Análisis de activación neutrónica y actividad en el acero de la vasija de un reactor nuclear tipo BWR para su estudio sin riesgos radiológicos en microscopía y espectrometría

摘要

El material de la vasija de los reactores nucleares está sujeto a da?os por irradiación, inducida por el bombardeo de neutrones provenientes desde el núcleo del reactor. Los neutrones se clasifican como rápidos y térmicos, los cuales producen efectos diferentes. Los neutrones rápidos causan da?os al material por dislocación o desplazamiento de los átomos de su estructura cristalina mientas que el efecto de los neutrones térmicos es una transmutación nuclear que puede cambiar significativamente las propiedades del material. El tipo e intensidad de da?o está en función de las características del material, del flujo de neutrones y de los modos de interacción de los neutrones con las estructuras atómicas del material, entre otras. En este trabajo, alusivo a la transmutación nuclear, se hace un análisis de activación neutrónica de todos los isótopos existentes en el acero de la vasija de un reactor nuclear tipo BWR (Boiling Water Reactor) obteniéndose una expresión analítica para la actividad del acero en función del porcentaje en peso de sus componentes atómicos y se estima teóricamente la actividad en una muestra testigo (del mismo material de la vasija) colocada en el seno del reactor nuclear, desde el inicio de su operación comercial (abril 1995) hasta agosto del 2010. Teóricamente se determinó que una muestra testigo de masa 0.56g (dimensiones 1￡1￡0.07 cm3 o equivalente) no genera riesgos radiológicos durante la etapa de preparación, observación y análisis de la muestra en equipos de microscopía electrónica y de difracción de rayos X. Los resultados teóricos se comprobaron experimentalmente midiendo la actividad de la muestra de 0.56 g con espectrometría gamma, los niveles de exposición alrededor de la muestra y la dosis que induce a cuerpo entero y a extremidades mediante dosimetría termo-luminiscente (TLD). Derivado del análisis teórico, se exhiben nuevos elementos químicos en el acero de la vasija como resultado de los fenómenos de activación y de decaimiento radiactivo cuya presencia puede ser un factor fundamental de cambio de las propiedades de la vasija. Este trabajo es un preámbulo de la investigación de da?os por irradiación neutrónica al acero de la vasija de reactores de agua en ebullición (BWR) usando técnicas de microscopía electrónica, de espectroscopia y de difracción de rayos X.