Determinação da divergência e uniformidade em um feixe de nêutrons do reator IEA-R1

Abstract

O Reator Nuclear de Pesquisas IEA-R1 do IPEN/CNEN-SP, em operação há mais de 60 anos, abriga uma das poucas instalações da América Latina dedicadas ao imageamento com nêutrons. Com um histórico de atividades iniciado em 1987, o sistema evoluiu de radiografias convencionais para um sofisticado arranjo de tomografia computadorizada instalado no canal de irradiação 14 (BH14). Feixes de nêutrons como este são ferramentas indispensáveis para aplicações que variam desde a preservação do patrimônio cultural até a engenharia nuclear, permitindo caracterização de materiais por espalhamento, imageamento 3D e estudos de danos por radiação. Contudo, a eficácia dessas aplicações depende intrinsecamente da qualidade do feixe. Em geral, o feixe é colimado, o que implica em uma divergência e gera efeitos de penumbra influenciados pela razão de colimação. A compreensão das suas características como distribuição espacial, fluxo e espectro de energia é, portanto, necessária. Neste trabalho, foi realizado um estudo detalhado do feixe de nêutrons deste equipamento de imageamento do IEA-R1, caracterizando suas componentes térmicas e epitérmicas utilizando folhas de ouro (Au), nuas e recobertas com cádmio, dispostas em uma matriz 4x4 com espaçamento de 3 cm. As ativações foram realizadas em duas regiões distintas: próximo à saída do feixe e na posição correspondente ao cintilador (medida em duplicata). A análise dos dados permitiu gerar mapas da distribuição espacial e obter o valor da divergência do feixe, evidenciando uma desuniformidade inerente à geometria cônica do colimador e um ligeiro desalinhamento, mais acentuado na componente epitérmica do espectro.