Experimentos no reator IPEN/MB-01 com refletores de aço inoxidável, aço carbono e níquel

Abstract

Os experimentos com refletores nucleares de material pesado foram realizados no reator IPEN/MB-01 utilizando-se chapas de aço inoxidável, de aço carbono ou de níquel, num total de 32 chapas de cada material, inseridas adequadamente na face oeste do núcleo do reator. As chapas têm cerca de 3 mm de espessura. A largura e comprimento axial foram suficientes para cobrir todo o núcleo ativo do reator. Tais experimentos foram realizados com cada tipo de material refletor individualmente. Para cada etapa de colocação de chapas foram efetuadas medidas da reatividade devido à inserção destas no núcleo; bem como da posição crítica das barras de controle com BC1 e BC2 igualmente retiradas. Pôde ser observado que o aumento da absorção de nêutrons e consequente diminuição da moderação de nêutrons dominaram toda a física do problema quando foram inseridas poucas chapas de material refletor (cerca de 5 chapas para o aço inoxidável e aço carbono, e 3 chapas no caso do níquel). Na sequência, a reflexão de nêutrons tornou-se importante superando a absorção neutrônica; a reatividade aumentou até ultrapassar a situação sem chapa (excesso de reatividade zero) obtendo-se um acréscimo (ganho líquido) de reatividade com as 32 chapas inseridas (cerca de 162 pcm no caso do aço inoxidável, 37 pcm para o aço carbono e 295 pcm para o níquel). Portanto, observou-se que o núcleo refletido tornou-se mais reativo do que o núcleo sem material refletor. Resultados experimentais inéditos de medidas de reatividade foram obtidos com refletores de níquel. No que concerne a esse tipo de experimento não existe experimento similar na literatura internacional ao realizado no reator IPEN/MB-01. A análise teórica empregando o MCNP-5 e a biblioteca de dados nucleares ENDF/B-VII.0 evidenciou os aspectos físicos de absorção e reflexão de nêutrons nas chapas de material refletor considerados; entretanto apresentou uma discrepância quando a reflexão de nêutrons rápidos domina o fenômeno físico do transporte de nêutrons. Essas tendências foram encontradas independentemente do tipo de refletor pesado empregado nos experimentos.