada de neutrones para experimentos, por lo que los investigadores que la requieren deben realizar sus experimentos fuera del país. Por otra parte, el reactor RA-6 cuenta con diferentes conductos de irradiación, los cuales permiten extraer la radiación proveniente del núcleo hacia el exterior del blindaje biológico. Dichos conductos sostienen actualmente numerosas líneas de investigación, mediante la instalación de diferentes dispositivos experimentales dentro de los conductos a fin de generar haces de neutrones. En particular, uno de dichos conductos (el N°5) no ha sido utilizado desde la inauguración del reactor, y ninguno de los dispositivos en funcionamiento actualmente permite discriminar la energía de los neutrones. El objetivo de este trabajo es generar pulsos de neutrones en el RA-6 mediante el diseño, la construcción y la instalación de un colimador de neutrones dentro del conducto de irradiación N°5 y un obturador neutrónico a continuación del mismo. En el diseño de los componentes del dispositivo experimental se respetaron los requisitos y recomendaciones establecidos en la documentación mandatoria nacional e internacional respecto a la realización de experimentos o modificaciones en reactores experimentales, y se analizaron los aspectos relacionados a la seguridad nuclear y radiológica. La verificación de los parámetros de diseño y el modelado de sus componentes se realizaron a partir de la construcción de prototipos experimentales y la simulación del transporte de radiaciones, desde su nacimiento en el núcleo hasta los detectores, mediante el uso de los códigos OpenMC y McStas. También se generaron nuevas herramientas que permiten el acople entre los códigos computacionales y el muestreo de partículas de fuente.
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Desde su salida de servicio, Argentina no cuenta con una fuente pulsada de neutrones para experimentos, por lo que los investigadores que la requieren deben realizar sus experimentos fuera del país. Por otra parte, el reactor RA-6 cuenta con diferentes conductos de irradiación, los cuales permiten extraer la radiación proveniente del núcleo hacia el exterior del blindaje biológico. Dichos conductos sostienen actualmente numerosas líneas de investigación, mediante la instalación de diferentes dispositivos experimentales dentro de los conductos a fin de generar haces de neutrones. En particular, uno de dichos conductos (el N°5) no ha sido utilizado desde la inauguración del reactor, y ninguno de los dispositivos en funcionamiento actualmente permite discriminar la energía de los neutrones. El objetivo de este trabajo es generar pulsos de neutrones en el RA-6 mediante el diseño, la construcción y la instalación de un colimador de neutrones dentro del conducto de irradiación N°5 y un obturador neutrónico a continuación del mismo. En el diseño de los componentes del dispositivo experimental se respetaron los requisitos y recomendaciones establecidos en la documentación mandatoria nacional e internacional respecto a la realización de experimentos o modificaciones en reactores experimentales, y se analizaron los aspectos relacionados a la seguridad nuclear y radiológica. La verificación de los parámetros de diseño y el modelado de sus componentes se realizaron a partir de la construcción de prototipos experimentales y la simulación del transporte de radiaciones, desde su nacimiento en el núcleo hasta los detectores, mediante el uso de los códigos OpenMC y McStas. También se generaron nuevas herramientas que permiten el acople entre los códigos computacionales y el muestreo de partículas de fuente. Time-of-flight spectrometry is a radiation measurement technique that allows to discriminate the energies of a neutron beam from a pulsed source. Until 2013, Centro Atómico Bariloche had a LINAC based neutron source, which allowed to perform different experiments using this technique. Since its decommissioning, Argentina does not have a pulsed neutron source for experiments, so researchers who require a pulsed source must perform their experiments outside the country. On the other hand, the RA-6 Research Reactor has different irradiation beam ports, which allow the radiation coming from the core to be extracted to the outside of the biological shield. These beam ports currently support numerous lines of research, by installing different experimental devices inside them in order to generate neutron beams. In particular, one of these beam ports has not been used since the inauguration of the reactor, and none of the facilities currently in operation can discriminate the energy of the neutrons. The objective of this work is to generate neutron pulses in the RA-6 through the design, construction and installation of a neutron collimator within irradiation beam port N°5 and a neutron chopper after it. In the design of the components of the experimental facility, the requirements and recommendations established in the national and international mandatory documentation regarding the performance of experiments or modifications in experimental reactors were followed, and the aspects related to nuclear and radiological safety were analyzed. The verification of the design parameters and the modeling of its components were carried out from the construction of experimental prototypes and the simulation of radiation transport, from its birth in the core to the detectors, through the use of OpenMC and McStas codes. New tools were also generated that allow coupling between computational codes and source particle sampling. 2021-03-29 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/989/1/1Schmidt.pdf es Schmidt, Norberto S. (2021) Desarrollo de un obturador neutrónico para la realización de espectrometría por tiempo de vuelo en el reactor RA-6 / Development of a neutron chopper for time of flight spectrometry in the RA-6 research reactor. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/989/

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