Overview of the changes to the structure of the Results of Charge and Antecedent Form

En el apartado 3.5.4 se ha detallado el modelo MCNPX-CIEMAT para ambas fuentes de 252_{Cf y} 241_{AmBe situándolas a 400 cm con}

respecto del suelo y a 200 cm del detector N-15. En la Tabla 44 se muestran los resultados de la respuesta del detector en función del número de reacciones 10_{B(n, )}7_{Li por neutrón emitido. Los resultados}

obtenidos para el LPN-CIEMAT se comparan con los modelos realizados para el LMN-UPM, aplicando el factor de eficiencia del ZnS(Ag) y considerando que 1ng de 252_{Cf emite 2.340 n/s. Para el detector N-15}

ante fuentes de 252_{Cf podemos determinar una eficiencia de 0,733}

cps/ng de 252_{Cf en el LMN, y 0,743 cps/ng de} 252_{Cf para el LPN-}

CIEMAT; teniendo en cuenta que 1 ng corresponde a 2.340 n/s (Profio, 1976) y aplicando un factor de 0,53 para el N-15A.

Tabla 44. Reacciones calculadas con el código MCNPX para el detector N-15 con fuentes de neutrones de 252_{Cf y} 241_{AmBe para los laboratorios LMN-UPM y LPN-}

CIEMAT Fuente de neutrones MCNPX LMN-UPM (10_{B(n, )}7_Li)/n MCNPX LMN-UPM Por cps/ng 252_Cf MCNPX LPN-CIEMAT (10_{B(n, )}7_Li)/n MCNPX LMN-UPM Por cps/ng 252_Cf 252_{Cf (59,15 ± 2,0)E-05} 0,734 ± 0,03 (59,95 ± 3,3)E-05 0,743 ± 0,04

241_{AmBe (42,84 ± 2,3)E-05 (47,41 ± 3,0)E-05}

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En la Tabla 45 se muestran los resultados para las 7 posiciones del detector sobre la bancada, con la fuente de 252_{CfLPN. Se aplica el}

factor de eficiencia determinado para el ZnS(Ag) y sólo se reportan los resultados de los modelos, ya que como se explicó previamente, las medidas no se han podido realizar por la alta intensidad de las fuentes de neutrones, que hace que los detectores se saturen por apilamiento de impulsos. La siguiente tabla sólo es orientativa, en la segunda columna, MCNPX LPN 252_{CfLPN, utilizando el factor de eficiencia del N-}

15A de 53% y el valor de 1ng de 252_{Cf de 2.340 n/s, se obtiene el}

resultado a comparar con las medidas si se hubiesen podido realizar con una intensidad de neutrones lo suficientemente baja para evitar los problemas de apilamiento de impulsos mencionados. En la última columna se muestran los resultados de las medidas realizadas en el LMN-UPM que arrojan resultados muy semejantes.

Tabla 45. Distintas medidas modelo N-15 en el LPN-CIEMAT Distancia [cm] MCNPX LPN 252_Cf-F MCNPX CIEMAT cps/ng 252_Cf cps/ng 252_Cf MEDIDAS LMN-UPM 50 5,63E-03 ± 1,22E-04 6,98 ± 0,15 8,90 75 2,76E-03 ± 8,50E-05 3,43 ± 0,11 4,30 100 1,70E-03 ± 6,76E-05 2,11 ± 0,08 2,46 125 1,18E-03 ± 5,58E-05 1,46 ± 0,07 1,67 150 9,94E-04 ± 5,02E-05 1,16 ± 0,06 1,18 175 7,47E-04 ± 4,46E-05 0,93 ± 0,05 0,93 200 5,99E-04 ± 3,30E-05 0,74 ± 0,04 0,74

4.2 Resultados de los distintos modelos con MCNP

En este apartado se presentan los resultados de varios estudios realizados, que se resumen a continuación.

1. Estudio de la función respuesta de ambos detectores, N-48 y N- 15.

2. Estudio de la función respuesta del detector N-15 con 10 espesores diferentes de moderador de HDPE, para 29 fuentes monoenergéticas de neutrones y para dos fuentes isotópicas de neutrones de 241_{AmBe y} 252_Cf.

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3. Estudio de la función respuesta del detector N-15 con distintos espesores internos de PMMA.

4. Estudio de la influencia de la posición de los detectores N-15 y N-48 con respecto del suelo, efecto room return.

5. Estudio de la eficiencia de los detectores N-15 y N-48 ante una fuente moderada y blindada de 252_CfPNNL.

6. Estudio de distintos prototipos de detectores mejorados: N-15 plus y N-48 plus.

7. Finalmente, se presenta un modelo realista en aduanas con 4 distintos RPMs con detectores de neutrones de 10_B+ZnS(Ag)

para detectar el paso de material SNM.

Respuesta de los detectores N-15 y N-48 4.2.1

En la Figura 93 se representa la respuesta a las reacciones del detector N-15 en tres distintas condiciones: desnudo, con el moderador de 12+24 mm HDPE, y con el moderador de 24+36+48 mm de HDPE. Este último será el más importante ya que corresponde a los requisitos de moderación de los detectores alternativos (con moderador de 25+50mm de HDPE, difiere por algunos milímetros); además es con el que se han realizado todas las medidas. Véanse los resultados de los modelos que se explican en el apartado 3.5.2.

El primer caso se expresa con la línea de color rojo punteada correspondiente a la respuesta del detector desnudo, se aprecia que la respuesta decrece notablemente para altas energías, lo que indica que es poco eficiente para neutrones rápidos.

Se nota claramente la importancia del moderador para el detector moderado con 24+36+48 mm de HDPE, correspondiente a la línea negra punteada con rombos. Consideramos que es el mejor de ambos moderadores, ya que la respuesta permanece casi constante para el mayor rango de energías de neutrones.

La gráfica de la Figura 94 representa la función respuesta del en términos de flujo de neutrones del detector en el total de las celdas de

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en el 10_{B sería la anterior Figura 93, ya que representa las reacciones}

producidas por los neutrones que inciden en el detector.

Energía [ MeV ] 10-10 ₁₀-9 ₁₀-8 ₁₀-7 ₁₀-6 ₁₀-5 ₁₀-4 ₁₀-3 ₁₀-2 ₁₀-1 ₁₀0 ₁₀1 ₁₀2 Rea cciones 10 B( n,  7 Li en el 10 B por neutró n em itido 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 0 mm HDPE (n,) reacciones 12+24 mm HDPE (n,) reacciones 24+36+48 mm HDPE (n,) reacciones

RESPUESTA DEL DETECTOR N-1510B+ZnS(Ag)

Figura 93. Respuesta 10_{B(n, )}7_{Li en función de la energía del neutrón N-15}

Energía [ MeV ] 10-10 ₁₀-9 ₁₀-8 ₁₀-7 ₁₀-6 ₁₀-5 ₁₀-4 ₁₀-3 ₁₀-2 ₁₀-1 ₁₀0 ₁₀1 ₁₀2 Fluencia de neutr ones por neutron e mi ti do [ n/ cm 2 ] 10-4 10-3 10-2 0 mm HDPE 12+24 mm HDPE 24+48 mm HDPE

FLUJO DE NEUTRONES EN EL DETECTOR N-1510B+ZnS(Ag)

Figura 94. Respuesta a la fluencia de neutrones en función de la energía del neutrón incidente por cada neutrón emitido, detector N-15

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A diferencia de la respuesta a las reacciones, la respuesta mayor a la fluencia del detector corresponde al detector desnudo, y el de menor fluencia a la del detector de mayor espesor de HDPE, 24+36+48 mm. La respuesta se expresa normalizada.

Seguidamente, en la Figura 95 se representa la función respuesta a las reacciones ocurrentes en el 10_B, 10_B(n, ₎7_{Li, para cada uno de los}

detectores N-15 y N-48, en condición desnudos y moderados con 24+36+48 y 25+50 mm de HDPE respectivamente, con el fin de comparar la respuesta entre ambos. Se observa que ambos detectores responden de la misma manera pero con una leve mejora en la cantidad total de reacciones ocurrentes para el N-48, debida al área de detección de cada uno.

Energía del neutrón [ MeV ]

10-10 ₁₀-9 ₁₀-8 ₁₀-7 ₁₀-6 ₁₀-5 ₁₀-4 ₁₀-3 ₁₀-2 ₁₀-1 ₁₀0 ₁₀1 ₁₀2 Reaccio nes 10 B(n , ) 7 Li en el 10 B p or neu trón emitido 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 25+50 mm HDPE (n,) reacciones N-48 0 mm HDPE (n,) reacciones N-48 24+36+48 mm HDPE (n,) reacciones N-15 0 mm HDPE (n,) reacciones N-15

RESPUESTA DEL DETECTOR N-15 Y NR-48 10B+ZnS(Ag)

Figura 95. Respuesta 10_{B(n, )}7_{Li en función de la energía del neutrón N-15 Y N-48}

Respuesta con distintos espesores de HDPE (N-15) 4.2.2

En este apartado se muestra la respuesta del detector N-15 para 29 distintas fuentes monoenergéticas de neutrones y para fuentes isotópicas de neutrones de 241_{AmBe y} 252_{Cf, modelados para 10}

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distintos espesores frontales de HDPE, según se describe en el apartado 3.5.3 del capítulo 3.

Respuesta del detector N-15 con 10 espesores distintos de HDPE para 29 fuentes mono energéticas

En la Figura 96 se muestra la respuesta del detector N-15 ante 29 fuentes monoenergéticas de neutrones, desde 10-9 _{a 20MeV, para 10}

distintos espesores de HDPE, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 y 100mm de HDPE frontal. Véanse las reacciones 10_{B(n, )}7_{Li ocurrentes}

en el 10_{B de todo el detector en cada una de las zonas sensibles de las}

capas 10_B+ZnS(Ag).

Figura 96. Respuesta 10_{B(n, )}7_{Li en función de la energía del neutrón del detector}

N-15 para 29 fuentes monoenergéticas con 10 moderadores distintos de HDPE 10- 100 mm

Los resultados muestran una constancia en el intervalo desde 10-7 _{a 1 MeV para los espesores entre 30 y 40 mm de HDPE, dando una}

respuesta más lineal para mayores rangos de energías de neutrones. Se aprecia que conforme el espesor del moderador aumenta, la respuesta para los neutrones de bajas energías disminuye, pero a su vez aumenta