Técnicas rápidas de realización de activación neutrónica cíclica y de su análisis, para la determinación del contenido de sílice en muestras de mineral de fluorita

Abstract

Esta Tesis Doctoral estudia la medida de rayos gamma diferidos, causados por la activación neutrónica de muestras procedentes de una planta de concentración de fluorita, como método de determinación de su contendido en flúor y sílice. Pretende mejorar la rapidez de los análisis frente a los métodos químicos. El método fue estudiado, para la determinación del flúor, en anteriores tesis doctorales leídas en la Universidad de Oviedo ¿Desarrollo de un método rápido basado en técnicas de activación neutrónica para la determinación del contenido en flúor de muestras de mineral de fluorita¿ y ¿Activación neutrónica cíclica para la determinación del contenido en flúor de muestras de mineral de fluorita¿. Se resumen con el fin de hacer comprensible el desarrollo posterior de esta tesis. Se repasan los conceptos fundamentales de la activación neutrónica, técnica conocida y frecuentemente empleada en reactores nucleares termales. Se describe la instrumentación y equipo de desplazamiento motorizado, exponiendo las diferencias de uso con experimentos previos. Se exponen las características principales de los elementos que componen las muestras de fluorita y las reacciones desencadenadas por la activación neutrónica. Estas reacciones fueron estudiadas en la primera de las tesis anteriores con el fin de analizar el flúor. Buscamos ahora aquellas reacciones de interés para la determinación de sílice y sus posibles interferencias con las desencadenadas en otros elementos presentes en las muestras. Hay 3 reacciones de posible interés, pero solamente nos servirá el decaimiento ¿ del (_13^28)Al, con una vida media de 2.2414 minutos y emisión de energía de 1778.85 keV. Se presentan las características de los experimentos realizados con 3 detectores distintos. Se utiliza una activación común para la determinación de sílice y flúor, cuyas reacciones de decaimiento principales presentan vidas medias diferentes en relación con el tiempo total de ciclo empleado. Por tanto, puede considerarse que se ha hecho activación cíclica para la determinación de la sílice y activaciones independientes para la del flúor. Se desarrolla, para la determinación de sílice y calcio, un método de detección objetiva de los canales de interés, independientemente de su calibración, extensible a otros elementos y tipos de espectros multicanales. Sobre el rango de canales de interés determinados, se estudian y comprueban experimentalmente las curvas de decaimiento. Se desarrollan algoritmos que permiten, mediante simulación, el diseño de nuevos experimentos de activación neutrónica. Se estudia la precisión del método de activación neutrónica para la determinación del contenido en sílice y flúor, así como el número de activaciones necesarias para lograr errores absolutos o relativos con un nivel de confianza dado. Palabras clave: Activación neutrónica, activación neutrónica cíclica, flúor, sílice, fluorita, espato flúor, detección de rayos gamma, tratamiento de espectros, R