Investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), del Departamento de Energía de Estados Unidos, lograron combinar el código de análisis nuclear SAMMY con mediciones de transmisión de neutrones de alta resolución.
Estas fueron obtenidas mediante el instrumento VENUS, con el objetivo de identificar y verificar materiales nucleares sin desmontar ni destruir las muestras.
La integración de ambas tecnologías ofrece un nuevo enfoque para los ensayos no destructivos nucleares, conocidos como NDA por sus siglas en inglés.
SAMMY analiza datos nucleares complejos
SAMMY es un código desarrollado por ORNL para el análisis de datos nucleares, especialmente parámetros de resonancia y secciones eficaces de neutrones.
Estas secciones representan la probabilidad de que un neutrón interactúe con un núcleo determinado y produzca una reacción nuclear.
Cada isótopo posee un perfil de sección eficaz distintivo, comparable a una huella dactilar nuclear. A partir de esa firma, los investigadores pueden identificar materiales mediante el análisis de cómo responden a un haz de neutrones en diferentes rangos de energía.
Luiz Leal, autor principal del informe y miembro del Grupo de Datos Nucleares de ORNL, explicó que SAMMY ha sido durante casi tres décadas una herramienta clave para vincular la teoría nuclear con mediciones experimentales.
VENUS aporta imágenes de neutrones precisas
VENUS, sigla de Versatile Neutron Imaging Instrument, es un instrumento de imágenes de neutrones ubicado en la Spallation Neutron Source de ORNL. Su diseño permite trabajar con una amplia gama de energías de neutrones, lo que facilita detectar diferencias sutiles entre isótopos.
Para este estudio, los investigadores emplearon análisis de transmisión por resonancia de neutrones, conocido como NRTA. El método consiste en dirigir un haz de neutrones a través de una muestra y medir cómo se transmiten a distintas energías.
Según Hassina Bilheux, científica sénior de imágenes de neutrones en ORNL, VENUS fue diseñado con un blindaje meticuloso para permitir mediciones precisas de secciones transversales de resonancia.
Hafnio natural puso a prueba el método
Para demostrar la capacidad combinada de SAMMY y VENUS, el equipo seleccionó tres muestras: oro, tantalio y hafnio natural. El oro y el tantalio fueron utilizados como materiales de referencia, debido a su relativa simplicidad isotópica.
El hafnio natural representó el mayor desafío, ya que contiene seis isótopos cuyas firmas de neutrones pueden superponerse. Este material también tiene relevancia para la industria nuclear, debido a su uso en barras de control de reactores.
Tras recopilar las mediciones de transmisión con VENUS, el equipo de datos nucleares de ORNL utilizó SAMMY en su formato tradicional y en una versión modificada para optimizar la comprobación de hipótesis dentro de una biblioteca de posibles isótopos.
Aplicaciones en seguridad nuclear
La combinación de VENUS y SAMMY representa una capacidad complementaria: VENUS genera datos experimentales precisos de transmisión de neutrones, mientras SAMMY procesa esa información para extraer conclusiones sobre la composición de las muestras.
De acuerdo con los investigadores, este enfoque puede aplicarse en salvaguardias nucleares, análisis forense, exámenes posteriores a la irradiación y verificación de materiales desconocidos.
Además, el equipo destacó que las mediciones pudieron obtenerse en tiempos de adquisición de minutos, en lugar de procesos que podrían extenderse durante días.
El trabajo fue financiado por el Programa de Seguridad de Criticidad Nuclear del Departamento de Energía de Estados Unidos. Para ORNL, la colaboración demuestra el valor de integrar instalaciones experimentales avanzadas con experiencia en datos nucleares para resolver desafíos reales en energía y seguridad nacional.
Fuente y foto: https://www.ornl.gov/