Determinação experimental de razões espectrais e do espectro de energia dos nêutrons no combustível do reator nuclear IPEN/MB-01

Abstract

Beatriz Guimarães Nunes RESUMO Este trabalho visa determinar as razões espectrais e o espectro de energia de nêutrons no interior do combustível do Reator Nuclear IPEN/MB-01. Estes parâmetros são de grande importância para determinar com precisão parâmetros físicos de reatores nucleares, como taxas de reação, tempo de vida do combustível e também parâmetros de segurança, tais como reatividade. Para o experimento, utilizou-se detectores de ativação na forma de finas folhas metálicas, introduzidas em uma vareta combustível experimental desmontável. Em seguida, a vareta foi colocada na posição central do núcleo, que tem uma configuração retangular padrão de 26x28 varetas combustível. Foram utilizados detectores de ativação de diferentes elementos como 197 Au, 238 U, 45 SC, 58 Ni, 24 Mg, 47 Ti e 115 In para cobrir grande parte do espectro de energia dos nêutrons. Após a irradiação, os detectores de ativação foram submetidos a espectrometria gama utilizando um sistema de contagem com Germânio hiper-puro, afim de se obter a taxa de reação (atividade de saturação) por núcleo alvo. As razões espectrais foram comparadas com valores obtidos através do método de Monte Carlo utilizando o código MCNP-4C. O espectro de energia de nêutrons foi obtido no interior da vareta combustível utilizando o código SANDBP com um espectro de entrada obtido pelo código MCNP-4C, a partir dos valores de atividade de saturação por núcleo alvo dos detectores de ativação irradiados.

Caracterização dos campos neutrônicos obtidos por meio de armadilhas de nêutrons a partir da utilização de água pesada (D2O) no interior do núcleo do reator nuclear IPEN/MB-01

“…Devido a pequena espessura das folhas de ativação, a atenuação da radiação gama durante a espectrometria gama é pequena, contudo, foi considerada para se obterem as atividades absolutas desses detectores [23] . Assim, os fatores de autoabsorção gama (fabs) …”

“…A perturbação no fluxo de nêutrons pode ser desprezada no caso em que a espessura e/ou as seções de choque macroscópica de espalhamento e absorção são pequenas [23] [17] . Esta perturbação é o resultado de dois efeitos superpostos [40] : depressão de fluxo de nêutrons e autoblindagem.…”

“…Nas razões espectrais e de cádmio, nos desvios entre os resultados calculados com o MCNP e os experimentais, houveram grandes melhorias em relação ao trabalho de Nunes [23] , devido a evolução no entendimento da matemática envolvida nos tallies. Os desvios padrões de C/E das razões espectrais foram de 18,03% e 12,67% para reações nucleares do mesmo tipo e de 15,68% e 12,79% para reações nucleares de diferentes tipos para as configurações com água leve e pesada, nesta ordem, TAB.…”

Otimização do feixe de irradiação na instalação para estudos em BNCT junto ao reator IEA-R1

“…Quando o tempo de irradiação for muito longo (t → ∞), o detector de ativação atingirá sua atividade máxima sob a ação do fluxo neutrônico a que está submetido. Essa atividade é denominada Atividade de Saturação (A ∞ ) e é numericamente igual ao valor da taxa de reação nuclear [30].…”

“…A razão de cádmio para folhas hiperpuras (99% Au) pode ser calculada através da Equação 10, apresentada abaixo [30]:…”