Desarrollo y construcción de un blanco de producción de neutrones, orientado a la Terapia por Captura Neutrónica en Boro con aceleradores. - Gagetti, Leonardo (Instituto Sabato, 2017)
En los últimos años, ha habido un creciente interés internacional para realizar avances en el campo de La Terapia por Captura Neutrónica en Boro (BNCT, por sus siglas en inglés), la cual es una terapia binaria que apunta al tratamiento de ciertos tipos de cáncer para los cuales hasta el momento no existen tratamientos, o sólo existen de manera paliativa. Para que esta terapia pueda llevarse a cabo, se requieren haces intensos de neutrones, con una energía adecuada a la patología a tratar. En la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) de Argentina, se está llevando a cabo un proyecto de desarrollo y construcción de aceleradores electrostáticos que generan haces intensos de neutrones mediante reacciones nucleares inducidas. Entre otras aplicaciones médicas y nucleares, estos aceleradores serán usados para llevar a cabo la Terapia por Captura Neutrónica en Boro basada en aceleradores (AB-BNCT, por sus siglas en inglés). Una de las reacciones nucleares que está siendo considerada para generar el haz de neutrones apropiado para ser usado en AB-BNCT, es la reacción 9Be(d,n)10B. Esta reacción se requiere que un haz de D de 1.45 Mev y un flujo del orden de 1018 iones/(hr cm2), impacte sobre el blanco, inyectando una densidad de potencia del orden de 1 kW/cm2. Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de desarrollo y construcción de aceleradores electrostáticos, el cual se está llevando a cabo en la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) de Argentina. El objetivo principal de esta tesis, es el de desarrollar y construir un blanco de producción de neutrones para ser usado en la Terapia por Captura Neutrónica en Boro con aceleradores (AB-BNCT, por sus siglas en inglés). El blanco debe ser capaz de generar el flujo de neutrones adecuado para la terapia, drenar la potencia inyectada por el haz (del orden de 1 kW/cm2), soportar el daño por hidrógeno y radiación el mayor tiempo posible y brindar soporte robusto para mantener el alto vacío dentro del acelerador. Con el fin de drenar la potencia inyectada, se describió una técnica de muy alta eficiencia en el drenado de calor, llamada técnica de microcanales. Para poder predecir el comportamiento de un sistema de microcanales, se desarrolló y se realizó una validación numérica de un modelo de resistencia térmica y un software que resuelve sistemas físicos a través del método de elementos finitos. También se realizó una validación experimental de las herramientas de cálculo, mediante el diseño y construcción de un banco de pruebas, y se realizó una evaluación de los materiales que mejor comportamiento térmico y mecánico poseen para responder a los requerimientos de la aplicación. Debido a la resistencia al daño reportada en la bibliografía, los materiales W, Mo y Ta fueron seleccionados como candidatos a ser usados de material de mitigación del daño generado por el haz incidente. Luego, con el fin de estudiar el daño que se genera en los materiales seleccionados, se realizaron experiencias de irradiación, con diferentes fluencias. Dado que el componente del blanco encargado de generar el haz de neutrones es un depósito delgado de Be, se han obtenido y caracterizado, mediante diferentes técnicas, depósitos estables y bien adheridos de Be, sobre sustratos de W y Mo. También, se realizaron irradiaciones sobre estos depósitos para evaluar el daño generado sobre los mismos. Por último, se diseñó y construyó un prototipo de blanco y se propuso una técnica que permite ensamblar, mediante una soldadura por difusión, las diferentes partes del mismo.