El Laboratorio Argentino de Haces de Neutrones se posicionará como el eje de un polo científico regional. Concebido como un centro de investigación dedicado al desarrollo y aplicación de técnicas neutrónicas para el estudio de la materia con fines científicos, tecnológicos e industriales, el LAHN tendrá como principal herramienta el laboratorio de haces, que comenzará a funcionar junto con el Reactor Argentino Multipropósito RA-10.
El LAHN está emplazado en el Centro Atómico Ezeiza (CAE) de la Comisión Nacional de Energía Atómica y se convertirá en la primera gran instalación experimental en su tipo de América Latina. Estará abierta tanto para investigadores como para el sector privado.
Las técnicas neutrónicas son un conjunto de herramientas experimentales que utilizan los haces de neutrones como sonda para analizar muestras detalladamente y de una forma no destructiva, con el fin de resolver problemas complejos tanto científicos como industriales. Se trata de técnicas aplicables a un gran abanico de problemas provenientes de muchas disciplinas científicas. Pueden servir tanto en biología, geología y bioquímica como a la industria automotriz o a restauradores de museos.
Los haces pueden penetrar profundamente en los materiales para estudiar muchas de sus propiedades microscópicas. Pero los neutrones sólo existen como partículas estables en el interior de los núcleos atómicos y fuera tienen un tiempo de vida corto. Sacarlos del núcleo para generar haces requiere mucha energía. Por eso, para implementar las técnicas neutrónicas es necesario contar con reactores de investigación o aceleradores.
Estas instalaciones experimentales están equipadas con instrumentos complejos y tienen dimensiones que exceden las de un laboratorio convencional. En esta línea estará el laboratorio de haces del LAHN, que será la primera gran instalación experimental de clase mundial en su tipo de Latinoamérica.
“Su característica de ser un laboratorio nacional abierto, permitirá el acceso a herramientas de vanguardia para la caracterización de materiales a usuarios provenientes de todo el país y la región, logrando un derrame federal”, explica Karina Pierpauli, directora ejecutiva del LAHN.
El laboratorio trabajará con flujos superiores a los 100.000 neutrones por cm2 y por segundo sobre la muestra, provistos por el Reactor Argentino Multipropósito RA-10 que la CNEA está construyendo en el predio del Centro Atómico Ezeiza.
“El complejo RA-10 junto con el LAHN será una instalación internacional de avanzada, única en la región que, acompañada de las políticas públicas adecuadas, podrá generar un impacto significativo en el desarrollo de nuestro país”, sostiene Pierpauli.
Los haces de neutrones que produzca el RA-10 serán transportados hacia un conjunto de instrumentos avanzados. Algunos permitirán obtener «imágenes» del interior de grandes objetos, opacos a la vista, como fósiles de dinosaurios, elementos arqueológicos o piezas de arte que se deben estudiar sin destruir. Otros servirán para conocer el orden magnético en un material diseñado para el almacenamiento eficiente de información; cómo se comporta el ion litio en una batería en funcionamiento, o cómo se puede almacenar hidrógeno en los materiales bajo estudio para las nuevas tecnologías verdes.
Las técnicas neutrónicas también se podrán utilizar para analizar la estructura interna de membranas biológicas que cumplen funciones complejas, o el estudio de las proteínas para avanzar en la comprensión de las enfermedades y el desarrollo de vacunas o de nuevos fármacos.
El LAHN ofrecerá capacidades comparables con las de los más modernos y avanzados laboratorios de investigación con técnicas neutrónicas internacionales, como el Australian Center for Neutron Scattering (ACNS, que se nutre de neutrones del reactor OPAL construido por INVAP) en Australia, el Instituto Laue-Langevin (ILL) en Francia y el Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) en Alemania.
“Uno de los objetivos estratégicos del LAHN es convertir a la CNEA y a nuestro país en referentes internacionales en la utilización y desarrollo de las técnicas neutrónicas”, afirma Pierpauli.
Cómo funcionará el LAHN y qué instrumentos tendrá
Está previsto que el laboratorio de haces del LAHN abra sus puertas para comenzar a realizar experimentos en 2025, una vez puesto en marcha y obtenido el licenciamiento del Reactor de Investigación Multipropósito RA-10. A partir de ese momento, a través de convocatorias periódicas, equipos de investigación de todo el mundo podrán solicitar ‘tiempo de haz’, es decir, cierta cantidad de días para utilizar alguno de los instrumentos en sus experimentos, con el acompañamiento y la asesoría de personal científico y técnico del LAHN.
También podrá solicitar tiempo de medición el sector privado e industrial, para que las técnicas neutrónicas ofrezcan respuestas a problemas específicos relacionados con materiales y procesos.
En pocas palabras, el LAHN será un laboratorio nacional de caracterización por técnicas neutrónicas de vanguardia, puesto a disposición de los sectores académicos, tecnológicos e industriales tanto argentinos como de la región. “Implementar, operar y dar sustentabilidad a una instalación de estas características requiere la incorporación y formación permanente de recursos humanos altamente calificados en distintas disciplinas tanto científicas como tecnológicas”, observa Pierpauli.
Para decidir qué instrumentos instalar en el laboratorio se le pidió a la comunidad científica que planteara qué líneas de investigación se verían impulsadas con las posibles herramientas. La mayoría señaló que era necesario disponer de ciertas técnicas neutrónicas, como dispersión de pequeño ángulo, difracción de polvos y de objetos, reflectometría de neutrones polarizados y técnicas de imágenes por neutrones.
En línea con esas necesidades, inicialmente el laboratorio contará con cinco instrumentos. Uno de ellos es el tomógrafo ASTOR, que obtendrá imágenes tridimensionales a partir de la detección de los neutrones que atraviesan una muestra. Así, por ejemplo, podrá detectar fracturas o porosidades en los materiales. Otro es un difractómetro multipropósito de tipo escáner bautizado como ANDES. Servirá, por ejemplo, para estudiar la calidad y confiabilidad de soldaduras en piezas que van desde autopartes hasta recipientes de reactores nucleares.
Ambos instrumentos son de una gran complejidad tecnológica y están siendo diseñados por personal de CNEA, incluyendo especialistas en blindaje de radiación, óptica neutrónica, detectores, diseño mecánico, control y automatización y criogenia.
Los otros tres equipos son importados. El Helmholtz Zentrum de Berlín, Alemania, donó un reflectómetro de neutrones que ya llegó al laboratorio y se usará para entender la estructura de materiales muy delgados, como aquellos que se usan para dispositivos en computadoras o celulares. También donó un instrumento de dispersión de neutrones a pequeño ángulo, que se utiliza para investigar la estructura de sustancias a una escala mesoscópica de alrededor de 1 a 100 nanómetros. Otro instrumento similar fue donado por el Paul Scherrer Institute de Suiza.
Fuente: Departamento de Prensa de la CNEA.
