Estudio de un detector de neutrones de centelleo de 10B+ZnS(Ag) como alternativa a los detectores de 3He: Modelo MCNPX y validación

Abstract

Mediante métodos Monte Carlo con el código MCNPX, se ha estimado la respuesta de un detector de neutrones de centelleo de ZnS(Ag) con un mezcla de 10B de alto enriquecimiento. El detector consiste en cuatro placas de polimetil metacrilato (PMMA) y cinco capas de ~0,017 cm 10B+ZnS(Ag) en contacto con el PMMA. Se calculó la respuesta del detector desnudo y con distintos espesores de moderador de polietileno de alta densidad, PEAD, para 29 fuentes monoenergeticas y para las fuentes de 241AmBe y 252Cf de neutrones. En dichos cálculos se estimaron las reacciones 10B(n,α)7Li y la fluencia de neutrones en la zona sensible del detector, 10B+ZnS(Ag). Se realizaron medidas en el laboratorio de medias neutrónicas, LMN-UPM, para cuantificar las detecciones en cuentas por segundo ante una fuente de neutrones de 252Cf a 200cm sobre la bancada, modelando con MCNPX, dichas medidas se compararon validando el modelo y se estimó la eficiencia del ZnS(Ag) de detección α. Se realizaron cálculos en el LPN-CIEMAT. A partir de la validación se realizaron nuevos modelos con geometrías que mejoran la respuesta del detector tratando de alcanzar la detección de 2,5 cps-ng de 252Cf requisito para ser equiparable en respuesta a los equipos instalados de 3He en los Monitores de Radiación tipo Pórtico, “Radiation Portal Monitor, RPM’s”. Este tipo de detector se puede considerar alternativa a los detectores de 3He para la detección de “Special Nuclear Material, SNM”, Material Nuclear Especial.