Ensayos con medidas estáticas y dinámicas

Para comprobar el desempeño de algunos detectores se han realizado medidas estáticas en los laboratorios de LMN-UPM,

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Laboratorio de Ingeniería Nuclear, LIN-UPM y Laboratorio de Patrones Neutrónicos LPN-CIEMAT que permiten conocer la eficiencia de detección principalmente de los detectores N-48 y N-15. Para evaluar estos detectores, las medidas se realizaron con fuentes de 252_{Cf debido}

que tienen un espectro parecido al del 239_{Pu, de baja intensidad.}

En el LIN se pueden albergar estas fuentes de 252_{CfUPM de 10µCi}

consideradas como exentas, las cuales pueden ser trasladadas con los previos permisos del Consejo de Seguridad Nuclear, CSN. Se realizaron medidas estáticas y dinámicas en el interior. Y la importancia de estos ensayos son las medidas dinámicas en el exterior, para evaluar la respuesta de los detectores (N-15) en condiciones más realistas de uso, tal y como sucede en los puntos aduanales.

Medidas estáticas LMN-ETSI Industriales 3.4.1

Se han realizado medidas en el LMN-UPM con las dos fuentes de

252_{CfUPM, las cuales fueron posicionadas manualmente en la bancada}

con pinzas de extensión para mantener la cercanía mínima posible. Las primeras medidas estáticas se realizaron con la finalidad de conocer la eficiencia del ZnS(Ag), tanto de los detectores N-15 como del detector N-48. Ambas eficiencias se determinan con ayuda de métodos Monte Carlo, en este caso concreto con el código MCNPX. Primero, para el detector N-15 se han realizado 7 medidas en distintos puntos de la bancada con las fuentes de 252_{CfUPM, y en cada posición se realizó la}

medida del fondo correspondiente. Con ayuda de los modelos, en las mismas condiciones se han comparado para determinar el factor de eficiencia del ZnS(Ag).

Para el detector N-48 el procedimiento ha sido distinto, ya que el detector se encontraba ya montado en el RPM en conjunto con un detector de PVT para la detección de gammas. Así que la eficiencia del ZnS(Ag) se ha determinado con la ayuda de un modelo que simula las mismas condiciones de medida realizadas en el LIN a 220 cm y comparando ambos datos. Se ha elaborado también un modelo en el LMN sobre la bancada a 200 cm para las fuentes de 252_Cf,

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datos aportados por el fabricante se determina el factor de eficiencia del ZnS(Ag) para el N-48. Ambos procesos se explican en este apartado.

Medidas con los detectores N-15 (Bancada LMN):

Los detectores N-15, se posicionan sobre la bancada frente a las fuentes de 252_{CfUPM, en siete posiciones a 50, 75, 100, 125, 150, 175 y}

200 cm de distancia; las medidas se realizan los días 10 y 21 de marzo de 2015. Los resultados se representan tomando en cuenta la intensidad de 252_{CfUPM Q= 53.106 n/s del día 10 de marzo, corregida por}

decaimiento mediante la Ecuación 3.7 ley de decaimiento exponencial, siendo  la constante de desintegración radiactiva del 252_Cf.

𝑁(𝑡) = 𝑁(𝑜)𝑒−𝜆𝑡 _(3.7)

Todas las medidas tanto para el N-15A como para el N-15B, se corrigen por decaimiento para representar los resultados. Estas medidas se realizan con las fuentes dentro del soporte portafuentes de HDPE, de manera que todas las medidas siempre estarán moderadas por 7 mm de HDPE, como se muestra en la Figura 48. Para cada medida tomada con las fuentes se mide también el fondo para hacer la corrección correspondiente. Los resultados de estas medidas y de los modelos MCNPX para determinar el factor de eficiencia del ZnS(Ag) se explican posteriormente en el capítulo 4, en el apartado 4.1.1, para cada uno de los detectores N-15A y N-15B, respectivamente.

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Medidas con el detector N-48 (Bancada LMN):

La Figura 49 muestra las medidas estáticas para el detector N-48 con las fuentes de 252_{CfUPM a 200 cm y del fondo sin fuentes. Se}

complementa con un modelo MCNPX en la misma condición de medida; los resultados y discusión se recogen en el apartado 4.1.1.

Figura 49. Medidas con el detector N-48 a 200 cm de las fuentes de 252_CfUPM

Medidas estáticas LIN- ETSI Caminos 3.4.2

Para poder realizar medidas en el LIN con pórticos que ya contenían los detectores de neutrones de 10_{B+ZnS(Ag), N-48 y N-27,}

además de los dos detectores N-15, fue necesario trasladar las fuentes de 252_{CfUPM al LIN. Este laboratorio cuenta con un sistema automático}

para realizar las medidas dinámicas.

Medidas estáticas de los detectores N-15 en el LIN:

Las medidas estáticas fueron llevadas a cabo para los detectores de neutrones (N-15) a 220 cm ante fuentes de neutrones de 252_CfUPM

posicionadas sobre un trípode de aluminio con placas de polietileno para su colocación a 115 cm con respecto al suelo. Se emplean los dos detectores, N-15A y N-15B sobre un soporte de aluminio superpuestos uno encima del otro, N-15A (arriba) y N-15B (abajo) en posición horizontal tal y como se muestra en la Figura 50.

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Figura 50. Sistema de detección de neutrones con dos detectores N-15A y N-15B medidas estáticas en el LIN a 220 cm respecto a las fuentes de 252_CfUPM

Las medidas se realizaron en 5 minutos, en 3.000 intervalos continuos de 100ms; y en todos los casos con medidas adicionales del fondo por neutrones, que se realizaron con el doble de tiempo.

Ambos detectores están dentro de su moderador de 24+36+48 mm HDPE. Las medidas se realizaron el día 25 de noviembre de 2015, en el que las fuentes de neutrones tenían una intensidad corregida de 45.524 n/s, correspondiente a 19,45 ng de 252_{Cf. La cercanía de los}

detectores con respecto a la pared es de tan solo 10 cm. Los resultados de estas medidas se recogen en el capítulo 4, en el apartado 4.1.2.

Medidas estáticas con el detector N-48 dentro de un RPM en el LIN:

Las últimas medidas estáticas se efectuaron con el detector N-48 dentro de un panel de pórtico ya construido, véase Figura 51.

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Figura 51.- RPM, con N-48. Medidas estáticas en el LIN con el panel completo En esta figura se puede observar el detector de neutrones N-48 dentro de su caja 25+50 mm de HDPE, colocado en el interior del RPM. Al lado se observa un detector de PVT para fotones gamma. No se aprecia en la figura una placa de plomo a manera de blindaje en la parte posterior del detector de PVT. La parte frontal presenta una placa de aluminio de 1mm, una placa de polietileno de 2 mm y una placa extra de aluminio de 1mm; estas placas se sitúan delante de los detectores, todo ello dentro de un soporte de hierro.

En la Figura 51 se observan las fuentes de neutrones sobre el trípode colocado a 220 cm de distancia con respecto al punto central del RPM y a 143 cm de distancia con respecto al suelo. El tiempo de medición ha sido de 5 minutos, en 3.000 intervalos continuos de 100ms, en todos los casos con medidas de fondo. Las medidas se llevaron a cabo el día 15 de enero de 2014, correspondiendo a una intensidad de 74.124 n/s, o su equivalente de 31,67 ng de californio (NCRP112, 1991).

Los resultados de estas medidas han sido de ayuda para determinar la eficiencia del ZnS(Ag) del N-48 que se detallan en el apartado 4.1.1.

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