NUCLEUS /5

Elaboracion de una metodolagia para el estudio de la funcion del corazonmediante radiois6topos y cdmara gamma

J. Franquiz Garcia y D. Garcia Barreto

Instituta ae Cardiologia y Cirugia CardiovascularLa Habana. Cuba

Resumen

Se desarrolto un metodo para et anatisis computarizado de ts funcidn ventricular con radioisdtopos. El estudio inclu-yb 28 sujetos normales y 33 pacientes con infarto agudo del miocardio. Para cada ventriculo se construyeron histo-gramas representativos de ta fase del primer armdnico de Fourier, cuyos maximos se identificaron sobre la base de ladenvada utilizando un atgoritmo de convolucion. L os resultados muestran que la fraccidn de eyeccion det ventricutoizquierdo tiende a decrecer con el aumento del desfasaje intraventricutar. L a relacidn mas estrecha se obtuvo entre tafraccidn de eyeccion y et porcentaje de celdas en ta imagen ventricutar con contraccidn normat. Este parametro de-crece cuando se incrementan tas areas aquineticas y disquin4ticas. y puede considerarse como un indice cuantitativodel sincronismo de ta contraccidn ventricutar, utit para el diagndstico y pronostico de tos pacientes.

Preparation of a Method to Study Heart Functionswith Radioisotopes and Gamma Chamber

Abstract

A computerized method for quantitative analysis of ventricular function with radioisotopes was devetoped. Thestudy included 28 normat subjects and 33 patients with an acute myocardiat infarction. Phase histograms wereconstructed for each ventricle and their peaks were identified by a convolution algorithm for smoothing and diffe-rentiation. The resutts shov/ed that the teft ventricular ejection fraction tends to decrease when the intraventricutarphase shift increases. The ctosest relationship was found between the ejection fraction and the percentage of normalcontracting pixels. This parameter decrease when akinetic and dyskinetic areas increase and could be considered as aquantitative index of the synchronism of myocardiat contraction usefut in the prognosis and fotlow-up of patients.

iNTRODUCCiON

La cardiopati'a isqu6mica. que inciuye el infarto demiocardio, constituye ia primera causa de muerte en Cuba.Esta situacion is agrava el iieciio de que ia edad promediode aparicion dei infarto ha disminuido en iosuitimosanos.La vaioracion de la funcion mecanica dei corazon (contrac-cion y diiatacion por iatido) descrita mediante una serie devariabies cuantitativas, es importante para ei pronostico, se-guimiento evoiutivo y controi de respuesta ai tratamientoen suietos con infarto de miocardio. Ei conocimiento de es-tas variabies es necesario para el meior tratamiento, recupe-racion y rehabiiitaclon dei paciente.

Los medios habituaies de que se dispone para valoraria funcion mecanica dei corazon son de apiicacion iimitadaa causa de su caracter cruento y no exento de riesgo para eipaciente. Las tecnicas nucieares con camara gamma si' resui-tan especiaimente adecuadas para estos propisitos si se tie-ne en cuenta que ;

a) Ei procedimiento esta exenfo de riesgo para ei pa-ciente, ya que soio requiere ia inyeccion endovenosa deiradiofarmaco. La dosis de radiacion que ei recibe es simiiar0 menor que ia suministrada en investigaciones radiologicas.

Esto lo hace apiicabie a cuaiquier paciente y con posibilida-des de repetirio cuando sea necesario.

b) La obtencion de imagenes dei corazdn en diferentesmomentos del cicio cardiaco permite ei estudio regional deia funcion mecanica del corazon.

Considerando io anterior, elaboramos una metodoiogi'apara ei estudio de la contractiiidad cardiaca mediante radio-isotopos y camera gamma. La metodoiogi'a se comprobo enun grupo de sujetos normales v en pacientes con infarto demiocardio seguidos cli'nicamente durante 3 afios,

iV)ATERiALES Y METODOS

PROCEDiMIENTO EXPERiMENTAL

Se utiiizo una camara gamma Maxicamera II G. E, concoiimador de aita resoiucion y baja energia de huecospa-raieios. La camara se acopio 'a una minicomputadoraMatei< 1026 (128 Kbytes), a traves dela cuai secontroiarontodas ias fases dei estudio. A cada paciente se ie administr6por via endovenosa 585 MBq de Tc-99m, para marcar envivo ios eritrocitos circuiantes segun la t6cnica dePavei [1].

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Con ei detector de la camara en posicion obiicua ante-rior derecha, se registro la radiactividad sobre ei corazon du-rante 10-15 minutos. Este registro sesincronizo con iaonda R eiectrocardiografica para tomaria como referenciadel inicio y ei fin de cada cielo cardiaco. Cada cielo se divi-dio en 16 partes, correspondiendo a cada-una de eiias unaimagen digitai formada por una matriz de 64 filas y 64 co-iumnas, que muestra la distribuci6n de ia radiactividad enlas cavidades cardiacas para ei intervaio de que se trate.Como un soio cicio es un intervaio muy pequefio, el errordebido a ias fiuctuaciones estadi'sticas es muy grande, por ioque se sumaron ias series de ima'genes correspondientes a200 6 300 ciclos, hasta acumuiar en cada imagen resuitan-te 400 000 conteos. Aqueiios cicios cuya iongitud temporaifue mayor o menor dei 10% de un vaior promedio, previa-mente fijado para cada paciente, se exciuyeron dei estudio.Una vez obtenidas ias 16 imagenes representatives de ias va-riaciones del voiumen del corazon en un cicio, se ies apiicfiun filtro digital pasa-banda [2].

IMAGENES DE FASE Y AMPLiTUD

Cada una de ias 16 imagenes esta formada por 4096eiementos (64 x 64), y cada uno de estos contiene ei nume-ro de conteos correspondientes a una iocaiizacion espaciaien ei intervalo dei cicio cardiaco ai cuai pertenece ia ima-gen. Cada elemento de ia matriz corresponde a un cuadradode area iguai a 40 mm^. Como ei radiofarmaco se encuentradistribuido homog6neamente en la sangre circundante, elnumero de conteos en cada eiemento es proporcionai a lacantidad de sangre contenida en ia Iocaiizacion anatomicaquelecorresponde,

Considerando ia periodicidad de ias contracciones car-diacas, ia evoiucion temporai dei numero de conteos X(t)en un eiemento cusiquiera puede expresarse por [ 2 ] ;

16X(t) = £ An (1)

Oonde: y ^ n = (Sn/Cn)

T

Siendo: Cn =2 /T / X{t) C0S(2 7rnt/T) dt (2)0

Sn =2 /T ; X { t ) SEN(2 7rnt/T) dt (3)0

Cada tdrmino de (1) corresponde a un arm6nico de fre-cuencia 2 ir nt/T, siendo A y <^ su ampiitud y fase, res-pectivamente, Guando n=1, se trata del primer armonico, yA corresponde a ia maxima variacion de X(t) en el interva-lo [O,T1 y 1 ^ a ia fase reiativa a esta variacion. Ei parametroT es ei intervaio dei cicio cardiaco que se expresa en miii-segundos. La fase t ^ se expresa en grados sexagesimaies.

Para ia serie de 16 imagenes, ias ecuaciones (2) y (3) seconvierten en:

Si -16

1SEN2 7r(i-1)/16

(4)

(5)

r = 1,2, 3

X, corresponde a ios conteos de la r-esima ceidade la i-esima imagen de ia serie. A partir de ias ecuacionesan teriores se caicula A y ( ^ para cada eiemento r.

La imagen de ampiitud muestra ia magnitud regionaldei movimiento de las cavidades cardiacas e identifica zonascon ausencia de movimiento (aquinesias) o con movimientodisminuido (hipoquinesias). La imagen de fase muestra elsincronismo de ia contraccion e identifica zonas con movi-miento paradbjico (disquinesias), o sea, se distienden cuan-do se deben contraer, a causa de la p^rdida de fuerza mus-cuiar de ia pared ventricular. Ambas imagenes se presentanal observador humano en un monitor de television medianteuna escala ciciica de 256 coiores [31.

ANALISIS CUANTiTATiVO DE LA CONTRACTiLIDAD

La faita de sincronismo en ia contraccion ventricuiarposee diferentes grados: desde ia franca disquinesia hastauna fase dispersa para cada ventriculo. Esto puede deberse atrastornos en ia conduccion dei impuiso el^ctrico que prece-den a la contraccion ventricuiar o a una pared ventricuiardafiada. Para estudiar ia distribucion de la fase, se elaboroun programa en Fortran IV que construyo automa'ticamen-te [4] un histograma de ia fase para cada ventri'cuio. Loshistogramas tuvieron 120 clases, y cada una repre^nta unincremento de 3 grados.

La presencia de picos en ei histograma se detecto porel cambio de signo de la primera derivada de un polinomiode segundo grado aiustado a 5 ciases [4]. iJna secuencia deal menos 5 derivadas positivas seguidas de tres derivadas ne-gativas como mi'nimo, indico ei Ii'mite inferior. Et limite su-perior io identified ia presencia de ai menos tres derivadaspositivas o iguaies a cero, luego de una serie de derivadas ne-gativas. Una vez que el programa identifica un pico, caicuiael vaior medio de su fase, desviaci6n ti'pica y porcentaje deceidas baio sus iimites. A este ultimo vaior seie iiamo, paralas zonas que se contraen normaimente, porcentaie de con-traccidn normal (PCN). Cuando se identificaron varios picosen un histograma, se caiculo ei desfasaje intraventricuiar co-mo ia diferencia de sus medias. Ei desfasaje interventricuiarse calcuio como ia diferencia de ia media del ventri'cuio de-recho menos ia media del ventriculo izquierdo.

FRACCiON DE EYECCiON

Sobre cada ventri'cuio se traz6 manualmente con uncursor eiectronito una region de interns, tomando como re-ferencia ias imagenes de fase y amplitud [5]. Integrando ioscoriteos en estas regiones de interes, la fraccion de eyeccionse caicui6 asf:

conteos en diastoie - conteos en si'stoie

conteos en diastoieX 100

NUCLEUS

POBLACiONESTUDiADA

Grupo control: 15 hombres y 13 mujeres, con edadesentre 17 y 48 afios (media 36). Todos suietos normales, A8 de eiios se les reaiizo ventriculografi'a de contraste y coronariografta, por presentar dolor toracico ati'pico y cam-bios en la repolarizacion ventricuiar. Ambas investigacionesarroiaron resuitados normaies.

Pacientes: 33 sujetos en la tercera semana de evoiucionde un infarto de miocardio. 23 hombres y 10 mujeres, conedades entre 28 y 77 afios (media 58). 18 pacientes tuvie-ron la Iocaiizacion del infarto en cara anterior y el resto 6ncara inferior.

ANALiSiSESTADISTICO

Se utiliz6 el test de Koimogorov-Smirnov para compa-rar cada histograma .normal con una distribucion gaussiana.Las diferencias entre grupos se evaluaron por el andiisis devarianza de una via de ciasificacion con ia correccion de Tu-key [6].

RESULTADOS

Trece pacientes e individuos sanos fueron sometidos aun estudio de ventricuiografi'a de contraste, 24 horas des-pues de ia investigacion nuciear. La fraccion de eyeccioncaicuiada por este metodo mostro un coeficiente de corre-iacion de 0,97 con ia tecnica nuciear.

En ei grupo normai (tabla 1), ia fraccion de eyecciondei ventri'cuio izquierdo fue de 0,64 ± 0,05 (FEVi) y iadei derecho (FEVD) de 0,56 ± 0,07, En ios pacientes coninfarto de cara anterior, ia FEVi estuvo significativamentereducida (p<0 ,01) (0,27 ±0,18), mientras ia FEVD(0,48 ± 0,18) se encontro en iimites normales. En ios pa-cientes con infarto de cara inferior, ia FEVi no fue esta-di'sticamente significativa con reiacion al grupo normai, pe-ro SI mas elevada (p < 0,05) que en ios de infarto de caraanterior. La FEVD no mostro diferencias con los otros gru-pos.

Todos los sujetos normaies tuvieron un histograma uni-modai en ambos ventricutos, que corresponde a una distri-bucion gaussiana (p < 0,01). Los pacientes con infarto sedistribuyeron en tres grupos, de acuerdo con su desfasaieintraventricuiar (tabla 2): a) desfasaje > 9 0 ° ; b) desfasaje<90° ; c) distribucion unimodai.

Ei desfasaje intraventricuiar, como se observa en iatabia 2, es^ muy reiacionado con ia iocaiizacion dei infartoy ia fraccion de eyeccion.

Con ei desfasaje interventricuiar se observe una situa-cion simiiar (tabla 3). En ios sujetos normales, se mantuvoentre ±10, mientras que 14 pacientes con un infarto de caraanterior y 3 de cara inferior tuvieron desfasajes mayores

que ios normaies. 11 de estos pacientes sufrieron unretardo an6malo de ia contraccion dei ventricuio derecho.

Se encontro una estrecha reiacion entre ei porcentajede contraccion normai y ia fraccion de eyeccion. 5 pa-cientes con FEVi menor de 30%, tuvieron tambien ei por-centaje de contraccion normai por debaio de40%. Duranteei seguimiento de ios 33 pacientes, solo faiiecieron 4 de ios5 descritos. Ei otro paciente tuvo que ser ingresado repeti-das veces por presentar insuficiencia cardiaca y trastornosdei ritmoei6ctrico.

DISCUSiON

Los resultados obtenidos, confrontando ia tecnica nu-.ciear con o'tros procedimientos o mediante ei seguimientoevoiutivo de ios pacientes, demuestran iavalidez dfi ia meto-doiogia propuesta para ia asistencia diagnostics y pron6sti-ca de pacientes con infarto de miocardio.

Por medio de un procedimiento original [7] se ca!cui6ia FEVD, io cuai generaimente no se hace por ventriculogra-fi'a de contraste. Los resuitados mostraron una marcadaafectacibn dei ventrt'cuio Izquierdo comparado conei dere-cho, tai como se debi'a esperar.

Un resuitado importante es ia reduccibn de la FEViasociada ai desfasaje intra e interventricuiar. Hace ma's de 40afios, Wiggers pianteo ia necesidad de una cierta secuenciatemporai en ia contracclbn mioc^rdica para que ei coraz6ntrabaje ai ma'ximo de su capacidad. Si una parte de este secontrae mientras ia otra no lo hace o, en el peor de ioscasos, se distiende, se debe asumir que ia funcibn contractiiesta severamente afectada. Es significativo que en eiseguimiento de 33 pacientes, soio faliecieran aqueiios conuna mayor afectacion en iafunci6n contractii, definida porei estudio radioisotopico.

Ei procedimiento expuesto en este trabajo permite va-iorar ia funcion contractii dei corazon utiiizando parame--tros cuantitativos de ios cuaies no es posible disponer enotras investigaciones medicas. Ei desfasaje intraventricuiares una medida dei movimiento paradbjico que tiene iugar enun ventri'cuio afectado y de la' dispersi6n dei esfuerzo con-tractii. Desfasaies intraventricuiares mayores de 90 se co-rresponden con movimientos parad6jicos, y existe una reia-cion estrecha entre ia magnitud de este desfasaje y la disfun-cion ventricular.

Ei desfasaie interventricuiar tambien es una medida deideterioro de ia funcion ventricuiar y de ia extension dei in-farto. Mientras m s extenso sea un infarto, mayor ser iaposibiiidad de que afecte iasli'neas de conduccion interven-tricuiares y, por tanto, provoque.un retardo en la contrac-cion de un ventri'cuio con reiaci6n ai otro.

Las ventajas de esta metodoiogi'a, y ia integraci6n detodos sus pasos en una macrofuncion que carga y ejecutaautomaticamente todos los programas que intervienen en iaadquisicion, procesamiento de ios datosy presentacion de

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resuitados, permiten su uso extensivo a otras patologi'as car-diacas 0 a pacientes sometidos a rehabilitacion cardiovascu-iar.

Tabla 1Fraccion de eyeccion

Significacidn

Grupo {media "tdesviacibn ti'pica) astadistica

Normal (28) 0,64 ±0.05 0.56 ±0,07 NS

Infarto de caraanterior (18) 0,27 ±0.18 0.48 ±0.18 < 0.06

Infarto de carainferior (16) 0.48 ±0.06 0.53 ±0.11 < 0,05

(1) Fraccidn de eyeccidn ventricutar izquierda.12) Fraccidn de eyeccton ventricutar derecha.

Tabla 2Comparacidn de ta fraccidn de eyeccion ventricutar izquierda y aiteraciones en la contractitidad

en pacientes con infarto de miocardio

Desfasaje intraventricuiar Total

Pacientes

Cara an terior

(1) PCN (2)

Cara inferior (media ± desviacidn ti'pica)

>9(f

<9(f

Distribucidn unimodai

11

5

17

11

(1) Fraccidn de eyeccidn ventricutar izquierda.(2) Porcentaje de contraccidn normal.

0 0.19 ±0,10 51 ±1€

3 0,30 ±0.13 72 ±16

12 0.48 ±0.12 95 ±3

Grupo

Tabla 3Desfasaje interventricutar en ta pobtacidn estudlada

Desfasaje interventricuiar

Normal

Infarto de cara anterior

tnfarto de cara inferior

BIBLiOGRAFiA

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[7] FRANOUtZ. J.. GARCtA BARRETO. D., Nuct. Med.. 23

(1982) 8.

NUCLEUS

Distribucion del llujo de neutrones termicos en la zona aclivade un reactor de impulsos periodicos

D. Perez Martfn

Unidad Presupuestada para la Construccldndel Centro de Investigaciones Nucleares

La Habana. Cuba

Resumen

En este trabajo se muestra cdmo es posible obtener. utitizando el efecto de bloque superficiat de ta absorcidn de tosneutrones. impulsos penddicos de neutrones en un reactor de investigacidn estacionario. Se dan tos resultados expe-rimentales logrados en ta determinacidn de la distribucidn del ftujo de neutrones termicos en ta zona activa y al re-flector de un conjunto critico con un modulador de ta reactividad.

The Thermal Neutron Flux Distribution in the Core of PeriodicallyPulsed Thermal Reactor

Abstract

In ttiis work it is shown how it is possibte to obtain, by using the btock effect of neutron absorption, periodicattypulsed neutrons in a stationary research reactor. The experimental resutts cb tained in determining the therms newtron flux distribution in tiie core and the reflector of a critical assembty with a reactivity modulator are presented.

INTRODUCCiON

Desde ei surgimiento de ios reactores nucieares en iadecada dei 40, estos fueron tambien utiiizados como fuentede neutranes para muitiples investigaciones, entre eilas ia es-pectrometri'a neutr6nic8.

Ei metodo experimentai mas efectivo en ia espectrome-trfa neutrdnica para obtener haces de neutrones monocro-maticos es ei de tiempo de vueio. En ios reactores de inves-tigacidn estacionarios son utiiizados ios seiectores mecdni-cos para ios trabajos experimentales en espectroscop fa neu-trdnica, pero en este caso soio se usan ios neutrones genera-dos en ei reactor cuando ei seiector meca'nico deia oasar elhaz de neutrones y, por tanto, ei 99% de eiios no se utilizaen ios experimentos, consumi^ndose en vano gran parte deiprecioso combustibie nuciear. Ei desarrolio de este metodoha estado dirigido ai mejoramiento de ias caracterI'sticas deios seiectores mecanicos, ias tecnicas de deteccion y, funda-mentaimente, ai aumento de ia potencia para aicanzar fiujos

elevados.

Segun ia opinion generaiizada de muchos especiaiistas,ei fiujo de neutrones termicos iogrado en ia actuaiidad enios reactores de investigacibn estacionarios del orden de10^^n/cm^.s[l ] essu iimite,aunque tknicamentees posl-bie aumentario hasta 5.10^^r\/cm^.s [2]. Pero en este caso,ia veiocidad de quemado dei combustibie seria tan eievadaque ia campafia dei reactor se iimitari'a varias semanas, ioque no es recomendabie economioemente.

Por otro iado, el porcentaie de utiiizacion de ios neu-trones generados en estos reactores es I'nfimo ai utilizarse ei^iector mecanico para ios experimentos espectrom^tricos.

Fue por eiio_ que ya desde 1955, D. i. Biojinsev propu-so ia construccion de un reactor que trabaiara solo en losmomentos en que ei seiector mecanico deja pasar ei hez deneutrones; quiere esto decir que ia mayur parte dei tiempoiaborari'a en r6gimen subcri'tico y que unicamente por unperiodo muy pequefio {^^lO ^s) ei reactor sen's hipercrf-tico con neutrones instantaneosfi).

Para reaiizar esta idea, se utiiiz6 ei principio de hacergirar parte de ia zona activa. De esta forma, soio cuandoambas partes coinciden se produce la hipercriticidad conneutrones instant^neos y un impuiso de neutrones. Ei im-puiso de neutrones generado de esa manefa posee una po-tencia ma'xima 4166 veces mayor a ia potencia media en unpen'odo [3]. Este metodo usado en los reactores rdpidos deimpuiso, como ei iBR, i B R - 3 0 [ l l tiene ia iimitante fun-damentai para ei aumento de ia potencia en el desprendl-miento de caior que-se pfoduce en el rotor dei materiai fi-sionabie. Por eiio, en ia variante m s moderna de estos reac-tores rapidos de impuisos peri6dicos (iBR-2) se utiiizd eiprincipio de iiacer girar ei refiector de acero para que no sedesprenda caior, como cuando se gira materiai fisiortabie, yse eievo ia potencia en ei mdximo dei impuiso hasta8300 MW, cifra 332 veces superior a ia aicanzada en eiiBR-30 [ I I .

Ei iBR-30yei iBR-2 son ios unicosreactores rdpidosde impuisos peri6dicos que existen, y trabajan en ia actuaii-dad en Dubna.

iHay centenares de reectores rdpidos y termicos que la-boran en regimen de impuiso, pero son aperi6dicos y dff unaduracion del orden de ios ms. Teniendo en cuenta que paraia espectrometri'a neutronica por tiempo de vueio se necesi-

J

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tan impulsos penodicos de una duracion menor de ios0,1 ms, dichos reactores no pueden ser utiiizados.

En este trabajo se muestra como fue posibie iograr porprimera vez, con ei efecto de bloque superficiai de ia absor-cion de ios neutrones, que un reactor de investigacionestacionario (con neutrones termicos) labore en regimen deimpuisos periodicos. Se describe ei sistema por ei cuai semoduia ia reactividad y se dan ios resuitados en ia medicionde ia distribucion dei fluio de neutrones termicos en ia zonaactiva dei conjunto cnWco Mayak.

REACTOR DE iMPULSOS PERIODiCOSCON NEUTRONES TERMICOS

En ios reactores termicos, ei tiemDO de vida de ios nfiu-trones instantaneos es eievado (10~^s-10~^s), si se com-para con ei de ios reactores rapidos (10~^s—10~^sl. Poreiio, para obtener un impulso en un reactor termico que seiguaie en duracion ai que se iogra en un reactor rapido, esnecesario aicanzar una veiocidad de variacion de ia reacti-tividad que es imposibie en ia pra'ctica. Utilizando eiprincipio de girar ei refiector o parte de la zona activa en unreactor termico, no es factibie obtener impuisos deduracion menores de 500 ms [4].

En un reactor termico se puede usar e! efecto de bio-que superficiai en la absorcion de ios neutrones en ia zonaactiva, ya que existen materiaies con una secci6n de absor-cion tan eievada que soio absorben neutrones en la capa su-perficiai. Ei espesor de esta capa es del orden dei recorridoiibre medio de absorcion Aa = 1/Za, donde Saesiaseccionmacroscopica de absorcion. Para ei cadmio, ?ia:i/ 0,09 mm.Esto quiere decir que ias dos iaminas superpuestas decadmio de 0,09 mm de espesor cada una, tienen ia mismacapacidad de absorcion que una iamina de 0,18 mm, peroal separarias ia superficie de absorcion puede aumentar dosveces.

Este principio se lievo a la practica construyendo unmoduiador de !a reactividad (MR) en forma de cuatro ciiin-dros concentricos de diametros diferentes, como se muestraen ia figura 1. Sus caracteristicas principaies aparecen en iatabia 1.

Para optlmizar las superficies anguiares de los ciiindros,que deb fan estar recubiertos de materiai absorbente, fueronreaiizadoscalcuioscon distintos metodos yen diferentes su-perficies anguiares recubiertas. Como resuitado de eiios seescogioia variante mostradaen ia figura 1.

Los ciiindrosa, b. y c van unidos por un reductor a unmotor eiectrico que los hace girar en diferentes direcciones(a y (• a favor de ias maneciiias dei reioj. b en sentido con-trario). El ciiindro exterior {d) se encuentra fiiado a ia reii-iia distanciadora de ia /ona activa del coniunto.

Estos ciiindros estan recubiertos a todo lo largo de la?ona activa por una capa de cadmio, en un sector de 80^ei ciiindro a. de lOO" los ciiindros 6 y c y de 120° ei ci-iindra d. En ei momento en que eiios se encuentran super-puestos la absorcion de los neutrones es minima, y cuandoforman una rJrcunferencia la absorcion es maxima. De estatnrma, podemos variar la reactn/idad dei coniunto cn'tico en

(3-4) /3ef y, por medio de un reguiador y un estabiiizador,la frecuencia con que se producen ios impuisos en un rangode Oa 100 iHz, aunque por probiemas de seguridad ios expe-rimentos se reaiizan en ias frecuencias de 6,25 Hz, 12,5 i-izy 25 Hz [5].

Ei moduiador de ia reactividad se coioca en ei canafcentrai seco de ia zona activa dei coniunto cn'tico, que tieneun diametro de 110 mm. En el espacio interior dei ciiindroa ^ ubican 7 ELCOS dei tipo EK-10 con moderador decristai organico, io que produce un aumento compiementa-rio de ios parametros de ios impuisos neutronicos [5].

METODOLOGiA DE REAL iZAC iONDE LOSEXPERiiVIENTOS

Los experimentos para determinar ia distribucion deifiujo de neutrones termicos en ia zona activa y en ei refiec-tor dei coniunto critico, prototipo de un reactor de investi-gacion VVR-2, fueron reaiizados en regimen subcri'tico,con una fuente (Pu-Be) de una potencia de lO^n/sintroducida en ei centro de ia zona activa en dos casosextremos:

1. Cuando todas ias partes de ios ciiindros recubiertasde materiai absorbente se encuentran formando unsector (superpuestas); en este caso ia absorcion esmi'nima.

2. Cuando todas las partes de ios ciiindros recubiertasde materiai absorbente se encuentran desplazadas;en este caso cubren toda ia superficie y se produceia absorcion maxima dei sistema.

Las mediciones fueron reaiizadas con dos contadoresdei tipo SNiVi-13. Uno de eiios estaba fiio en ia ceida3 - 4 - 6 , y se utiiizo como monitor; ei otro (anaiizador) secoioco, sucesivamente, en ias ceidas a investigar.

La nomenciatura de ias ceidas en ei coniunto cn'tico esia siguiente:

Primera cifra; Numero dei sector en que se encuentra laceida.

Segunda cifra: Numero de ia fiia, comenzando desde eimoduiador de ia reactividad.

Tercera cifra: Numero de ia ceida en ia fita, contandofin ei sentido de ias maneciiias dei reioj.

Las mediciones fueron reaiizadas a io iargo de ios tresradios mas caracteristicas de ia zona activa:

1. Frente a! sector donde se superponen ias partes deios ciiindros recubiertos de materiai absorbente (sec-tor 2).

2. Frente ai sector opuesto ai anterior (sector 5).3. Frente ai sector entre ambos casos extremos, donde

ias perturbaciones son menores (sector 4).Adema's de ios 2 canaies de medicion con contadores

SNM-13, fueron utiiizados en los experimentos 4 canaiescon camaras de ionizacion dei tipo KNA-56, conectadasados gaivanometros Ui-12 y a dos reacti'metros (PiR-21^ yPiR-4).

Antes de reaiizar ios experimentos, se despiazaron ioseiementos comhustibies (ELCOS) del radio de investiga-cion, ios que fueron colocadosen su iugar ai terminar aque-iios, De esta forma, es menor ia perturbacion creada por ei

NUCLEUS /ndetector cuando es introducido en ias ceidas a investigar su-uesivamentB.

Para determinar ei tiempo nuerto de ios canaies demedicion, fueron reaiizadas varias series experimentaies. Lascaiibraciones de los canaies de medicion se hicieron antes ydespues de cada experimento, io que se tuvo en cuenta aieiaborar ios resuitados experimsntaies.

En la figura 2 se muestra un esquema de la zona activa.La confiQuracion de esta 2ona corresoonde a los maximosparametros aicanzados por ios impuisos periodicos cuandose gira ei moduiador de la reactividad en regimen cuasi esta-cionario, es decir, cuando ia potencia media dei conjuntocritico en un pen'odo de repeticion de los impuisos no va-ri'a y ios parametros de ios impuisos neutrbnicos son esta-hies.

La carga de ia zona activa se reaiizo con ELCOS del ti-po S-36 en ia zona centrai EK-10 en ia periferia. Eicompietamiento de la carga de ia zona activa para ei regi-men cuasi estacionario se efectuo solo con ELCOS EK-10en la periferia.

RESULTADOS EXPERiMENTALES

En ias figuras 3 y 4 se muestra ia distribucion del fiujode neutrones termicos en ios casos extremos de absorcionmaxima y mi'nima. El vaior dei fiujo se da en unidades reia-tivas, es decir, en dependencia de (a variacion dei flujo en iaceida 3 -4 -6 (monitor) y teniendo en cuenta el tiempomuerto de ios canaies de medicion (r) y su caiibracion (c).

Como resuitado de ios experimentos compiementariosreaiizados se determinaron ios vaiores de r y c siguientes:7'v8,8/ is y c - 1,006.

La distribucion dei fiujo de neutrones termicos en iazona activa y ei refiector dei conjunto critico, obtenida co-mo resuitado de ios experimentos, demostro que ia pertur-bacion creada por ei moduiador de la reactividad se extien-de iiasta ia tercera fila de ELCOS y es menor que ia logradapor ei modeio de_ cindtica puntuai de la zona activa que su-poni'a ia extension de esta perturbacion hasta la quinta fi-ia de ELCOS.

La existencia de (a zona activa de 3 organos de trabaiodel sistema rapido de aven'a (BA3) produce tambien unaperturbacion de! fiujo de neutrones, como se ve en ia fiqura4. ^

Las barras de aven'a (A3) no provocan ninguna pertur-bacion, por encontrarse ievant^das ai realizarse ios experi-mentos

En ia figura 5 aparece ia variacion de ia reactividad quese produce cuando giran ias partes de ios ciiindros recubier-tos de materiai absorbente desde ia posicion de absorcionmaxima a ia mi'nima. En este caso (que se muestra en ia fi-gura 2), ei moduiador de ia reactividad produce una varia-cion de ia reactividad desde -0,6 i3ef hasta -4,26 ^ef paraiaconfiguracion.

2.

3.

CONCLUSiONES

Ei presente trabajo demuestra:

Con un MR basado en ei efecto de bioque superfi-ciai de ia absorcion de ios neutrones en ia zona acti-va, es posibie moduiar ia reactividad con una pro-fundidad de (3-4) |3ef. Eiio permite ei trabajo en re-gimen de impuisos periodicos de un reactor de inves-tigacion estacionario, io que aumenta considerabie-mente sus posibiiidades experimentales. Esto se haiogrado por primera vez.Podemos variar en este sistema ia frecuencia conque se repiten ios impuisos neutronicos y, de estaforma, variar asimismo sus parametros.Como primera aproximacion, puede ser utiiizado eimodeio de la cinetica puntuai para determinar aigu-nas caracteri'sticas de ia zona activa.

Fig. 1 . Esquema det modutadnr de ta reactividaa en posicion de

absorcidn minima (a) y maxima (b).

12/ NUCLEUS

Tabia 1Caracteristicas del modulador de la reactividad del conjunto critico Mayak

Cilindro

Parametro

Superficie angular recubierta de materiai abiorbente(grados)

Velocidad de giro (unidades relativas)

Serrtido de giro (*) "*"

Diimetro de los ciiindros (mm) 70

C) + (-) a favor (en contra) de las manecilias del reloj.

a

80

1

b

100

1/2

c

100

1/2

d

120

0

80 90 100

® Celda experimental

O Organo de compensacion

(|) Organo de defensa

• Celda 3-4-6 (monitor)

MR Modulador de la reactividad

Limits de ELCOS S-36

—— Limits de la zona activa

OOOOOOOO

OOOOOiOO

€§§BB§§§m - ooooOOOO' OOOO

OOOO

o.OOOOOOQp

OOOOOOOOOOOO'O,poooooo""OOOO

" OO

OOOOc.ooooo oooooOOOOoo

OQOPOO

OOOO oo"o"O'o"o ooo oSSSooooooooooo

SECTOR

Fig. 2. Esquema de la zona activa del conjunto critico Mayak.

NUCLEUS /^3

Fief lector

oo •

SECTOR 2

BAZ Zona

O ^ OX

X

3-4-6SECTOR 5

MR activa Reflector

O oO

X X O

X

o oJf X

No. de fila ff JO

O MR en posicion de absorcion maxima

X MR en posicion de absorcion mi'nima

„ No. de fila

Fig, 3 Oistr-Ourdor del flu/o de neutrones Termicos con respecto a la celda 3—4—6 /monitor) en los^ sectores 2y5,

14/ NUCLEUS

torn tctiva

" T 5O MR en posic-Ar^ dfl ibsofoof

X * " * en oo'idn Ot abiorcion i

Fig. 4 . Distribucion dp' flujo de neutrones termicos con respectoa la celda 3—4—4 (monitor) en el sector 4.

F ig. 5. Dependencia de la reactividad del angulo de giro de los cilindros del modulador de la reactividad.

NUCLEUS /15

BIBLIOGRAFIA

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