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11/07/2018

Aporte argentino en la actualización de una de las bibliotecas internacionales de datos nucleares

Aporte argentino en la actualización de una de las bibliotecas internacionales de datos nucleares
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esde Bariloche, egresados y docentes del Instituto Balseiro generaron un aporte crucial en la actualización de una de las bibliotecas de los datos nucleares que se utilizan en el mundo para diseñar los núcleos de nuevos reactores. En esta nota, uno de los protagonistas, que es investigador del CONICET en el Centro Atómico Bariloche, cuenta los detalles.

Una de las bibliotecas de datos nucleares más importantes a nivel mundial se llama “ENDF/B”, y se utiliza para diseñar, por simulación computacional, distintos núcleos de reactores. Esa biblioteca, de origen norteamericano, es la que se toma como referencia en los proyectos nucleares de Argentina.

Este año, se publicó la versión 8 de esa biblioteca (la anterior había sido publicada en 2011) con aportes de investigadores de distintos países. En esta actualización, se incluyeron datos sobre la interacción de neutrones con agua liviana y agua pesada que fueron desarrollados por investigadores que son egresados del Instituto Balseiro y que trabajan en el Centro Atómico Bariloche.

“Que nuestros modelos se hayan publicado en esta biblioteca es un respaldo fuerte a nuestro trabajo, pero también es una actividad importante de transferencia del ámbito científico al tecnológico porque nuestras investigaciones no van a quedar solamente como papers, sino que van a ser utilizadas por ingenieros nucleares y grupos de cálculo y diseño de reactores nucleares en Argentina y el mundo”, destacó el Ingeniero Nuclear José Ignacio Márquez Damián.

Márquez es egresado y docente de la carrera de Ingeniería Nuclear del Instituto Balseiro (dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica y la Universidad Nacional de Cuyo) e investigador del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) en el Centro Atómico Bariloche. “Como ingeniero nuclear es un orgullo que hayan incluido datos generados aquí en Argentina, porque esta es la biblioteca en la que confiamos para realizar cálculos neutrónicos”.

Los datos que fueron incluidos en esta biblioteca fueron desarrollados en el Grupo de Datos nucleares del Departamento Física de Neutrones (Gerencia de Ingeniería, Centro Atómico Bariloche), conformado también por los Dres. Christian Helman, Florencia Cantargi y José Rolando Granada. En colaboración con Canadian Nuclear Laboratories, Márquez realizó todos cálculos de interacción de neutrones con agua liviana y pesada que fueron seleccionados para actualizar la citada biblioteca “ENDF/B” durante su Doctorado en Ciencias de la Ingeniería. Su director de tesis fue el Dr. Granada, también egresado y profesor del Balseiro.

CÁLCULOS EN BASE A DATOS

En el núcleo de un reactor nuclear ocurre un fenómeno llamado “fisión”, en el que átomos de un combustible, como por ejemplo el uranio, se divide a partir de su interacción con neutrones produciendo energía. Un elemento moderador es clave en ese proceso: el agua, que puede ser liviana o pesada, dependiendo del tipo de hidrógeno utilizado. El agua liviana es agua común, destilada. Y el agua pesada es aquella en la que el hidrógeno está reemplazado por deuterio, que es hidrógeno con un protón y un neutrón en el núcleo, explicó Márquez.

El estudio del comportamiento de todas esas piezas de una reacción nuclear de fisión controlada, y la utilización de esa información para el diseño de nuevos reactores, es trabajo de ingenieros nucleares que recopilan, utilizan y actualizan datos nucleares en grandes bibliotecas. En particular el agua liviana y pesada es el material más utilizado como refrigerante y moderador de neutrones en los reactores nucleares. “En Argentina los reactores experimentales RA-0, RA-1, RA-3, RA-6 y RA-8, y los proyectos RA-10 y CAREM usan agua liviana como refrigerante y moderador. Y las centrales nucleares Atucha I, Atucha II y Embalse usan agua pesada”, informó Márquez.

“Para diseñar estos reactores se hacen cálculos de la distribución de los neutrones en el núcleo del reactor, y esos cálculos utilizan bibliotecas de datos nucleares para representar por simulación computacional la interacción de los neutrones con los distintos materiales”, explicó Márquez ante la consulta de por qué es crucial actualizar este tipo de bibliotecas. Además de la norteamericana ENDF/B, existen: la biblioteca japonesa JENDL, la biblioteca JEFF dependiente de NEA/OECD a la que el grupo también ha realizado contribuciones.

La nueva versión de la biblioteca ENDF/B se publicó en el paper “Nuclear Data Sheets” en febrero pasado. Firmaron 70 autores de unos 30 instituciones de ciencia y tecnología de 13 países, entre los que se encuentra Argentina por sus aportes desde el campo de la física de neutrones.

¿Qué es la física de neutrones? “Es el estudio de la interacción de neutrones con distintos materiales, y tiene dos facetas: una es estudiar esa interacción mediante cálculo, y la otra es realizar experimentos para validar los cálculos y para utilizar los neutrones para medir propiedades de los materiales, o para estudiar objetos en forma no-destructiva (por ejemplo, la radiografía con neutrones se utiliza para estudiar piezas arqueológicas)”, explicó Ignacio Márquez.

Ante la consulta de por qué le gusta trabajar en este campo, Márquez dijo: “La física de neutrones me gusta porque me permite entender los procesos físicos que suceden en los reactores nucleares”. Y concluyó: “Los reactores nucleares son máquinas fascinantes: un conjunto de materiales especiales dispuestos de una forma particular, que producen una radiación que no se puede ver ni sentir pero que genera miles de veces más energía que las reacciones químicas”. (Fuente: Área de Comunicación del Instituto Balseiro)

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