Activación inducidad en los folis del taget de producción de f-18 y en los muros de la sala de operación de un ciclotrón pet

• Autores: José Javier Martínez Serrano
• Directores de la Tesis: Antonio Díez de los Ríos Delgado (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Ramón Ramos Barrado (presid.), Manuel Pérez-Martínez (secret.), Francesca Pons Pons (voc.), Manuel Galvez Delgado (voc.), Pedro Galán Montenegro (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Física atómica y nuclear
      • Reacción nuclear y dispersión
      • Radioisótopos
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• Resumen

  • Esta tesis es un estudio de la actividad inducida en los muros de un ciclotrón PET y en los folis del blanco de producción del radiofármaco PET18F. El ciclotrón de la Universidad de Málaga acelera electrones a una energía máxima de 18 MeV. El principal radiofármaco producido es 18F. La producción de 18F ha sido de 1 h de Lunes a Viernes en los años 2006 y 2007 en un solo target (intensidad de haz 40 ¿A). Desde Enero 2008 se irradian dos target de 18F (intensidad de haz de 80 ¿A). El haz de protones incide sobre la celda de plata que contiene H2 18O (enriquecida al 96%). El 18O captura los protones del haz produciéndose H2 18F y neutrones secundarios. Se ha calculado por simulación numérica Monte Carlo el espectro de neutrones secundarios. Por otra parte se ha determinado a partir de muestras de hormigón de la pared no irradiadas la composición elemental del hormigón. Una vez conocida la composición de hormigón y el espectro de neutrones secundarios se ha estimado por simulación Monte Carlo la distribución de tasa de fluencia de neutrones térmicos y rápidos en los muros del búnker que aloja el ciclotrón del CIMES. Por otra parte se ha estudiado la concentración en volumen y actividad específica para los principales productos de activación en el muro. El estudio se ha realizado en 4 posiciones de los 4 muros más próximas al target. El perfil de actividad específica de productos de activación generados por neutrones térmicos es muy similar. A partir de 20 cm la concentración decrece exponencialmente con la profundidad de penetración. El ritmo de decrecimiento es casi el mismo para estos productos de activación excepto para el Cs-134 cuyo ritmo de decrecimiento es ligeramente inferior. La actividad de 54Mn, inducido por neutrones térmicos decrece exponencialmente desde la superficie de los muros y lo hace más rápidamente que el resto de productos de activación. La actividad específica máxima en el momento de realizar este estudio, tras 5 años de operación del ciclotrón es de 300 Bq/Kg. El 85% de la actividad del muro se deben al 60Co y 46Sc. Los folis del target de producción son altamente activados por los protones del haz directo debido a su alto contenido en Co, Cr, Ni y Fe. Por ello deben ser cambiados cuando alcanza una carga de trabajo de 5000 ¿Ah (125 horas de irradiación a la frecuencia de uso de haz actual). En el momento del recambio la actividad es máxima. Se ha estimado una actividad de 180 MBq para los folis, que en el momento del recambio son residuo radiactivo. El 58Co es el producto de activación mayoritario, aportando el 86% de la actividad. La dosis en la sala se debe mayormente a los radionucleidos inducidos por activación en los falis, con una tasa de dosis equivalente ambiental máxima en contacto de 10 mSv/h. La dosis efectiva anual estimada por simulación numérica con el fantoma ¿arms down¿ de Zubal en la operación de recambio de folis es de 348 ¿Sv muy por debajo de los límites anuales. En principio el ciclotrón permanece cerrado en operación pero se ha considerado la posibilidad de que hubiera que entrar en la sala para apagar manualmente el ciclotrón. La dosis efectiva estimada por simulación numérica con el fantoma ¿arms down¿ de Zubal en esta operación de emergencia es de 225 ¿Sv suponiendo 1 min en la operación. Ninguna de las operaciones estudiadas supone un riesgo radiológico importante. La actividad en los folis está dominada por radionucleidos de período corto y medio por lo que en pocos años son material exento. La actividad específica máxima del muro en 20 años de operación seguirá por debajo de los límites de exención.