Espectrometria de nêutrons com o sistema de esferas de Bonner utilizando detectores passivos termoluminescentes

Abstract

Nêutrons são partículas sem carga que podem ser removidos do núcleo atômico por algum processo de rearranjo nuclear, e assim, apresentar um espectro em energia compreendido desde baixa energia (En < 2x10-7 eV) até alta energia (En > 100 MeV). Sabe-se no entanto que, a energia dos nêutrons pode variar significativamente dentro de um mesmo ambiente, o que torna a espectrometria neutrônica imprescindível para a sua correta medida e posterior avaliação de doses às quais os trabalhadores expostos a este tipo de radiação estão sujeitos. Dos vários métodos utilizados para caracterizar o espectro neutrônico, o espectrômetro de multiesferas de Bonner é um dos sistemas espectrômetricos mais utilizados. Conhecido como Espectrômetro de Bonner (EB), esse sistema é composto por um conjunto de esferas moderadoras, onde no centro de cada esfera é possível acomodar um detector de nêutrons térmicos. Neste trabalho foram utilizados detectores termoluminescentes (TLDs) como detector de nêutrons. A escolha deste material deve-se ao fato do cintilador de 6LiI(Eu), por exemplo, não ser tão eficiente quando utilizado em campos mistos intensos, bem como pela necessidade de se utilizar equipamentos eletrônicos associados ao mesmo, o que dificultaria, por exemplo, sua utilização na realização de espectrometria neutrônica em altas cotas. Assim, este trabalho tem como objetivo principal estabelecer uma metodologia para obtenção de espectros de nêutrons, utilizando o sistema de espectrometria de esferas de Bonner e, como detectores de nêutrons térmicos, detectores passivos termoluminescentes de fluoreto de lítio (LiF). Neste trabalho foram utilizados oito detectores termoluminescentes, sendo quatro deles de TLD600, e os outros quatro TLD700. Cada conjunto esfera-detector foi exposto a uma fonte de 241AmBe, cuja taxa de emissão era (4,46 ± 0,08) x 106 n/s em 15/03/2006. As esferas foram então posicionadas a uma distância de (75 ± 1) cm da fonte, sendo essa distância recomendada para futuras calibrações de rotina de monitores de nêutrons. Os TLDs utilizados, por serem sensíveis à radiação gama, tornou necessário a v determinação de um fator de correção para a resposta dos mesmos a esse tipo de radiação. Desta forma, eles foram expostos a uma fonte de 137Cs, sendo o valor encontrado para este fator: k = 1,07 ± 0,08. Esse fator permitiu que os dados obtidos com o espectrômetro fossem deconvoluídos corretamente utilizando o código computacional BUNKI. Os resultados demonstraram que a metodologia estabelecida que utiliza um conjunto de pares detectores termoluminescentes para detecção de nêutrons térmicos, pode ser aplicada para a r ea l i z a ç ão de espectrometria neutrônica com o sistema EB desde que a sensibilidade de tais detectores à radiação gama seja conhecida