06/C211

 

Desarrollo de modelos teóricos y dispositivos experimentales para aplicaciones tecnológicas de las radiaciones

Development of theoretical models and experimental facilities for technological applications of radiation

 

Director: GHO, Carlos José

E-mail: gho@cab.cnea.gov.ar

 

Co-Director: BLAUMANN, Herman

 

Integrantes: LOPASSO, Edmundo; CALZETTA, Osvaldo; SÁNCHEZ, Fernando; LONGHINO, Juan Manuel; BLANCO, Aníbal; BEVILACQUA, Arturo; SERRA, Oscar; RICO, Néstor; CINTAS, Ana; MÁRQUEZ, Ignacio; WEIR, Alexis; GARCÍA, Matías; SPORLEDER, Federico; FERNÁNDEZ, Carlos; ZAMONSKY, Oscar; JURACICH, Ricardo; FACCHINI, Guillermo; BRAVO, Juan

 

Resumen Técnico

La utilización de neutrones y radiaciones en general para aplicaciones tecnológicas requiere el avance científico en temas de neutrónica y la investigación y desarrollo de sistemas y procesos. Este proyecto se orienta al desarrollo e implementación de técnicas computacionales y perturbativas en el campo de las radiaciones y su utilización para la implementación de aplicaciones tecnológicas mediante el desarrollo de modelos y dispositivos tanto para la industria como para la salud. Los modelos de cálculo neutrónico y de radiación gamma tienen características comunes en cuanto a las herramientas de simulación utilizables, y también particularirdades en cuanto a las aplicaciones. Esto hace que desde un tronco común salgan varias líneas que implican tanto teoría como experimentación.

Para esta etapa del proyecto las aplicaciones principales están concentradas en la Terapia del cáncer por captura neutrónica en boro (BNCT), dosimetría (para BNCT y para evaluar el daño por radiación del recipiente de presión para la extensión de vida de la CNA I, la propuesta de soluciones al problema del almacenamiento seguro de residuos radiactivos, el desarrollo de sondas nucleares para prospecciones geológicas y la utilización del reactor RA6 en apoyo a la industria y al área de medioambiente.

El proyecto implica entre otras tareas: el desarrollo de modelos y filtros neutrónicos para la optimización de las facilidades de irradiación del reactor RA-6, el desarrollo e implementación de técnicas computacionales en la simulación de radiaciones, la dosimetría de neutrones y gammas y la estimación del daño por radiación en materiales, el diseño de dispositivos experimentales y su utilización en la puesta a punto de las técnicas para aplicaciones.

El desarrollo de métodos de cálculo neutrónico y de radiaciones en general es indispensable para contar con herramientas adecuadas de diseño, tanto de las aplicaciones de las facilidades experimentales de reactores de investigación, cuanto para el soporte a la ingeniería de reactores avanzados y la implementación de técnicas nucleares para aplicaciones industriales. De los modelos de cálculo y de la experimentación en apoyo a los mismos surge una primera línea de aplicación que también está en la base de la utilización de las radiaciones en la salud y la industria: la dosimetría. En efecto, la dosimetría es fundamental para garantizar el éxito de las investigaciones en BNCT y, por otra parte, la gestión de vida de las centrales nucleares requiere, para una correcta evaluación de la integridad del recipiente de presión de las mismas, de una dosimetría detallada en energía y precisa en cuanto a la acotación de las incertezas del campo neutrónico incidente en el mismo, tarea difícil en la actualidad a la luz de los modelos existentes, dado que el daño depende tanto de aspectos relacionados con la dosis neutrónica como de aspectos vinculados al comportamiento de los materiales y que la vinculación de ambos aspectos no es bien conocida, por lo que resulta imprescindible atacar el problema simultáneamente desde ambas ópticas. La dosimetría también participa de desarrollo de tecnologías para la gestión de combustibles gastados y residuos de alta actividad, junto a los cálculos de criticidad, blindaje y generación de calor, que permiten el diseño de almacenamientos en húmedo y en seco y de sistemas de transporte de combustibles gastados y residuos radiactivos.

La utilización de haces de irradiación en aplicaciones de diferente naturaleza es cada vez más intensa en los reactores experimentales de todo el mundo. Esta posibilidad está asociada directamente al esfuerzo invertido en el desarrollo y optimización de las correspondientes facilidades experimentales. Esto se basa en la capacidad de generar modelos validados y desarrollar los dispositivos necesarios (filtros) para un diseño apropiado de las mismas considerando las características de cada reactor. La validación de los modelos, como parte de la etapa del diseño, previa al desarrollo o a la compra de los filtros adecuados, requiere contar con resultados experimentales que permitan evaluar el rendimiento de los mismos. Es en este marco que se trabaja con modelos estocásticos (Monte Carlo) y determinísticos que generan a su vez la capacidad de desarrollar aplicacionesen el lampo de la prospección geológica, campo para el cual se requiere además una fuerte interacción con el campo de la generación de datos nucleares.

 

Summary

This project is oriented to R&D in the field of theoretical modelling of neutron and radiations behaviour, validation of models by means of experimental work and their application to the implementation of facilities and devices to be usen in industry, environment and health sectors of the society.

For this period the main applications are: optimization of the PGNAA facility at RA6 reactor, implementation of a #-D neutrographer at RA6, development of a neutron probe for well-logging, basic engineering of an homogeneous nuclear reactor for radioisotope production, data analysis and proposal of improvements for CNA I refitting, aiming its life extention, advances in BNCT dosimetry and protocole’s setting up, basic engineerin of a dry storage for CNA I spent fuel.

The expected outputs of the project are publications and presentations in international congresses, technical reports and drawings for basic engineering, physical facilities to be used for services to the industry, environment and health. As important as these results is the expected output concerning human resources, with at least one finished doctoral thesis, two more in progress and four undergraduate students obtaining their Nuclear Engineer Dipomas.

The results of this project will have a clear positive impact on industry, environment and health.

Some of these outputs will be transferred to the industry, the project is partially supported by private companies (NASA and Softlab) through contracts for technological innovation.