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

1. 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

2. DETERMINACIÓN DEL PERIODO
1. 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 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
2 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

3. 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
nombre.
Poner las hojuelas dentro del can a ser enviado por el sistema
neumático.
Entregar al operador del reactor el can debidamente
identificado
3 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

4. 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 anotan:
Corriente de marcha
Potencia
Tiempo de irradiación
Hora d e inicio y fin de la irradiación
Actividad del portamuestra
4 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

5. 2. Irradiación de Muestra en el RP0
Preparar las muestras en el can
Enviar la muestra a la
posición de irradiación en
el núcleo
5 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

6. 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
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.
6 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

7. Utilizando el Sistema GM
Prefijar el
tiempo de
colección
Registrar
los contajes
Poner el voltaje de trabajo
7 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

8. MUESTRA: Incognita (M1-LAB1) Contajes de
Dt (min) = 0.166666667
Fecha: 19-6-2012
la muestra
radiactiva:
TIEMPO CONTAJE CPM DST DSR (%) LNCPM
(min)
1 0.00 12553 75318 112.04 0.1 11.229 SISTEMA GM
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
8 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

9. 4. Representación Contajes versus
Tiempo
Periodo Muestra M1-LAB1
11.300
11.200
y = -0.011x + 11.209
R² = 0.9905
11.100
11.000
Contaje ln (CPM) (1/min)
10.900 CPM
10.800 Lineal (CPM)
10.700
10.600
10.500
10.400
10.300
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00
Tiempo (min)
9 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

10. 4. Representación de los Contajes
versus Tiempo
Periodo Muestra M1-LAB1
80000
70000
y = 73782e-0.011x
60000 R² = 0.9905
Contaje, CPM (1/min)
50000
40000
CPM
Exponencial (CPM)
30000
20000
10000
0
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00
Tiempo (min)
10 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

11. Utilizando el Sistema MCA - MCS
Poner
fuente en
el blindaje
Establecer
condiciones
de trabajo
Establecer modo
MCS y COLLECT Seguir la
operatividad
LAB1 PERIODO
Establecer tiempo por canal
11 A. ZUÑIGA

12. DETERMINACIÓN DEL PERIODO
MUESTRA: Incognita (M1-LAB1)
Dt (canal) = 5s
Fecha: 19-6-2012
430
440
2150
2200
35.83
36.67
8667
8661
52002
51966
228.04
227.96
0.4
0.4
10.86
10.86
Contaje Por
450 2250 37.50 8597 51582 227.12 0.4 10.85
Sistema: MCA-MCS
CANAL TIEMPO TIEMPO CONTAJE CPM DST DSTR LNCPM
460
470
2300
2350
38.33
39.17
8343
8623
50058
51738
223.74
227.46
0.4
0.4
10.82
10.85
Minuto, CPM
(s) (min) (%) 480 2400 40.00 8299 49794 223.15 0.4 10.82
10 0 0.00 13135 78810 280.73 0.4 11.27 490 2450 40.83 7977 47862 218.77 0.5 10.78
20 100 1.67 13318 79908 282.68 0.4 11.29 500 2500 41.67 8337 50022 223.66 0.4 10.82
30 150 2.50 13089 78534 280.24 0.4 11.27 510 2550 42.50 8099 48594 220.44 0.5 10.79
40 200 3.33 12669 76014 275.71 0.4 11.24 520 2600 43.33 8104 48624 220.51 0.5 10.79
50 250 4.17 12684 76104 275.87 0.4 11.24 530 2650 44.17 8139 48834 220.98 0.5 10.80
60 300 5.00 12775 76650 276.86 0.4 11.25 540 2700 45.00 8112 48672 220.62 0.5 10.79
70 350 5.83 15148 76000 275.68 0.4 11.24 550 2750 45.83 7858 47148 217.14 0.5 10.76
80 400 6.67 12580 75480 274.74 0.4 11.23 560 2800 46.67 7766 46596 215.86 0.5 10.75
90 450 7.50 12446 74676 273.27 0.4 11.22 570 2850 47.50 7370 44220 210.29 0.5 10.70
100 500 8.33 12078 72468 269.20 0.4 11.19 580 2900 48.33 7549 45294 212.82 0.5 10.72
110 550 9.17 12309 73854 271.76 0.4 11.21 590 2950 49.17 7735 46410 215.43 0.5 10.75
120 600 10.00 11728 70368 265.27 0.4 11.16 600 3000 50.00 7237 43422 208.38 0.5 10.68
130 650 10.83 12104 72624 269.49 0.4 11.19 610 3050 50.83 7316 43896 209.51 0.5 10.69
140 700 11.67 11614 69684 263.98 0.4 11.15 620 3100 51.67 7284 43704 209.06 0.5 10.69
150 750 12.50 11190 67140 259.11 0.4 11.11 630 3150 52.50 7137 42822 206.93 0.5 10.66
160 800 13.33 11643 69858 264.31 0.4 11.15 640 3200 53.33 7396 44376 210.66 0.5 10.70
170 850 14.17 11403 68418 261.57 0.4 11.13 650 3250 54.17 7064 42384 205.87 0.5 10.65
180 900 15.00 11147 66882 258.62 0.4 11.11 660 3300 55.00 6659 39954 199.88 0.5 10.60
190 950 15.83 11097 66582 258.03 0.4 11.11 670 3350 55.83 7171 43026 207.43 0.5 10.67
200 1000 16.67 10818 64908 254.77 0.4 11.08 680 3400 56.67 6933 41598 203.96 0.5 10.64
210 1050 17.50 11056 66336 257.56 0.4 11.10 690 3450 57.50 6725 40350 200.87 0.5 10.61
220 1100 18.33 10904 65424 255.78 0.4 11.09 700 3500 58.33 6768 40608 201.51 0.5 10.61
230 1150 19.17 10455 62730 250.46 0.4 11.05 710 3550 59.17 6643 39858 199.64 0.5 10.59
240 1200 20.00 11040 66240 257.37 0.4 11.10 720 3600 60.00 6514 39084 197.70 0.5 10.57
250 1250 20.83 10288 61728 248.45 0.4 11.03 730 3650 60.83 6363 38178 195.39 0.5 10.55
260 1300 21.67 10326 61956 248.91 0.4 11.03
740 3700 61.67 6526 39156 197.88 0.5 10.58
270 1350 22.50 10312 61872 248.74 0.4 11.03
750 3750 62.50 6448 38688 196.69 0.5 10.56
280 1400 23.33 10116 60696 246.37 0.4 11.01
760 3800 63.33 6342 38052 195.07 0.5 10.55
290 1450 24.17 10164 60984 246.95 0.4 11.02
770 3850 64.17 6421 38526 196.28 0.5 10.56
300 1500 25.00 10340 62040 249.08 0.4 11.04
780 3900 65.00 6071 36426 190.86 0.5 10.50
310 1550 25.83 10056 60336 245.63 0.4 11.01
790 3950 65.83 6099 36594 191.30 0.5 10.51
320 1600 26.67 9670 58020 240.87 0.4 10.97
800 4000 66.67 6078 36468 190.97 0.5 10.50
330 1650 27.50 9806 58836 242.56 0.4 10.98
810 4050 67.50 5916 35496 188.40 0.5 10.48
340 1700 28.33 9634 57804 240.42 0.4 10.96
820 4100 68.33 5890 35340 187.99 0.5 10.47
350 1750 29.17 9569 57414 239.61 0.4 10.96
830 4150 69.17 5709 34254 185.08 0.5 10.44
360 1800 30.00 9324 55944 236.52 0.4 10.93
370 1850 30.83 9107 54642 233.76 0.4 10.91 840 4200 70.00 5871 35226 187.69 0.5 10.47
380 1900 31.67 9305 55830 236.28 0.4 10.93 850 4250 70.83 5502 33012 181.69 0.6 10.40
390 1950 32.50 9423 56538 237.78 0.4 10.94 860 4300 71.67 5799 34794 186.53 0.5 10.46
400 2000 33.33 9084 54504 233.46 0.4 10.91 870 4350 72.50 5481 32886 181.34 0.6 10.40
410 2050 34.17 9043 54258 232.93 0.4 10.90 880 4400 73.33 5368 32208 179.47 0.6 10.38
890 4450 74.17 5409 32454 180.15 0.6 10.39
12
420
LAB1 PERIODO
2100 35.00 8992 53952 232.28 0.4 10.90
A. ZUÑIGA

13. 4. Representación del Contaje versus
Tiempo
Determinación del Periodo
Muestra (M1-LAB1)
90000
80000
70000
y = 81090e-0.012x
60000
Contaje, CPM (1/min)
R² = 0.9944
50000
40000
CPM Exponencial (CPM)
30000
20000
10000
0
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00
Tiempo (min)
13 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

14. 4. Representación Logarítmica del
Contaje versus Tiempo
Representación de Ln (CPM)
11.40
11.20
y = -0.0121x + 11.303
Contaje Logaritmico, LN(CPM)
11.00
R² = 0.9944
10.80
Ln (CPM)
Lineal (Ln (CPM))
10.60
10.40
10.20
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00
Tiempo (min)
14 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

15. 5 y 6. Determinación Del Periodo
Desde la ecuación del decaimiento:
− λt
C (t ) = C (0)e T1/ 2 = ln( 2 )
λ
Desde el ajuste :
SISTEMA GM SISTEMA MCA
y = 73782e-0.011x R² = 0.9905 y = 81090e-0.012x , R² = 0.9944
T1/ 2 = ln( 2 )
0.011 = 63.01 min T1/ 2 = ln( 2 )
0.012 = 57.77 min
15 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

16. 5 y 6. Determinación Del Periodo
Desde la ecuación del decaimiento logarítmica:
ln(C (t )) = ln(C (0)) − λt T1/ 2 = ln( 2 )
λ
Desde el ajuste :
SISTEMA GM SISTEMA MCA
y = -0.011x + 11.209, R² = 0.9905 y = -0.0121x + 11.303 ,R² = 0.9944
T1/ 2 = ln( 2 )
0.011 = 63.01 min T1/ 2 = ln( 2 )
0.0121 = 57.28 min
16 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

17. 7. Tareas para los Alumnos
1. 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?.
17 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

18. Herramientas
SOFTWARES:
Matemathica, Matlab, Origin, Multitab (no usar Excel)
TEXTOS:
Bevington, Data Analysis.
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)
18 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

19. Alumnos FC - UNFV
1. Miguel Usuriaga. usuriaga-idones@hotmail.com
2. Soto Solis. jassden01@hotmail.com
3. Orihuela Chipana. harjack23@hotmail.com
4. Chavez García. dinone10@hotmail.com
5. Camacho Núñez. Manuel.camacho88@hotmail.com
6. Edgar Huayra.Yuberth-022@hotmail.com
7. Rojas Haneco. Jhodaim-zat@hotmail.com
8. Palomino Núñez. lmnp100@hotmail.com
San Borja, 19 de junio de 2012
19 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

20. Laboratorio de Física del RP0
20 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

21. Los Alumnos de Física de la UNFV
21 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA

22. Contactos
azuniga@ipen.gob.pe;
agustinz1@hotmail.com
22 LAB1 PERIODO A. ZUÑIGA