ASTM E2059-20
Práctica estándar para la aplicación y análisis de emulsiones de investigación nuclear para dosimetría de neutrones rápidos

Estándar No.
ASTM E2059-20
Fecha de publicación
2020
Organización
American Society for Testing and Materials (ASTM)
Ultima versión
ASTM E2059-20
Alcance
1.1 Las emulsiones para investigación nuclear (NRE) tienen una larga e ilustre historia de aplicaciones en las ciencias físicas, las ciencias de la tierra y las ciencias biológicas (1, 2)2. En las ciencias físicas, los experimentos NRE han conducido a muchos descubrimientos fundamentales en disciplinas tan diversas como la física nuclear, la física de los rayos cósmicos y la física de altas energías. En las ciencias físicas aplicadas, las NRE se han utilizado en experimentos de física de neutrones en entornos de reactores tanto de fisión como de fusión (3-6). Se pueden encontrar numerosos experimentos de neutrones NRE en otras disciplinas aplicadas, como la ingeniería nuclear, la monitorización ambiental y la física de la salud. Dada la amplitud de las aplicaciones de NRE, existen muchos libros de texto y manuales que brindan detalles considerables sobre las técnicas utilizadas en el método NRE (1-4, 6). Como consecuencia, esta práctica se limitará a la aplicación del método NRE para mediciones de neutrones en física de reactores e ingeniería nuclear, con especial énfasis en la dosimetría de neutrones en campos de referencia (ver Matriz E706). 1.2 NRE son detectores pasivos y proporcionan velocidades de reacción integradas en el tiempo. Como consecuencia, los NRE proporcionan mediciones de fluencia sin la necesidad de correcciones dependientes del tiempo, como las que surgen con los dosímetros radiométricos (RM) (consulte el Método de prueba E1005). Los NRE proporcionan registros permanentes, de modo que las observaciones de microscopía óptica se pueden realizar en cualquier momento después de la exposición. Si es necesario, las mediciones NRE se pueden repetir en cualquier momento para examinar datos cuestionables u obtener resultados refinados. 1.3 Dado que las mediciones NRE se realizan con microscopios ópticos, se obtiene una alta resolución espacial para experimentos de estructuras finas. El atributo de alta resolución espacial también se puede utilizar para determinar información sobre la anisotropía angular del campo de neutrones in situ (4, 5, 7). No es posible que los detectores activos proporcionen dichos datos debido a perturbaciones in situ y efectos de tamaño finito (ver Sección 11). 1.4 La existencia de hidrógeno como componente principal de las NRE permite la detección de neutrones mediante dispersión de neutrones en el hidrógeno, es decir, la conocida reacción (n,p). Las mediciones de NRE en entornos de reactores de baja potencia se han basado predominantemente en esta reacción (n,p). Los NRE también se han utilizado para medir las reacciones de 6 Li (n,t) 4 He y 10 B (n,α) 7 Li incluyendo 6 Li y 10 B en motas de vidrio cerca del plano medio del NRE (8, 9). El uso de estas dos reacciones no proporciona las ventajas generales de la reacción (n,p) para la dosimetría de neutrones en entornos de reactores de baja potencia (ver Sección 4). En consecuencia, esta norma se limitará al uso de la reacción (n,p) para la dosimetría de neutrones en entornos de reactores de baja potencia. 1.5 Limitaciones. El método NRE posee cuatro limitaciones principales para su aplicabilidad en entornos de reactores de baja potencia. 1.5.1 Sensibilidad a los rayos gamma: los rayos gamma crean una limitación importante para las mediciones de NRE. Por encima de una exposición a rayos gamma de aproximadamente 0,025 Gy, el NRE puede empañarse por eventos de electrones inducidos por rayos gamma. A este nivel de exposición a los rayos gamma, las trayectorias de retroceso de protones inducidas por neutrones ya no se pueden medir con precisión. Como consecuencia, los experimentos NRE se limitan a entornos de baja potencia, como los que se encuentran en ensamblajes críticos y campos de referencia. Además, las aplicaciones sólo son posibles en entornos donde la acumulación de radiactividad, por ejemplo, productos de fisión, es limitada. 1.5.2 Límite de energía baja: en la medición de la longitud de la pista para eventos de retroceso de protones, la longitud de la pista disminuye a medida que disminuye la energía de retroceso de protones. La longitud de la pista de retroceso de protones por debajo de aproximadamente 3 µm en NRE no se puede medir adecuadamente con técnicas de microscopía óptica. A medida que la longitud de la pista de retroceso de protones disminuye por debajo de aproximadamente 3 µm, resulta muy difícil medir la longitud de la pista con precisión. Este límite de longitud de pista de 3 µm corresponde a un límite de aplicabilidad de baja energía en el rango de aproximadamente 0,3 a 0,4 MeV para mediciones de retroceso de protones inducidas por neutrones en NRE. 1 Esta práctica está bajo la jurisdicción del Comité E10 de ASTM sobre Tecnología y Aplicaciones Nucleares, y es responsabilidad directa del Subcomité E10.05 sobre Metrología de Radiación Nuclear. Edición actual aprobada el 1 de julio de 2020. Publicado en agosto de 2020. Aprobado originalmente en 2000. Última edición anterior aprobada en 2015 como E2059 15ɛ1. DOI: 10.1520/E2059-20. 2 Los números en negrita entre paréntesis se refieren a la lista de referencias al final del texto. Copyright © ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959. Estados Unidos Esta norma internacional fue desarrollada de acuerdo con los principios internacionalmente reconocidos sobre estandarización establecidos en la Decisión sobre Principios para el Desarrollo de Normas, Guías y Recomendaciones Internacionales emitida por el Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio. 1.5.3 Límites de alta energía: como consecuencia de las limitaciones de tamaño finito, las mediciones de espectrometría de neutrones rápidos están limitadas a ≤15 MeV. El límite para la espectrometría in situ en entornos de reactores es ≤8MeV. 1.5.4 Límite de densidad de seguimiento: la capacidad de medir la longitud de seguimiento de retroceso de protones con técnicas de microscopía óptica depende de la densidad de seguimiento. Por encima de una determinada densidad de pistas, se crea un laberinto de pistas superpuestas, lo que impide el uso de técnicas de microscopía óptica. Para el escaneo manual, esta limitación surge por encima de aproximadamente 104 pistas/cm2, mientras que los sistemas de escaneo interactivos basados en computadora pueden ampliar este límite hasta aproximadamente 105 pistas/cm2. Estos límites corresponden a fluencias de neutrones de 106 − 107 cm−2, respectivamente. 1.6 Espectrometría de neutrones (mediciones diferenciales): para mediciones de espectrometría de neutrones diferenciales en entornos de reactores de baja potencia, los experimentos NRE se pueden realizar en dos modos diferentes. En el modo más general, las ERN se irradian in situ en el entorno del reactor de baja potencia. Este modo de experimentos NRE se denomina modo 4π, ya que la irradiación in situ crea pistas en todas las direcciones (ver 3.1.1). En circunstancias especiales, cuando se conoce la dirección del flujo de neutrones, los NRE se orientan paralelos a la dirección del flujo de neutrones. En esta orientación, un borde del NRE se enfrenta al flujo de neutrones incidente, por lo que este modo de medición se denomina modo final. El escaneo de pistas de retroceso de protones es diferente para estos dos modos diferentes. El análisis de datos posterior también es diferente para estos dos modos (ver 3.1.1 y 3.1.2). 1.7 Dosimetría de neutrones (mediciones integrales): las NRE también permiten dosimetría de neutrones integral mediante el uso de la reacción (n,p) en entornos de reactores de baja potencia. Son posibles dos tipos diferentes de reacciones dosimétricas en modo integral (n,p), a saber, la integral I (ver 3.2.1) y la integral J (ver 3.2.2) (10, 11). El escaneo de la trayectoria de retroceso de protones para estas reacciones integrales se realiza en un modo diferente al escaneo para espectrometría diferencial de neutrones (ver 3.2). El análisis de datos en modo integral también es diferente del análisis requerido para la espectrometría diferencial de neutrones (ver 3.2). Esta práctica enfatizará la dosimetría integral de neutrones NRE (n,p), debido a la utilidad y ventajas de las mediciones en modo integral en campos de referencia de baja potencia. 1.8 Esta norma internacional fue desarrollada de acuerdo con los principios internacionalmente reconocidos sobre estandarización establecidos en la Decisión sobre Principios para el Desarrollo de Normas, Guías y Recomendaciones Internacionales emitida por el Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio.

ASTM E2059-20 Documento de referencia

  • ASTM E1005 Método de prueba estándar para la aplicación y análisis de monitores radiométricos para la vigilancia de recipientes de reactores, E 706(IIIA)
  • ASTM E706 Matriz maestra estándar para normas de vigilancia de recipientes a presión de reactores de agua ligera, E706(0)
  • ASTM E854 Método de prueba estándar para la aplicación y análisis de monitores registradores de seguimiento de estado sólido (SSTR) para vigilancia de reactores, E706(IIIB)
  • ASTM E910 Método de prueba estándar para la aplicación y análisis de monitores de fluencia de acumulación de helio para la vigilancia de vasijas de reactores, E706 (IIIC)
  • ASTM E944 Guía estándar para la aplicación de métodos de ajuste del espectro de neutrones en la vigilancia de reactores (IIA)

ASTM E2059-20 Historia

  • 2020 ASTM E2059-20 Práctica estándar para la aplicación y análisis de emulsiones de investigación nuclear para dosimetría de neutrones rápidos
  • 2015 ASTM E2059-15e1
  • 2015 ASTM E2059-15 Práctica estándar para la aplicación y análisis de emulsiones de investigación nuclear para dosimetría de neutrones rápidos
  • 2006 ASTM E2059-06(2010) Práctica estándar para la aplicación y análisis de emulsiones de investigación nuclear para dosimetría de neutrones rápidos
  • 2006 ASTM E2059-06 Práctica estándar para la aplicación y análisis de emulsiones de investigación nuclear para dosimetría de neutrones rápidos
  • 2005 ASTM E2059-05 Práctica estándar para la aplicación y análisis de emulsiones de investigación nuclear para dosimetría de neutrones rápidos
  • 2000 ASTM E2059-00a Práctica estándar para la aplicación y análisis de emulsiones de investigación nuclear para dosimetría de neutrones rápidos


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