Implementación de facilidad epitérmica para eliminar las interferencias espectrales, usando nitruro de boro como filtro

Abstract

El presente trabajo de tesis tiene como finalidad evaluar el uso de boro como absorbente neutrónico, como principal componente de una facilidad móvil para el análisis con neutrones epitérmicos; a fin de mejorar la técnica de activación neutrónica (AAN) empleada en el laboratorio de técnicas analíticas (TEAN) de la Dirección de Investigación y Desarrollo del Instituto Peruano de Energía Nuclear-IPEN. Para tal propósito se diseñó y fabricó un contenedor cilíndrico de características geométricas similares a los usados en el laboratorio, utilizando polietileno borado (al 5% de B) en su revestimiento exterior y nitruro de boro (BN) en su parte interna de 2,0±0,1 mm de espesor, con una densidad superficial de 382±2 mg/cm2 y una razón de altura a diámetro de 2,3. Para la cuantificación analítica se aplicó el método de estandarización Ksubcero (K0), desarrollado por (Simonits et al.,1980) en el Instituto de Ciencias Nucleares Gent-Bélgica; empleando el oro como comparador. Se caracterizaron los parámetros de flujo neutrónico del reactor en la posición de irradiación empleada; para lo cual se utilizaron monitores de flujo en forma de alambres de aleación de Cu-1,55% Au, Al-2,7%Lu y láminas de Mo y Al-0,1%Co al 99,95% de pureza cada una. Estos monitores de flujo fueron irradiados durante 1200 s, a una potencia del reactor de 0,2 MW; determinándose la relación de flujo térmico a flujo epitérmico un valor (f =30 ± 3), y la variación del comportamiento no ideal 1/E del flujo epitérmico (α = 0,18 ± 0,02); con una temperatura neutrónica de (Tn = 42 ± 2 °C), calculándose el flujo térmico: Φth = (1,36±0,2)1013 ncm-2 s-1-1 y flujo epitérmico: Φcpi = (4,54±0,2)1011ncm-2s-1. Como material de estudio para la presente investigación de tesis se empleó la muestra de referencia certificada NIST-SRM (1633c)-Cool Fly Ash “muestras de carbón volcánico”. Se determinaron los elementos: Sc, Yb, Na, K, Fe, La, Lu, Co, Ga, Th, As, Sm, Sb y U; tanto con filtro de boro como sin filtro, observándose una variación menor al 10% respecto a los valores certificados. Se discute y se plantea recomendaciones para la aplicación del análisis por activación de neutrones epitérmicos, en el laboratorio de Técnicas Analíticas. Palabras claves: Neutrones epitérmicos, filtro neutrónico, interferencia espectral.

The purpose of this thesis work is to evalúate the use of boron as a neutrón absorber as the main component of a mobile facility for analysis with epithermal neutrons; in order to improve the neutron activation technique (AAN) used in the analytical techniques laboratory (TEAN) of the Research and Development Directorate of the Peruvian Institute of Nuclear Energy-IPEN. For this purpose, a cylindrical container with geometric characteristics similar to those used in the laboratory was designed and manufactured, using borated polyethylene (5% B) in its outer lining and boron nitride (BN) in its internal part of 2,0±0,1 mm diameter. thickness, with a surface density of 382±2 mg/cm2 and a height to diameter ratio of 2,3. For analytical quantification, the Ksubzero (K0) standardization method was applied, developed by (Simonits et al.,1980) at the Gent-Belgium Institute ofNuclear Sciences; using gold as a comparator. The neutron flux parameters of the reactor in the irradiation position used were characterized; for which flow monitors were used in the form of Cu-1,55% Au, Al-2,7%Lu alloy wires and Mo and Al-0,1%Co sheets at 99.95% purity each. These flow monitors were irradiated for 1200 s, at a reactor powerof 0.2 MW. Determining the relation of thermal flow to epithermal flow a value (f=30 ± 3), and the variation of the non-ideal behavior 1/E of the epithermal flow (α = 0,18 ± 0,02); with a neutron temperature of (Tn = 42 ± 2 °C), calculating the thermal flow: Φth = (1,36±0,2)1013 ncm'V1 and epithermal flow: Φcpi = (4,54±0,2)1011 ncm'V1. As study material for the present thesis investigation, the certified reference sample NIST-SRM (1633c)-Coal Fly Ash “samples of volcanic carbon“ was used. The elements were determined: Sc, Yb, Na, K, Fe, La, Lu, Co, Ga, Th, As, Sm, Sb and U; both with a boron filter and without a filter, observing a variation of less than 10% with respect to the certified values. It discusses and proposes recommendations for the application of the analysis by activation of epithermal neutrons, in the laboratory of Analytical Techniques.