Diseño y Caracterización del Pila Subcrítica Modificada de Purdue para Aplicaciones de Investigación Nuclear
Autores: Niichel, Matthew; Theos, Vasileios; Madden, Riley; Pike, Hannah; Miller, True; Jowers, Brian; Chatzidakis, Stylianos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño y Caracterización del Pila Subcrítica Modificada de Purdue para Aplicaciones de Investigación Nuclear
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión del conocimiento
Palabras clave
Demostrado
Subcrítico
De cero potencia
Flujo de neutrones
Banco de pruebas
Investigación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Demostradas por primera vez en 1942, las ensamblajes subcríticos y de potencia cero, también conocidos como pilas, son una herramienta fundamental para la investigación y la educación en universidades. Tradicionalmente, su papel ha sido principalmente instructivo y para medir las propiedades fundamentales de la difusión y el transporte de neutrones. Sin embargo, estos ensamblajes podrían tener potencial para aplicaciones modernas e investigación nuclear. La pila subcrítica de la Universidad de Purdue carecía anteriormente de un volumen de prueba sustancial, limitando su utilidad a experimentos simples de activación de neutrones con el propósito de la educación de pregrado. Tras el diseño y la adición de una plataforma de prueba mecánica y eléctrica, este documento tiene como objetivo proporcionar una visión general del diseño de la plataforma de prueba y caracterizar el flujo de neutrones de la pila subcrítica reorganizada de Purdue, justificando su uso como un instrumento científico moderno. La plataforma de prueba de volumen de 1.5 x 10 centímetros cúbicos recién instalada permite una investigación sistemática de los efectos de neutrones y gamma en materiales y la generación de un conjunto de datos completo con potencial para aplicaciones de aprendizaje automático. El flujo de neutrones a lo largo de la pila se mide utilizando activación de láminas de oro-197 e indio-115 junto con láminas cubiertas de cadmio para la clasificación de energía de neutrones de dos grupos. Las mediciones del flujo de neutrones se utilizan luego para evaluar un modelo de Monte Carlo detallado, geométricamente y materialmente preciso, utilizando OpenMC 0.15.0 y MCNP 6.3. Las mediciones experimentales revelan que la plataforma de prueba tiene un entorno de neutrones con un flujo total de neutrones que se aproxima a 9.5 x 10 n/cm x s y un flujo térmico de 6.5 x 10 n/cm x s. Este trabajo establece que la pila subcrítica modificada de Purdue puede proporcionar flujos de neutrones y gamma justos dentro de un gran volumen para permitir la prueba de radiación de componentes electrónicos integrales y puede ser un instrumento de investigación versátil con el potencial de apoyar pruebas de materiales y activación limitada de isótopos, mientras genera valiosos conjuntos de datos de entrenamiento para algoritmos de aprendizaje automático en aplicaciones nucleares.
Descripción
Demostradas por primera vez en 1942, las ensamblajes subcríticos y de potencia cero, también conocidos como pilas, son una herramienta fundamental para la investigación y la educación en universidades. Tradicionalmente, su papel ha sido principalmente instructivo y para medir las propiedades fundamentales de la difusión y el transporte de neutrones. Sin embargo, estos ensamblajes podrían tener potencial para aplicaciones modernas e investigación nuclear. La pila subcrítica de la Universidad de Purdue carecía anteriormente de un volumen de prueba sustancial, limitando su utilidad a experimentos simples de activación de neutrones con el propósito de la educación de pregrado. Tras el diseño y la adición de una plataforma de prueba mecánica y eléctrica, este documento tiene como objetivo proporcionar una visión general del diseño de la plataforma de prueba y caracterizar el flujo de neutrones de la pila subcrítica reorganizada de Purdue, justificando su uso como un instrumento científico moderno. La plataforma de prueba de volumen de 1.5 x 10 centímetros cúbicos recién instalada permite una investigación sistemática de los efectos de neutrones y gamma en materiales y la generación de un conjunto de datos completo con potencial para aplicaciones de aprendizaje automático. El flujo de neutrones a lo largo de la pila se mide utilizando activación de láminas de oro-197 e indio-115 junto con láminas cubiertas de cadmio para la clasificación de energía de neutrones de dos grupos. Las mediciones del flujo de neutrones se utilizan luego para evaluar un modelo de Monte Carlo detallado, geométricamente y materialmente preciso, utilizando OpenMC 0.15.0 y MCNP 6.3. Las mediciones experimentales revelan que la plataforma de prueba tiene un entorno de neutrones con un flujo total de neutrones que se aproxima a 9.5 x 10 n/cm x s y un flujo térmico de 6.5 x 10 n/cm x s. Este trabajo establece que la pila subcrítica modificada de Purdue puede proporcionar flujos de neutrones y gamma justos dentro de un gran volumen para permitir la prueba de radiación de componentes electrónicos integrales y puede ser un instrumento de investigación versátil con el potencial de apoyar pruebas de materiales y activación limitada de isótopos, mientras genera valiosos conjuntos de datos de entrenamiento para algoritmos de aprendizaje automático en aplicaciones nucleares.