Kernel puntual

MÉTODO DE KERNEL PUNTUAL PARA EL CÁLCULO DE BLINDAJES Y APROXIMACIONES PARA FUENTES DISTRIBUIDAS.




























Índice
1. Diseño de blindajes en instalaciones nucleares 3
1.1. Elección del material 3
1.2. Cálculo del espesor 3
2. Interacción de la radiación gamma con la materia 4
2.1. Efecto fotoeléctrico: predominante a energías bajas ( 10 MeV) 63. Fundamentos de cálculo de blindajes para la radiación gamma 7
3.1. Término fuente 7
3.2. Coeficiente de atenuación lineal 8
4. Planteamiento del problema 9
4.1. Kernel puntual 9
4.1. Ejemplo: fuente natural de cobalto-60 (60Co) 13
5. Aproximaciones de Kernel puntual para fuentes distribuidas 18
5.1. Análisis de la zona lateral externa 18






Diseño de blindajes en instalacionesnucleares
El blindaje constituye uno de los métodos de protección radiológica necesarios para atenuar los niveles de radiación externa procedente de fuentes radiactivas. Consiste en la interposición de un material adecuado entre la fuente y el punto receptor, con el fin de absorber parte de la radiación emitida al exterior y asegurar que las personas expuestas reciban una tasa de dosis aceptable,así como también proteger los sistemas y equipos de una radiación excesiva.
En una instalación nuclear, el objetivo del blindaje es atenuar la radiación neutrónica y gamma, ya que son las que poseen mayor poder de penetración en la materia. Forma parte integrante de la planta y juega un papel fundamental en las etapas de diseño y construcción, ya que una elección adecuada del material y espesorinfluirá significativamente en el coste económico global.

Elección del material
La elección del material debe hacerse atendiendo tanto a factores funcionales, es decir, capacidad de atenuación, como de diseño, fundamentalmente aspectos estructurales y mecánicos, tales como resistencia y versatilidad.
En el caso de protección radiológica en una central nuclear, el hormigón es el material másadecuado, pues además de un alto coeficiente de absorción de radiación, tiene buenas propiedades mecánicas, resistencia estructural y puede adoptar diversas formas.

Cálculo del espesor
La determinación del espesor óptimo se puede hacer mediante dos procedimientos:
Kernel puntual: método analítico que consiste en calcular, mediante ecuaciones, la respuesta obtenida en un punto detector debidaa una fuente de radiación conocida.
Simulación de Monte Carlo (MCNPX): técnica estadística que tiene en cuenta todas las posibles interacciones de partículas individuales con el medio, simuladas aleatoriamente, y resuelve el problema mediante códigos de programación.
Interacción de la radiación gamma con la materia
Las características que presentan las interacciones de la radiación ionizanteelectromagnética con la materia dependen fundamentalmente de la energía. Los rayos X y gamma, aunque de distinto origen, tienen la misma naturaleza; sin embargo, su estudio se realiza por separado, ya que existen diferencias considerables en relación con la energía, pues los rayos gamma son más energéticos que los rayos X.
Los fotones son partículas que no poseen carga eléctrica, por lo que noproducen ionización directa en la materia, como ocurre con las partículas cargadas, sino que lo hacen indirectamente mediante la liberación de electrones en el momento de la interacción.
La atenuación de los fotones por un material absorbente que actúa como blindaje, es el resultado de tres mecanismos, cada uno predominante en un intervalo de energía del fotón incidente.

Efecto fotoeléctrico:predominante a energías bajas ( 10 MeV)
Este mecanismo aparece cuando la energía de los fotones incidentes alcanza el doble de la energía de los electrones en reposo, y consiste en la desaparición del fotón a expensas de la creación de un par electrón – positrón.


Figura A.3: Representación gráfica de la producción de pares.

Para la creación del par existe un valor mínimo de energía del...