{"id":18919,"date":"2020-06-29T10:12:58","date_gmt":"2020-06-29T10:12:58","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/que-es-la-dosimetria-de-neutrones-dosimetro-de-neutrones-definicion\/"},"modified":"2020-06-29T10:14:35","modified_gmt":"2020-06-29T10:14:35","slug":"que-es-la-dosimetria-de-neutrones-dosimetro-de-neutrones-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/es\/que-es-la-dosimetria-de-neutrones-dosimetro-de-neutrones-definicion\/","title":{"rendered":"Qu\u00e9 es la dosimetr\u00eda de neutrones – Dos\u00edmetro de neutrones – Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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La dosimetr\u00eda de neutrones del personal sigue siendo uno de los problemas en el campo de la protecci\u00f3n radiol\u00f3gica, ya que ning\u00fan m\u00e9todo proporciona la combinaci\u00f3n de caracter\u00edsticas de respuesta energ\u00e9tica, sensibilidad y dependencia de la orientaci\u00f3n.<\/div>\n<\/div>\n
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\"detecci\u00f3n<\/a>
En general, cada tipo de detector de neutrones debe estar equipado con un convertidor y uno de los detectores de radiaci\u00f3n convencionales.
\nFuente: large.stanford.edu<\/figcaption><\/figure>\n

La dosimetr\u00eda de neutrones<\/strong>\u00a0es muy espec\u00edfica,\u00a0dado que los neutrones son\u00a0part\u00edculas el\u00e9ctricamente neutras, por<\/strong>\u00a0\u00a0lo que est\u00e1n sujetos principalmente a fuertes fuerzas nucleares pero no a fuerzas el\u00e9ctricas.\u00a0Por lo tanto, los neutrones\u00a0no<\/strong>\u00a0son\u00a0directamente ionizantes<\/strong>\u00a0y generalmente tienen que\u00a0convertirse<\/strong>\u00a0en part\u00edculas cargadas antes de que puedan detectarse.\u00a0En general, cada tipo de detector de neutrones debe estar equipado con un convertidor (para convertir la radiaci\u00f3n de neutrones en radiaci\u00f3n detectable com\u00fan) y uno de los detectores de radiaci\u00f3n convencionales (detector de centelleo, detector gaseoso, detector de semiconductores, etc.).<\/p>\n

Los estudios han demostrado que la radiaci\u00f3n alfa y de neutrones causa un da\u00f1o biol\u00f3gico mayor para una deposici\u00f3n de energ\u00eda dada por kg de tejido que la radiaci\u00f3n gamma.\u00a0Se descubri\u00f3 que los efectos biol\u00f3gicos de cualquier radiaci\u00f3n\u00a0\u00a0aumentan<\/strong>\u00a0\u00a0con la\u00a0\u00a0transferencia de energ\u00eda lineal<\/strong>\u00a0\u00a0(LET).\u00a0En resumen, el da\u00f1o biol\u00f3gico de\u00a0la radiaci\u00f3n<\/strong>\u00a0de\u00a0\u00a0alto LET<\/strong>\u00a0\u00a0(\u00a0part\u00edculas alfa<\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0protones<\/a>\u00a0\u00a0o\u00a0\u00a0neutrones<\/a>\u00a0) es mucho mayor que el de la\u00a0radiaci\u00f3n<\/strong>\u00a0de\u00a0\u00a0bajo LET<\/strong>\u00a0\u00a0(\u00a0rayos gamma<\/a>)\u00a0Esto se debe a que el tejido vivo puede reparar m\u00e1s f\u00e1cilmente el da\u00f1o de la radiaci\u00f3n que se extiende sobre un \u00e1rea grande que la que se concentra en un \u00e1rea peque\u00f1a.\u00a0Como se causa m\u00e1s da\u00f1o biol\u00f3gico por la misma dosis f\u00edsica (es decir, la misma energ\u00eda depositada por unidad de masa de tejido), un gray de radiaci\u00f3n alfa o de neutrones es m\u00e1s da\u00f1ino que un gray de radiaci\u00f3n gamma.\u00a0Este hecho de que las radiaciones de diferentes tipos (y energ\u00edas) dan diferentes efectos biol\u00f3gicos para la misma dosis absorbida se describe en t\u00e9rminos de factores conocidos como la\u00a0\u00a0efectividad biol\u00f3gica relativa<\/strong>\u00a0\u00a0(RBE) y el\u00a0factor de ponderaci\u00f3n de<\/strong>\u00a0la\u00a0\u00a0radiaci\u00f3n<\/strong>\u00a0\u00a0(w\u00a0R<\/sub>\u00a0).<\/p>\n

Factores de ponderaci\u00f3n de la radiaci\u00f3n – ICRP<\/span><\/h2>\n

Para la radiaci\u00f3n de fotones y electrones, el\u00a0factor de ponderaci\u00f3n de<\/a><\/strong>\u00a0la\u00a0\u00a0radiaci\u00f3n<\/a><\/strong>\u00a0tiene el valor 1 independientemente de la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n y para la radiaci\u00f3n alfa el valor 20. Para la radiaci\u00f3n de neutrones, el valor depende de la energ\u00eda y es de 5 a 20.<\/p>\n

\"Factores<\/a>
Fuente: ICRP, 2003. Efectividad biol\u00f3gica relativa (RBE), factor de calidad (Q) y factor de ponderaci\u00f3n de la radiaci\u00f3n (wR).\u00a0Publicaci\u00f3n ICRP 92. Ann.\u00a0ICRP 33 (4).<\/figcaption><\/figure>\n

En 2007, ICRP public\u00f3 un\u00a0\u00a0nuevo conjunto de factores de ponderaci\u00f3n de la radiaci\u00f3n<\/strong>\u00a0(Publicaci\u00f3n ICRP 103: Recomendaciones de 2007 de la Comisi\u00f3n Internacional de Protecci\u00f3n Radiol\u00f3gica).\u00a0Estos factores se dan a continuaci\u00f3n.<\/p>\n

\"Factores<\/a>
Fuente: ICRP Publ.\u00a0103: Las Recomendaciones de 2007 de la Comisi\u00f3n Internacional de Protecci\u00f3n Radiol\u00f3gica<\/figcaption><\/figure>\n

Como se muestra en la tabla, aw\u00a0<\/span>R<\/span><\/sub>\u00a0\u00a0de 1 es para todas las radiaciones de baja LET, es decir, rayos X y rayos gamma de todas las energ\u00edas, as\u00ed como electrones y muones.\u00a0Una curva suave, considerada una aproximaci\u00f3n, se ajust\u00f3 a los\u00a0valores de\u00a0w\u00a0<\/span>R<\/span><\/sub>\u00a0en funci\u00f3n de la energ\u00eda de neutrones incidente.\u00a0Tenga en cuenta que E\u00a0<\/span>n<\/span><\/sub>\u00a0\u00a0es la energ\u00eda de neutrones en MeV.<\/span><\/p>\n

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\"factor<\/a>
El factor de ponderaci\u00f3n de radiaci\u00f3n wR para neutrones introducido en la Publicaci\u00f3n 60 (ICRP, 1991) como una funci\u00f3n discontinua de la energ\u00eda de neutrones (- – -) y la modificaci\u00f3n propuesta (-).<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

As\u00ed, por ejemplo, una dosis absorbida de 1 Gy por part\u00edculas alfa conducir\u00e1 a una dosis equivalente de 20 Sv, y \u200b\u200bse estima que una dosis equivalente de radiaci\u00f3n tiene el mismo efecto biol\u00f3gico que una cantidad igual de dosis absorbida de rayos gamma, que es dado un factor de ponderaci\u00f3n de 1.<\/span><\/p>\n

Detecci\u00f3n de neutrones t\u00e9rmicos.<\/span><\/h2>\n

Los neutrones t\u00e9rmicos<\/span><\/strong><\/a>\u00a0son neutrones en equilibrio t\u00e9rmico con un medio circundante de temperatura 290K (17 \u00b0 C o 62 \u00b0 F).\u00a0La energ\u00eda m\u00e1s probable a 17 \u00b0 C (62 \u00b0 F) para la distribuci\u00f3n Maxwelliana es<\/span>\u00a00.025 eV<\/span><\/strong>\u00a0(~ 2 km \/ s).\u00a0Esta parte del espectro de energ\u00eda de neutrones constituye la parte m\u00e1s importante del espectro<\/span>\u00a0en los reactores t\u00e9rmicos<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Los neutrones t\u00e9rmicos tienen una\u00a0secci\u00f3n transversal<\/strong><\/a><\/span>\u00a0efectiva de absorci\u00f3n de neutrones<\/span><\/strong>\u00a0diferente (y a menudo mucho\u00a0m\u00e1s grande\u00a0<\/strong><\/span>)<\/span><\/strong><\/a>\u00a0(\u00a0<\/span>fisi\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0o\u00a0<\/span>captura radiactiva<\/span><\/a>\u00a0) para un nucleido dado que los neutrones r\u00e1pidos.<\/span><\/p>\n

En general, hay muchos principios de detecci\u00f3n y muchos tipos de detectores.\u00a0En los reactores nucleares, los detectores de ionizaci\u00f3n gaseosa son los m\u00e1s comunes, ya que son muy eficientes, confiables y cubren una amplia gama de flujo de neutrones.\u00a0Varios tipos de detectores de ionizaci\u00f3n gaseosa constituyen el llamado\u00a0\u00a0<\/span>sistema de instrumentaci\u00f3n nuclear excore<\/span><\/a>\u00a0(NIS)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0El sistema de instrumentaci\u00f3n nuclear excore monitorea el nivel de potencia del reactor mediante la\u00a0\u00a0<\/span>detecci\u00f3n de fugas de neutrones<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0desde el n\u00facleo del reactor.<\/span><\/p>\n

Detecci\u00f3n de neutrones usando la c\u00e1mara de ionizaci\u00f3n<\/span><\/span><\/h3>\n

Las c\u00e1maras de ionizaci\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0se utilizan a menudo como dispositivo de detecci\u00f3n de part\u00edculas cargadas.\u00a0Por ejemplo, si la superficie interna de la c\u00e1mara de ionizaci\u00f3n est\u00e1 recubierta con una capa delgada de boro, la reacci\u00f3n (n, alfa) puede tener lugar.\u00a0La mayor\u00eda de las reacciones (n, alfa) de los neutrones t\u00e9rmicos son reacciones\u00a0\u00a0<\/span>10B (n, alfa) 7Li\u00a0<\/span><\/strong>\u00a0acompa\u00f1adas de 0,48 MeV\u00a0<\/span>\"(n,<\/a><\/p>\n

Adem\u00e1s, el is\u00f3topo boro-10 tiene una secci\u00f3n transversal de reacci\u00f3n alta (n, alfa) a lo largo de todo\u00a0\u00a0<\/span>el espectro de energ\u00eda de neutrones<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0La part\u00edcula alfa causa ionizaci\u00f3n dentro de la c\u00e1mara, y los electrones expulsados \u200b\u200bcausan m\u00e1s ionizaciones secundarias.<\/span><\/p>\n

Otro m\u00e9todo para detectar neutrones usando una c\u00e1mara de ionizaci\u00f3n es usar el\u00a0<\/span>trifluoruro de boro<\/span><\/strong>\u00a0gaseoso\u00a0\u00a0\u00a0(BF\u00a0<\/span>3<\/span><\/sub>\u00a0) en lugar de aire en la c\u00e1mara.\u00a0Los neutrones entrantes producen part\u00edculas alfa cuando reaccionan con los \u00e1tomos de boro en el gas detector.\u00a0Cualquiera de los dos m\u00e9todos puede usarse para detectar neutrones en un reactor nuclear.\u00a0Cabe se\u00f1alar que los\u00a0\u00a0contadores\u00a0BF\u00a0<\/span>3<\/span><\/sub>\u00a0generalmente se operan en la regi\u00f3n proporcional.<\/span><\/p>\n

Detecci\u00f3n de neutrones r\u00e1pidos<\/span><\/h2>\n

Los neutrones r\u00e1pidos<\/span><\/strong><\/a>\u00a0son neutrones de<\/span>\u00a0energ\u00eda cin\u00e9tica<\/span><\/a>\u00a0mayor de 1 MeV (~ 15 000 km \/ s).\u00a0En los reactores nucleares, estos neutrones generalmente se denominan neutrones de fisi\u00f3n.\u00a0Los neutrones de fisi\u00f3n tienen una distribuci\u00f3n de energ\u00eda de Maxwell-Boltzmann con una energ\u00eda media (para la<\/span>\u00a0fisi\u00f3n de 235U<\/span><\/a>\u00a0) 2 MeV.\u00a0Dentro de un<\/span>\u00a0reactor nuclear,<\/span><\/a>\u00a0los neutrones r\u00e1pidos se reducen a las energ\u00edas t\u00e9rmicas a trav\u00e9s de un proceso llamado<\/span>\u00a0moderaci\u00f3n de neutrones<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Estos neutrones tambi\u00e9n son producidos por procesos nucleares como la fisi\u00f3n nuclear o<\/span>\u00a0reacciones<\/span><\/a>\u00a0(\u0251, n).<\/span><\/p>\n

En general, hay muchos\u00a0<\/span>principios de detecci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0y muchos tipos de detectores.\u00a0Pero debe agregarse, la\u00a0<\/span>detecci\u00f3n de neutrones r\u00e1pidos<\/span><\/strong>\u00a0es una disciplina muy sofisticada, ya que la secci\u00f3n transversal de los neutrones r\u00e1pidos es mucho m\u00e1s peque\u00f1a que en el rango de energ\u00eda para los neutrones lentos.\u00a0Los neutrones r\u00e1pidos a menudo se detectan primero moder\u00e1ndolos (desaceler\u00e1ndolos) a energ\u00edas t\u00e9rmicas.\u00a0Sin embargo, durante ese proceso se pierde la informaci\u00f3n sobre la energ\u00eda original del neutr\u00f3n, su direcci\u00f3n de viaje y el tiempo de emisi\u00f3n.<\/span><\/p>\n

Proton Recoil – Detectores de retroceso<\/span><\/h3>\n

El tipo m\u00e1s importante de detectores para neutrones r\u00e1pidos son aquellos que detectan directamente las\u00a0<\/span>part\u00edculas de retroceso<\/span><\/strong>\u00a0, en particular los\u00a0<\/span>protones de retroceso<\/span><\/strong>\u00a0resultantes de la dispersi\u00f3n el\u00e1stica (n, p).\u00a0De hecho, solo los n\u00facleos de hidr\u00f3geno y helio son lo suficientemente livianos para una aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica.\u00a0En el \u00faltimo caso, las part\u00edculas de retroceso se detectan en un detector.\u00a0Los neutrones pueden transferir m\u00e1s energ\u00eda a los n\u00facleos de luz.\u00a0Este m\u00e9todo es apropiado para detectar neutrones r\u00e1pidos que permiten la detecci\u00f3n de neutrones r\u00e1pidos sin un\u00a0<\/span>moderador<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Este m\u00e9todo permite medir la energ\u00eda del neutr\u00f3n junto con la fluencia de neutrones, es decir, el detector puede usarse como un espectr\u00f3metro.\u00a0Los detectores de neutrones r\u00e1pidos t\u00edpicos son\u00a0<\/span>centelleadores l\u00edquidos.<\/span><\/strong>, detectores de gases nobles a base de helio-4 y detectores de pl\u00e1stico (centelleadores).\u00a0Por ejemplo, el pl\u00e1stico tiene un alto contenido de hidr\u00f3geno, por lo tanto, es \u00fatil para\u00a0<\/span>detectores de neutrones r\u00e1pidos<\/span><\/strong>\u00a0, cuando se usa como centelleador.<\/span><\/p>\n

Espectr\u00f3metro Bonner Spheres<\/span><\/h3>\n

Existen varios m\u00e9todos para detectar neutrones lentos, y pocos m\u00e9todos para detectar neutrones r\u00e1pidos.\u00a0Por lo tanto, una t\u00e9cnica para medir neutrones r\u00e1pidos es convertirlos en<\/span>
\nneutrones\u00a0lentos\u00a0y luego medir los neutrones lentos.\u00a0Uno de los m\u00e9todos posibles se basa en las\u00a0<\/span>esferas de Bonner<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0El m\u00e9todo fue descrito por primera vez en 1960 por Ewing y Tom W. Bonner y emplea detectores de neutrones t\u00e9rmicos (generalmente centelleadores inorg\u00e1nicos como\u00a0<\/span>6<\/span><\/sup>\u00a0LiI) integrados en esferas de moderaci\u00f3n de diferentes tama\u00f1os. \u00a0<\/span>Las esferas de Bonner<\/span><\/strong>\u00a0se han utilizado ampliamente para la medici\u00f3n de espectros de neutrones con energ\u00edas de neutrones que van desde t\u00e9rmicas hasta al menos 20 MeV.\u00a0Un espectr\u00f3metro de neutrones de esfera de Bonner (BSS) consiste en un detector de neutrones t\u00e9rmicos, un conjunto de\u00a0<\/span>conchas esf\u00e9ricas de polietileno<\/span><\/strong>y dos casquillos de plomo opcionales de varios tama\u00f1os.\u00a0Para detectar neutrones t\u00e9rmicos\u00a0se puede utilizar\u00a0un\u00a0detector\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0He o centelleadores inorg\u00e1nicos como\u00a0<\/span>6<\/span><\/sup>\u00a0LiI.\u00a0Los centelleadores LiGlass son muy populares para la detecci\u00f3n de neutrones t\u00e9rmicos.\u00a0La ventaja de los centelleadores LiGlass es su estabilidad y su amplia gama de tama\u00f1os.<\/span><\/p>\n

Detecci\u00f3n de neutrones usando el contador de centelleo<\/span><\/span><\/h3>\n

Los contadores de centelleo<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0se utilizan para medir la radiaci\u00f3n en una variedad de aplicaciones que incluyen medidores de medici\u00f3n de radiaci\u00f3n de mano, monitoreo personal y ambiental de\u00a0\u00a0<\/span>contaminaci\u00f3n radiactiva<\/span><\/a>\u00a0, im\u00e1genes m\u00e9dicas, ensayos radiom\u00e9tricos, seguridad nuclear y seguridad de plantas nucleares.\u00a0Son ampliamente utilizados porque pueden fabricarse de manera econ\u00f3mica pero con buena eficiencia, y pueden medir tanto la intensidad como la energ\u00eda de la radiaci\u00f3n incidente.<\/span><\/p>\n

Los contadores de centelleo se pueden usar para detectar\u00a0\u00a0la radiaci\u00f3n\u00a0<\/a><\/span>alfa<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0<\/span>beta<\/span><\/a>\u00a0y\u00a0\u00a0<\/span>gamma<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Se pueden usar tambi\u00e9n para la\u00a0\u00a0<\/span>detecci\u00f3n de neutrones<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Para estos fines, se utilizan diferentes centelleadores.<\/span><\/p>\n