mmm - International Nuclear Information System
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Transcript of mmm - International Nuclear Information System
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALEscuela Nacional de Qencias Biológicas
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Determinación de Nitrógeno en Harina de Trigo mediante
análisis por activación empleando el Flujo de Neutrones
rápidos de un Reactor Nuclear Térmico.
T E S I Spara obtener el título de:
I N G E N I E R O B I Q O U I M I C O
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TOMAS RAMIREZ GALVAN
México, D. F. 1976
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R E S O M E N
En el siguiente trabajo se hace un estudio de técnica para
determinar Nitrógeno (Proteína) y otros elementos mediante
el Análisis por Activación, ccn neutrones rápidos provenien
tes de un Reactor Nuclear Térmico, en harina de Trigo.
Inicialmente se da una introducción acerca de los fundamen
tos de los métodos de análisis. Equipo empleado en Análisis
por Activación y una breve descripción de la fuente de neu-
trones (Reactor Nuclear Térmico).
Se incluyen además los experimentos realizados para deter-
minar la forma del flujo en el sitio de irradiación, la vi
da media de N-13 y las interferencias debidas a l a compos¿
ción de la muestra.
Al final son tabulados los resultados obtenidos por Activa
ción y por Kjeldahl.
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Esta Tesis fue dirigida por ei Dr.
Pablo Müläs del Pozo y el Ing.
Ricardo Honroy Morales. Los resoL
tados de este trabajo se obtuvie-
ron en el Centro Nuclear del Ins-
tituto Nacional de Energía Nuclear.
it
Deseo hacer patente mi agradecimiento
ál Instituto Nacional de Energía Nuclear
por la ayuda económica para la elabora^
ción de esta Tesis.
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ÍNDICE
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1. i n t r o d u c c i ó n .
2. Materiales y Métodos,
2.1 Método químico convencional,
2.2 Analisis por Activación.
2.2.1 Introducción
2.2.2 Interacción de los nelitrones con la materia.
Reacciones nucleares.
Actividad inducida. Sensibilidad. Eficiencia.
Decaimiento radiactivo. Vida media.
Estadística de la radiación.
2.2.3 Detección y medición de la radiación.
Interacción de la radiación con la materia. De-
tectores.
Sistema electrónico.
Espectrometría gamma. Análisis cualitativo.
Evaluación de la actividad inducida. Análisis
cuantitativo.
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Kr-te'.
2.2.4 Fuentes de neutrones.
Fuentes pequeñas de laboratorio.
Aceleradores. Generadores de neutrones.
Reactores nucleares.
3. Aparatos y Métodos Experimentales.
4. Resultados Experimentales.
4.1. Mapeo del flujo axial de neutrones rápidos
4.2 Irradiación exploratoria con harina y araños de
Trigo.
4.3 Determinación de let vida media de N-13 en Urea
y harina de Trigo.
4.4 Nitrógeno en Urea por activación.
4.5 Fctopico de 0.511 MeV en contenedores de polie-
tí.leno irradiados.
4.6 Interferencias por gammas de energías mayores a
1.02 MeV.
4.7 Interferencia por P-30 y contenedores de polie-
tileno.
4.8 Nitrógeno en harina de Trigo por activación.
Comparación de resultados.
5. Conclusiones.
6. Bibliografía.
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1. I n t r o d u c c i ó n .
Ante la gran importancia que tiene el Nitrógeno, desde el -
punto de vista bioquímico, en sus diferentes combinaciones
químicas y básicamente como nitrógeno proteico, esta en desa
rrollo una nueva técnica mediante el Análisis por Activación,
la cual tiene como características básicas: i) alta precisión,
ii) rapidez, lii) bajo costo, iv) en muchos casos no destruc
ti va, es decir, el estudio se puede llevar a cabo en vivo, -
totalmente instrumental.
Varios trabajos se han llevado a cabo arrojando buenos resul
tados. Estudios en semillas de Trigo y Halz para selección y
mejoramiento de nuevas variedades que requieren métodos de
análisis que no interfieran con la viabilidad de las mismas,
han dado promisorios resultados, Kosta, et al .A nivel -
industrial se trabaja ya con un sistema automatizado, aunque
con algunas limitaciones que dependen de la composición de
la muestra, no obstante se ha logrado obtener costos por mues_
tra más bajos que por el método convencional (Kjeldahl),
Wood, et al . También se ha aplicado para determinar Nitro
geno (Protelna) de todo el cuerpo de una especie biológica,
Nagai, et alv ' y análisis elemental de proteínas y aminoá-
cidos, Crambers, et al . Comparativamente con el método -
Kjeldahl las desviaciones reportadas son relativamente peque,
ñas, de modo que las perspectivas de aplicación del método -
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son amplias.
La reacción nuclear que parece ser la más adecuada para de_-
terminar Nitrógeno es N-14 (n, 2n) N-13, con neutrones rápi-
dos provenientes de un generador de neutrones o un reactor -
nuclear. En esta reacciön se observan las gammas de 0.511
MeV de la aniquilación de los positrones emitidos por el
N-13. En el Cuadro I se dan algunas características de la -
reacción.
El problema mas serio en el estudio de esta técnica lo cons_
tituyen diferentes reacciones que interfieren. El Cuadro II
muestra tales reacciones. Se ha llevado a cabo un amplio es-
tudio acerca de algunas interferencias por Gilmore y Hull*12,
dentro de las cuales se citan: Nitrógeno atmosférico, Carbo-
no del contenedor de polietileno y contenido por la muestra
y cobre (reacciones 2, 4, 7 y 8 del Cuadro II). Rison, et al
también llevaron a cabo un análisis de las reacciones 1, 2, -
3, 4, 5 y 8 con las cuales lograron conocer las contribucio_-
nes de los diferentes materiales usados, al fotópico de 0.511
MeV. La presencia de Cobre en una muestra da como resultado
el isótopo Cu-62, en un campo de radiación de neutrones rápi-
dos , el cual resul tai problemático por tener, además, una vida
media cercana a la del N-13. En este caso es normal recurrir
a espectrometría beta o efectuar separación radioquímica.
En un material de origen biológico además de Nitrógeno se -
pueden determinar: Fósforo, To-on, et al* , Smith*29 , Mg,
(28)
I
- 3 -
F-.
Cl, Na, K, Buchanan, et al*6', Yule<sz), y con algunos refi-
namientos la matriz completa en una simple irradiación, sin
efectuar separaciones radioquímicas.
Es común que para determinar Nitrógeno se use un generador -
de neutrones, cuyo flujo neutrónico tiene una energía de 14
MeV. Sin.embargo, cuando se emplea el flujo neutrónico de un
reactor nuclear térmico se tiene una amplia gama de energías
de los neutrones que va desde 0.025 ev (neutrones lentos o -
térmicos), hasta el orden de 25 MeV (neutrones rápidos), Yu-
le, et alv . Además, la población de neutrones lentos es -
mucho mayor que la de rápidos. Dado que la mayoría de los -
elementos se activan con neutrones térmicos y el Nitrógeno
es sólo sensible a neutrones rápidos, se emplean como filtros
el Cd-113 y el B-10, los cuales son fuertes absorbedores de
neutrones térmicos. Con esto aumenta la oportunidad de reac-
ción por neutrones rápidos.
En el Cuadro III se expone la composición elemental prome_-
dio de un grano de Trigo y probables reacciones nucleares, -
Yule, etal ( 3 l t ), (35>, Amiel(3) /
La automatización dé la técnica presenta grandes ventajas.
Cuando se aplican métodos numéricos y computadoras electronic
cas al Análisis por Activación,Instrumental, es posible re_-
solver cuantitativamente espectros complejos de mezclas de -
isótopos en sus elementos componentes 'en muy «orto tiempo, -
_ 4 ~
ICUADRO I
CARACTERÍSTICAS DE LA REACCIÓN: N-14 (n,2n) N-13, (35)
Energía trr Energía ActividadElemento Reacción Umbral , * V Gamma Inducida
(Abundancia) ( M e V ) (mb) ( M e V ) ( P , M . / g )
N-14 N44 (n, 2n) N-13 10.9 0.03 0,511 9.45x10',5
Flujo *M08 n/cm2-* (>6 MeV), Tiempo de irradiación: 1 hr.
CUADRO I I
f,REACCIONES INTERFERENTES, (1S),
1 2
1 3
Iï 5
I 6
1 7
l 88
Reacción Vida mediaNuclear (T1/2» min)
C-12 (píY) N-13 b 10.00
C-12 (p,n) N-13 a 10.00
N-14 (p.a.) O11 b 20.74
O-16 (p,ot)N-i3 a 10.00
C-12 (n,2n) C-11 b 20.75
bP-31 (n,2n) P-30 2.49
Cu-63(n,2n)Cu-62 a 9.76
N-14 (n,2n) N-13 a 10.00
Energía Gamma(MeV)
0.511
0.511
0.511
0.511
0.511
0.511
0.511
0.511
Actividad*Inducida
(CPM/g)
1.5
30.6
9 ,7
«»1.3
7100.0
-
940.0
* Flujo rápido «to8 n/cmS-s (14 MeV), Tiempo de irradiación: 5 mJn.a Rison, et al (28); *> Gilmore y Hull, (12).
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Ka.
Si
Yule y Guzzi, efe al • La rapidez del análisis depende
TÍ, fundamentalmente de: i) Tiempo de irradiación, ii) Trans-
porte de la muestra desde el punto de irradiación hasta el -
cuarto de conteo,iii) Tiempo de conteo y iv) Procesamiento -
de los datos.
Los efectos por dosis de radiación absorbida por el material
dependen del tiempo de exposición, que generalmente es peque
ño, de la energía y de la intensidad de la radiación inciden
te. No obstante que las dosis absorbidas son considerables,
tienen poco efecto sobre las características genéticas de -(17)los granos, Kosta, et al* '. Los enlaces débiles de la es_-
tructura proteínica (de disulfuro y de hidrógeno), no pare_-
cen ser afectados substancialmente, Crambers* .
Este método se puede aplicar a la Bioquímica, particularmente
dónde conocer la composición elemental es necesaria, previa
a pruebas biológicas destructivas.
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CUADRO I I I
; COMPOSICIÓN ELEMENTAL PROMEDIO DE UN GRANO DE TRIGO. (3), (34), (35).
•1 Elemento(Abundancia)
1 Cu-63,
*%. • I • Cu~63'I 1 N"14'H 1 Mn-55,
111
Mg-26,
Cu-65,
Fe-S8,
Zn-64,
Na-23,
Cl-3r,
9 ; K-41,
9 P-31,
9 ; Ca-48,
C-16,
C-12,
H-1,
69.10
69.10
99.63
100.00
11.29
30.90
0.31
48.89
100.00
24.47
6.77
100.00
Ö.1B
98.71
53.89
99.98
Abundancia pro-,, medio en grano
0.0001.
0.0001'
2.0000
0.0012
0.1500
0.0015
0.0018
0.5000
0.1160
-, - -
0.2000
0.0150
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- - - . '•
ReacciónNuclear
Cu-63 (n, 2n) Cu-62
Cu-63 (n.V) Cu-64
N-14 (n, 2n) N-13
Mn-55 (n,Y) Mn-56
Mg-2G (n,<y) Mg-27
Cu-65 (n,?) Cu-66
Fe-58 (n,V) Fe-59
Zn-64 (n,Tf) Zn-65
Na-23 (n.TO Na-24
Cl-37 (ft.f) Cl-38
K-41 (n,1T) K-42
P-31 (n,a) Al-28
Ca-48 (n/í) Ca-49
O-16 (n,p) N-16
C-12 (n, 2n) C-11
H-1 (n.T) H-2
Energía b
fMeV, %•)
0.511,
0.511,
Ó.511,
0.847,
0.840,
1.040,
1.090,
1.120,1.368,2.754,1.640,2.170,
1.530,
1.780,
3.100,
6.130,
0.511,
38
-
2 0 0
100
70
56
49100113847
18
100
8 9
2 0 0
Actividad *Inducida(C.P.M./g)
7.60 X 109
8,00 X 106 a
7.00 X 1010
3.47 X 1O8
3.55 x 109
a.10 X 104
1.26 X 1O6
6.05 x 108
6.05 X 108
7.46 X 106
6.05 X 107 a
4.18 x )07
1 .30 X 106 a
1.30 X 103 a
TV2
\ 9,60 m
12,80 hr
10.00 m
2.58 hr
9.50 m
5.10 m
45.10 d
245.00 d
15.00 hr
37.30 m
12.50 hr
2¿31 m
8.80 m
7.40 s
20.74 m
Rujo térmico * 2 x 1013 n/cma-s,8 1 Rujo rápido « 10a n/cm2-s,>>> Radiological Health Handbook (26).
Tiempo de irradiación: 5 minutos.Tiempo de irradiación: 5 minutos.
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- 7 -
2. Materiales y Métodos.
2.1 Método químico convencional.
Método Kjeldahl para determinación de Nitrógeno. La amplia -
distribución del Nitrógeno en la naturaleza, en muy diferen-
tes formas químicas, orgánico e inorgánico, y la gran impor-
tancia que tiene este elemento en la vida orgánica, han in-
ducido a una amplia investigación de la tecnología para deter_
minarlo. Desde la aparición del trabajo de Johann Kjeldahl -
(1849-1900), el método ha sufrido bastantes modificaciones.
En términos generales el método Kjeldahl implica:
i) Digestión acida (H2SO4>
ii) Destilación.
El primer proceso incluye: Pretratamiento (reducción de la -
muestra), adición de sales para elevar la temperatura, oxida_
ción del material orgánico p°r agentes oxidantes o uso de ca
talizadores y calentamiento a ebullición hasta que se aclare .
la muestra. El segundo proceso consiste an recobrar el amo_-
níaco formado ((NH^)2 SO^) , para lo cual se adiciona NaOH en
exceso, el destilado se recibe en una cantidad conocida de -
ácido y el excedente de éste se titula con álcali normaliza-
do.
En el presente se usa el método de Kjeldahl con bastantes mo
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- 8 -
dificaciones, siendo el más aceptado el de la AOAC . A con
tinuación se hace un somero análisis de aspectos signifícate
vos del mismo, Bradstreet*5' .
Digestion acida:
a) Acido necesario para la digestión.
Aunque el ácido sulfúrico tiene ciertas desventajas, ha
sido el más empleado en la digestión del material orgá-
nico. La temperatura de la reacción es de suma importan
' cia (en este caso es la temperatura de ebullición del -
ácido). Según el tipo de muestra, variará el tiempo de
digestión pudiendo ser más o menos largo, lo mismo que
la cantidad de ácido necesaria para efectuar aquella.
Las necesidades para efectuar le. digestión son:
1. Conversión de sulfato a sulfato ácido.
2. Pérdida de ácido por ebullición. 4"VE-
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3. Acido usado para oxidar aceleradores orgánicos tales
como Sucrosa, ácido benzoico, ácido salicllico.
4. Conversion de agentes reductores, como: tiosulfato -
a sulfato (y oxidación de Azufre libre a dioxido de
Azufre).
5. Oxidación de le. muestra.
6. Exceso de ácido para evitar pérdida de N por volati-
zación.
7. Conversión de catalizadores
b) Reacciones que suceden en el sistema:
1. Aumento del punto de ebullición:13S
2KHSO4
2. Agentes reductores:
Tiosulfato de sodio:
Na2S2O3 + 2H2SO4 + 2NaHSO
S + 2H2SO4 + 3SO2
Acido salicílico:
CgH4(OH) - COOH +
3. Agentes oxidantes:
4
K2S2°8
4. Catalizadores:
Selenio:
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K2SO4 + 2SO3 + H2°
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Se + 2H-S0. •••-*• HoSe0- + 2S0 o + H,0
+ 9H2O -»• 2NH- + 2N2 + 3Se
Debido a la formación de nitrato molecular, el cual se
elimina junto con gases de la digestión, este cataliza
dor da resultados bajos.
Sulfato cúprico:
2CuSO4 -*• Cu2SO4 + SO2 + O 2
CU2SO4 + 2H2SO4 •»• 2CuSÖ4 + 2H2O + SO2
2(NH4)2SO4+ CuSO4 •*• (Cu(NH3)4) S04 + 2H2SO4
Mercurio:
|Hg (NH3)4|SO4 + Na2S + 4H2O • HgS + Na2SO4 +
5. Descomposición del material orgánico:
Aminas alifáticas saturadas:
CnH NH2 + MH2SO4n+l * * *
Amidas:
CnHo . CONH, + (m+1]
H2SO4 + m4 HSO4
Nitrilos:
+ nCO2 4
1 H2SO4 H
• (m-l)SO?
>• (n+1) CO-
CnH2n+l CNt.(m"+ 1)H2SO4
Nitroparafinas:
Cn H 2 n + NO2 + (m-3) H2SO
NH.HSOi4 4
Amino-ácidos:
X COOH + (m+l)H2SO4
mSO
(m-4)SO4 + (4n-4)H2O
(4n)
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- 11 -
Ácidos g r a s o s :
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Kif'ú11Ite
CnH2n+1COOH
Parafinas:
Cn
c)
CO2 + mSO2 + (4n+2) H?0
-1) H2SO4 + n C O 2 + (m-1) S02 + (4n+2) H20
do nde:
n = Número de átomos de Carbono en e l grupo a l q u i l o ,
m =' Suma de Carbonos e Hidrógeno en e l grupo a lqui lo .
6. Descomposición del amoníaco:
¡Cu (NH3)4| S04 + 2MaOH - Cu (OH)
7. Valoración d e l amoníaco:
con Scido clorhídrico:
NH NH4C1HC1tí
con Scido bórico:
H~BO~ -• H-0 •+• HBO
HBO-, + NI <
BOj
2
NH3 •* BOj +
H + + HBO2
Aumento del punto de ebullición:
Dado que la descomposición de todos los componentes de una
muestra no es a la misma temperatura y muchos de ellos no
son descompuestos ó lo son parcialmente a la temperatura -
de ebullición del ácido sulfúrico, hay necesidad de aumen-
tar le temperatura, esto se consigue adicionando alguna -
sal tal como K2SO4, Na2SC4, fosfatos, anhídrido fosfórico
y ácido fosfórico.
X5M
tfa«S.v. - 12 -
III
De las sustancias mencionadas la mSs efectiva es ï^SO^
y en casos particulares las otras. El factor limitante en -
Ins sales"es.su solubilidad en ácido sulfúrico siendo este
aspecto mas favorable para K2SO4. La máxima temperatura de
digestion se alcanza cuando una solución saturada de sal en
ácido sulfúrico concentrado es obtenida. Al exceder este lí-
mite se tiene, pérdida de Nitrógeno. Esto es más significati-
vo para las o*.ras sales. Las cantidades limitantes de ácido
y sal calculadas (índices de ácido) determinan les rangos de
temperatura en los que le. digestión se llevará a cabo.
d) Reductores:
Como ya S3 indicó anteriormente no todos los compuestos
nitrogenados son llevados a amoníaco en el punto de ebulli_
ción del ácido, ni aun con la adición de sales, pues hay -
compuestos denominados refractarios a los cuales es necesa-
rio reducir, esto se puede lograr por dos tratamientos:
i) Pretratamiento antes de la digestión.
ii) Adición de compuestos carbonizables.
/17\
Daffert, Brádstreet1 ' clasifico a los compuestos n i -
trogenados en aquellos que:
i) No requieren pretratamiento (aminos, alcaloides,-
aquellos que contienen núcleos de piridina y
otros).
ii) Reducción necesaria (aquéllos en que el N está uni
do a O- ó a otro N ) .
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I
ƒ
L
- 13 -
Se han usado en pretratamiento: Zn, ácido clorhídrico -
para reducir azo-compuestos, S para grupos nitro, Cu en polvo
para azo-compuestos, TiCl4, PtClj y Sn en polvo para nitro-
compuestos, KI para nitrilos aromáticos y alifáticos y el -
Na^S-O3 para nitro y azo-compuestos con muy buenos resulta-
dos. Friedric, Bradstreet l7 , redujo N de azo-, nitroso- e
hidrazin- compuestos con HI y Fósforo rojo. Bastantes otras
sustancias se han usado con resultados positivos para algua-
nos compuestos particularmente.
Compuestos tales como ácido salicílico, sucrosa y com_-
puestos relacionados han sido usados como catalizadores. El
ácido salicílico suministra un efecto reductor durante la d¿
gestión al romperse tales compuestos a C libre y subsecuente
reducción de H.SO. a SO- el cual es en realidad el que pro_-
porciona el efecto reductor.
La sucrosa ha sido usada en nitro-compuestos. Acido
benzoico en lugar de sucrosa para nitratos o fenol (es me_-
jor en nitratos inorgánicos) , o también ácido salicíJico y -
Zn. Las reacciones de estos son:
Nitración: rOH
COOH2HONO,
!00HsroH
i-COOH ii
L
fifíw - 14 -
li-fe
S
irif.
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El ácido salicïlico ha sido usado para reducir compues-
tos tales como mono-, di-, y trinitrotolueno, Scido pí-
crico, o-f m-, p-dinitrobenceno, nitroanilina, dinitro-
naftaleno. Una mezcla común es ácido salicílico y tiosul^
fato de sodio. En algunos compuestos refractarios es -
mejor usar Seido tiosalicílico, que tiene un punto más
bajo de degradación. Con aquél se ha legrado disminuir
la pérdida de Nitrógeno a causa de la alta volatilidad
de los compuestos refractarios por influencia de la tem
peratura. Otras sustancias se han usado para muestras -
específicas, Bradstreet * 7';
e) Oxidantes:
Dado que el H2SO4 oxida muy lentamente la materia orgá
nica, hay necesidad de apresurarla. Los agentes oxidan-
tes que más han sido usados son permanganato de potasio,
peróxido de hidrógeno, ácido perclórico, persulfato de
potasio y otres.
Para el caso del permanganato los resultados no han S.L
do del todo satisfactorios, variando Iris cantidades de
Nitrógeno recuperado, razón por la cual ha caído en des_
uso. El peróxido 'de hidrógeno es un agente oxidante que
reacciona enérgicamente en. la mezcla H„SO4 ratería orgá
nica. Ha dado mejores resultados que el anterior, no -
obstante tiene la desventaja de formar mucha espuma y -
es más lento el tiempo de digestión. El Acido perclózi-
i
L
ft
nff'; J='If
- 15 -
co: ha arrojado resultados positivos, por oxidar -
rápidamente la materia carbonizada; es conveniente
adicionarlo eii pequeñas cantidades,
f) Catalizadores:
Un problema muy significativo lo ha sido el largo tiem-
po necesario para completar la digestión, en particular
con productos n.i tur ales y cuando hay necesidad de usar
grandes muestras. Se han investigado una amplia cantidad
de elementos, arrojando los mejores resultados para: Hg,
Se, Te, Ti, I4o, Fe, Cu, V, W y Ag, los cuales dan tiem-
pos de digestión más cortos. Tsmbién se han usado algu-
nos compuestos y otros elementos como Pd, HgSO^, AgSO4,
Pt, V o0 c, SeO», Te0o, CuSO- con positivas cualidades ca
t&líticas que dependen de la temperatura del sistema.
Entre Ins catalizadores con mejores características es_
tan: Mercurio, Selenió y Cobre, solos, combinados o sus
sales. El Hg reduce considerablemente el tiempo, de digés.
•f-.ión , pero tiene I?« desventaja de formar un complejo -
amoniacal que no se descompone en la destilación, excep-
to si se agregan sulfuro alcalino, tiosulfato y/o!fosfa-
to de amonio. Con Selenio se ha acelerado la,digestion -
n»-.ijor a<in que Mercurio, soló que los resultados no han -
sido del todo concordantes sobre todo cuando se agregan
cantidades de catalizador mayores de 0.25 mg y en perio-
dos lfirgos de ebullición. El Cobre y sus sales se han -
X
*•#;'
I?:1
reconocido como buenos catalizadores, sin embargo son -
más lentos que Hg, el cual puede actuar como reductor y
catalizador; no obstante son los más ufados. En la mayo-
ría do> los casos en los cuales se han usado mezclas de -
catalizadores estas no han demostrado significativa ven-
taja sobre les usados individualmente.
- 17 -
2.2 Análisis por activación.
2.2.1 Introduce ion.
El análisis por activación con neutrones es una técni-
ca experimental importante que surge de las aplicacio--
nes de la energía nuclear. Implica le. producción de -
isótopos radiactivos de los elementos presentes en el
material bajo investigación.
Los isótopos radiactivos tienen características propias
tales como: i) vida media, ii) tipo de radiación emit¿
da, iii) energía de esta radiación. Tales caracterlstL
cas singulares son estudiadas mediante equipo electró-
nico relativamente sencillo.
Este tipo de análisis se desarrolla con la siguiente -
secuencia: i) activación del material, ii) análisis -
de la actividad inducida, y opcibnalmente iii) separa
ción radioquímica, esto con la finalidad de eliminar
interferencias y/o hacer más sensible la técnica.
El método tiene las siguientes ventajas:
i) Sensibilidad excelente para la mayoríc de los ele_-(18)
mentos y en muchos casos mejor, Kruger,
métodos convencionales,
ii) En general no es destructivo,
iii) Distinción entre, isótopos de un elemento,
iv) Determina la matriz del material.
, que en
L
- 18 -
teÍS!. Ti
Las desventajas son:
i) No hay distinción acerca del estado químico de un -
elemento.
ii) Cerca del limite de sensibilidad la mayor fuente de
error so debe a fluctuaciones asociadas al carácter
estadístico de la radiación.
iii) La etapa de irradiación requiere de una fuente de ra
diaciones nucleares de muy alto costo inicial.
2.2.2 Interacción de los neutrones con le. materia.
Reacciones nucleares. Deferentes reacciones nucleares
pueden ser inducidas por una serie de partículas tales
como: protones (p), deuterones (d), alfa (a) , beta (P>) ,
gamma (y) y neutrones (n). Las partículas pesadas y -
con carga (p, d, a) tienen poca utilidad a causa de sv
baja penetración. Los electrones penetran algo más pe-
ro son poco reactivos (reacciones de muy baja sección
eficaz). La radiación gamma de muy alta energía se ha
empezado a usar con muy buenos resultados, Kruger .
La partícula más útil para el Análisis por Activación
(A x A) es el ntsutrón por la siguiente característica:
los neutrones térmicos muestran gran reactividad (sus
secciones eficaces (a) de reacción son realmente gran-
des) para captura por los núcleos, vía la reacción
3"" (n,y)X , en le mayoría de los elementos. No obs__-
tante, en algunos casos, es más conveniente usar neu -
te
- IS -
ik -
trones rápidos en especial para elementos ligeros.
El siguiente esquema muestra las transformaciones que -
puede sufrir un átomo blanco al bombardearse con neutro
nes:
Joispersión¡Potencial
Formaciónde un NúcleoCompuestocon Subsecuende Decaimiento
interacciónde
Neutrones
ispersiön'Resonante
ispersióninelSstica
si6n dearticulas
apturaadiactiva
isión
DispersiónElástica
n, n)
(n, n1)
(n, m)
(n, f)
I;
1 o. vA /núcleo Xo11 +Z* lblanco'
» núcleo .compuesto' ou
producto dela interac-ción
EX Diagrama 2,1, muestra la secuencia de pasos a dar en
quier problema particular de Análisis por Activación.
Actividad Inducida. Sensibilidad. Eficiencia.
Cuando un material es expuesto a un flujo neutrónico se irdu
ce en él una actividad que depende de la cantidad de Stornos
que de él haya. Tal cantidad está dada por:
(2.1) N W x kP A
donde: k = Abundancia isotópica (%)
W = Peso del elemento (g)
| PROBLEMA II
IPostPles Reacciones Nucleares 1
Selección de la Reacciónen Base a:
ytda Media <T 1/Zj IPreferible de 1 sag - 2 hr. | •
!
Eflca> sección Eficaz (o}La Más Alta Posible
Reacción tmltidaGamma de Preferencia1 IEnergía de los Neutrones
Térmicos o Rápidos
Calculo,de la- SensibilidadEsperada
Baja ISensibilidad I I Alta
Sensibilidad
Otros'Métodosde Investigación
Investigación deInterferencias
PartfoulaCargada Reactor !
Presencia deInterferencias
_1_jSih Interferencias
1Sensibilidad puraOtras Posibles .
Reaccionas
Investigación de TécnicasEspeciales para Eliminar
o Minimizar lasInterferencias
Métodos deDetección
IEspectrorneltrfa Beta~|
tspecfrometríalGamma 1
DIAGRAMA Z. 1. GUIA PARA ESTABLECER LA FACILIDAD DE LA ACTIVACIÓN CON NEUTRONES. PRUD'HOME Í35)
* fW.ó ..?•.:•! -. _. •„v.-^r.;;.,;.
"'"-W--/.'}tJ'"
- 21 - MB
ÜÜ
I
No = Número de Avogadro -
- 6.023 x IC23 (átomos/mole)
PA = Peso atómico del elemento
Además depende de la probabilidad de que se lleve a efecto
tal transformación, la cual es dada por la sección eficaz (a),
del flujo incidente sobre la muestra (4) y de que el is5topo-
formado sea radiactivo. De este modo la ecuación de activa_—
ción será:
(2.2) A = N*CT (1 - EXP (- Xti))
donde: a = Sección eficaz, (cm2), (I BARN = Í0~z>i cm2) .
A = Constante de decaimiento del núclido producto,
(min"1).
ti = Tiempo de irradiación, (min).
$ = Flujo de neutrones, (n/cmz/seg).
A = Actividad inducida al fin de la irradiación -
(ciesintegraciones/min) .
Para estos cálculos se deba tomar en cuenta además: el tipo -
de radiación que se va a observar, el porcentaje de decaimien
to por tal emisión. Bureau of Radiological Health: , y Is
eficiencia total de conteo para el sistema. De modo que:
(2.3) Sensibilidad - A x % Decaimiento x % e, (cuentas/
min/g) =
(CPM/g).
Eficiencia: La eficiencia total de conteo está da-
da por 1P siguiente relación:
'*':^ • 7" -Ä ' - -&
aY.No.-21
ESQUEMAS DE DECAIMIENTO
(Radiological Health Handbook, (26).
(»-,»100%
• I M
O.BOÍ
1.140 Mtf.
Si-28
R E A C C I Ó N : Al-27ln,a)Na-24ABUNDANCIA: 100%ENERGÍA UMBRAL: 3.27 MtVSECCIÓN EFICAZ DE REACCIÓN: 125 í 12,5 mi?ALIEV, et al (1)
R E A C C I Ó N : N¡-58(n,p)Co-58ABUNDANCIA: 68%ENERGÍA UMBRAL: 0.7 MíVSECCIÓN EFICAZ DE REACCIÓN: 420 - 20ALIEV, et al (1)
R E A C C I Ó N : P-31(n,tOAl-Z8ABUNDANCIA: 100 %ENERGÍA UMBRAL: -1.3 M*VSECCIÓN EFICAZ DE REACCIÓN: 118 í 17.7 mbALIEV, et al (1)
R E A C C I Ó N : N-UÍI», 2n)N-13ABUNDANCIA: 99.63 %ENERGÍA UMBRAL: -10.9 MeVSECCIÓN EFICAZ DE REACCIÓN: 6 t 0.6 mbALIEV et al (1)
M
I
- 23 -
HVS¡"1
W4
mí
(2,4)CiD E « (cuentas/desintegraciones) .
donde; Ci es el número de cuentas de la radiación i_, D núme-
ro de desintegraciones del nücleo en el mismo intervalo de -
tiempo. Esta eficiencia depende de la eficiencia del siste-
ma detector, la energía de radiación del esquema de decai-
miento del isótopo mismo y ciertas condiciones de conteo ta-
les como: grosor de la muestra, geometría de conteo. üsual__-
mente £ es determinada fijando un conjunto de condiciones y
elaborando una curva de calibración en función de la energía
de la radiación.
Decaimiento radiactivo. La actividad inducida sobre cualquier
material decrece en el tiempo. Si consideramos que en un tiem
po t hay S(t) núcleos que aún no han decaído, la probabilidad
por unidad de tiempo deque un núcleo decaiga es una constan
te independiente del tiempo, ésta es la constante de decaimien
to (X) . En promedio decaerán: XN(t)dt en el intervalo dt. La
rcizón de decaimiento en el tiempo t es AN(t), esto es denomi-
nado como actividad. El número de núcleos que decaen en el in
tervalo dt es:
- dB(t) = XN(t)dt,
If
¡ Al integrar,
dN(t)N(t) X dt,
o
tl;
mi-- 24 -
feI
Por tanto el número de núcleos que quedan a t es:
N(t) - N (o) |EXP (-X(t - to)) !
La actividad a t es;
(2.5) N(t)X = N(o)X|E)íP (- (t - to))|
(2,6) A = A (o) EXP (-Xt)
El tiempo durante el cual la actividad decae por un factor
de dos, es denominado vida media (T 1/2), de modo que:
(2.7) N ( Tln2 = 0,693^ . 0,693A A • 1
Relacifln entre intervalo de conteo, vida media y tiempo de -
decaimiento.
Cuando el tiempo de conteo y vida inedia son muy cercanos, en
tales casos se debe corregir por decaimiento durante el tiem
po de conteo. De la fig. 2.1. ;
Ao: Actividad inicial al tiempo to (cuentas/min)
S : Actividad:acumulada durante te (cuentas)
td: Tiempo de decaimiento (min) ,
t1: Tiempo inicial de conteo (min)
t0: Tiempo final de conteo (rr ¿n)* • - . ' • ' • • /
to: Tiempo al final de.la irradiaeiön (min)
La actividad en un tiempo t, está dada por la ecuación (2.6).
Dado que la actividad acumulada, £, es la área bajo la curva
ffr
Í*,V ' 1 '
I-ll
X
- 25 -
A(t) entre los límites t^ y t2, es necesario integrar. Por -
tanto:
se tiene:
S = A(t )dt , de l a ecuación (2,6) para t o ^ O,ti
A(t) = A(o) EXP (-X(t-to)) , con lo cual
. A(o)EXP | -X(t- to) | dti
c A (O) EXP (X t o ) •
(2.8)
(2.9) A (o)
|EXP (-X(t! - to )) - EXP (-X(t2 - to))
xsEXP H ( t ) - to)) - EXP(-X(tz - to))
La 'vida media es determinada experimentalmente midiendo la -
actividad del material radiactivo a diferentes tiempos de de
caimiento. Hay varios métodos para tratar los datos obteni-
dos por tal método. El más simple consiste en graficar activi^
dad en función del tiempo de decaimiento, Fig. 2.2. La Fig.
2.2 (a) corresponde a un isótopo puro y la Fig. 2.2. (b) a -
una mezcla. Un procesamiento mSs preciso consiste en ajustar
el conjunto de datos a una recta, o a la función exponencial
adecuada (para el caso de una mezcla de radioisótopos) , m e -
diente el método de Mínimos-Cuadrados, Cumming
Por regla general, para determinaciones de vida media en ma-
teriales que presentan una mezcla de radioisótopos con una -
"ÄS"*
fe
»;?•
1i
fta:
SííSí
SVfe--' - 26 -
fete
Ir?
A *
A,
A,
0
%\\\\\\
i
i
i
- - - -
!
t.
\
PK
•*•
>s
*» T
I:Fig. 2.1
I
I
Ln AA Ln A
(b)
X
X
- 27 -
curva de decaimiento complicada requieren de un procesamiento
más elaborado. Cumming y Gardner, et al , llevaron a c<±
bo estudios sobre el particular mediante métodos numéricos y
computadoras electrónicas. En la actualidad esta técnica es -
la más usual.
Estadística de la Radiación. El decaimiento radiactivo así co
mo todas las mediciones efectuadas en Física Nuclear experi-
mental son estocásticas, por ello están sujetas a fluctuacio-
nes estadísticas. Esto implica un error en las mediciones de
procesos nucleares. La ley de probabilidad que describe las -
fluctuaciones estadísticas de aquéllos es la Ley de Distribu-
ción de Poisson. Esta se deriva de la Ley de Distribución Bi-
nomial .
La Distribución de Poisson describe procesos estadísticos cu-
ya probabilidad de ocurrencia es pequeña y constante. Si la -
probabilidad p « 1, se tiene:
(2.10) Píx) =
donde: P(X) = Probabilidad de observar x eventos.
m - Promedio de eventos de un gran número de en-
sayos o experimentos.
El valor medio de una serie finita de mediciones es dado por:
Ni
(2.11) m = x = ¿-
I
28 -
• - i .'í'C
La amplitud de la fluctuación de lecturas sencil las en rela-
ción al valor medio es denominado como desviación estándar:
(2.12) V (x-m)2 ma-m
Errores en mediciones de radiactividad. En general son de dos
tipos: i) Sistemático, introducido por l&s condiciones expe-
rimentales que ocasionan discordancia entre el valor medido
y el real (grosor de la muestra, cambios' en la geometría de
conten, etc.). ii) Fortuitos, variaciones en las condiciones
experimentales (inestabilidad de voltaje, cambios en el "fon-
do de radiación" durante conteo, etc).
Propagación del error estadístico. Como se indicó anteriormen
te la radiación medida lleva implícito un error, tal error -
para una medición es aproximadamente la desviación estándar.
De la teoría de propagación del error, cuando se combinan va_
rias cantidades que tienen un error.asociado, se obtiene p¿
ra las mediciones x — e v, y — e v, las siguientes relaciones:
(2.13) Suma: f = (x + ev)+ (y + e ) = (x + y) +— A — y —
(2.14) Diferencia: f = (x + ex) - (y + e ).= (x - y) +
(2.15) Producto: f = (x ¿ ex>(y + ev) = (xy) + xy
,2 1/2
j.
I
pp
i
Ir
II'
fi
- 29 -
(2,16) Cociente: f * + xlfel2 + K ]
1/2
2,2,3 Detección y medición de la radiación.
Irteracción de la radiación con la materia. Detectores. Las -
diferentes interacciones de la radiación electromagnética se
diferencian según su origen. La energía cuántica de este tipo
de radiación se expresa como E = hv, donde h es la constante
de Planck y v la frecuencia. Como ejemplos tenemos: i) Brems-
strahlung o rayos "x" continuos son el resultado de la acele-
ración de electrones u otras partículas cargadas, ii) Rayos -
"x" son emitidos en transiciones atómicas, de electrones ama-
rrados, entre los niveles atómicos, iii) Radiación de aniqui-
lación es emitida cuando un electrón y un positrón (electrón
positivo) se combinan, iv) Rayos gamma se originan en transi-
ciones nucleares.
La radiación gamma es la más importante e interacciona de tres
medos:
i) Efecto fotoeléctrico, Pig. 2.3 (a): E] fotón incidente in-
teracciona con el átomo y saca un electrón (principalmente
del nivel K) donde Be es la energía de amarre del electrón.
ii) Efecto Compton, Fig. 2.3 (b): El fotón incidente saca un -
electrón c« -I átono y es dispersado con un ángulo 8, se de£
preci? ,i de amarre del electrón, Be <^< hv.
iii) Producción ue Pares, Fig. 2.3 (c): Se lleva a cabo cuando
un fotón de energía mayor a 1.02 MeV interacciona en el -
•• /
Í
. US'
ifm
I
(a)
Fig. 2.3.(19)
Cnuccx
CZZI
(a) (b) (O
- H ^(d) (e) (f)
I:;:;:.;-; •
.'I
f* * •T + *
4-4-
(h)
Fig. 2.4, (27.29).
ÍI
I
- 31 -
campo eléctrico nuclear. El fotón es absorbido para crear
un par de electrones, uno positivo y o-ro negativo, cuya
energía cinética total es 1.02 MeV. El positrón se comb¿
na posteriormente con un electrón y se aniquilan creando
se dos fotones de 0.511 MeV de energía cada uno.
Estos efectos son predominantes dentro de ciertos rangos de -
energía de los fotones y dependen del tipo de material sobre
el cual inciden, para plomo, fotoeléctrico: 0.05 - 1.5 MeV, -
Compton: 0.05 - 15 MeV y producción de pares: > 5 MeV.
Detectores de radiación. La totalidad de los radioisótopos son
determinados cualitativamente y cuantitativamente por la inte
racción de la radiación que emiten con los materiales usados
como aparatos de detección, de esta manera se pueden llegar a
conocer: i) tipo de radiación, ii) energía de la misma, iii) -
vida media del radioisótopo, iv) intensidad de la radiación.
En la actualidad los principales detectores de radiación, que
son usados se basan en: i) ionización de gases (detectores
proporcional y Geiger Mueller), ii) excitación cristalina (de
tectores de centelleo), ii i) ionización de sólidos (detecto_-
res de estado-sólido). Price , Lyon20 dan amplia informa-
ción acerca de los primeros. Los detectores de estado sólido
han adquirido gran importancia debido a sus mejores cualida_-
des sobre los otros detectores, Girardi, et al , ORTEC ' ,
Lenihan, et al(»O
Algunas características electrónicas de la malla cristalina -
X
- 32 -
ayudan a explicar las propiedades de los semiconductores.
Consideremos las figuras 2.4 (a), (b) y (c), que representan
diagramas de niveles de energía electrónica en las dos bandas
de más interés: de valencia y de conducción. Entre ambas ban-
das hay varios ev de diferencia. En el caso del aislador, (a),
la banda de conducción no tiene electrones, esto indica por -
qué no puede conducir, lio obstante, si se expone a un fuerte
campo eléctrico o una alta temperatura es posible que un ais-
lador conduzca (a este fenómeno se le llama " conducción-in_-
trínseca". Los semiconductores tienen carácter de conductores
y aisladores, la diferencia entre las bandas de valencia y de
conducción er. menor de 3 eV y su conductividad aumenta con el
aumento de la temperatura.
Por efecto de impurezas los semiconductores también manifies-
tan conducción. Si un cristal de Ge (tetravalente), es forma-
do con presencia en su malla cristalina de elementos tales co
mo P, As, Sb (pentavalentes), presenta un carácter de conduc-
tor electrónico, a este cristal se le denomina tipo n. Ahora
bien, si el cristal contiene impurezas de algún elemento tal
como B, Ga, In (trivalentes) , tendrá huecos en la banda de va_
lencia y también presentará un carácter de conductor; a este
cristal se le denomina tipo p.
Las figuras 2.4 (d), (e) y (f) muestran reacciones al campo -
eléctrico externo. En 2.4 (f), el flujo de corriente es frena
do, dejando entre ellos una región que casi no contiene trans_
x
IL - 33 -
portadores, esta es denominada "region evacuada". Cuando -
una partícula ionizante llega a tal region "libera" pares -
electrones-huecos (Fig. 2,4 (gl, (h), que son arrastrados de
inmediato hacia los polos debido al campo eléctrico. La can
tidad de carga producida fluye al circuito eléctrico externo.
En detectores de Ge-Li la recolección de los transportadores
de carga da un pulso de voltaje de amplitud mwnor de mV, e:s-
to implica que la señal debe ser amplificada considerablemen
te. Para una carga recolectada la amplitud del pulso de vol
taje es inversamente proporcional a la capacitancia del de_-
tector, la cual depende del área superficial y ancho de la -
region sensible.'
Comercialmente los detectores de estado sólido tienen dos fo£
mas típicas:
i) Planos: cilindros con superficies del orden de 6 CPI ,
región sensible ~ 10 mm, volumen 6 cm .
ii) Coaxiales: Se preparan difundiendo Li, en toda su su-
perficie, hacia el centro del cilindro.
Algunos detectores están encapsulados herméticamente sellados
en aluminio. Los no encapsulados son mantenidos en vacfo a ba,
ja temperatura (en un sistema detector - cámara - crióstato -
de vasos de Dewar). El Cuadro IV muestra algunas característi^
cas de un detector de estado solido.
Sistema electrónico:
i) Fuente de alto-voltaje. Como cualquier tipo de detector
X
- 34 -
CUADRO IV
ESPECIFICACIONES DE UN DETECTOR DE Ge - Li
Modelo; LGC 1.5 - 4.5 s/n L 513.
Modelo del Criostato: DSS - 31 -3 s/n CT465.
Voltaje de operación recomendado: 1200 Volts, Negativo.
Corriente de fuga (voltaje de operación): 0.2 n Amp.
Capacitancia (voltaje de operación): 29 pF.
Forma del detector: Trapezoidal.
Area activa: 10 cm2 Longitud: 34.5 mm.
Núcleo-p: 12 x 6.5 cm.
Ancho de la región difundida: 9 mm.
Distancia desde la ventana: 9 mm.
Embocadura de la ventana: 0.5 mm A l ,
Resistencia: 14 K A -
Eficiencia relativa del fotopico: 1.33 MeV 2.54%
Resolución del sistema: 1.33 MeV (FWHM). 3¿44 KeV.
Relación Compton-a-fotopico: 1,33 MeV. 11/1.
X
- 35 -
t
I
1
se debe aplicar ui> voltaje a través de la region de de-
tección. Para un detector de estado-sólido se usa un -
voltaje D.C. invertido, con lo cual se tiene un campo -
adecuado para colectar la carga. El manual de ORTEC
describe un circuito equivalente del detector. La fuen-
te bias suministra voltaje de una u otra polaridades, -
el cual varía de 0 - 1000 volts. Este voltaje es varia-
do con un potenciómetro de lectura directa.
ii) Preamplificador. Con el detector semiconductor las va-
riaciones esperadas en la capacitancia hacen necesario
usar una primera fase de amplificación (preamplificaciön),
en la cual los efectos de variación de la capacitancia -
son disminuidos. El tipo de preampl if icador que se; usa -
es sensible a carga y de muy bajo ruido. La señal obteni^
da del detector, que consiste de un pulso de carga eléc-
trica, es amplificada al orden de '150 mV por cada HeV de
energía disipada en el detector.
ill) Amplificador. Los pulsos del preamplificador son pasados
a un amplificador lineal, esto con Xa finalidad de aumen
tar la ganancia (energía del pulso), y formar un pulso,
de modo que éste pueda ser aceptado por el sistema de -
lectura de datos o un analizador de altura de pulsos. El
amplificador esta dotado con un alto rango de ganancia -
dinámica, alta resolución, con diferentes constantes de
tiempo que optimizan la razón señal-a-ruido y disminuyef
'"i
Hi-'- 36 -
ëfe
ii
el tiempo de resolución (tiempo mír.imo que debe existir
entre eventos sucesivos sí han de ser contados como
dos eventos) .
iv) Analizador multicanal. Cuando se tiene un detector de tJL
po de pulso« estees proporcional a la energía disipada -
por lei radiación en el detector, como se indicó anterior
mente, Tales mediciones son presentadas como curvas de -
distribución de alturas de pulsos o curvas de di.stribu_-
cíón de energía; los incrementos de energía en los cúa_-
les es dividida una distribución de alturas de pulsos -
son denominados "canales".
Dado que la energía disipada en el detector y los pulsos que
llegan al multicanal son linealménte proporcionales, se pue-
de determinar los isótopo» componentes de un material comple-
jc. Para alcanzar esta meta se hace una curva de calibración
con fuentes patrón de energías conocidas y se identifica el -
canal de máximo numero de cuentas siendo así como se obtiene
la figura 2.5.
Espectrometría gamma. Análisis cualitativo. Las curvas de dis_
tribución de pulsos o de energía cuando se presentan en forma
diferencial, esto es como dN ,(E)/dE = f(E), a la salida de un
analizador de altura de pulso, son denominadas espectros. Pa-
ra convertir la escala de número dé canal a energía se hace -
uso de la curva de calibración (vir Fig. 2.5).
m
- 37 -
l i
E
B
1
Sí«
1ifVï'rf
p• fe
1!
Í
«fe:feIPmm%"
"f.
WSTA- :
f
La Fig. 2.6 muestra un espectro diferencial, los diferentes -
fotopí.cos corresponden a isótopos de elementos presentes en
el material irradiado (granos de Trigo) , los cuales han sido
identificados usando la misma calibración dol sistema de de-
tección con 1& cual se obtuvo le. fig. 2,5.
Evaluación de la actividad inducida. Análisis cuantitativo.-
Para determinar la cantidad de un elemento pxesente en una
muestra es necesario calcular previamente la actividad itiduci
da. Para esta fin, se han desarrollado varios métodos con ma-
yor o nenor exactitud y complicación. Este cálculo se puede -
llevar a cabo: i) Manualmente, ii) uso de computadoras.
Para sustraer el fondo (conteo causado por: ruido electrónico,
radiación del medio ambiente, etc.), que en la Fig. 2.7 es la
parte B, de la actividad debida sólo al is-ótopo en estudio, -
en ciertos métodos de cálculo se hace por: extrapolación de -
uiia "línea base" que una los valles adyacentes ál pico como:
^n •* b n (Fig. 2.7). Aumenta el error cuando se tiene una me£
cía de radioisótopos. Otro método consiste; en superponer el -
espectro desconocido a un patrón de esa energía y se hace una
sustracción canal a canal. Los errores sen del orden del 13%;
en general los métodos gráficos son muy poco precisos.
Se han descrito métodos:de análisis numérico en los cuales
las áreas que forman los rectángulos, en cada canal, son pro
porcionales al número de cuentas en cada uno, Fig. 2.7, con -
lo cual se obtiene la relación:
ifiIi
I
feSSV
u
ƒ
toSí-
ifS"
ii
Ii1f
3
¡
- 39 -
h-Jt
H««-ui*«
i-9-3-8m
zar.-/
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'Ëiï
II
p
t
i.
X
äsfe*-
SAC;- 40 -
(2.17)n
-o+ lÏ a, + I b - (n + 1/2) (a + b n
i=l x i=l l n n)
Guinn , recomienda una relación análoga a la anterior,
sólo que para sustraer el fondo se toman en cuenta Varios
canales a izquierda y derecha del fotopico, con lo cual se
saca un promedio del fondo, la relación sugerida es:
(2.18)N Ï
3=1B,/n l B,./n
x N
El empleo de computadoras es mis preciso, además de ser menos
tedioso, se emplea para espectros complejos de radiación -
gamma. Generalmente incluye curvas de decaimiento, optimiza-
ción de cálculos; dentro de los trabajos a este respecto se
pueden citar Yule* Guzzi et al* , Cumming , Gardner et
al ( l X ) y Girardi et al ( 1 3 ).
Determinación cuantitativa. Comúnmente en determinaciones -
cuantitativas, el Análisis por Activación involucra la irra-
diación simultánea del material bajo investigación y un pa_-
trón de contenido conocido. Ambos deben ser preparados y -
manejados de la misma manera, Rakovic , sin variar condi-
ciones de irradiación y conteo. De este modo las masas son
proporcionales a las actividades inducidas, o sea que:
(2.19)A_x
x
P$i'í
11i
- 4 1 -
Sí'
Canales
Pig. 2.7,(18)
I
- 42 -
Cuando las eficiencias de conteo de muestra, e y e , y pa -
tr6n son diferentes:
RX
( 2- 2 0 ) wx •V
donde: Wv = Peso del elemento x en la muestra, (g)\ x
W - Peso del elemento x en el patrón, (g)
A . A_ = Velocidades áe desintegración, (desint/seg)x s
R„, R_X S
Razón de conteo. (c.p.m. = cuentas/min)
Eficiencias de conteo de muestra y patrón,
respectivamente.
2.2.4 Fuentes de neutrones.
i) Fuentes isotópicas de laboratorio. En este tipo de
fuentes los flujos de neutrones oscilan entre 10
7 Í271
- 10 n/seg, Rakovic , para una fuente emisora
de 1 Curie. La liberación de neutrones es lograda
haciendo incidir en un núcleo blanco partículas al
fa y gamma o por la fisión espontánea de un núcleo
transuránico. Son de bajo costo, seguras, de fácil
instalación y operación. Lyon y Rakovic , -
describen algunas de estas fuentes.
ii) Aceleradores. Dan flujos modestos,del orden de
H
I
- 43 -
Ifc-
i.i1
10 - 10 con energías de 14 MeV, si el blanco es
H-3. Son útiles para reacciones del tipo: (n, p),
y (n, 2n). No obstante, también se usan para reac-
ciones: (n,y) colocando entre muestra y flujo neu-
trónico un moderador, v* gr. agua, con lo cual se7 8
obtiene un flujo térmico en el rango de 10 - 10o
n/seg-cm . Un factor limitante es que el tritio -
(núcleo blanco) declina en su actividad rápidamen-(25)
te por.el uso continuo. Prud'home , presenta un
estudio detallado de un generador de neutrones y -(20) f27) (2l\usos, lo mismo que Lyon* , Rakovic* ' y Heinke
iii) Reactor nuclear. Los reactores nucleares de inves-
tigación son la mayor fuente de neutrones y por -
ello de más uso e interés en el campo del Analisis
por Activación con neutrones. A continuación se. -
enuncian algunas de las características del reactor
de investigación. Triga Mark ill, el cual se mues-
tra en la Fig. 2.8.
Este reactor es del tipo alberca, es enfriado con agua lige-
ra (por conveccifln jiatural), la cial sirve además como refle£
tor y blindaje, ya que está descubierto. Como combustible uti
liza uranio enriquecido al 20% en ü-235, en forma ele mezcla -
combustible-moderador de U-HZ^.
Está diseñado para trabajar en estado estacionario a una po_
! •
X
- 44 -
i, ~~>'
wset-
f
1.Puerto de acceso2.Puerta blindada de la columna térmica3."Holraum"4.Columna térmica horizontal5.Columna térmica vertical6.Puerto de la coluima térmica vertical7.Puerto de acceso vertical8.Puertos de haces radiales9-Puerto de acceso a la columna térmica10,Puertos tangencialesII.Blindaje de concretoU.Puente móvil
13.Barras de control14.Tanque de aluminio de Reactor15.Sistema de transferencia neumático16.Sisteme rotator¡o(lazy Susan)17.Corazón del Reactor18-Cuarto de exposición19.Puerta blindada del cuarto de exposición20.Conductos de acceso vertical21.Cuarto de exposición de concreto boratado22.Placa removíble para entrar a la columna
térmica vertical23.Puerta removible
Fig. 2.8 REACTOR TRIGA KARK III ,(16)
I
- 45 -
iitífeR-•
efe
Sí-
tencia máxima de lMw, en cualquier posición de la alberca,
dado que el corazón del reactor está suspendido de un puen-
te que se desliza a lo largo de la misma. Por otro lado pue
de ser pulsado, esto se logra sacando rápidamente una barra
de control cuándo el reactor está critico a bajos niveles -
de potencia, ~ 10W. El ancho a la mitad del máximo de la on-
da es de - 10ms, alcanzando niveles de potencia dal orden de
2000 Mw. El flujo térmico, que en estado estacionario es -
~ 3 x 10 n/cm -seg, sube hasta - 6 x 10 n&cm -seg en su
máxime.
Facilidades de irradiación:
1) Cuarto de exposición para irradiación de muestras gran
des (9 x 10"x 12 pies).
11) Cuatro puertos de haces radiales, para experimentos -
con haces de neutrones,
ill) Dos puertos transversales,
iv) 'Columnas térmicas vertical y horizontal con "holraum"
y cuatro puertos de entrada.
v) Sistema rotatorio (Sirca), acomoda cientos de muestras
para Análisis por Activación y producción de radioisó-
topos. •'. •. ;.: ";, ,/ . , • '• '. • .."". . • . '
vi) Sistema de transferencia neumático (Sinca), Fig. 2.9.
Consiste fundamentalmente de una estación de carga de
la muestra, tablero de control y el .tubo neumático. Es
utilizado para irradiar isótopos de vida atedia corta,
dado que la muestra es extraída rápidamente del flujo.
4
X
- 46 -
SIMC»
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, 010*1 CfNTIAl
JüL
(LEMINVOICOMtUSt IILEi
NUClfO
Fig. 2.9 Sistema de Irradiación Neumático.
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1II.L-IÜD}
Flg 2.10 Configuración del Núcleo del Reactor
X
- 48 -
vii) Dos posiciones para irradiar dentro del corazón del -
reactor, Fig. 2.10.
viii) Dedal central. Es un tubo de aluminio colocado en el -
centro del núcleo. Sirve para irradiar pequeñas mues-
tras en un punto de máximo flujo, además hace posible,
cuando se extrae el agua de su interior, la obtención
de haces de radiación gamma y neutrónica. Se extiende
desde el puente, a travis de una abertura central, de-
jada por la remosión de una sección hexagonal de la re
jilla colocada en la placa superior y en la placa infe
rior, para terminar en un tapón, soportado por la pla-
ca de seguridad. El tubo es de 1 1/2 pulgadas de diáme
tro externo, 0.083 pulgadas de grosor y 28 1/2 pies de
longitud.
X
iÍ
1is
- 49 -
3. Aparatos y Métodos Experimentales.
Aparatos.
Varilla para mapeo del flujo axial de neutrones rápi-
dos. (Fig. 3.1.A). Con la longitud indicada, aquélla -
descansa en el fondo del dedal central. El tubo con -
las laminillas cubre todo el núcleo del reactor.
Pedestal y cápsula para irradiación de granos y harina
de Trigo. (Fig. 3.1.B). La cápsula queda ubicada en la
region de máximo flujo neutrónico.
Sistema de ponteo del laboratorio de Análisis por Acti-
vación (Fig. 3.2) . Componentes:
i) Analizador multicanál Hewllet Packard Mod. HP 4096
ii) Detector vertical de Ge-Li (Cuadro IV).
iii) Blindaje de plomo (70 x 50 x 50 cm, grosor: 10 cm) .
Métodos: •
A) Mapeo del flujo axial dé neutrones rápidos.
a) Preparación de los monitores de umbral. Se elabora
ron laminillas con las características que a conti- , ' \ ' , - * L • •
, nuación se indican:
m-
X
- 50 -
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fit:
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=<GUIA(Al)
«tsl
lAMNLLA
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TUBO (Al)
rh (A) (B)
FIGURA 31
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-TAPÓN Cd)
CAPSULA Cd)
CAPSULA (AI)
- CONTENEDOR(POUETILENO)
PEOESTAL (AI)
74.10
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f; A,
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F i g . 3-Z Sisteraa de Dmteo del Labora to r io de A n á l i s i s por Ar.c ¡vac ión .
I
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- 52 -
Diámetro(cm)
Aluminio 0,5
Níquel 0.4 - 0.5
0
0
Grosor(cm)
.8 - 0.
.7 - 0.
9
8
0
0
Peso(g)
.0178 -
.0149 -
0.0214
0.0236
Se limpiaron con acetona pira eliminar grasa y
otras impurezas. A continuación se pesaron 25 lami_
nillas por cada monitor. Con esta cantidad se cu-
bre todo lo largo del núcleo del reactor.
b) Empacado de la varilla. La varilla y los separado-
res de aluminio se limpiaron con acetona. Tomando
con pinzas las laminillas y los separadores se co-
locaron intercalados hasta llenar la varilla. Cada
vez se empacó con un solo tipo de monitor, ya sea
Aluminio o Níquel.
c) Irradiación. La varilla empacada se introdujo por .
el dedal central hasta el fondo deil reactor. Este
estuvo "apagado" durante tal maniobra. Se elevó su
nivel de potencia hasta 1 Mw. Desde este momento -
se tomó el tiempo de irradiación. Para las lamini-
llas de Aluminio fue de 1 hora y en el caso de -
las de Níquel de 4 horas, tomando tal tiempo hasta
que el reactor fue "cortado". La varilla fue en se
guida levantada 1-2 m por encima del núcleo del
reactor. Se dejó decaer la radiactividad de la va-
rilla durante aproximadamente 40 minutos en aque_-
- 53 -
'Vft
fe.'s
posición antes de sacarla de la alberca.
d) Conteo de la actividad inducida en las laminillas.
La varilla fue extraída del dedal central. En el -
laboratorio de Análisis por Activación fue coloca-
da en un blindaje apropiado. Cada laminilla sacada
. de la varilla fue limpiada con acetona. Una a una
de las laminillas se colocó a 10 cm por encima del
detector de Ge-Li, conservándose la misma geometría
de conteo. El sistema de conteo (Fig. 3.2) fue ca-
librado (según la Fig. 2.5) , previa y posteriormen
te al conteo. El tiempo de conteo fue de 1 minu-
to con tiempo muerto menor del 5%. Para las laming
lias de Aluminio se midió la gamma que emite el Na-
24 (Al-28 (n,a) Na-24) de 1.368 MeV. La gamma medi
da en las laminillas de Níquel fue la que proviene
de Co-58 (Ni-58 (n,p) Co-58) cuya energía es de -
0.804 MeV.
e) Cálculo de la actividad inducida. El área bajo el
fotopico fue calculada mediante la fórmula (2.18) ,
sugerida por el Dr. V. P. Guinn. El flujo neutrón^
co fue obtenido mediante la fórmula (2.2). No se -
'hicieron correcciones por autoblindaje y actividad
inducida durante el proceso de elevación de poten-
cia. La eficiencia del sistema de conteo fue obte
nida según la ecuación (2.4) .
i*
X
- 54 -
B. Irradiación exploratoria con harina y granos de Trigo.
a) Preparación de la harina o granos. Se peso aproxima-
damente 1 g de harina o granos y se coloco en un con
tenedor de polietileno de 1 cm limpio y seco. Se se
116 con calor.
b) Irradiación:
1. Flujo térmico. El contenedor de polietileno se co-
locó en un "rabbitt" (contenedor de polietileno e£
pecial, de aproxmadamente 20 cm , el cual se cierra
con tapón de rosca). Se envió a irradiar desde la
estación del sistema de irradiación neumático. La
muestra se regresó después de irradiada, por medio
del mismo sistema. El tiempo de irradiación fue de
1 minuto. El nivel de potencia de 1 Mw.
2. Flujo rápido. El contenedor de polietileno se coló
có en la cápsula (Fig. 3.1). El conjunto de cápsu-
la y pedestal se introdujo por el dedal central -
hasta el núcleo del reactor. Este mientras tanto,
estuvo "apagado". Se elevó la potencia del reactor
hasta 1 Mw. El tiempo de irradiación se tomó apar
tir de alcanzado aquel nivel, siendo de 1 minuto -
hasta que se produjo el "corte". El tapón de caá
mió junto al contenedor unido a él, fueron extraí-
dos de inmediato. El contenedor de polietileno fue
separado del tapón de cadmio (este sale muy activo
It.:.
- 55 -
m
s
3C
fi
1?i
c.
y debe colocarse en un blindaje de plomo)* El con-
tenedor de polietileno es colocado en otro recipien
te de plomo.
Personal de Seguridad Radiológica "monitoreó" siem
pre las muestras irradiadas. Si el material irra-
. diado cumplía con las normas de seguridad se podía
usar.
c) Conteo de la actividad inducida. El vial de polie-
tileno se coloco encima del detector que tenía una
cubierta de polietileno. Tiempo de conteo, 1 minu-
to. El conteo se efectuó en el sistema de conteo -
del laboratorio de Análisis por Activación (Fig. -
3.2).
Vida media del N-13 en Urea y harina de Trigo.
a) Preparación del material nitrogenado. Se procedió
como en el inciso (3.B.a) . Se empaca harina de Tri_
go o Urea (99.5%).
b) Irradiación. Se siguieron los mismos pasos que pa-
ra (3.B.b.2).
c) Conteo de la actividad inducida. Se llevó a cabo -
según se describe en (3,B.c). Los conteos se repi-
tieron varias veces sin cambiar ninguna condición.
d) Procesamiento de los datos. Se trataron como se ex
plica en el apartado 2.2.2 y también por el Método
de Cuadrados Mínimos (Apéndice A).
f¡:
I
- 56 -
D. Nitrógeno en Urea por activación.
a) Preparación de la muestra. Se prepararon dos conté
nedores limpios y secos (peso constante), de 1 cm3
de volumen. A continuación cada uno se llenó con
1 gramo de urea desecada. Inmediatamente se sella-
ron herméticamente con calor,
b) Irradiación. Ambos contenedores se colocaron en -
forma paralela dentro de la capsula, como se niues_
tra en la Fig. 3.1.b. Enseguida se procedió como
se describe en (3.B.b.2).
c) Conteo de la actividad inducida. Cada contenedor -
fue layado con agua destilada y se colocó encima
del detector. El sistema de conteo fue calibrado
antes y después de los experimentos. El tiempo de
conteo fue de 1 minuto; tiempo muerto del sistema
menor del 5%. En seguida de ser contado un conte-
nedor se colocó el oteo. De este modo se efectua-
ron varias determinaciones por cada experimento -
(irradiación).
d) Procesamiento de los datos. La fórmula (2.18) fue
usada para calcular el área bajo el fotopico. Un -
contenedor sé usó como patrón y el otro como mues-
tra. Con los datos obtenidos de área bajo el foto-
pico de muestra y patrón se calculó el porcentaje
de Nitrógeno en la muestra por medio de la fórmu-
la (2.19). El error estadístico se calculó con las
n1
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1' p• :: 1
.•3
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l
- 57 -
I
formulas (2.13. 2.14, 2.15 y 2.16).
E. Fotopico de 0.511 MeV en viales de polietileno irradia-
dos.
a) Preparación. El vial de polietileno limpio y seco
se empacó con harina de Trigo. Se sella con calor.
b) Irradiación. Se procedió como en (3.B.b.2).
c) Conteo de la actividad inducida. La harina de Tri-
go fue vaciada y el vial de polietileno lavado con
agua destilada. En seguida se procedió como en (3.
Ce.) a contar la actividad del vial de polieti-
leno. -
F. Interferencias por gammas de energía mayor a 1.02 MeV.
a) Preparación de Aluminio metálico, cloruro de pota-
sio y permanganato de potasio. Laminillas de Alu-
minio se lavaron y limpiaron con acetona. Estas, -
lo mismo que cloruro de potasio (R.A.) y permanga-
to de potasio (R.A.) fueron desecadas en estufa y
se pusieron a peso constante. Cantidades conocidas
de sustancias se colocaron en su respectivo vial.
Se selló con calor. Las cantidades pesadas de ca-
da sustancia fueron:
i) Aluminio ~ 0.0205 g
ii) Cloruro de potasio ~ 0.2000 g
iii) Permanganato depotasio - 0.012 g
b) Irradiación. Se siguió el procedimiento descrito
m*fï'%,
'M•é?Èg
SP
i
- 58 -
en (3.B.b.l). Los tiempos de irradiación fueron: -
Aluminio, 20 segundos; cloruro de potasio, 2 minu-
tos y permanganato de potasio, 4 minutos. El nivel
de potencia del reactor fue de 1 Mw.
c) Conteo de la actividad inducida. El sistema de con
teo de Análisis por Activación fue calibrado con -
patrones. La laminilla de Aluminio se coloco encima
del detector. Se efectuaron varias determinaciones,
sin moverla. Cloruro de potasio fue transvasado a
otro vial de polietileno limpio y seco. En seguida
se contó varias veces bajo las mismas condiciones.
El permanganato de potasio también fue transvasado
y su actividad contada varias veces. En los tres -
pasos se contó durante 1 minuto con tiempo muerto
menor de 5%. Las gammas detectadas fueron: Al-28,
1.780 MeV; Cl-38, 2.162 MeV; Mn-56, 1.800 MeV. y -
en los tres casos el fotopico de 0.511 MeV.
d) Procesamiento de los datos. Se procedió a obtener
las razones de contribución al fotopico de 0.511 -
MeV por cada una de las gammas mayores a 1.02 MeV.
En el espectro gamma de cada una de las sustancias
irradiadas normalmente se hallaron dos fotopicos,
uno de 6.511 MeV y el otro correspondiente a la gam
ma del isótopo estudiado. Se dividió la actividad,
sin fondo, de este fotopico entre la 0.511 MeV. Se
promediaron todas las determinaciones. El error es_
tadístico fue sacado por las fórmulas (2.13, 2.Í5
y 2.16).
••?:
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ii
pfeSit'»
Im?
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X
s
ï-
. - 59 -
G, interferencia por P-30, viales de polietileno.
a) Preparación de pentóxido de fosforo. Un contenedor
de polietileno limpio y seco se lleno con P 20 5 (R.
A. ) . Se colocó en un desecador. Después de dos ho-
ras se sello con calor. Se coloca aproximadamente
un gramo.
b) Irradiación. Se procedió como en (3.B.b.2) .
c) Conteo de la actividad inducida. Fue efectuado co
mo se explica en el Inciso O.B.c). Se efectuaron
varias determinaciones sin variar las condiciones
iniciales.
d) Procesamiento de datos. Con las actividades calcu-
ladas para cada fotopico (Y = 1.780 MeV y Y = 0.511
MeV), se obtuvo razones dé conteo A(1.780)/A(0.511)
en los diferentes tiempos de decaimiento. A ambos -
fotopicos en cada espectro gamma se le restó el -
fondo y se obtuvo la razón. El error estadístico -
fue sacado con las: formulas (2.13 a 2.16) .
H. Nitrógeno en harina de Trigo por Activación,
a) Preparación del patrón y la muestra.
i) Muestra. Se pesó aproximadamente 1 g de hari-
na de Trigo (suministrada por el Departamento
de Agricultura del INEN). Con tal cantidad se
elaboró una pastilla de las siguientes dimen-
siones: diámetro, 9 mm y grosor, 6.5 mm. Se -
le determinó humedad.
'i
te11 =•fe'"'W:y
I?;
I
- 60 -
ii) Patron. Se hizo una mezcla de la misma harina con
urea, (R,A.) en una relación de 10:2 (p/p, B.S.K
Se homogeneizó en un mortero durante 20 minutos. -
Un gramo de este homogenado fue usado, cada vez, -
para hacer la pastilla con dimensiones análogas a
las de la muestra. También se le leterminÓ humedad.
Ambas pastillas fueron colocadas paralelas (con -
respecto a la vertical), en un contenedor de polie
tileno. Este se selló con calor de inmediato.
b) Irradiación. Se siguió el mismo procedimiento indicado
en el Inciso (3.B.b.2). El tiempo de irradiación fue de
5 minutos.
c) Conteo de la actividad inducida. Las pastillas se ex -
trajeron cuidadosamente y se colocaron en bolsitas de -
plástico. Así se colocó el patrón o la muestra sobre el
detector de Ge-Li. (Sistema de conteo del laboratorio -
de Análisis por Activación, (Fig. 3.2). El tiempo de -
conteo fue de 2 minutos y el tiempo muerto 5% inicial -
mente.
d) Procesamiento de datos. Los espectros obtenidos del ana
lizador multicanal fueron tratados como se describe en
el Apéndice B, para calcular el porcentaje de Nitrógeno
en harina de Trigo.
L
- 61 -
f'
ffe-
4, Resaltados Experimentales.
4.1 Mapeo del flujo axial de neutrones rápidos.
Previamente a la elaboración de este trabajo se habían
efectuado experimentos en el reactor Triga Mark IZIV ,
con el fin de determinar Nitrógeno en harina de Trigo -
por Activación. También se usó un reactivo químico puro
que contenía Nitrógeno en cantidad conocida. En ambos -
casos los resultados fueron discordantes con los valo_-
res esperados.
El primer paso que se dio fue efectuar un mapeo del flu
jo axial de neutrones rápidos en el dedal central del -
reactor. La finalidad de esto era hallar la región de -
máximo flujo neutrónico rápido para colocar dentro de -
ella la muestra a irradiar. No obstante, se podía supo-
ner que el máximo se hallaría en el centro geométrico
del núcleo del reactor. Los resultados que se obtuvie_~
ron ratificaron tal suposición.
Las Gráficas 4.1 y 4.2, muestran las curvas de eficien-
cia en función de la energía gamma. La eficiencia del -
sistema de conteo usado en cada experimento. Los patro-
nes radiactivos usados fueron Co-60, Cs-137 y Mn-54. La
Gráfica 4.1 se obtuvo en el experimento con el monitor
de Aluminio y la Gráfica 4.2 con el de Níquel.
En el Cuadro V se pueden observar los flujos obtenidos
X
- 62 -
en cada posición en que fueron colocadas las laminillas
de cada tipo dé monitor. La distancia es medida desde -
el fondo del tubo del dedal central. Se tomó en cuenta
el grosor de cada laminilla.
Gran parte de los datos del Cuadro V fueron graficados
como se muestra en la Gráfica 4.3, para cada tipo de -
monitor. Con estos resultados se selecciono la region -
del máximo flujo neutrónico rápido.
4.2 Irradiación exploratoria con harina y granos de Trigo.
A efecto de saber qué elementos se activaban bajo las -
condiciones de irradiación preseleccionadas, se efectua-
ron varias irradiaciones con granos y harina de Trigo -
tanto en flujo neutrónico rápido como en térmico.
Cabe aclarar que inicialmënte sé llevó a cabo un estu_-
dio de la composición media de granos de Trigo (Cuadro
III) y de las reacciones nucleares más probables.
Con los datot obtenidosse graficaron los espectros en
forma semilpgarítmica.. De este modo se obtuvo los espec
tros gamma que emiten los radioisótopos formados a par-
tir de algunos elementos que componen la harina q gra
nos después de irradiados. |
Los fotopicos fueron identificados con ayuda de la cur-
va de calibración. Es evidente ¡que la mayoría de los ra
dioisótopos formados tienen una vida media corta.
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CURVA DE EFICIENCIA.MONITOR DE ALUMINIOii i
15Éntrala (MM
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nos de los radioisótopos emiten más de una gamma. Corre
lacionando todos estos datos se logró la identificación
de la mayoría de los radioisótopos formados y los elemen
tos que les dieron origen.
La Figura 2.6 y las Gráficas 4.4, 4.5 y 4.6 son los es-
pectros gamma de harina y granos de Trigo después de -
ser irradiados.
4.3 Determinación de la vida media de N-13 en Urea y harina
de Trigo. Esta serie de experimentos se llevaron a cabo
para asegurar que se estaba induciendo la formación del
N-13. Inicialmente se procedió con un material puro
(Urea, 99.93%, Q.P.). Posteriormente se determinó la v¿
da media del fotopico de 0.511 MeV en harina de Trigo.
Con Urea se tuvo pocos problemas. No obstante con la ha.
riña de Trigo se halló consistentemente una curva más -
compleja. Esta presentó una región inicial de T 1/2 ana
loga al N-13 (Rango de tiempo entre 0 y 30 minutos).
Posteriormente la pendiente (T 1/2) aumentaba considera
blemente.
El Cuadro VI muestra los resultados de tres experimen_-
tos efectuados en Urea. La gráfica 4.7 muestra los re_-
sultados del tercer experimento. (0)
Los resultados de harina irradiada se localizan en el -
Cuadro VII. Los datos arrojados por el segundo experimen
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IIte
to se pueden observar en la Gráfica 4.8. (X).
4.4 Nitrógeno en Urea por Activación.
Con la experiencia obtenida en los anteriores experimen
tos se procedía a, efectuar determinaciones de Nitrógeno
en Urea. Se efectuaron varios intentos preliminares sin
conseguir resultados aceptables. Hasta que muestra y pa.
trón se colocaron paralelos con respecto a la vertical
se obtuvieron datos útiles.
El Cuadro VIII resume los datos procesados de cada uno
de los seis experimentos. Las determinaciones de cada -
experimento fueron ajustadas por el Método de Cuadrados
Mínimos, con su respectiva desviación estándar. La des-
viación porcentual fue efectuada respecto al porcentaje
teórico de Nitrógeno.
El total obtenido, por ajuste con cuadrados-mínimos, de
los seis experimentos. La desviación porcentual se obtu
vo de la misma manera.
4.5 Fotopico de 0.511 MeV en viales de polietileno irradia-
dos.
Cuando se determinó Nitrógeno en sustancias que lo con-
tenían en alto porcentaje no se advirtió la contribu_—
ción del contenedor de polietileno. Como en harina de -
Trigo tal porcentaje es pequeño, la contribución fue no
toria y hubo de estudiarse.
>,«,
'33
X
- 72 - vfs
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n
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7
I
2
3
4
5
6
7
8
CUADRO VII
DETERMINACIÓN DE LA VIDA MEDIA DE N-13 EN HARINA DE TRIGO
Tiempo(Min)
9-75
14.50
22.50
28.00
33-50
39-00
46.50
52.00
Actividad(c.p.m.)
? 605.63 + 50.0
994.70 + 38.5
608.90 + 3 8 8
416.70 + 23 4
23550 + I8.3
156.42 + 16.5
IO7.3O+Í5.3
60.00 + 107
Tiempo(min)
11.00
16.00
22.50
28 00
33.5O
39.00
5125
Actividad(c p.m >
1 458.87+48.1
999.04 + 366
657-52+29-6
448-31 + 25 2
296 05 + 20.2
199.62 + 16.1
120.74 * I2 .9
Tiempo(min)
10.50
16.50
23.5Ó
29.OO
3725
43.OO
53.00
Actividad( c p m >
1 366 27 + 42-9
869.13+355
499.41 + 264
365 86 + 211
168.27 + 14.9
146.31 + 13-1
100.00 + 11.2
n = Número de determinación.
. >' ,-J . ' . i - - ' ••4 •.-.:.-.•; : . • : , •
i
Ac ¡vidad (cpm)
SÍ-.t¡:-
ISi'
4us S
11«
58ÍK
mVTP "n
m
MEDIA DE N-13 DE HARINA DE TRÍGO.
12 36Tiempo (min)
^
l
- 76 ~
El Cüadro IX resume los resultados de este experimento.
Se considero de importancia calcular el porcentaje de
cuentas debidas al contenedor respecto de la muestra« -
ambos bajo las mismas condiciones.
Como se puede observar del mismo cuadro, los porcenta-
jes de interferencia justifican este experimento. Es -
evidente que después de irradiar el contenedor debe eli_
minarse al efectuar el conteo.
4.6 Interferencias por gammas de energías mayores a 1.02 -
MeV.
A causa de las características del blindaje y por algu-
nos componentes de la harina de Trigo, era evidente que
se tendría el efecto de "Producción de Pares".
Un sencillo análisis de los espectros gamma de harina -
de Trigo indican que tres isótopos emiten gammas de
energías mayores a 1.02 MeV; Cl-38 (2.162 MsV), Mn-56 -
(1.800 HeV) y Al-28 (1.780 MeV).
Las sustancias usadas fueron de muy: alta pureza evitan-
do así: la introducciön de impurezas irideseables. Cada -
una de las contribuciones al fotopico de 0.511 MeV fue
restada del total.
El Cuadro X resume todos los resultados y cálculos efec
tuados. Se usó el método de Cuadrados-Minimos para ajus_
tar lös promedios de las actividades.
m
ƒ
- 77 -
CUADRO V I I I
DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO EN UREA PCR ACTIVACIÓN
ff;
I-,¡i
iII
N
6
11
6
6
9
6
Total
% Nitrógeno(Teórico)
46.64
46,64
46.64'
46,64
46.64
46,64
46.64
% Nitrógeno(Activación)
46.89 t 1.33
46.67 í 1.02
46.93 Ï 1.12
46,98 í 1.24
46.62 + 1.09
45,95 í 1.22
46.67 t 1.17
Desviación
+ 0,52
+ 0.07
+ 0.61
+ 0.73
- 0.00
- 1,47
+ 0.07
N = Determinaciones por experimento.
CUADRO IX
FOTOPICO DE 0.511 MeV EN V I A L E S DE P O L I E T I L E N O IRRADIADOS
n
1
2
3
4
5
6
Tiempo(min) 'r
19.50
32.66 .
44.58
59.57
102.91
132.78
Actividad(cuentas)
684.50 í 23.4
204.45 i 16.2
99.50 * 13.4
40.79 t 16.1
7.00 í 5.3
5.20 i 4.2
*
26.9
24.9
23.7
U . 1
Tiempo(min)
16.11
24.97
37.61
46.95
56.11
72.25
Actividad :(cuentas)
485.55 i 21.&
289.36 - 20.3
126.20 * 19.9
65.55 í 19.7
48.06 í 17.3
21.60 í 10.2
•
29.5
28. 3
24.7
18.5
IB. 1
13.1
T iempo(min)
10.50
14.75
30.80
47.50
52.72
-30.25
Act iv idad(cuentas)
1 300.12 í 25.1
1 012.42 - 20.3
350.79 t 17.1
150,13 * 15.9
95.82 _ 12.7
SI.17 - 10.5
27.3
26.7
23. 5
Ü2.3
19.7
12.9
L
1i
¡
i
- 79 -
4.7 interferencia por P-30 y viales de polietileno.
Las harinas que contienen fósforo (son la generalidad) ,
implican un problema más: el fósforo da origen a la fo£
mación de P-30 (P-31 (n, 2n) P-30), que es un emisor -
puro de positrones.
El Cuadro XI muestra los resultados de estos experimen-
tos. A causa del carácter higroscópico del pentóxido de
fósforo no se transvasó.
Los experimentos son descritos en las Gráficas 4.9 y -
4.10, respectivamente en las cuales se gráfico la ra_-
zón de actividades (K.) en función del tiempo.
4.8 Nitrógeno en harina de Triga por Activación.
En el Cuadro XII se'tienen los resultados obtenidos de
harina irradiada. La desviación porcentual se sacó con-\
siderando el valor Kjeldahl como positiva cuando era -
mayor a este valor y negativa en caso contrario. Las
desviaciones fueron sacadas para % de Nitrógeno total -
por los Métodos Kjeldahl y Micro-Kjeldahl (La Hacienda,
S.A. y Departamento de Agricultura del INEN, respecti-
vamente) .
En cada experimento se efectuaron varias determinacio-
nes. Al analizar todos los experimentos y sus determina
ciones se observó que dentro de cierto lapso posterior
a la irradiación el % de Nitrógeno se aproximaba al va-
lor obtenido por el Ilétodo convencional. Las determina"
%:1
11
Wti
CUADRO X
INTERFERENCIAS POR GAMMAS MAYORES DE 1.02 MeV
Isótopo
Al-28
Mn~5ö
Cl-38
Reacción
Al-27 (n//) Al-28
Mn-55(n,p) Mn-56
Cl-37 (n,-y) Cl-38
Fotopico
0.5111,780
0.5111.800
0.511
2.162
N
4
3
3
Actividad promedioCCP.M./g)
131
1
7
078, t106.3
185.2109.1
693.0
223.4
* 122.8I 181,4
- 63.7+ 37.8
t 76.0± 86.2
Razón
25.8
5 . 9
10,4
- _d_- K" A511 " *
Í 2.0
±1.1
CO
o
N = Número de experimentosj cada vez se hizo dos determinaciones.
sá^^ i-J
: CUADRO xi
INTERFERENCIAS POR P^30 Y VIALES DE POLIETILENO
/•;'N..;
• •• Í V Í' • • • ' •a , ; ; ; /
-v4';:;,;' • 5 > ': '.
.'. • • Í ' . 'J"
":;''.'.4l-'-'(
Potencia-:'••.•:• . C 5 ¿ )
70
70 -707o ;
'v;\70*'
•:• . ; :a7 • -:
•:•'. &7- •
'i.. .87" ./ ._87
L^V87;
- - - r
T . Decaimiento(min)
16.5018.8322.5027.5030.25
15.7518.1620.0023.5025.50
Actividad (1780)(CPM/g)
17033.16 t 137.029965.54 í 106.275968.6QÍ 84.581308¿18 í 30.44593.28 ± 20.63
36180.38 t 198.5418666.89 i 145.3411172.37 I 114.483703.36 í 66.822028.16 í 37.59
Actividad (511)(CPM/g)
633.97-97.40505.37 í 03.50445.31 +85.85173,82 I 59.6394.33 ± 56.98
1396.64 * 133.54998.83 - 103.63672.91 í 89.74278.31 t 72.24205.20 i 54.94
Razén (A1780/Á51 i
26.8 í 4.119.7 t 3.213.4 í 2.57. R ±2.56.,: ± 3.8
25,9 í 2.418.6 í 1.916.0 I 2.213.3 ± 3.49.8 í 2.6
svieX-isÄsaKS
i•s|s¿v;
•'"••** K J
f';
fe
I
I-I
E
S
CONTRIBUCIONES DE P'3O Y VIAL DE POLIETILENO.
30Tiempo (min)
» i '
ífR.Í-'1
Sí
- 83 -
i
If!
S E
¿5
I
II
CONTRIBUCIC'xS DE P-3O Y VIAL DE POLIETiLENO.fi,1 Siríñí
áí:!30Tiempo (min)
ES1'
X
- 84 -
oiones efectuadas fuera del susodicho rango resultaban
incoherentes.
Asi que los porcentajes del Cuadro XIII corresponden a
datos tomados durante el rango de tiempo más confiable.
•'áfeíti-.','1-:
llr'.
CUADRO "-II
NITRÓGENO EN HARINA DE TRIGO POR ACTIVACIÓN.
• ; -
n
1
2
3
4
5
6
7
9
9
n
1
2
3
_ - •
'1 ; '
T. D(min)
- '
16.50
22.50
35.75
42.00
47.50
53.00
58.50
T. O.(min)
13.50
29.75
- •.
» Nitrógeno.
. ; - ' ' " - ' • •
3.20 + 0.19
2.83 + 0.23
1.89 +0.23
1.21 + 0.32
1.44+ 0.73
1.50+0.90
2.25 + 1.41
1
t Nitrógeno.
2.17 + 0.39
1.31+0.89
E-92-21
T.D.(min)
10.50
16.50
23.50
29.00
37.25
-
-
-
-
2
% Nitrógeno.
3.31 +
3.47 +
3.12 +
3.76 +
1.87 +
-
-
-.
.. -
A-5-52
T. D.(min)
7.75;
21.00
40.50
2
0.15
0.23
0.34
0.40
0.54
% Nitrógeno.
5. 27 +
3.08 +
1.57 +
0.26
0.24
.0.44
T. D.(min)
-
16.00
24.25
30.00
37.50
43.00
49.25
54.75
- '.
T. D.(min)
10.25
33.50
39.00
3
% Nitrógeno
-
3.41 + 0.14
3.75 + 0.219
2.25 + 0.24
2.02 + 0.34
2.10 + 0.45
1.37 + 0.61
1.48 + 0.67
-
• , 3
% Nitrógeno.
4.03 + 0.55
2.02 + 0.36
1.64 + 0.92
T. D.(min)
9.75
14.50
22.50
28.00
33.50
39.00
46.50
-
-
T. D(min
11.75
37.00
48.75
*
4
3
3
3
2
1
2
•
2
1
Nitrógeno
.18
.87
.64
.32
.15
.60
.81
± °+ 0
+ 0
± °.± °+ 0
+ 1
-
-
1
.17
.22
.31'
.39
41
45
12
Nitrógeno
.91
1.70
2.21
+ 0.26
+ 0.60
± °-67
T. D.(min)
11.00
16.00
22.50
28.00
33.:-"»
39.00
-
51.25
-
D-10-77
2
« Nitrógeno
3.55 + 0.15
3.16 + 0.17
2.72 + 0.21
2.37 + 0.254
1.94 + 0.34
1.66 + 0.36
-
2.59 + 0.S5
-
G-49-78
2
T. D.(min)
11.00
36.00
63.25
£ Nitrógeno
6.04 + 0.2«
1.56 + 0.47
5.70 + 1.31
3
T. 0.(min)
10.25
16.00
21.50
27.00
32.50
.-
-
-
-
% Hitrögeno
4.02 + 0.18
3.23 + 0.21
2.45 + 0.24
2.59 + 0.34
1.63 + 0.36
-
-
-
-
3T.D.(min)
6.75
34.50
50.25
% Nitrógeno
4.71 + 0.22
1.59 + 0.62
2.87 + 0.80
U - Nflmero de experimento
n • Nflmero de determinación
CUADRO X I I I
NITRÓGENO EN HARINA DE TRISO POR ACTIVACIÓN
B.H.
n
123 • '
n
123
E - 92 - ai
1.89 ± 0.451.87 Í 0.54
. 2.0a Í 0.34
A - 5 — 52C%)
1.31 i 0.891.57 Í 0.441.64 - 0.09
Kjeldahl
(.%•)
1.84 Ca), 2.08 Cb)1.84 Ca), 2.08 Cb)1.84 Ca), 2.08 Cb)
KjeldahlC%)
1.66 ca), 1.44 Cb),1.66 Ca), 1.44 Cb)1.66 Ca), 1.44 Cb)
Desviación
<*)
+ 2.9 Ca), - 9.7 Cb)+ 1.7 Ca), -11.0 Cb)+ 9.0 Ca). - 2.8 Cb)
Desviación«4)
-26.3 Ca), -9.5 Cb)- 5.5 Ca), +8.4 Cb)- 1.6 Ca), +12.2 Cb)
D - 10 - 77
C%)
1.6 t 0.451.66 i 0.361.63 - 0.36
G - 49 - 78C%)
1.70 i 0;C01.56 Í 0.47X.5_9_+_ 0.62
Kjeldahl
VS*)
1.36 Ca), 1.54 Cb)1.36 Ca), 1.54 Cb)1.36 Ca), 1.54 Cb)
KjeldahlC%)
1.53 Ca), 1.39 Cb)1.53 <a), 1.39 (b)X'53(ay,_1.3S Ib)
Desviación
+15.1 Ca)i + 3,7 (b)+18.1 Ca), + 7.3 (b)+17.0 Ca), + 6,0 (t>)
DesviaciónCTÍ)
•i-10.4 ta), +18.6- Cb)
a): Laboratorio de Control de Calidad de La Hacienda, S. A.
b): Departamento de Agricultura. IN EN.
^S^^ï^r^^^^^^S^^^^^^^^^^^lfS" !ÍS1AÍ
«/¥••-
X
¿I
í- 87 -
5. Conclusiones,
W>-
ífVs
Il í
Después de efectuar un gran número de experimentos sobre
materiales puros (Urea y Nitrato de Amonio) y matrices comple
jas (granos y harina de Trigo) , es evidente que la determina-
ción de Nitrógeno está en función de:
i). Composición de la matriz.
ii). Concentración del isótopo sujeto a estudio,
iii). Condiciones de irradiación-detección.
En uno u otro material la evaluación depende fundamentalmen-
te de las dos primeras condiciones. La segunda se elimina co_
nocidos causa-efecto.
Los resultados indican que a medida que la matriz es más com
pieja aumenta la probabilidad de tener un mayor numero de in
terferencias. Por otro lado al bajar la concentración del -
elemento investigado disminuye la sensibilidad de la técnica.
Hay harinas y granos en los cuales el contenido de Fósforo -
es alto. Esto trae como consecuencia elaborar una curva de -
calibración (Fig. 4.7), para efectuar la corrección pertinen
te o dejar decaer por algún tiempo a efecto de disminuir -
las actividades inducidas en los isótopos P-30 y Al-28.
En ciertas harinas irradiadas se hace notorio que en la cur
va de decaimiento no se obtiene una pendiente única. Esto -
induce a creer que existe otra u otras interferencias en e 7.
fotopico de 0.511 MeV. Este hecho obligó a determinar un ran
go de tiempo más adecuado para efectuar la detección.
Es de hacer notar un aspecto muy importante que se refiere a
ITí
-88 -
correcciones. El hecho de efectuar correcciones a causa de -
las interferencias introduce errores que en la mayoría de -
los casos sen acumulativos.
La técnica que se ha tratado de desarrollar en el presente -
trabajo presenta aun serios problemas por resolver. Sin embar
go se lograron resultados bastante satisfactorios, como en -
el caso de Urea. No obstante no haberse eliminado las inter-
ferencias a satisfacción en harina de Trigo, los resultados
obtenidos reflejan las amplias posibilidades de que la
ca sea empleada en un futuro no muy remoto.
ri'.
I
i
i
i! !
i;
X
i
- 8 9 -
Apéndice A , Ajuste de una recta por Cuadrados-Mínimos.
ÏH
fe:
fe1;
t
Sean; ¡ • X¡ las observaciones de un experimento.
n , número de veces que son determinados y¡ • X¡ .
Y = a + b (x - x ) , la recta a que se desea ajustar y¡ , X¡
nDonde:
a = n
j x ¡ y ¡ - S . ¡ x ¡ ¿ _ ¡ y ¡ / nb =.
Las desviaciones estándard de la ordenada al origen y la pendiente son:
<iïA—;Z fu.i 1 z
2 _ ¡ ( X| - X )Donde:
iI!'
1fe
Y¡ = Ordenada calculada después de ajustar.
ƒ
I I '
ffl
P"1: ,*
- 9 0 -
A p é n d i c e B . Cálculo de Nitrógeno.
I- Area bajo el fotopico.
n Bk/j,
u
fe
Donde; I = Fondo promedio a la izquierda del fotopico,
D = Fondo promedio a la derecha del fotopico.
El primer elemento del segundo miembro de (A.1) representa cuentas
totales por n canales del fotopico,, El segundo del mismo miembro da
el "fondo".
II- Corrección por contribuciones al fotopico del N-13 (0.511 MeV).
Esto se efectúa tanto en muestra como en patrón.
N(A.2) Aa = A 1 n •
Donde: A1 t = Area bajo el fotopico del contribuyente i_.
Kj = Razón de contribución del isótopo i_.
A 1 n = Area bajo el fotopico de 0,511 MeV.
III- Corrección por tiempos muerto y de decaimiento en muestra y
patrón.
CA.3) Ag =
Donde: X =
to =
t. =
XA2
EXP[-X(trtoj] -EXPL-X(t2-to}]
Constantes de decaimiento = O.693/T1/2
Tiempo cero
Tiempo inicial de conteo = tj - t o
te
I
i'y-'-£;,-•
k'-
= tcr + Tiempo final äe canteo.
tcr = tc + tm = Tiempo de conteo real,
t = Tiempo muerto del sistema,
t = Tiempo de conteo preseleccionado.
IV. Cantidad de Nitrógeno en harina de Trigo por Activación.
Sea:
(A.4)
(A.5)
A3m "* A c t i v i d a d corregida de la muestra (cuentas/mi-
nuto« cpm) .
A3p = Actividad corregida del patrón (cpm) .
M = Peso de la muestra (g).
P = Peso del patrón (g) .
Ph = 'Peso de harina en el patrón.
Pu = Peso de urea en el patrón.
3m-~ , actividad específica, (cpm/g).
Rx íc Ph, Actividad debida a la harina de Tri-
go en el patrón.
L
í '>,
! t
(A.6) R3 = A 3 p ~ R 2 ' Actividad debida a urea en el patrón.
(A.7) R4 = — , Actividad especifica en urea, (com/g de
urea).
W1 W5Rl R2
Síí
&.--
-92 -
I'if. ?-
(A.9) W l = W2 IT
donde: W- - Gramos de Nitrógeno en la muestra, (g)
W_ = Gramos de Nitrógeno en urea, (g) •
(A. 10) N a
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'i'. ;"
tí
I
AGRADECIMIENTOS
El autor desea expresar su reconocimiento
a los Señores Dr. Antonio Campero Cel is y Dr.
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V. P. Guinn por su valiosa asistencia técnica.
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I
I
i
II
(1) Aliev, A . I . , Drinkin, V . l . , et a l . , Handbook of Nuclear Datafor Neutron Activation Analysis (Atomisdat Moskva, 1969),Israel Program for Scientific Translations Ltd. (1970).
(2)
(3)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
American Association of Cereal Chemists, Inc. ApprovedMethods of the American Association of Cereal Chemists,St . Paul, Minnesota, pp
Amiel, S . , Activation Analysis with a Reactor not Based on( ) Reactions Chemistry Research and Chemical TechniquesBased on Research Reactors. Technical Reports Series.IAGA N° 17, 115-135 (1963).
(4) Association of Official Agricultural Chemists (AOAC).Official Methods of Analysis, i i th Edition, Washington, DC.pp (1970).
(5) Bradstreet, R . B . , The Kjeldahl Method for Organic Nitrogen.Academic Press, New York, 1st Edition pp 1 - 88, 9 2 - 9 7(1965).
Buchanan, J . D . , Guinn, V . P . , Analysis of Food by NeutronActivation Techniques Food Technology 17, pp 17-22 (1963).
Crambers M . , Margolwalla, S . S . , May, L . , ElementalAnalysis of Protein by 14-MeV Neutron Activation. Transactionsof American Nuclear Society 10, 1 , pp S3-64 (1967).
Cumming, J . B . , CLSQ, The Broohaven Decay Curve AnalysisProgram in Application of Computers to Nuclear and Radio-Chemistry. NAS-US 3107, pp 25-33 (1963).
Evans, R . D . , The Atomic Nucleus.New York (1970).
McGraw Hill Book Co.
Experiments in Nuclear Science (Laboratory Manual A)Semiconductor Detectors, 1st Edition Published by ORTEC.(May, 1967).
Gardner, R . D . , Gardner, J . , New York (1970).
Gilmore, J . T . , Hull, D . E . , Nitrogen-13 in HidrocarbonIrradiated with Fast Neutrons. Analytical Chemistry, 34, 2 ,pp 187-190 (1962).
'fff-s«.
mi:
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
(23)
(24)
Girardi, F . , Guzzi, G . , Paüly, J . , The Use of Ge-LiDetector in Activation Analysis, Radibchimicä Acta 7 ,4 ,pp 202-209 (1967),
Guinn, V . P . (1973) Comunicación personal,
Guzzi, G«, Girardi, P , F , , Dorpema, B, , Computer Programfor Activation with Ge-(Li)- Drifted Detector. EuratomReport EUR 3464e. (1967).
Jopkins, J . J . , TRIGA Mark I I I Reactor Description.Rept. Ga-4339, General Atomic Division of GeneralDinamics Corp., Sn. Diego, Cal. (December 1963),
Kosta, L . , Raynic, V . , Dumanovic, J , , Determination ofNitrogen in Plant Seeds by Fast Neutron Activation Analysis.New Aproaches to Breeding for Improved Plant Protein.International Atomic Energy Agency. (IAEA), Vienna, pp161-168 (1969).
Kruger, P . , Principles of Activation Analysis. Ed. WineyInterscience' (1971).
Lenihan, J . M . A . , Thomson, S . J . Advances in ActivationAnalysis Vol . 1 . Academic Press (1969).
Lyon, W . S . , Guide to Activation Analysis. D. vanNostrand Co. Inc. Princeton, New Jersey (1964).
Meinke, W . W . , Chemistry and the Research Reactor.Chemistry Research and Chemical Techniques Based on theResearch Reactor. Technical Report Series, N° 17,pp 17-59, IAEA, Vienna (1963).
Mil ler, R . L . , Mulas, P . P . , Campero, A . , Análisis porActivación con Neutrones Rápidos. Experimento Especial(Proyecto Número 104-x) Instituto Nacional de EnergíaNuclear (Reactor), México, (1973).
Nagai, T . , Fuj i i , S . , Muto, H . , Total-Body Nitrogen,Protein and Phosphorus by In Vivo Fast Neutron ActivationAnalysis, Journal of Nuclear Medicine. 9,6,1338 (1968).
Price, W . , Nuclear Radiation Detection,Graw Hill Book Co . , New York, (1964).
2nd Ed. Me
I
i*
¥
(25) Prud'home, J»T. , Texas Nuclear Corp. Neutron Generators,Texas Nuclear Corporation (Subsidiary of Nuclear Chicago Co. ,Austin, Texas (March 1962).
(26) Radiological Health Handbook. U.S. Department of HealthEducation and Welfare (Revised Ed. i (Jan. 1970).
(27) Rakovic, M . , Activation Analysis, Iliffe Books Ltd.London (1970).
(28) Risen, M . H . , Barber, W . H . , Wilkniss, P . E . , Fast NeutronActivation Analysis for Nitrogen in Explosives and Propellamts.Radiochemica Acta 7 ,4 , pp 196-198 (1967),
(29) Smith, H . , Estimation of Manganese in Biological Materialby Neutron Activation Analysis. Analytical Chemistry.34, 2 , 190 (1962).
(30) To-on, H . , Sicilio, F . , Wainerdi, R . E . , Determination ofPhosphorus by Fast Neutron Activation Analysis. TeachingActivation Analysis. Analytical Chem. Vo l . 37 N° 1 , 1965.
(31) Wood, D . E . , Jessen, P . L . , Jones R . E . , IndustrialApplication of Fast Neutron Activation Analysis for ProteinContein of Food Products. Kaman/Nuclear Aircraft Corporation.
(32) Yule, H .P . , Reactor Neutron Activation Analysis. InstrumentalSensitivities in Six Materials. Analytical Chemistry. 34, 7,pp 81R-821 (1966).
(33) Yule, H . P . , "Hevesy", A Computer Program for Analysisof Activation. Analysis Gamma-Ray Spectro. Modern Trendsin Activation Analysis (National Bureau of Standards Gaither-burg, Md.) , pp 1108-1110 (1968).
(34) Yule, H . P . , Lukens, H.R. , Guinn, V . P . , Utilization ofReactor Fast Neutrons for Activation Analysis, NuclearInstruments and Methods, 33, pp 277-282 (1965).
(35) Yule, H . P . , Lukens, H.R. , Guinn, V . P . , Utilization ofReactor Fast Neutrons for Activation Analysis. Rept GA-5978General Atomic r • D ivision/Genral Dynamics Corp.Sn Diego, Ca l . , (1964).
r
(25], Prud'home, J .T . , Texas Nuclear Corp. Neutron Generators.Texas Nuclear Corporation (Subsidiary of Nuclear Chicago, Co.,Austin, Texas (March 1962).
(26) Radiological Health Handbook. U.S. Department of HealthEducation and Welfare (Revised Ed.), (Jan. 1970).
(27) Rakovic, M. , Activation Analysis, Iliffe Books Ltd.London (1970).
(28) Rison, M.H. , Barber, W.H. , Wilkniss, P.E., Fast NeutronActivation Analysis for Nitrogen in Explisives and Propellants.Radiochemica Acta 7,4, pp 196-198 (1967),
(29) Smith, H., Estimation of Manganese in Biological Materialby Neutron Activation Analysis. Analytical Chemistry.34,2, 190 (1962).
(30) To-on, H., Sicil io, F. , Wainerdi, R.E., Determination ofPhosphorus by Fast Neutron Activation Analysis. TeachingActivation Analysis. Analytical Chem. Vol. 37 N° 1, 1965.
(31) Wood, D.E., Jessen, P.L. , Jones R.E., IndustrialApplication of Fast Neutron Activation Analysis for ProteinContein of Food Products. Kaman/Nuclear Aircraft Corporation.
(32) Yule, H.P., Reactor Neutron Activation Analysis. InstrumentalSansitivities in Six Materials. Analytical Chemistry. 34,7,pp 818-821 (1966).
(33) Yule, H.P., "Hevesy". A Computer Program for Analysisof Activation. Analysis Gamma-Ray Spectro. Modern Trendsin Activation Analysis (National Bureau of Standards GaitherburgMd.), pp 1108-1110 (1968).
(34) Yule, H.P., Lukens, H.R., Guinn, V .P . , Utilization ofReactor Fast Neutrons for Activation Analysis. NuclearInstruments and Methods, 33, pp 277-282. (1965).
(35) Yule, HBP., Lukens, H»R., Guinn, V .P . , Utilization ofReactor Fast Neutrons for Activation Analysis. Rept. GA-5978General Atomic Division/General Dynamics Corp. Sn. Diego,Cal. , (1964).
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