Evaluación de Monte Carlo del rendimiento de blindaje de gamma y neutrones de hexaboruros de tierras raras y materiales de concreto avanzados

Los materiales avanzados de blindaje contra radiaciones son esenciales para mejorar la seguridad y la eficiencia estructural en las plantas nucleares de próxima generación. En este estudio, se investigaron los rendimientos de blindaje de rayos gamma y neutrones de los hexaboruros de tierras raras seleccionados, incluyendo GdB6, NdB6, SmB6, LaB6 y CeB6, junto con materiales de concreto avanzados, utilizando simulaciones de Monte Carlo MCNP6.2. Se utilizaron fotones gamma monoenergéticos con una energía de 0.662 MeV y neutrones con una energía de 0.1 MeV para representar los campos de radiación típicos relacionados con reactores. Se evaluaron los coeficientes de atenuación lineales para fotones y se determinaron las secciones transversales macroscópicas totales para neutrones en función del grosor del material y se compararon con materiales de blindaje convencionales, como ORNL, Missouri, magnetita y acero, y concretos Luminite Portland Colemanite Baryte. Los resultados indican que GdB6 exhibe un rendimiento superior en atenuación de gamma y neutrones entre los hexaboruros investigados, principalmente debido a la alta capacidad de absorción de neutrones del gadolinio. Los concretos avanzados, particularmente MO y LPCB, también muestran una mejora en el blindaje contra neutrones en comparación con el concreto ordinario. Los análisis de flujo de neutrones transmitidos dependientes de la energía confirman además la fuerte capacidad de atenuación de los materiales de hexaboruro, especialmente en energías bajas e intermedias. Estos hallazgos destacan el potencial de los hexaboruros de tierras raras combinados con concretos avanzados como materiales de blindaje efectivos para diseños compactos y eficientes de reactores nucleares.