mirador nuclear n4 2009

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En este número vamos a tratar sobre los reactores nucleares de investigación (RI), veremos sus potencialidades orientados al fortalecimiento de la educa- ción y formación de los estu- diantes universitarios y tam- bién de los docentes de educa- ción secundaria.. Se sabe que el país dispone de dos reactores de investigación (RP0 y RP10), que están bajo la responsabilidad del Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN). También se reconoce que existe muy poco acerca- miento y uso en la formación universitaria, a pesar, que es reconocido en el mundo que ellos tienen muchas potenciali- dades y capacidades instaladas que serían de utilidad en los cursos del campo nuclear (física nuclear , física de reac- tores, química, instrumenta- ción, protección radiológica, seguridad nuclear, Termohidr- áulica, etc), pero también pue- den realizarse trabajos de in- vestigación orientados a culmi- nar tesis de pregrado o de pos- grado. De otro lado los reactores nu- cleares destinados exclusiva- mente a producir energía eléc- trica se han tornado atractivos por dos razones: el problema del calentamiento global y los altos costos de los combustibles fósiles. Frente a ellos la Nu- cleoelectricidad se considera limpia y de costo relativamente accesible, en especial si se mira futuro. Este auge se nota en el mundo y también en América como es el caso de Brasil, Ar- gentina, México y Chile, que han demostrado alto interés. Esta situación podría llevar a que el Perú también la necesite, por lo que preparar especialis- tas con estas competencias recae en las universidades y el IPEN. De ahí la importancia de usar estos reactores (RP0, RP10). Presentación Año 1, Volumen 1, nº4 Mirador Nuclear El Centro Nuclear de Huaran- gal, tiene al reactor RP10. Lima, 27.10.2009 Historia: Un Encuentro con Fermi En la histórica Roma, el 29 de Setiembre de 1901 nació Enrico Fermi conocido por desarrollar el primer reactor nuclear y contri- buir al nacimiento de la teoría cuántica. Nos interesa resaltar que fue Fermi el que dirigió la construcción de la primera pila nuclear (reactor) logrando, en mayo de 1942, la primera reac- ción en cadena controlada de fisión nuclear, en la Universidad de Chicago. Y también vale recordar que durante la Segunda Guerra Mundial integró el equipo de físicos que desarrollaron la bomba atómica en los laborato- rios de Los Álamos, Nuevo México, dentro del Proyecto Manhattan. En 1926, Fermi descubrió las leyes estadísticas, conocidas hoy en día como la «estadística de Fermi» (estadística Fermi-Dirac), por la cual las partículas son gobernadas conforme al principio de exclusión de Pauli. Tales partículas se llaman ahora «fermiones» en honor a Fermi y contrastan con los «bosones» que obedecen a la estadística de Bose-Einstein. Por la Razón y no Por la Fuerza Historia: Enrico Fermi 1 Partes del Reactor 2 El Reactor RP0 y RP10 2 Activación Neutró- nica 2 Producción de Radioisótopos 3 Enseñanza y Entre- namiento 3 Dispersión de Neu- trones 4 Contenido: Puntos de interés especial: Los reactores nuclea- res para la formación. Las reacciones nu- cleares en cadena Análisis multielemen- tal Radioisótopos para la salud Experimentos en física nuclear Neutrones y propieda- des de los materiales Los Reactores Nucleares de Investigación

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Una revista de divulgación del conocimiento y tecnología nuclear. En este número se presenta las aplicaciones de los reactores nucleares de investigación, en particular del PERU (RP0 y RP10)

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Page 1: Mirador Nuclear N4 2009

En este número vamos a tratar sobre los reactores nucleares de investigación (RI), veremos sus potencialidades orientados al fortalecimiento de la educa-ción y formación de los estu-diantes universitarios y tam-bién de los docentes de educa-ción secundaria..

Se sabe que el país dispone de dos reactores de investigación (RP0 y RP10), que están bajo la responsabilidad del Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN). También se reconoce que existe muy poco acerca-miento y uso en la formación universitaria, a pesar, que es reconocido en el mundo que ellos tienen muchas potenciali-dades y capacidades instaladas que serían de utilidad en los cursos del campo nuclear

(física nuclear , física de reac-tores, química, instrumenta-ción, protección radiológica, seguridad nuclear, Termohidr-áulica, etc), pero también pue-den realizarse trabajos de in-vestigación orientados a culmi-nar tesis de pregrado o de pos-grado.

De otro lado los reactores nu-cleares destinados exclusiva-mente a producir energía eléc-trica se han tornado atractivos por dos razones: el problema del calentamiento global y los altos costos de los combustibles fósiles. Frente a ellos la Nu-cleoelectricidad se considera limpia y de costo relativamente accesible, en especial si se mira futuro. Este auge se nota en el mundo y también en América como es el caso de Brasil, Ar-

gentina, México y Chile, que han demostrado alto interés.

Esta situación podría llevar a que el Perú también la necesite, por lo que preparar especialis-

tas con estas competencias recae en las universidades y el IPEN. De ahí la importancia de usar estos reactores (RP0, RP10).

Presentación

Año 1, Volumen 1, nº4

Mirador Nuclear

El Centro Nuclear de Huaran-gal, tiene al reactor RP10.

Lima, 27.10.2009

Historia: Un Encuentro con Fermi En la histórica Roma, el 29 de Setiembre de 1901 nació Enrico Fermi conocido por desarrollar el primer reactor nuclear y contri-buir al nacimiento de la teoría cuántica. Nos interesa resaltar que fue Fermi el que dirigió la construcción de la primera pila nuclear (reactor) logrando, en mayo de 1942, la primera reac-ción en cadena controlada de fisión nuclear, en la Universidad

de Chicago. Y también vale recordar que durante la Segunda Guerra Mundial integró el equipo de físicos que desarrollaron la bomba atómica en los laborato-rios de Los Álamos, Nuevo México, dentro del Proyecto Manhattan.

En 1926, Fermi descubrió las leyes estadísticas, conocidas hoy en día como la «estadística de Fermi» (estadística Fermi-Dirac),

por la cual las partículas son g o b e r n a d a s conforme al principio de exclusión de Pauli. Tales partículas se

llaman ahora «fermiones» en honor a Fermi y contrastan con los «bosones» que obedecen a la estadística de Bose-Einstein.

Por la Razón y no Por la Fuerza

Historia: Enrico Fermi

1

Partes del Reactor 2

El Reactor RP0 y RP10

2

Activación Neutró-nica

2

Producción de Radioisótopos

3

Enseñanza y Entre-namiento

3

Dispersión de Neu-trones

4

Contenido:

Puntos de interés

especial:

• Los reactores nuclea-res para la formación.

• Las reacciones nu-cleares en cadena

• Análisis multielemen-tal

• Radioisótopos para la salud

• Experimentos en física nuclear

• Neutrones y propieda-des de los materiales

Los Reactores Nucleares de Investigación

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Mirador Nuclear Página 2

Intuitivo teórico y brillante experimentador, Fermi, con sus colaboradores, sometió una larga serie de elementos al bombardeo por neutrones. Una pequeña ampolla que con-tenía una mezcla de polvo de berilio y de radón constituía la fuente de proyectiles de neutrones. Con este equipo Fermi y sus colaboradores investigaron decenas de ele-mentos y encontraron su naturaleza quími-ca mediante la actividad inducida por la irradiación neutrónica.

Fue galardonado en 1938 con el premio Nobel de Física "por sus demostraciones sobre la existencia de nuevos elementos radioactivos producidos por la radiación de neutrones y por sus descubrimientos sobre las reacciones nucleares debidas a los neu-

trones lentos".

Fermi se hizo ciudadano norteamericano en 1944 y, una vez finalizada la Segunda Gue-rra Mundial, en 1946 aceptó una cátedra en el Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago, una posición que desempeñó hasta su muerte, acaecida el 29 de noviembre de 1954.

Que esta pequeña nota histórica sirva para reconocer y homenajear a uno de los mejo-res físicos tanto teóricos cuanto experimen-tales. En homenaje a él quedó la frase que “un buen experimentalista debe ser mejor teórico”

neutrones”. En algunos reactores está en el centro de una pileta de 10 a 12 m de altura llena de agua como es el caso del RP10. Y en menor tamaño en el RP0.

Barras de Control (BC): Permite el control del número de reacciones de fisión que ocu-rren en el núcleo, mediante elementos muy absorbentes de neutrones, generalmente se fabrican de Cadmio o Boro. (Cadmio en el RP10 y RP0).

Elementos Combustible (EECC): Lugar físico donde se confina el combustible nucle-ar. Son mezclas de uranio y otros elementos. Disponen de espacios, por donde discurre el fluido que disipa el calor generado. (Caso del RP10 y RP0, cajas 7.6 x 8.1x 87.5 cm3 de volumen).

Núcleo del Reactor: Es el lugar que contie-nen el combustibles, cajas de irradiación, reflectores y otros. Es la “fuente de fisiones y

Moderador: Los neutrones producidos en la fisión nacen con energías muy elevadas (neutrones rápidos, 2.0x10E6 eV). Para ase-gurar la ocurrencia de nuevas fisiones, en el uranio, se debe disminuir su energía (0.025 eV), mediante colisiones elásticas con mate-riales adecuados tales como el agua (liviana o pesada) o grafito (carbón). A estos materiales se les denomina moderadores. (Caso del RP10 y RP0, agua liviana )

Partes Básicas del Reactor

Pila atómica diseñada por Enrico Fermi. Con-sistía en un conjunto de bloques de grafito, entre los que se insertaban los de uranio. El 2 de mayo de 1942 consiguió de este modo la primera reacción nuclear en cadena, controla-da. La Edad Atómica habla comenzado.

Enrico Fermi

La estructura de un reactor nuclear en cualquiera de los usos presenta las partes básicas siguientes:

• El combustible.

• El núcleo

• Barras de control

• Moderador

• Refrigerante

• Blindaje

Es una instalación donde se produce, man-tiene y controla reacciones nucleares de fisión en cadena. Si desde esta reacciones se utilizan únicamente los neutrones produ-cidos, entonces las instalaciones se denomi-nan reactores nucleares de investigación.

Pero, si se utiliza exclusivamente la energía liberada para convertirla en energía eléctri-ca, la instalación se denomina central nu-clear. En cualquiera de los casos el com-bustible (uranio) está diseñado para generar neutrones y energía de manera prevista. A esto se le denomina, “trabajar en condicio-nes seguras”.

El Reactor Nuclear

“El reactor

nuclear es

una

instalación

donde se

produce y

mantiene

controlada

reacciones

nucleares

de fisión

en

cadena”.

En la reacción nuclear de fisión, un neutrón es absorbido por el núcleo de uranio, produ-ciéndose luego la partición del núcleo y li-berándose otros neutrones, energía y radia-ciones.

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Año 1, Volumen 1, nº4 Página 3

Refrigerante: El calor generado por las fisiones debe ser extraído, para eso se em-plea un fluido denominado refrigerante. Tal como el agua (ligera o pesada), sodio líquido, etc. (Caso del RP10 y RP0, agua ligera, con los sistemas de primario y se-cundario).

Blindaje: Las radiaciones nucleares que se producen en el núcleo deben ser detenidas antes que lleguen a las personas mediante materiales adecuados que constituyen el “Blindaje Biológico”, los mas usados son agua, plomo y el hormigón armado de gran espesor mayores que 1,0 metro. (Caso del

RP10 y RP0 ),

Facilidades: Los neutrones que se están produciendo en el núcleo son orientados a diversos usos, para ello se construyen tanto dentro del núcleo (in-core) como fuera de él (out-of-core) facilidades, tales como: cajas de irradiación, haz de neutrografía, columna térmica, posiciones para envíos por sistemas neumáticos, facilidades de producción de gemas, sistemas de haces para análisis por gamas prontos, sistemas de dispersión de neutrones, sistema de tera-pia por captura de neutrones en boro. Los reactores de investigación son multipropó-

sito, se pueden hacer diversas aplicaciones a al vez.

Esta técnica requiere de : Ambientes e ins-trumentos para: preparación de muestras; espectrometría gama (detector Ge(li), blin-daje, instrumentación nuclear, almacena-miento de datos, programas de análisis y estándares); dispositivo neumático: (sistema de control y señalización, tubos de irradiación, bomba de accionamiento, celda de recepción cápsulas); Métodos: (análisis por comparación, absoluto, neutrones epitérmicos, radionúclidos de vida corta,

Para el caso del reactor RP10 y RP0 los usos potenciales y que en parte se están haciendo son los siguientes:

Análisis por activación neutrónica: con-siste en utilizar la reacción nuclear de cap-tura, X(n, g)Y, los elementos presentes en el blanco son determinados mediante la identificación de los rayos gama caracterís-ticos emitidos.

medida de gamas instantáneos, medida con neutrones retardados).

Usos del Reactor

Partes del Reactor

El reactor RP10: Tiene una potencia de 10 millones de vatios (10 megavatios). El flujo de neutrones térmicos alcanza en la posición de irradiación central, 1.0 x 10 14 cm-2. s-1. Dispone además de otras posi-ciones de irradiación: cajas de irradiación, posiciones neumáticas, y 6 conductos de irradiación (radiales y tangencial).

El reactor RP0: Se la denomina así porque tiene una potencia de 1 vatio y en casos especiales puede alcanzar los 10 vatios. El flujo de neutrones térmicos que puede al-canzar en la posición de irradiación central es de 1.0 x 10 7 cm-2. s-1. Su uso principal es para entrenamiento y simulación.

Los Reactores Peruanos: RP0 y RP10

“El flujo de neutrones térmicos alcanza en la posición de irradiación central, 1.0 x 10 14 cm-2. s-1. “

Componentes de una central nuclear: 1) núcleo, 2) Barras de control, 3) Generador de vapor, 4) Presurizador, 5) Vasija, 6) Turbina, 7) Alternador, 8) Bomba, 9) Condensador, 10)

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Mirador Nuclear Página 4

Procedimiento:

P1. Preparación de estándares

P2. Preparación de muestras

P3. Irradiación de estándares y muestras en el reactor

P4. Medición de en la cadena de espec-trometría gama

P5. Procesamiento de espectros y eva-luación de resultados.

Los elementos analizados son:

Activación Neutrónica

diación y llevado al núcleo del reac-tor, 3) Luego de irradiado es llevado a las celdas de trabajo donde se ob-tienen los radioisótopos requeridos, 4) Se realizan controles de calidad y 5) Embalados para la venta.

Desde 1989 el IPEN produce ra-dioisótopos para la medicina nuclear, los mas destacados son: el Iodo, I-131, útil en el diagnóstico y trata-miento de enfermedades tiroideas; el Tecnecio, Tc-99m, para la obtención de imágenes y el diagnóstico de di-versas enfermedades; el Samario, Sm-153, para el tratamiento del dolor producido por la metástasis ósea; el Iridio I-192 en forma de hilos para aplicaciones a la braquiterapia. Los radioisótopos tienen diversas aplica-ciones:

Médicas: Co-60, radioterapia; Mo-99/Tc-99m, diagnósticos, observacio-nes de órganos; Ir-192, terapia de implantación local; I-131, diagnósti-cos; I-125, radioinmunoanálisis; P-32, medicina nuclear. No-médicas :

Co-60, Ir-192, gammagrafía, esterili-zación, conservación de alimentos, transductores; C-14, Cu-64, Na-24, K-40. Trazadores radioactivos : bio-lógicos; Ca-45, P-32, S-35, C-11, en la agricultura; Br-82, Au-198, Rb-86, Na-24, en la industria; Hg-197, A-41, La-140.

El principio básico es modificar la estructura nuclear de los blancos mediante el bombardeo de neutro-nes, en el reactor nuclear. Los nue-vos nucleidos producidos son proce-sados en la Planta de Producción de Radioisótopos (PPR).

Procedimiento: 1) Preparación de la muestra (blanco a irradiar), 2) El blanco es puesto en la caja de irra-

Producción de Radioisótopos

El blanco preparado es irradiado en el núcleo del reactor. Luego es procesado en la celdas y finalmente puesta en la forma que el cliente requiere.

En el RP10 se producen radioisótopos em-pleados en la medicina, agricultura, indus-tria y medio ambiente.

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Año 1, Volumen 1, nº4 Página 5

Coloración de gemas: Los neutro-nes modifican la estructura cristalina, induciendo cambios en el color, con ello algunas piedras preciosas incolo-ras, pueden adquirir color incremen-tando su valor comercial. El procedi-miento es: 1) Identificación de las condiciones de irradiación, 2)Caracterización de la coloración y 3) Decaimiento radioactivo y 4) Pruebas de durabilidad de la coloración post irradiación.

Dopado de Silicio : Si el silicio se irradia con neutrones, se modifican sus propiedades importantes en la industria electrónica. Su uso es en transistores, tiristores, CCD, etc.

co que contiene B-10 y su efecto en el organismo vivo. En Sudamérica el reactor RA-6, de Argentina tiene avanzado los es-tudios para ser implementados en reactores simila-res al RP10.

Los blancos que contienen boro ab-sorben neutrones producidos en el RP10 generándose una reacción nu-clear de emisión de partículas alfa que destruyen los tumores y órga-nos. En el RP10 esta facilidad aún no está construida. Las tareas pendien-tes aquí son: 1) Diseño de la facilidad de irradiación BNCT (simulación, MCNP), 2) Caracterización de los haces de neutrones para la imple-mentación del BNCT, 3) Medición de dosis en campo mixtos neutrones y campos gama. 4) Estudios del fárma-

Terapia por Captura de Neutrones en Boro: BNCT

Coloración de Gemas y Dopado de Silicio

Medicina: Determinación de estructura de los cálculos biliares; Investigación de compuestos para BNCT; Odontolog-ía: Estado del diente bajo el metal de la corona, Optimización de superficies después de la perforación. Biología: Estudio de desarrollo de la raíz. Cam-bios morfológicos en las plantas duran-te el proceso de regeneración

Utilización forense: Determinación de la autenticidad o integridad de docu-mentos. Detección de pegamentos, tintas y compuestos hidrogenados. Arte: Examen de reliquias antiguas, visualización de estructura de bajo de la pintura.

Los neutrones interaccionan con el núcleo, no con la capa de electrones del átomo por lo que el control de cali-dad es distinto a los que realiza los rayos X (electrones). Su superioridad radica en diferenciar elementos de números atómicos contiguos cosa que rayos X no puede. Aplicaciones In-dustriales : Control de calidad en ala-bes de turbinas, Inspección de siste-mas de refrigeración en motores de combustión interna, Detección de tra-zas de agua en diversos productos, Detección de corrosión y humedad en componentes de aviones y cohetes, Control de calidad en cargas explosi-vas. Aplicaciones no industriales .

Neutrografía

En el núcleo se escoge una posición de irradiación donde los topacios naturales terminan en colores comercializables.

Un haz de neutrones del RP10 está dedica-do exclusivamente a la neutrografía.

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Mirador Nuclear Página 6

Los neutrones que salen del reactor se monocromatizan en un cristal y luego inciden en la muestra, donde los núcle-os dispersan los neutrones. Mediante detectores de neutrones se miden la distribución de neutrones a diferentes ángulos. Se aprovecha el hecho que los neutrones no tienen carga pero sí momento magnético. Su mayor uso está en ciencia de materiales, para el estudio de la composición atómica, dirección de momentos magnéticos de cristales y estructura magnética. Tam-bién en estudio de nuevos supercon-ductores cerámicos. Desplazamientos moleculares. Estructuras de virus. Pro-piedades elásticas de polímeros. Iden-tificación y evaluación de materiales. Esta facilidad se ha concluido en el RP10 con la ayuda del OIEA.

Difracción de Neutrones

Utiliza la reacción nuclear de captura de la activación neutrónica. Pero apro-vecha la medición de los rayos gamas que se producen inmediatamente. Por lo que el sistema de detección tiene que estar junto a las muestras mientras se las irradia. Su aplicación es en ciencias geológicas y atmosféricas analizando elementos como H, B, C, N, P, S, Cd, Pb, SM, y Gd. Concentración de B-10 en muestras Biológicas.

Análisis por Activación de Gamas Inmediatos

Sistema de d e t e c c i ó n gama cercano a la muestra que es irradia-da con neutro-nes provenien-tes del reac-tor.

En el RP10 la facilidad de gamas inmediatos está acoplado a un haz de neutrones. Se ha dispuesto el blindaje y el sistema de detección gama adecuado. La operación del reactor se puede realizar de manera simultánea para dar uso a todas las facilidades que rodean al núcleo del reactor.

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Las huellas de fisión son registros que dejan los productos de fisión en un mineral, el número de registros que se observen es función a la edad del mismo. Su facilidad y confiabili-dad de esta técnica se ha difundido ampliamente en el mundo. Su interés es importante en nuestro país por ser minero. Para ello se determinan el número de registros espontáneos (fósiles) con los inducidos. Estos últi-mos provocados por el flujo neutróni-co del reactor. La técnica es de Data-

ción por Huellas Fisión utiliza la pre-sencia de uranio en todas las rocas. De ellas se extrae los cristales de Zirconio y Apatito, principalmente donde se estudian los registros de las fisiones. Igualmente es muy utili-zada en la datación de vidrios volcá-nicos.

el nitrógeno presente en el aire, produ-ciendo protones. Estos protones son re-gistrados en el polímero, dejando huellas agrandadas por el ataque químico de NaOH. Que luego son contadas median-te el microscopio óptico.

La dosis de neutrones puede deter-minarse me-diante el uso de los detec-tores de es-tado sólidos, como el polí-mero CR39. Que hace uso de la reacción nu-clear del neutrón con

Dosimetría de Neutrones

Fechado de Minerales y Vidrios Volcánicos

La principal tarea en un reactor es la economía de neutrones. Para ello se debe hacer una adecuada gestión de combustible. Se descuenta que la operación segura de la instalación es la exigencia permanente por lo que se requiere de una óptima operación de los sistemas constitutivos: refrige-ración, control e instrumentación nu-clear, contención y programa de irra-diación. Las necesidades de las mediciones varían según la etapa de un reactor: antes y durante la puesta en marcha y luego en la etapa comercial.

Mediciones en la Vida de un Reactor Nuclear

Registro de una muestra de vidrio volcáni-co, sometido a irradiación y posterior ataque químico. A fin de determinar su edad.

25,5 m9,6 m

8,8 m

12 13 15

20

24

27

30

33

34

01

02 03

04 05

06 07

08

10

09

11

23

22

21 14

32 31

29 28

26

25 19 18

17

16

Laboratorio de Física

Sala de Control

Recinto del Reactor

Zona Supervisada Fuente de neutronesConsola de operación Zona Controlada

D is ta n c ia (c m )

8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 2 0 0

Flu

enci

a (n

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F lu e n c iaD e n s id a d

Estudios de dosis de neutrones en la insta-lación del reactor RP0 y laboratorio auxi-liar

Page 8: Mirador Nuclear N4 2009

Mirador Nuclear Página 8

Las posibles aplicaciones de los reactores fue el atractivo principal en la construcción de reactores en los países desarrollados, entre los años 1965 a 1980, el cual fue se-guido por los países en desarrollo, entre los años 70 al 80, para luego decaer. En la mayoría de los países los reactores de investigación se convirtieron en un paso previo a las centrales nucleares dentro de sus respectivos planes de desarrollo nucleo-eléctrico. Por eso los RI son verdaderos centros de promoción del conocimiento y tecnología nuclear. Al 2005, se conocían que existían 274 RI en operación, distribui-dos en 56 países, 39 en países en desarro-

llo; 214 parados; 168 decomisio-nados (proceso de cierre) y 16 se han planificado construirse. Del total de 672 RI, casi el 70% están en los países industrializados, tanto la federación rusa y los Esta-dos Unidos de Norteamérica tie-nen el mayor número.

centrales de potencia. Así, muchos (RI) se hacen del conocimien-to público más por las visitas tipo museos que por su impacto científico o tecnológi-co. En la tabla presen-tamos los usos actua-les y el número de RI donde ser realizan.

La realidad de los RI, en cuanto a sus usos ha variado drásticamente en los últimos años, sus facilidades han quedado obsoletas pues otras tecnologías, mejores en algunos casos, han surgido y más baratas. También es una generalidad en los países en desarro-llo el escaso presupuesto, pues han emergi-do otras prioridades en los planes naciona-les de desarrollo científico. Después de Chernobil se notó un drástico declinamien-to de la energía nuclear en muchos países, reflejándose en la reducción de la demanda en educación y entrenamiento nuclear. En muchos casos es suficiente simuladores en lugar de RI, para entrenar a especialistas de

Usos de los Reactores de Investigación Actualmente

6 14

38

155

283

324 327 314288

257

220 190190

0 0 018

41 5573 79 86 89 84

8686

6 14 38

173

324

379400 393

374346

304 276276

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

me

ro d

e R

I

Años

Distribucion de Reactores de Investigación

Industrializados En desarrollo Total

Distribución de Reactores de Investigación (RI) en el Mundo

Las potencias de los RI en operación el 50% son menores que 100 kW; el 77% tienen una potencia térmica menor a 5 MW. Si bien los de menor potencia no tendrían problemas de almacenamiento de combustibles gastados, sin embargo la ma-yoría de ellos usan combustibles de alto enriquecimiento, lo que generará algunos retos en el manejo de los esquemas de ges-tión de combustible. De ahí el interés en hacerles el cambio a bajo enriquecimiento (HUE a LUE). Esto se puede ver en la Ta-bla adjunta. También se presenta la relación de países poseedores de reactores nucleares de investigación.

Potencias de los Reactores de Investigación

Potencia Número23-85MW 7>100 MW 4

<1kW 261-100 Kw 24

200kW-1MW 151.1MW-5MW 126MW-20MW 12

Paises Cantidad (%)Canada 3Alemania 4Francia 5Reino Unido 1Japón 7Federación Rusa 21Estados Unidos 19China 9Otros Industrializados 5Otros en Desarrollo 26

Aplicaciones Número de reactores trabajando en el tema

Análisis por activación neutrónica 71 Enseñanza 68 Entrenamiento 63 Materiales o pruebas de combustibles 53 Producción de radioisótopos 48 Investigación en dispersión de neutrones 34 Radiografía neutrónica 32 Transmutación (Si o gemas) 21 Geocronología 14 Terapia por captura de neutrones 9 Otros usos 47

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Volumen 1, nº 1 Página 9

Los reactores nucleares de investigación, tienen mucha potencialidad para, reforzar en el estudiante universitario de pregrado y posgrado, sus cursos teóricos que suelen ser llevados en las universidades. Aquí se dis-ponen de especialistas en teoría y en prácti-ca. Es el lugar adecuado para formar espe-cialistas en reactores nucleares y centrales de potencia. En el mundo el OIEA, enfatiza su uso dirigido a los jóvenes, con el ánimo de preservar el conocimiento nuclear, en razón que la potencialidad de las aplicacio-nes nucleares a favor del desarrollo sigue vigente.

En el IPEN por su carácter de institución promotora del conocimiento nuclear y sus aplicaciones pacíficas se encuentran diver-sos laboratorios donde las técnicas están operativas. Allí se disponen de instrumen-tos, ambientes y personal especializado que pueden colaborar con la educación universitaria y la investigación a nivel de tesis de grado y posgrado. El RP0 puede ser usado como una instancia previa a la instalación del RP10.

Laboratorios Disponibles

Temas de Educación y Entrenamiento

radioisótopos (iodo, tecnecio, iridio, cobalto)

7. Determinación de la masa crítica de una configuración nuclear.

8. Determinación de reactividad (periodo, caída de barras, fuente, cinética inversa)

9. Determinación de distribuciones de flujo neutrónico (térmico, epitérmico, rápido).

10. Determinación de potencia del reactor.

11. Determinación del tiempo muerto por parada intempestiva.

12. Determinación del quemado de los ele-mentos combustibles (gama, reactivi-dad)

13. Simulación por Monte-carlo de configuraciones nucleares.

14. Estudios termo hidráuli-cos de sistemas de refri-geración.

15. Fechado (minerales, vidrios)

16. Control de calidad por neutrografía.

17. Análisis por gamas in-mediatos.

18. Difracción de neutrones (inertes y biológicos)

19. Medición de dosis (gamma, neutrones)

Algunos experimentos que pueden ser rea-lizados en los reactores RP0 y RP10.

1. Reconocimiento de partes de una cade-na nuclear.

2. Estadística nuclear

3. Determinación de características de detectores de radiaciones (voltaje de trabajo, resolución, eficiencia y tiempo muerto) gama, beta, alfa y neutrones.

4. Mediciones con fuentes radioactivas (periodo de semidesintegración, activi-dad relativa, actividad absoluta)

5. Análisis multielemental (análisis por activación neutrónica de minerales, agua, alimentos, huacos)

6. Tasas de reacción en producción de

Experimentos Básicos

“¿Si

disponem

os de

instrumen

tación

nuclear,

porqué no

lo usamos

en nuestra

formación

universita

ria?”

Disciplinas (Teoría) Reactor

- Física nuclear RP0, RP10

- Física del neutrón RP0, RP10

- Física de reactores RP0, RP10

- Física computacional RP0, RP10

- Dinámica del reactor RP0, RP10

- Instrumentación y control RP0, RP10

- Termohidráulica RP10

- Radioprotección RP0, RP10

- Seguridad nuclear RP0, RP10

- Seguridad física RP0, RP10

Año 1, Volumen 1, nº4

Laboratorio de fluorescencia de RX LFRX

Laboratorio de Activación Neutrónica LAAN

Laboratorio de Produccion de Radioisotopos

LPRI

Laboratorio de Instrumentación Nuclear LINN

Laboratorio de Física Experimental de Reactores

LFER

Laboratorio de Patrones Secundarios LPSE

Laboratorio de Trazadores Radioactivos LTRA

Laboratorio de Contaminación Ambiental LCAM

Laboratorio de Huellas Nucleares LHNU

Laboratorio de Neutrografia LNEU

Laboratorio de Difraccion de Neutrones LDIN

Centro de Irradiación de Santa Anita CISA

Fuente de Irradiación Gamma FIGA

Laboratorio de Biotecnología LBIT

Laboratorio de Contaminación Interna LCIN

Laboratorio de Calculo de Reactores LCAR

Reactor Nuclear RP0 RP0

Reactor Nuclear RP10 RP10

Tema (Prácticos) Reactor- Operación del reactor (formación y actualización)RP0, RP10- Física nuclear RP0, RP10- Física de reactores RP0, RP10- Dinámica del reactor RP0, RP10- Termohidráulica RP10, RP10, - Dosimetría- DosimetríaRP0, RP10- Detectores de neutrones RP0, RP10- Instrumentación y control RP0, RP10- Neutrografía RP10, RP10, - Física de haces de neutronesRP0, RP10- Radioproteccion RP0, RP10- Simulación con computaciónRP0, RP10- Análisis por activación RP0, RP10- Radioquímica RP0, RP10

Page 10: Mirador Nuclear N4 2009

Infraestructura Disponible

No siempre lo que tenemos lo usamos adecuadamente. Pero cuando lo perdemos, entonces nos lamentamos. Esto se puede decir de nuestros reactores nucleares RP0 y RP10. Si el cami-no hubiera seguido, como se planificó en los años 1980, segu-ramente, hoy estaríamos con liderazgo pleno en el campo nu-clear a nivel sudamericano. Si embargo, nuestro permanente lastre del “ complejo adánico” de rehacer todo, no permitió la continuidad de planes de un lado y de otro, no nos acostum-bramos a la meritocracia. Errores de esa naturaleza no se pue-den repetir, la historia nos sirve para eso. De ahí, devolvamos el carácter nuclear y científico a las actividades de las institu-ción conductora del conocimiento nuclear. Nuestras propues-tas iniciales de Radioisótopos, Activación Neutrónica y Educa-ción, deben extenderse a plenitud. Luego complementarse con las nuevas opciones disponibles como Gamas Inmediatos, Di-fracción y la posibilidad de irradiación de Molibdemo de Fi-sión .

Descubriendo

Mas información menos confusión. Mas conocimiento menos armamento Mas tecnología menos ideología. Mas explicación menos aceptación

Celular: 990079994

Teléfono: 4827211

Correo: [email protected]

Director. Agustín Zúñiga Gamarra

Av. Honorio Delgado 467

Lima 31-Perú

Por la Razón y no por la Fuerza

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A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 14

REACTOR RP-0

Mirador Nuclear Página 10