Fuente de neutrones

Ya he mencionado numerosas veces las fuentes de neutrones, así que aquí os traigo lo que os tenía prometido.

Primero de todo,¿que son los neutrones?Los neutrones son partículas que forman el nucleo de los átomos. Están constituidos por un electrón y un protón (quarks up-down-down).¿Y para que sirven? Para tener el núcleo atómico unido mediante la interacción fuerte.

Generalmente, los núcleos pequeños tienen el mismo número de neutrones que de protones, y a medida que aumenta la masa atómica, es necesario un número mucho mayor de neutrones que de protones para mantener al núcleo atómico en cohesión.

¿Y que pasa si añadimos un neutrón más a un atómo estable? Muchos sabréis que un núcleo es inestable cuando hay una diferencia muy grande entre número de neutrones y de protones. Si añadimos un neutrón a un átomo, este se volverá inestable, y como ese neutrón le sobrará, por norma general decaerá emitiendo un electrón, transformando ese neutrón en protón (decaimiento beta -).
Así, la masa atómica se conservará (N), pero el número átómico subirá en 1 (Z=+1).Efectivamente, hemos creado un nuevo elemento!

Por ejemplo, si bombardeamos con neutrones al U-238:

U-238 + n -> U-239 (b-) -> Np-239 (b-) -> Pu-239

Hemos obtenido Plutonio fisionable! Pero dejemos todo esto para más adelante (como decaen, hacia dónde decae, vida media). Ahora vayamos a lo que nos interesa...

Fuentes de neutrones

Básicamente, existen dos fuentes de neutrones:

1-Las que usan la interacción de una partículoa alfa sobre un elemento ligero o
2-Las que tienen un isótopo con un índice de SF muy alto.

Vayamos a ver la primera. Hay elementos que decaen emitiendo una partícula alfa. Estos son elementos muy pesados: Radio, Radón, Uranio, Polonio, Americio, Curio...

Pues bien, resulta que estos emiten una partícula alfa generalmente muy energética, de unos 5-6 MeV.
Estos núcleos de helio sin electrones (que son partículas alfa), tienen tanta fuerza que pueden llegar a fusionarse con otro núcleo. Este núcleo tiene que ser de un elemento ligero, ya que en caso contrario las fuerzas de repulsión electroestáticas serán tan grandes que no se podrán romper.
Y que es lo que pasa en esta fusión? Veamos un ejemplo de la fusión alfa con un núcleo de Berilio:

a + Be -> C-12 + n

Como podemos ver, la partícula alfa se fusiona con el berilio formando Carbono (isotopo totalmente estable) y lanzando un neutrón.

El Berilio no es el único elemento con esta propiedad, están también el Oxigeno, el Silicio o el Aluminio, por nombrar algunos. Pero eso sí, el Berilio es el más eficiente: por cada millón de partículas alfa genera 30 neutrones (recordad que esta fusión no siempre se da, es cuestión de probabilidades.

Ahora vayamos al segundo método. Resulta que hay átomo tan pesados, que se rompen, se fisionan porque sí, de forma aleatoria. A esto se le llama SF (Fisión espontánea, que viene del inglés).

Esto se da incluso en el U,el Pu, en muchos...Pero es muy difícil que ocurra en suficiente cantidad como para que estas fisiones produzcan un número muy alto de neutrones. Sin embargo, el Curio-248 y especialmente el Californio-252 tienen un índice de SF muy elecvado. El Californio-252 (Cf-252) tiene un índice de FS del 3.092 %! Esto hace que un solo microgramo (1 mg) de Cf-252 emita un flujo de
17 mil millones de neutrones por segundo! Eso es una barbaridad, y hace que sea muy usado como fuente de neutrones. El Curio-248 (Cm-248) tiene un índice del 8 % de SF!Aunque eso sí, este no están usado como el Cf-252. El Curio se suele usar más como fuente de partículas Alfa.

Nuestra propia fuente de neutrones

Si quereis tener vuestra propia fuente de neutrones, lo mejor es que obteis por el primer método. Conseguir Cf-252 o Cm-248 suele ser muy difícil. Lo podéis intentar conseguir desde Nucliber, ya que ellos son distribuidores oficiales de Isotrak. En caso de que os lo ofrezcan sin licencia, os sacarán una pasta que te cagas. O podéis probar desde esta web rusa. En caso que os detenga la poli, yo no os he dicho nada XD

Así que comenzemos. Lo primero es encontrar una fuente de partículas alfa.
¿Cuales pueden ser?
-Am-241 de un detector de humo (recomendada).
-Radio de las manillas fosforescentes de un reloj viejo.
-Po-210, muy recomendado, pero en caso de que tengais.
-Uranio y Torio no recomendados, por su baja emisión de partículas Alfa debido a la larga vida media de los dos.

El Am-241 lo podéis extraer de un detector de humo como ya puse hace poco aquí.

Si teneis un reloj viejo con manillas de Radio (que brillan en la oscuridad por ser radiactivas) lo podeis usar.¿Como saber si tienen Radio o es solo pintra fosforescente normal?Muy simple: esconded durante 24 horas o más el reloj. Si aún sigue brillando en la oscuridad tras haberlo sacado (intentad que le de poca luz al sacarlo) es que es Radio. Si no brilla pero antes brillaba (años atrás), se podría haber corrompido el material fosforescente que es excitado por el Radio. Para esto no os quedará más remedio que usar un contador Geiger o un trozo de papel de radiografía en blanco. Si al estar un tiempo expuesto se vuelve negro, es Radio.
O más simple, porque a veces hay sitios donde venden un montón de agujas de reloj con pintura de Radio. Si teneis la oportunidad.

El Polonio-210 solo lo podréis encontrar en fotografia, en unos pinceles que se usan para quitar la electricidad estática. O podeis comprar 0.1 mCi de Polonio-210 en Spectrum Techniques. Aunque parezca poco ya es bastante.

Bien, una vez con la fuente necesitais Berilio. También podeis usar Aluminio (papel de "plata" para cocina) o incluso Silicio (Silica Gel, usado dentro de algunos bolsos, etc; para evitar la humedad, y vienen dentro de bolsitas de papel).

Comprad el Berilio en Smart-Elements, UnitedNuclear, Emovendo, ElementSales, o simplemente buscad por San Google. No os hace falta mucho.

Advierto: El Berilio es muy tóxico, especialmente en forma de polvo. Evitad que esté en polvo y os evitaréis problemas.

Entonces, solo tendréis que juntar la fuente con el Berilio (cuanta más superfície de contacto mejor) y ya tendréis vuestra fuente de neutrones!

Calculando los neutrones generados...

Para esto teneis que saber la actividad de vuestra fuente alfa.

Por ejemplo si usais 0.1 mCi de Po-210, ¿como se calcula? Si 1 mCi son 1/1000000 Ci, y un Ci (Curio) son 3.7e10 decaimientos/seg, y el Po-210 solo decae mediante partículas alfa, entonces el Po-210 emite 3.7e10 / 10000000 (hemos añadido un 0 de más por ser 0.1 mCi)=3700 partículas alfa/seg. El berilio emite 30 neutrones por cada millón de particulas alfa.
Entonces 1000000 / 3700=~270 seg. para llegar al millón. Sabemos entonces que en 270 seg emite 30 neutrones, ¿cuantos en un minuto?Una simple regla de tres que nos da de 6 a 7 neutrones/min!No es mucho, pero por algo se empieza. Os recomiendo usar Americio, y todo el que podais (cuando más detectores de humo rotos encontreis, mejor).

¿Ahora ya puedo comenzar?

Aún no, necesitais un moderador de neutrones. Esto os lo explicaré en el próximo capítulo.

Salu2!