Activación neutrónica cíclica para la determinación del contenido en flúor de muestras de mineral de fluorita

Abstract

Esta tesis trata de un método de laboratorio para la determinación del contenido en flúor en muestras de espato flúor procedentes de distintos puntos de una planta de concentración. El método está basado en la técnica de activación neutrónica, y ya fue estudiado previamente en una tesis doctoral titulada "Desarrollo de un método rápido basado en técnicas de activación neutrónica para la determinación del contenido en flúor de muestras de mineral de fluorita" (Universidad de Oviedo, 2007). Consiste en exponer la muestra de espato flúor a la emisión de neutrones procedentes de una fuente de Americio-Berilio y provocar la reacción 19F(n, α) 16N. El producto de la reacción es radiactivo y decae con un tiempo de decaimiento de 7,13 s, emitiendo una radiación gamma característica de 6,128 MeV. La radiación gamma es directamente proporcional al contenido en flúor y éste solo se encuentra en la fluorita. Por lo tanto, la intensidad de la radiación gamma es directamente proporcional a la ley de fluorita en la muestra. Siguiendo las recomendaciones previas formuladas en la tesis anterior, se ha elaborado un nuevo equipo de laboratorio de manera que se pueda realizar un proceso de activación de varios ciclos iguales de activación y lectura, con tiempos de activación, lectura y desplazamiento de la muestra controlados en milisegundos. Por otra parte, se ha empleado, además del detector NaI utilizado en experimentos anteriores, un detector de radiación gamma del tipo BGO. El nuevo prototipo dispone de un motor lineal que permite controlar de forma precisa la posición y el movimiento de la muestra, y se ha modificado la disposición del portamuestras que sigue conservando la forma cilíndrica, pero ahora tiene el eje horizontal para facilitar su desplazamiento. Este cambio de geometría ha supuesto un empeoramiento de la respuesta respecto al prototipo anterior. Sin embargo, la realización de la activación cíclica y el uso del detector BGO hacen que el resultado final de la activación cíclica sea superior a la activación única con el prototipo original. Se ha modelizado y diseñado un proceso de activación cíclica caracterizado porque el primer ciclo de activación es diferente al resto, buscando optimizar la intensidad de la radiación gamma. Se ha contrastado este modelo con los resultados experimentales, y se ha comprobado que son similares y mejores que con la activación cíclica de ciclos iguales. Se ha alcanzado, con las mejoras realizadas en el prototipo y en el experimento, una excelente correlación entre la ley de las muestras según el análisis químico y según el análisis de activación neutrónica con coeficientes de correlación superiores a 0,99.