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PRACTICAS DE FISICA NUCLEAR EN EL REACTOR NUCLEAR RP0 AGUSTIN ZÚÑIGA, ALBERTO SALAZAR, JOSÉ FÉLIX, FERNANDO RAMOS Instituto Peruano de Energía Nuclear San Borja, Junio 2012

Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

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Se mide el periodo de una fuente radiactiva desconocida producida en el reactor RP0.

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Page 1: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

PRACTICAS DE FISICA NUCLEAR EN EL REACTOR NUCLEAR RP0

AGUSTIN ZÚÑIGA, ALBERTO SALAZAR, JOSÉ FÉLIX, FERNANDO RAMOS

Instituto Peruano de Energía Nuclear

San Borja, Junio 2012

Page 2: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

DETERMINACIÓN DEL PERIODO1. Preparación de muestra

2. Irradiación de la muestra en el reactor RP0

3. Medición de la radiactividad 1. Utilizando cadena GM

2. Utilizando modo MCS del multicanal2. Utilizando modo MCS del multicanal

4. Representar gráficamente los contajes por unidad de tiempo

5. Ajustar a la función de decaimiento y

6. Determinar el periodo y su incertidumbre.

7. Discutir el resultado

A. ZUÑIGA2 LAB1 PERIODO

Page 3: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

1. Preparación de la muestra� Utilizar de preferencia un material cuyo radioisótopo producido en el reactor por la reacción (n, g) tenga un periodo corto como para ser visto en el laboratorio que dura 2 horas.

� Preparar la hojuela y ponerla en un sobre identificando el � Preparar la hojuela y ponerla en un sobre identificando el nombre.

� Poner las hojuelas dentro del can a ser enviado por el sistema neumático.

� Entregar al operador del reactor el can debidamente identificado

A. ZUÑIGA3 LAB1 PERIODO

Page 4: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

2. Irradiación de la muestra en el reactor RP0� Potencia, 1W� Posicionamiento en el tubo neumático� Tiempo de irradiación: 1 hora� La muestra es entregada por el oficial de radioprotección.� Se retiran las hojuelas y se ubican en un blindaje� Se retiran las hojuelas y se ubican en un blindaje� Se anotan:

� Corriente de marcha� Potencia� Tiempo de irradiación � Hora d e inicio y fin de la irradiación� Actividad del portamuestra

A. ZUÑIGA4 LAB1 PERIODO

Page 5: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

2. Irradiación de Muestra en el RP0

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO5

Preparar las muestras en el can

Enviar la muestra a la posición de irradiación en el núcleo

Page 6: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

3. Medición de la radiactividad� Se identifica la hojuela irradiada

� Se posiciona en el lugar de medición

� Se definen los tiempos de medición

� Se registran los contajes y el tiempo

Puede ser unos cincuenta datos en el sistema de GM � Puede ser unos cincuenta datos en el sistema de GM

� Si se utiliza el MCA, definir convenientemente el tiempo por canal.

� Si no hay posibilidad de transferir a la PC entonces pasar los datos del MCA en intervalos convenientes. (puedes ser un dato cada 10 canales), un total de unos 100 puntos.

A. ZUÑIGA6 LAB1 PERIODO

Page 7: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Utilizando el Sistema GM

Prefijar el tiempo de colección

Registrar

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO7

Poner el voltaje de trabajo

Registrar los contajes

Page 8: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Contajes de Contajes de Contajes de Contajes de la muestra la muestra la muestra la muestra radiactiva: radiactiva: radiactiva: radiactiva:

SISTEMA GMSISTEMA GMSISTEMA GMSISTEMA GM

MUESTRA: Incognita (M1-LAB1)

Dt (min) = 0.166666667

Fecha: 19-6-2012

TIEMPO

(min)

CONTAJE CPM DST DSR (%) LNCPM

1 0.00 12553 75318 112.04 0.1 11.229

2 3.00 12216 73296 110.53 0.2 11.202

3 8.00 11549 69294 107.47 0.2 11.146

4 13.00 10522 63132 102.58 0.2 11.053

5 19.00 10195 61170 100.97 0.2 11.021

6 23.00 9425 56550 97.08 0.2 10.943

7 28.00 8596 51576 92.71 0.2 10.851

8 35.00 8156 48936 90.31 0.2 10.798

9 43.00 7439 44634 86.25 0.2 10.706

10 48.00 7240 43440 85.09 0.2 10.679

11 53.00 6511 39066 80.69 0.2 10.573

12 59.00 6383 38298 79.89 0.2 10.553

13 63.00 6224 37344 78.89 0.2 10.528

14 68.00 6070 36420 77.91 0.2 10.503

15 73.00 5581 33486 74.71 0.2 10.419

16 78.00 5289 31734 72.73 0.2 10.365

A. ZUÑIGA8 LAB1 PERIODO

Page 9: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

4. Representación Contajes versus Tiempo

y = -0.011x + 11.209R² = 0.9905

10.900

11.000

11.100

11.200

11.300

Con

taje ln

(CPM

) (1

/min

)Periodo Muestra M1-LAB1

CPM

10.300

10.400

10.500

10.600

10.700

10.800

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00

Con

taje ln

(CPM

) (1

/min

)

Tiempo (min)

CPM

Lineal (CPM)

A. ZUÑIGA9 LAB1 PERIODO

Page 10: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

4. Representación de los Contajes 4. Representación de los Contajes 4. Representación de los Contajes 4. Representación de los Contajes versus Tiempoversus Tiempoversus Tiempoversus Tiempo

y = 73782e-0.011x

R² = 0.9905

50000

60000

70000

80000

Con

taje, C

PM (1/

min

)Periodo Muestra M1-LAB1

0

10000

20000

30000

40000

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00

Con

taje, C

PM (1/

min

)

Tiempo (min)

CPM

Exponencial (CPM)

A. ZUÑIGA10 LAB1 PERIODO

Page 11: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Utilizando el Sistema MCA - MCS

Poner fuente en el blindaje

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO11

Establecer modo MCS y COLLECT

Establecer tiempo por canal

Establecer condiciones de trabajo

Seguir la operatividad

Page 12: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Contaje Por Contaje Por Contaje Por Contaje Por Minuto, CPMMinuto, CPMMinuto, CPMMinuto, CPM

DETERMINACIÓN DEL PERIODO

MUESTRA: Incognita (M1-LAB1)

Dt (canal) = 5s

Fecha: 19-6-2012

Sistema: MCA-MCS

CANAL TIEMPO

(s)

TIEMPO

(min)

CONTAJE CPM DST DSTR

(%)

LNCPM

10 0 0.00 13135 78810 280.73 0.4 11.27

20 100 1.67 13318 79908 282.68 0.4 11.29

30 150 2.50 13089 78534 280.24 0.4 11.27

40 200 3.33 12669 76014 275.71 0.4 11.24

50 250 4.17 12684 76104 275.87 0.4 11.24

60 300 5.00 12775 76650 276.86 0.4 11.25

70 350 5.83 15148 76000 275.68 0.4 11.24

80 400 6.67 12580 75480 274.74 0.4 11.23

90 450 7.50 12446 74676 273.27 0.4 11.22

100 500 8.33 12078 72468 269.20 0.4 11.19

110 550 9.17 12309 73854 271.76 0.4 11.21

120 600 10.00 11728 70368 265.27 0.4 11.16

130 650 10.83 12104 72624 269.49 0.4 11.19

140 700 11.67 11614 69684 263.98 0.4 11.15

150 750 12.50 11190 67140 259.11 0.4 11.11

160 800 13.33 11643 69858 264.31 0.4 11.15

170 850 14.17 11403 68418 261.57 0.4 11.13

180 900 15.00 11147 66882 258.62 0.4 11.11

430 2150 35.83 8667 52002 228.04 0.4 10.86

440 2200 36.67 8661 51966 227.96 0.4 10.86

450 2250 37.50 8597 51582 227.12 0.4 10.85

460 2300 38.33 8343 50058 223.74 0.4 10.82

470 2350 39.17 8623 51738 227.46 0.4 10.85

480 2400 40.00 8299 49794 223.15 0.4 10.82

490 2450 40.83 7977 47862 218.77 0.5 10.78

500 2500 41.67 8337 50022 223.66 0.4 10.82

510 2550 42.50 8099 48594 220.44 0.5 10.79

520 2600 43.33 8104 48624 220.51 0.5 10.79

530 2650 44.17 8139 48834 220.98 0.5 10.80

540 2700 45.00 8112 48672 220.62 0.5 10.79

550 2750 45.83 7858 47148 217.14 0.5 10.76

560 2800 46.67 7766 46596 215.86 0.5 10.75

570 2850 47.50 7370 44220 210.29 0.5 10.70

580 2900 48.33 7549 45294 212.82 0.5 10.72

590 2950 49.17 7735 46410 215.43 0.5 10.75

600 3000 50.00 7237 43422 208.38 0.5 10.68

610 3050 50.83 7316 43896 209.51 0.5 10.69

620 3100 51.67 7284 43704 209.06 0.5 10.69

630 3150 52.50 7137 42822 206.93 0.5 10.66

640 3200 53.33 7396 44376 210.66 0.5 10.70

650 3250 54.17 7064 42384 205.87 0.5 10.65

660 3300 55.00 6659 39954 199.88 0.5 10.60

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO12

180 900 15.00 11147 66882 258.62 0.4 11.11

190 950 15.83 11097 66582 258.03 0.4 11.11

200 1000 16.67 10818 64908 254.77 0.4 11.08

210 1050 17.50 11056 66336 257.56 0.4 11.10

220 1100 18.33 10904 65424 255.78 0.4 11.09

230 1150 19.17 10455 62730 250.46 0.4 11.05

240 1200 20.00 11040 66240 257.37 0.4 11.10

250 1250 20.83 10288 61728 248.45 0.4 11.03

260 1300 21.67 10326 61956 248.91 0.4 11.03

270 1350 22.50 10312 61872 248.74 0.4 11.03

280 1400 23.33 10116 60696 246.37 0.4 11.01

290 1450 24.17 10164 60984 246.95 0.4 11.02

300 1500 25.00 10340 62040 249.08 0.4 11.04

310 1550 25.83 10056 60336 245.63 0.4 11.01

320 1600 26.67 9670 58020 240.87 0.4 10.97

330 1650 27.50 9806 58836 242.56 0.4 10.98

340 1700 28.33 9634 57804 240.42 0.4 10.96

350 1750 29.17 9569 57414 239.61 0.4 10.96

360 1800 30.00 9324 55944 236.52 0.4 10.93

370 1850 30.83 9107 54642 233.76 0.4 10.91

380 1900 31.67 9305 55830 236.28 0.4 10.93

390 1950 32.50 9423 56538 237.78 0.4 10.94

400 2000 33.33 9084 54504 233.46 0.4 10.91

410 2050 34.17 9043 54258 232.93 0.4 10.90

420 2100 35.00 8992 53952 232.28 0.4 10.90

660 3300 55.00 6659 39954 199.88 0.5 10.60

670 3350 55.83 7171 43026 207.43 0.5 10.67

680 3400 56.67 6933 41598 203.96 0.5 10.64

690 3450 57.50 6725 40350 200.87 0.5 10.61

700 3500 58.33 6768 40608 201.51 0.5 10.61

710 3550 59.17 6643 39858 199.64 0.5 10.59

720 3600 60.00 6514 39084 197.70 0.5 10.57

730 3650 60.83 6363 38178 195.39 0.5 10.55

740 3700 61.67 6526 39156 197.88 0.5 10.58

750 3750 62.50 6448 38688 196.69 0.5 10.56

760 3800 63.33 6342 38052 195.07 0.5 10.55

770 3850 64.17 6421 38526 196.28 0.5 10.56

780 3900 65.00 6071 36426 190.86 0.5 10.50

790 3950 65.83 6099 36594 191.30 0.5 10.51

800 4000 66.67 6078 36468 190.97 0.5 10.50

810 4050 67.50 5916 35496 188.40 0.5 10.48

820 4100 68.33 5890 35340 187.99 0.5 10.47

830 4150 69.17 5709 34254 185.08 0.5 10.44

840 4200 70.00 5871 35226 187.69 0.5 10.47

850 4250 70.83 5502 33012 181.69 0.6 10.40

860 4300 71.67 5799 34794 186.53 0.5 10.46

870 4350 72.50 5481 32886 181.34 0.6 10.40

880 4400 73.33 5368 32208 179.47 0.6 10.38

890 4450 74.17 5409 32454 180.15 0.6 10.39

Page 13: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

4. Representación del Contaje versus Tiempo

y = 81090e-0.012x

R² = 0.994460000

70000

80000

90000

Con

taje, C

PM (1/

min

)Determinación del Periodo

Muestra (M1-LAB1)

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO13

R² = 0.9944

0

10000

20000

30000

40000

50000

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00

Con

taje, C

PM (1/

min

)

Tiempo (min)

CPM Exponencial (CPM)

Page 14: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

4. Representación Logarítmica del Contaje versus Tiempo

y = -0.0121x + 11.303R² = 0.9944

11.00

11.20

11.40

Con

taje Log

aritmico, LN(C

PM)

Representación de Ln (CPM)

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO14

10.20

10.40

10.60

10.80

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00

Con

taje Log

aritmico, LN(C

PM)

Tiempo (min)

Ln (CPM)

Lineal (Ln (CPM))

Page 15: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

5 y 6. Determinación Del Periodo� Desde la ecuación del decaimiento:

λ)2ln(

2/1 =TteCtC λ−= )0()(

y = 73782e-0.011x R² = 0.9905

� Desde el ajuste :

min01.63011.0)2ln(

2/1 ==T

A. ZUÑIGA15 LAB1 PERIODO

y = 81090e-0.012x , R² = 0.9944

min77.57012.0)2ln(

2/1 ==T

SISTEMA GM SISTEMA MCA

Page 16: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

5 y 6. Determinación Del Periodo� Desde la ecuación del decaimiento logarítmica:

λ)2ln(

2/1 =TtCtC λ−= ))0(ln())(ln(

� Desde el ajuste :

min01.63011.0)2ln(

2/1 ==T

A. ZUÑIGA16 LAB1 PERIODO

y = -0.011x + 11.209, R² = 0.9905 y = -0.0121x + 11.303 ,R² = 0.9944

min28.570121.0)2ln(

2/1 ==T

SISTEMA GM SISTEMA MCA

Page 17: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

7. Tareas para los Alumnos1. Hacer la representación de los contajes versus el tiempo considerando

las incertidumbres de cada punto. (Tomar en cuenta el fondo).

2. Hacer el ajuste a la exponencial considerando el item (1)

3. Hacer el ajuste a la función logarítmica.

4. Expresar el mejor resultado del periodo y estimar su incertidumbre.

1. Sugerencia: Tomar como modelo a la ecuación de decaimiento radiactivo; y también a la ecuación logarítmica.

5. Descubrir qué radioisótopo es la muestra incógnita?. Discutir los resultados comparando con el valor de alguna referencia de constantes nucleares tal como Lederer. ¿Porqué habría la discrepancia?

6. ¿Qué métodos se utilizan para determinar estos periodos o constantes de decaimiento?.

A. ZUÑIGA17 LAB1 PERIODO

Page 18: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Herramientas� SOFTWARES:

� Matemathica, Matlab, Origin, Multitab (no usar Excel)

� TEXTOS:� Bevington, Data Analysis.

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO18

� Knoll G. F., Radiation Detection and Measurements.� Evans, D., Nucleus� Lederer M. C., Eds., Table of Isotopes.� En INTERNET encontrar Table of Isotopes.� Notas del profesor.� ORTEC y CAMBERRA (Buscar en Internet)

Page 19: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Alumnos FC - UNFV1. Miguel Usuriaga. [email protected]

2. Soto Solis. [email protected]

3. Orihuela Chipana. [email protected]

4. Chavez García. [email protected]

Camacho Núñez. [email protected]

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO19

5. Camacho Núñez. [email protected]

6. Edgar Huayra. [email protected]

7. Rojas Haneco. [email protected]

8. Palomino Núñez. [email protected]

San Borja, 19 de junio de 2012

Page 20: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Laboratorio de Física del RP0

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO20

Page 21: Practicas Fisica Nuclear- MedicioN PERIODO

Los Alumnos de Física de la UNFV

A. ZUÑIGALAB1 PERIODO21

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