Instituto Peruano de Energía Nuclear
   Uso de los Reactores Nucleares RP10 y RP0 en la
formación de estudianes de ciencia...
CONTENIDO
 1.   Presentacion
 2.   Contexto Nacional y Mundial: Las Aplicaciones Nucleares
 3.   Los reactores en la EDUCA...
Presentación




A. ZUÑIGA   USOS NEUTRONES RP10 Y RP0   3
FECHAS HISTORICAS

Primer reactor nuclear: Fermi 1942
Creación del IPEN: 04 Febrero 1975
Puesta a crítico del RP0: Julio 1...
HISTORIA
El primer reactor nuclear fue
diseñado y posteriormente
construido, bajo la dirección de
Enrico Fermi (1901-1954)...
REACTOR NUCLEAR
Un reactor nuclear es el lugar donde se produce de forma
controlada reacciones nucleares, tales como la fi...
Reacción en cadena


 Neutrón
                                                                                            ...
TIPOS DE REACTORES
REACTORES DE INVESTIGACION:
-Producción de Radioisótopos
-Investigación de materiales
-Facilidades crít...
REACTORES RP10 Y RP0




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EL CENTRO NUCLEAR RACSO (HUARANGAL)

                                Cúpula del reactor



              Planta de        ...
REACTOR
                            RP-10




El RP-10 es un reactor nuclear de 10MW de potencia térmica. Es de tipo
pisci...
RECINTO DEL REACTOR RP-10




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Vista interior del Tanque del Reactor
                  RP-10


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REACTOR RP-0




 El RP-0 es un reactor nuclear de 1-10W de potencia térmica. Es de tipo
 piscina, refrigerado y moderado ...
FACILIDAD DE IRRADIACION DEL RP-0
                    Sistema Neumatico




       •    Recinto del Reactor RP-0
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APLICACIONES DE LOS
  NEUTRONES PRODUCIDOS
    POR LOS REACTORES



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Aplicaciones del RP-10
                Producción de radioisótopos para la medicina
En 1989 el Instituto Peruano de Energí...
Producción de radioisótopos para la medicina
Tc-99m (T1/2 = 6 horas )                                             Dy-165 (...
Producción de radioisótopos para Agricultura, Industria, Minería e Hidrología

I-131 (T1/2 = 8.04 días)                   ...
Análisis por Activación Neutrónica (AAN)
Procedimiento de un análisis por activación neutrónica
  1. Se preparan los están...
Análisis por Activación Neutrónica (AAN)




Temas de Tesis:
1.  Microelementos en metales y compuestos inorgánicos.
2.  M...
Estudios de futuras aplicaciones en el RP-10
                  Producción de Gemas de Topacio
Ubicación en el reactor RP-1...
Dopado por transmutación de Silicio (NTD-Si) en el
                      reactor RP-10.




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Dopado por transmutación de Silicio (NTD-Si) en el
                       reactor RP-10.


Las Areas de investigacion en T...
Neutrografía
                                            Sistema de Neutrografía
Obtención de una Neutrografía


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Neutrografía

 Temas de Tesis:

Aplicaciones Industriales.

Existen diversas aplicaciones a nivel industrial debido a la c...
Neutrografía
•Aplicaciones no industriales.

•Medicina:
- Determinación de estructura de los cálculos biliares
- Investiga...
Terapia por captura de neutrones (BNCT)
 Consiste en el tratamiento de cáncer al cerebro mediante el uso de un flujo de ne...
Terapia por captura de neutrones (BNCT)
Primeros Estudios Realizados
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Terapia por captura de neutrones (BNCT)

  Les investigaciones para lograr tener en nuestro país el equipo de terapia
   p...
Difracción de neutrones

La difracción de neutrones es el mejor medio
para obtener información estructural detallada      ...
Difracción de neutrones
                                                         BLINDAJE - DETECTOR
  VISTA ISOMETRICA
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Estudio de Estructura de Materiales

   Areas de Investigaciones en Tesis:

        1. Propiedades de los neutrones como p...
Estudio de Estructura de Materiales




 2.   Caracterización y calibración de las Facilidades de Irradiación (Fuente de n...
Estudio de Estructura de Materiales




     3.   Evaluación de la dispersión neutrónica aplicado a la ciencia de material...
Análisis por Activación Neutrónica Gamma Pronto (PGNAA)




Areas de Investigaciones en Tesis:

1.   Análisis de muestras ...
Aplicaciones del RP-10 y RP-0
                            Utilización en Educación
El IPEN hace un llamado a la
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APLICACIONES NUCLEARES




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REACTORES DE
INVESTIGACION EN
LATINOAMERICA




  A. ZUÑIGA        USOS NEUTRONES RP10 Y RP0   40
BENEFICIOS
SOCIALES Y
ECONOMICOS




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Y AGRICULTURA




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INDUSTRIA,
HIDROLOGIA Y
MINERIA




  A. ZUÑIGA    USOS NEUTRONES RP10 Y RP0   43
INVESTIGACION
CIENTIFICA Y
DESARROLLO
TECNOLOGICO




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“El Centro Nuclear es una
              instalación de todos los
             peruanos, usémoslo para
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Charla Usos Reactor Rp10

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El reactor nuclear RP10 es el segundo del Perú, inaugurado en 1989. Sus principales usos son: produccion de radioisótopos, analisis por activación neutrónica e investigación. Su potencia es 10 MW, la mayor en sudamérica.

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Charla Usos Reactor Rp10

  1. 1. Instituto Peruano de Energía Nuclear Uso de los Reactores Nucleares RP10 y RP0 en la formación de estudianes de ciencias e ingeniería a nivel de pregrado y postgrado DR. AGUSTIN ZUÑIGA A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10Direcctor General de Instalaciones Y RP0 1 21 de Abril de 2005
  2. 2. CONTENIDO 1. Presentacion 2. Contexto Nacional y Mundial: Las Aplicaciones Nucleares 3. Los reactores en la EDUCACION universitaria, pregrado y postgrado A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 2
  3. 3. Presentación A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 3
  4. 4. FECHAS HISTORICAS Primer reactor nuclear: Fermi 1942 Creación del IPEN: 04 Febrero 1975 Puesta a crítico del RP0: Julio 1978 y Agosto 1991 Puesta a crítico del RP10: Noviembre 1988 A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 4
  5. 5. HISTORIA El primer reactor nuclear fue diseñado y posteriormente construido, bajo la dirección de Enrico Fermi (1901-1954) en 1942, quien recibió el premio Nóbel en Física (1938) por su trabajo: “Radiactividad artificial producida por neutrones” y “Reacciones Nucleares producidas por neutrones de baja energía”. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 5
  6. 6. REACTOR NUCLEAR Un reactor nuclear es el lugar donde se produce de forma controlada reacciones nucleares, tales como la fisión de los núcleos atómicos de los combustibles nucleares, liberándose una cantidad de energía que se conoce como energía nuclear. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 6
  7. 7. Reacción en cadena Neutrón Radiación Captura Gamma Fisión Radiación Gamma Energía Moderador Moderador U-235 Productos de fisión Neutrones U-235 U-235 Uranio Neutrón Moderador Radiación Productos Gamma de fisión Neutrones de alta Barra de control energía (absorción de Reacción en cadena del Uranio 235 neutrones) Fragmentos Fragmentos Fragmentos de fisión de fisión de fisión Uranio Neutrón Neutrón Neutrón U-235 U-235 U-235 Esquema de Reacción en cadena Reacción en cadena controlada A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 7
  8. 8. TIPOS DE REACTORES REACTORES DE INVESTIGACION: -Producción de Radioisótopos -Investigación de materiales -Facilidades críticas (RP-0) -Multipropósito (RP-10) REACTORES DE POTENCIA -Refrigeradas con agua liviana (PWR, BWR) -Refrigeradas con agua pesada (CANDU) A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 8 -Refrigeradas con otros compuestos (GFR, LFR, SFR)
  9. 9. REACTORES RP10 Y RP0 A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 9
  10. 10. EL CENTRO NUCLEAR RACSO (HUARANGAL) Cúpula del reactor Planta de Laboratorios auxiliares producción de radioisótopos A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 10
  11. 11. REACTOR RP-10 El RP-10 es un reactor nuclear de 10MW de potencia térmica. Es de tipo piscina, refrigerado y moderado con agua desmineralizada, utiliza elementos combustibles tipo MTR (Material Testing Reactor). Actualmente se utiliza con fines de investigación en ciencias e ingeniería así como en la producción de radioisótopos de uso médico y otros. Fue puesto a crítico por primera vez el 30 de Noviembre de 1988 e inaugurado oficialmente el 19 de Diciembre de 1988. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 11
  12. 12. RECINTO DEL REACTOR RP-10 A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 12
  13. 13. Vista interior del Tanque del Reactor RP-10 Sistema neumático Column a térmica Cámara de fisión Núcleo del reactor Conducto de Neutrografí a A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 13
  14. 14. REACTOR RP-0 El RP-0 es un reactor nuclear de 1-10W de potencia térmica. Es de tipo piscina, refrigerado y moderado con agua desmineralizada, utiliza elementos combustibles tipo MTR (Material Testing Reactor). Actualmente se utiliza con fines de Enseñanza, Entrenamiento de Personal e investigación en ciencias e ingeniería. Fue puesto a crítico por primera vez A. ZUÑIGA Julio de 1978. USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 el 20 de 14
  15. 15. FACILIDAD DE IRRADIACION DEL RP-0 Sistema Neumatico • Recinto del Reactor RP-0 • Vista interior del Tanque del Reactor RP-0 A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 15
  16. 16. APLICACIONES DE LOS NEUTRONES PRODUCIDOS POR LOS REACTORES A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 16
  17. 17. Aplicaciones del RP-10 Producción de radioisótopos para la medicina En 1989 el Instituto Peruano de Energía Nuclear comenzó a producir radioisótopos y desde esa fecha se han ido incorporando progresivamente a la medicina nuclear , radioisótopos como el Iodo 131, útil en el diagnóstico y tratamiento enfermedades tiroideas; Tecnecio 99m para la obtención de imágenes y el diagnóstico de diversas enfermedades; Samario 153, para el tratamiento del dolor que produce la metástasis ósea; Iridio 192 en forma de hilos de gran aplicación en braquiterapia. Sm-153 (T1/2 = 46.3 horas ) Tratamiento del dolor producido por metástasis ósea en el cáncer de huesos. I-131 (T1/2 = 8.04 días) Gammagrafía de tiroides Terapia de hipertiroides Terapia de cáncer de tiroides Terapia en metástasis Ir-192 (T1/2 = 73.83 días ) Destrucción de tumores malignos por radioterapia intersticial o intracavitaria (braquiterapia)
  18. 18. Producción de radioisótopos para la medicina Tc-99m (T1/2 = 6 horas ) Dy-165 (T1/2 = 2.334 horas ) Marcación de fármacos Alivio del dolor producido por utilizados en centellografía (ósea, riñones la artritis reumática. cerebro, epilepsia, depresión, esquizofrenia, muerte cerebral, alzheimer, imágenes renales, hepatobiliar y sanguínea), radiodiagnóstico (fracturas) y perfusión miocárdica, pulmonar, renal y cerebral Perfusión pulmonar Fracturas
  19. 19. Producción de radioisótopos para Agricultura, Industria, Minería e Hidrología I-131 (T1/2 = 8.04 días) Ir-192 (T1/2 = 73.83 días ) Trazadores, Perfilaje de posos petroleros Discos de iridio utilizados como Determinación de fugas Hidrología fuentes de radiación para gammagrafía industrial P-32 (T1/2 = 14.3 días ) S-35 (T1/2 = 87.4 días ) Radiotrazador útil en la marcación de fertilizantes fosfóricos de uso agrícola e investigación. Temas de Tesis: • Producción del Radioisótopo de P-32 • Producción del Radioisótopo de I-125 • Generadores de Tc-99m
  20. 20. Análisis por Activación Neutrónica (AAN) Procedimiento de un análisis por activación neutrónica 1. Se preparan los estándares. 4. Se mide la radiactividad inducida Elementos analizados por por espectrometría gamma. activación neutrónica ELEMENTOS Dy, Eu. Mn, In, Lu. Co, Rh, Ir, Br, Sm, Ho, Re, Au. 2. Se preparan las muestras. Na, Ge, Sr, Nb, Sb, Cs, La, Yb, U, V,Cu, Ga, As, Pd, Ag, I, W. Al, Cl, K, Sc, Se, Gd, Hg, Ni, Rb, Cd,Te, Ba, 5. Se procesan los espectros Tb, Hf, Ta, Os, Pt, Th. P, Ti, Zn, Mo, Sn, Ce, Nd, Mg, Ca. gamma y se hace el cálculo de F, Cr, Zr. resultados. Fe. Aplicaciones del AAN •Arqueología: cerámicos, vidrio, 3. Se irradian los estándares y arcilla, huesos, etc. muestras en el reactor nuclear. •Ciencia ambiental: animales, aerosoles, agua, plantas, algas, suelos, etc. •Geología y Geoquímica: carbón, petróleo, meteoritos, rocas, minerales, etc. •Industria: materiales diversos. •Medicina: tejidos humanos.
  21. 21. Análisis por Activación Neutrónica (AAN) Temas de Tesis: 1. Microelementos en metales y compuestos inorgánicos. 2. Microelementos en tejidos de animales y plantas. 3. Microelementos que contiene los suelos, agua de río y mar 4. Microelementos en muestras de investigación tales como la lluvia y la nieve que cae. 5. Composición de materiales cósmicos. 6. Composición de rocas. 7. Otros (medicina, arqueología, etc.) A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 21
  22. 22. Estudios de futuras aplicaciones en el RP-10 Producción de Gemas de Topacio Ubicación en el reactor RP-10. Irradiación de cristales de topacio Topacios Irradiados (a, b, c, d) y topacio natural (a, e). Portamuestras
  23. 23. Dopado por transmutación de Silicio (NTD-Si) en el reactor RP-10. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 23
  24. 24. Dopado por transmutación de Silicio (NTD-Si) en el reactor RP-10. Las Areas de investigacion en Tesis en el RP-10 serian: • Diseño, Evaluación e Implementacion de facilidad de irradiacion del sistema NTD- Si. • Medicion de la Resistividad del Silicio Dopado como una medida de calidad del producto. • Evaluacion de los diferentes dispositivos fabricados con el material de Silicio dopado: Transistores de poder, Tiristores, CCD, etc. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 24
  25. 25. Neutrografía Sistema de Neutrografía Obtención de una Neutrografía Blindaje de recinto Colimador Comparación entre las imágenes de una válvula de gas obtenidas por dos técnicas diferentes Blindaje de haces Sistema automático de colocación de muestras
  26. 26. Neutrografía Temas de Tesis: Aplicaciones Industriales. Existen diversas aplicaciones a nivel industrial debido a la complejidad de procesos industriales, entre las aplicaciones mas frecuentes podemos mencionar: -Control de calidad en alabes de turbinas en aviones -Inspección de sistemas de refrigeración y lubricación en motores de combustión interna. -Detección de trazas de agua en diversos productos. -Detección de corrosión y humedad en componentes de aviones y cohetes. -Control de calidad en cargas explosivas. -Determinación de estructuras y composición en cerámicos y materiales aeroespaciales. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 26
  27. 27. Neutrografía •Aplicaciones no industriales. •Medicina: - Determinación de estructura de los cálculos biliares - Investigación de compuestos para BNCT - Detección de presencia de tumor en tejidos •Odontología: - Estado del diente bajo el metal de la corona. - Optimización de superficies después de la perforación •Biología: - Estudio de desarrollo de la raíz - Cambios morfológicos en las plantas durante el proceso de regeneración. •Utilización forense: - Determinación de la autenticidad o integridad de documentos. - Detección de pegamentos, tintas y compuestos hidrogenados •Arte: •- Examen de reliquias antiguas,USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 de bajo de la pintura A. ZUÑIGA visualización de estructura 27
  28. 28. Terapia por captura de neutrones (BNCT) Consiste en el tratamiento de cáncer al cerebro mediante el uso de un flujo de neutrones que interactúan con un fármaco que contiene Boro-10, debido a esta interacción se emiten partículas alfa que destruyen el tejido cancerígeno que se encuentra alrededor. El IPEN está desarrollando los primeros estudios en una de las facilidades de irradiación conocida cono columna térmica. USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 A. ZUÑIGA 28
  29. 29. Terapia por captura de neutrones (BNCT) Primeros Estudios Realizados Caracterización de la Facilidad de Irradiación Columna Térmica del RP-10. 1e+10 Térmico 1e+9 Epitérmico Rápido Flujos (neutrones/cm2s) 1e+8 Ajuste Exponencial Ajuste Exponencial 1e+7 Ajuste Exponencial 1e+6 Medición del espectro gamma 1e+5 en la facilidad de irradiación de 1e+4 la columna térmica 1e+3 1e+2 1e+1 0 50 100 150 200 Distancia (cm) Detectores de polímeros CR-39 para Flujo de neutrones medir flujos de Térmico, Epitérmico y neutrones en la zona Rápido de la columna externa de la columna termica. térmica
  30. 30. Terapia por captura de neutrones (BNCT) Les investigaciones para lograr tener en nuestro país el equipo de terapia por captura de neutrones son trabajos de tesis. Los campos mas grandes de investigación para realizar tesis serian: • Evaluacion del diseño del y los materiales adecuados para la contruccion dela facilidada de irradiacion BNCT mediante simulacion y posteriormente en forma experimental. • Caracterización y Calibración de la condición del haz de neutrones térmicos y la dosis de radiación mixta neutrón-gamma. • Estudio del fármaco que contiene B-10 y su análisis en organismos vivos de la ubicación en forma optima en tejidos cancerígenos. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 30
  31. 31. Difracción de neutrones La difracción de neutrones es el mejor medio para obtener información estructural detallada Aplicaciones a nivel atómico en muchas clases de Estudio de nuevos superconductores materiales. cerámicos •Los neutrones son dispersados por el nucleo Desplazamientos moleculares. de la muestra. Estructuras de virus •Atomos livianos dispersan a los neutrones tan Conecciones entre estructuras. bien como los elementos pesados. Propiedades elásticas de polímeros •Los neutrones tienen un momento magnético Identificación y Evaluación de que le permite interactuar con elementos Materias Primas magneticos nλ = 2d sin θ
  32. 32. Difracción de neutrones BLINDAJE - DETECTOR VISTA ISOMETRICA ESTRUCTURA DE ENLACE PORTAMUESTRA PRIMER EJE CONTRAPESO ANGULO DE GIRO DEL BLINDAJE- DETECTOR ES DE 120° ANGULO DE GIRO DE LA ESTRUCTURA CORRESPONDIENTE AL SEGUNDO EJE ES 60° ESTRUCTURA ROLADA (ZONA SEGUNDO EJE) PERFILES ROLADAS (GUIAS) PLANCHA ESTRUCTURAL 1/4”
  33. 33. Estudio de Estructura de Materiales Areas de Investigaciones en Tesis: 1. Propiedades de los neutrones como pruebas en dispersión neutrónica en: a) Alta penetración de materiales debido a la carencia de una carga eléctrica b) Dispersión por interacción nuclear en una muestra c) Sensibilidad especial al hidrogeno y sustancias hidrogenadas que se diferencian en la dispersión por el hidrógeno y el deuterio. d) Dispersión por interacción magnética con los electrones desapareados en átomos magnéticos. e) Medición de distancias interatómicas de muestras mediante la Longitud de onda De Broglie de neutrones térmicos . f) Evaluación de muestras de la energía de neutrones térmicos que están en el mismo orden de excitaciones en materia condensada. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 33
  34. 34. Estudio de Estructura de Materiales 2. Caracterización y calibración de las Facilidades de Irradiación (Fuente de neutrones), que son usados en investigaciones en física, química, ciencia de materiales y biología. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 34
  35. 35. Estudio de Estructura de Materiales 3. Evaluación de la dispersión neutrónica aplicado a la ciencia de materiales para el estudio de la composición atómica, dirección de momentos magnéticos de cristales y estructura magnética, todo esto obtenido por resultados experimentales del: a) Difractómetro de neutrones b) Espectrometría de neutrones c) Topografía y dispositivos de neutrones 4. Instrumentación del equipo de dispersión de neutrones como complemento del uso de otros instrumentos como rayos X. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 35
  36. 36. Análisis por Activación Neutrónica Gamma Pronto (PGNAA) Areas de Investigaciones en Tesis: 1. Análisis de muestras en ciencias geológicas y atmosféricas de elementos: H, B, C, N, P, S, Cd, Pb, SM, y Gd. 2. Concentración de B-10 en muestras Biológicas en ppm. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 36
  37. 37. Aplicaciones del RP-10 y RP-0 Utilización en Educación El IPEN hace un llamado a la comunidad universitaria a fin de presentarles la variedad de experimentos de pre-grado y post-grado en el campo de la física de reactores, física nuclear, instrumentación nuclear y análisis multielemental por activación neutrónica. Para este propósito se dispone de guías de laboratorio adecuadamente preparadas, y principalmente el reactor RP- 0, ubicado en la Av. Canadá 1470, de fácil acceso para todas las universidades. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 37
  38. 38. APLICACIONES NUCLEARES A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 38
  39. 39. A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 39
  40. 40. REACTORES DE INVESTIGACION EN LATINOAMERICA A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 40
  41. 41. BENEFICIOS SOCIALES Y ECONOMICOS A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 41
  42. 42. MEDIO AMBIENTE Y AGRICULTURA A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 42
  43. 43. INDUSTRIA, HIDROLOGIA Y MINERIA A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 43
  44. 44. INVESTIGACION CIENTIFICA Y DESARROLLO TECNOLOGICO A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 44
  45. 45. “El Centro Nuclear es una instalación de todos los peruanos, usémoslo para beneficio de la educación universitaria” azuniga@ipen.gob.pe A. ZUÑIGA USOS NEUTRONES RP10 Y RP0 45

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