PROBLEMAS RESUELTOS
DE FISICA
ejercicios resueltos de física nuclear y atómica

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FÍSICA NUCLEAR

Respuesta del ejercicio 16
Métodos de activación y atenuación para la determinación de las secciones eficaces.

El método de activación para la determinación de secciones eficaces de captura se basa en la ecuación:
Velocidad de interacción neutrónica = \(\Sigma\phi\) neutrones / (cm³)(s)
Este método es interesante cuando se trata de estudiar un núclido estable que, por captura electrónica, de origen a un producto radiactivo de sección eficaz de absorción relativamente baja. Designando por A este producto radiactivo, la velocidad a la cual su concentración en núcleos/cm³ aumenta con el tiempo, cuando se expone el blanco a un flujo de neutrones,Φ , viene dado por:

    \( \displaystyle \frac{dA}{dt} = \Sigma\phi - \lambdaA \)
Donde el término \(\Sigma\phi\) representa la velocidad de formación de A por captura neutrónica y λA la velocidad de desintegración radiactiva, siendo λ la constante de desintegración de A.

Transcurrido un tiempo suficientemente largo, se alcanza un estado estacionario en el que se igualan las velocidades de formación y desintegración de A; de ese modo, la concentración en régimen de estado estacionario, Ao, viene dada por:

    \( \displaystyle A_o = \frac{\Sigma\phi}{\lambda} \)
La medida de la velocidad de emisión de partículas por parte de A, en el estado estacionario, λAo , que es igual a ΣΦ y recibe el nombre de actividad de saturación del material en el flujo considerado, nos permite conocer \(\Sigma\) que es la sección eficaz macroscópica de captura de A.

El método de atenuación o transmisión para la determinación experimental de secciones eficaces, se basa en la medida de la atenuación que experimenta un haz neutrónico al atravesar una placa del material a estudiar, de espesor finito.

Si es Io el número de neutrones incidentes sobre la superficie considerada e Ix el número de ellos que consiguen atravesar x cm del material sobre la misma superficie, se tiene:

    \( \displaystyle I_x = I_oe^{-N\sigma x} = I_oe^{-\Sigma x} \)
El dispositivo experimental para la medida de secciones eficaces por el método de atenuación consiste en una fuente neutrónica y un detector, entre los cuales se coloca una placa del material que se va a investigar. La sección eficaz determinada por este método es la sección eficaz total y para determinarla se mide la intensidad neutrónica cuando está retirada la placa de absorbente, Io , y cuando está colocada, Ix. A partir del cociente entre ambas, puede determinarse la sección eficaz del material estudiado.
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tema escrito por: José Antonio Hervás