Evaluation of the impact of different laboratory configurations on neutron scattering in the IPEN Calibration Laboratory

Abstract

A avaliação do espalhamento da radiação de nêutrons em laboratórios de calibração é crucial para garantir a precisão e confiabilidade das medições nessas instalações. No contexto do Laboratório de Calibração de Nêutrons (LCN) do IPEN/CNEN, esta avaliação é fundamental. Diferentes tipos de dosímetros e detectores de nêutrons podem ser usados em laboratórios de calibração. Portanto, procedimentos de calibração adequados para estes dispositivos são essenciais para garantir resultados precisos e confiáveis. Uma fonte de nêutrons calibrada é necessária, e a determinação da contribuição de nêutrons dispersos em um campo de calibração de nêutrons é muito importante para esta calibração. A norma ISO 8529-2 recomenda que a calibração seja realizada em distâncias onde os nêutrons dispersos contribuem com menos de 40% dos nêutrons diretos. O espalhamento da radiação de nêutrons é influenciado pelas estruturas e pelo ambiente do laboratório, resultando em espectros variados em diferentes pontos do LCN. Essas discrepâncias podem afetar as medições dos detectores calibrados, podendo causar erros sistemáticos. Assim, determinar a contribuição de nêutrons dispersos em cada ponto de calibração é essencial. Este estudo tem como objetivo avaliar diferentes configurações de LCN utilizando o código de Monte Carlo (MCNP), considerando variações nos materiais das paredes e suas espessuras, altura do piso em relação à fonte de nêutrons e comparando a radiação espalhada e as taxas equivalentes de dose de nêutrons com aquelas de outros laboratórios no mundo. O LCN utiliza uma fonte de 241 AmBe, calibrada pelo Laboratório Nacional de Metrologia de Radiações Ionizantes (LNMRI), com atividade de 37 GBq. O laboratório mede 6,88 m por 5,46 m, com paredes e teto de concreto de 15 cm de espessura e piso de granito de 5 cm. O código MCNP6 foi utilizado para simulações, analisando o impacto das alterações geométricas, incluindo materiais de parede e ajustes de altura do piso, com base no espectro de nêutrons da fonte 241 AmBe. Foram simulados quatro modelos de laboratório: MD1 (vácuo), MD2 (piso em grade de aço), MD3 e MD4 (paredes, piso e teto modificados com polietileno borado e parafina). Seis posições de calibração em distâncias variadas foram analisadas usando esferas virtuais cheias de ar atmosférico. Este estudo aprimora as práticas de metrologia e calibração de nêutrons, destacando a importância de levar em conta os fatores geométricos em um laboratório de calibração de nêutrons.