Instalaciones singulares que trabajan con radiación, como el Sincrotrón ALBA, el Centro Nacional de Láseres Pulsados (CLPU) y el Centro Nacional de Aceleradores (CNA) requieren de protección radiológica. Estas tres infraestructuras tienen instalados diversos productos de Thermo Fisher Scientific. Además, en Aplicaciones Tecnológicas S.A. distribuimos las soluciones de espectrometría de imagen de H3D y el equipamiento de radiación simulada de Safe Training Systems (STS). Nuestro Servicio de Asistencia Técnica (SAT) proporciona soporte en todas las etapas del proceso de instalación, mantenimiento y operación de la protección radiológica.
Las instalaciones singulares son aquellas que pertenecen a la Infraestructura Científica y Técnica Singular (ICTS). Se trata de infraestructuras que prestan servicios avanzados para el desarrollo de investigación de vanguardia y de calidad, la transferencia de tecnología y el fomento de la innovación.
Su singularidad se refiere a grandes equipamientos, infraestructuras grandes y complejas de experimentación, infraestructuras necesarias para la investigación en entornos naturales o tecnologías avanzadas de apoyo en todas las disciplinas científicas y técnicas.
Esta naturaleza única y excepcional implica un elevado coste de inversión, de mantenimiento y de operación. Al mismo tiempo, su importante carácter estratégico justifica ponerlas a disposición de todo el colectivo de I+D+i.
Las 29 instalaciones singulares de España comparten tres rasgos fundamentales: son infraestructuras de titularidad pública, son singulares como su propio nombre indica y están abiertas al acceso competitivo.
En este artículo tratamos de la protección radiológica en instalaciones singulares, en concreto, en el Sincrotrón ALBA, el CLPU y el CNA.
Sincrotrón ALBA
El Sincrotrón ALBA consiste en un complejo de aceleradores de electrones que alcanzan una energía de 3 GeV para emitir luz de sincrotrón. Esta luz cubre un amplio intervalo de energías de fotones, desde los rayos X blandos (unos pocos eV) hasta los rayos X duros (70 keV). ALBA es una fuente de luz sincrotrón de tercera generación a la altura de las últimas construidas en Europa. Además, el proyecto de modernización hacia el cuarta generación, ALBA II, se ha iniciado ya en su fase de diseño y prototipado.
El complejo de aceleradores se compone de un acelerador lineal (acelera electrones hasta 100 MeV), un sincrotrón propulsor (acelera electrones hasta 3 GeV) y un anillo de almacenamiento. En el anillo se genera la luz que se emite a las diferentes estaciones experimentales de las líneas de luz.
En la actualidad dispone de catorce líneas de luz, once en funcionamiento, dos en puesta en marcha y una más en construcción. Reciben la luz de sincrotrón que permite visualizar la estructura atómica y molecular de la materia y estudiar sus propiedades. Las investigaciones de los distintos usuarios del sincrotrón abarcan una gran cantidad de disciplinas, como los materiales superconductores, la estructura de los virus o el diseño de nuevos fármacos.
El principal riesgo radiológico del Sincrotrón ALBA deriva de la radiación de frenado, también conocida como bremsstrahlung. Se produce por la ralentización o desviación repentina de partículas cargadas al atravesar la materia en la proximidad de campos eléctricos intensos de los núcleos atómicos. En especial tiene lugar con electrones como los que acelera a altas energías el Sincrotrón ALBA.
La protección radiológica es tan importante que no se permite la realización de los experimentos planificados si esta no está operativa. Se trata de un asunto primordial, ya que el Sincrotrón ALBA presta servicio anual a más de 2500 investigadores de ciencias biológicas y de materiales de la comunidad científica española y europea y del sector industrial.
El Sincrotrón ALBA cuenta con sistemas móviles de medición de radiación de fotones y 16 estaciones fijas de medición de fotones y neutrones, centralizadas mediante el software NetView de Thermo Fisher Scientific.
Centro de Láseres Pulsados (CLPU)
El Consorcio del Centro de Láseres Pulsados (CLPU) es una instalación singular dedicada a la investigación y desarrollo en tecnología de láseres pulsados ultraintensos. El CLPU dispone del único sistema láser de España que alcanza un pico de potencia de un petavatio. El sistema láser VEGA de tecnología CPA (Chirped Pulsed Amplification) tiene una arquitectura única con tres salidas sincronizadas de diferente potencia:
- VEGA1: 20 teravatios, 10 disparos por segundo,
- VEGA2: 200 teravatios, 10 disparos por segundo,
- VEGA3: un petavatio a un disparo por segundo. Por tanto, es uno de los diez láseres más potentes del mundo.
Además, esta instalación singular alberga otros láseres de tecnología CPA de mayor frecuencia de repetición y un láser de seis femtosegundos de duración estabilizado en fase.
Ya en sus comienzos, el CLPU buscó un diseño versátil con el fin de permitir una extensa lista de aplicaciones en distintas disciplinas y un número mayor de usuarios.
La investigación que se lleva a cabo en el CLPU también incluye la aceleración de electrones e iones, física de plasmas, física nuclear (como la aceleración de protones y protonterapia láser) y física de partículas (vacío cuántico). Esto significa que puede producirse radiación gamma, de neutrones y otras partículas. Por eso, es necesaria la protección radiológica de la infraestructura de esta instalación singular.
Aplicaciones Tecnológicas S.A. se encarga de la instalación y mantenimiento de la red de monitorización ambiental del CLPU con los equipos de Thermo Fisher Scientific.
Centro Nacional de Aceleradores (CNA)
El Centro Nacional de Aceleradores (CNA) forma parte desde 2022 de una ICTS distribuida, IABA (Infraestructuras de Aplicaciones Basadas en Aceleradores). Esta instalación singular fue el primer centro de investigación español con aceleradores de partículas.
La infraestructura del CNA incluye seis instalaciones distintas:
- Acelerador Tándem Van der Graaf de 3 MV, con un servicio asociado de medidas con técnicas IBA (Ion Beam Analysis);
- Ciclotrón que proporciona protones de 18 MeV y deuterones de 9 MeV para irradiación de materiales y producción de radioisótopos;
- Tandetrón tipo Tándem Cockcroft-Walton de 1 MV para la técnica de espectrometría de masas con aceleradores (AMS);
- Escáner PET/CT para humanos;
- Sistema de datación por radiocarbono MiCaDaS (MiniradioCarbon Dating System);
- Irradiador de 60
De esta forma, las seis infraestructuras cubren muchas disciplinas como ciencia de materiales, impacto medioambiental, física nuclear y de partículas, instrumentación nuclear, tratamiento de imágenes médicas, investigación biomédica e imagen molecular, diagnóstico por imagen médica de pacientes, datación por 14C e irradiación de componentes espaciales, etc.
Como cualquier instalación singular que trabaje con radiaciones ionizantes, el CNA requiere de protección radiológica. Por eso, dispone de una red de monitorización ambiental con los equipos de Thermo Fisher Scientific.
A continuación, detallamos los riesgos radiológicos presentes en estas instalaciones singulares.
Riesgos radiológicos y protección radiológica en instalaciones singulares
Los riesgos radiológicos presentes en instalaciones singulares como el sincrotrón ALBA, el CLPU y el CNA se solapan con los de las instalaciones médicas de protonterapia. No obstante, en el caso de ALBA cobra mucha relevancia la radiación de frenado o bremsstrahlung debido a la aceleración de electrones a alta energía.
Los riesgos de irradiación y contaminación implican la generación de neutrones, las activaciones y la radiación fotónica. Se puede producir el desprendimiento de partículas activadas en tareas de mantenimiento, la inhalación de aire activado (isótopo 41Ar), fugas de agua del sistema de refrigeración, entre otras.
Por tanto, se recomienda contar con monitores ambientales de radiación gamma y neutrónica, monitores portátiles de radiación, sistemas de alarma y visualización de tasa de dosis, dosímetros personales con capacidad de detección de neutrones (TLD y detectores de trazas), dosímetros de lectura directa, monitores de contaminación y espectrómetros.
Entre los monitores de radiación gamma de Thermo Fisher Scientific están RadEye PRD4-ER y RadEye PRD4. Las siglas ER indican que el detector dispone de la funcionalidad añadida de medición exacta de radiación de alta tasa de dosis. Para la monitorización de radiación de neutrones, se puede combinar Wendi-2 con RadEye PX. Otros detectores de neutrones son RadEye NL y RadEye GN.
Los monitores de contaminación pueden incluir la combinación de RadEye SX y la sonda FHZ 742, RadEye B20-ER y RadEye B20.
Thermo Fisher Scientific cuenta con el dosímetro de lectura directa EPD TruDose para monitorizar en todo momento a los trabajadores de las instalaciones singulares, junto con la plataforma RadSight Live.
Los espectrómetros que ofrece Thermo Fisher Scientific son RIIDEye X-GN o X-HN, SPRD-ER y SPRD. Además, la empresa H3D es experta en espectrómetros de imagen de alto rendimiento con los que se puede identificar y localizar fuentes de radiación gamma con una única medida.
Los productos de H3D tienen aplicación en el área médica para imagen y monitorización de niveles de radiación. Algunos de sus desarrollos incluyen la serie M para imagen de radioisótopos en pacientes, la monitorización de pacientes en tiempo real, la serie J para imagen de protones e incluso una solución personalizada para escáner PET de animales pequeños. Estas aplicaciones podrían ser de interés en las infraestructuras del CNA dedicadas a la investigación médica.
Por otro lado, las aplicaciones para el sector de la energía nuclear, también pueden ser útiles en las instalaciones singulares de ALBA, CLPU y CNA. Por ejemplo, la verificación del blindaje apropiado, caracterizar residuos o puntos calientes, monitorización de la contaminación en conductos, encontrar la localización de la fuente o, en caso de contaminación, determinar las áreas prioritarias para la descontaminación.
Puesto que la protección radiológica en estas tres ICTS es de extrema importancia se puede considerar necesario el entrenamiento y formación de las personas que trabajan en ellas. La tecnología de Safe Training Systems (STS) posibilita simular situaciones de contaminación y de monitorización de campo de radiación. Sus dosímetros y medidores de radiación simulada imitan la respuesta y características de dispositivos reales para entrenar en protección radiológica. De hecho, su catálogo incluye equipos simulados de Thermo Fisher Scientific, algunos mencionados en este artículo. Mediante la radiación simulada se evita la exposición a fuentes radiactivas del personal en formación y del formador.
En Aplicaciones Tecnológicas S.A. no solo distribuimos productos avanzados, sino que ofrecemos el Servicio de Asistencia Técnica (SAT). El equipo especializado del SAT participa en todas las fases de un proyecto de protección radiológica, desde la instalación y calibración hasta el mantenimiento, formación y reparación.
Para más información sobre protección radiológica de instalaciones singulares como el Sincrotrón ALBA, CLPU y CNA, nos puede contactar en el siguiente enlace.
Más información
ALBA (web)
CLPU (web)
CNA (web)
Mapa de las Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (web del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades)
Mapa de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) 2021-2024 (documento PDF del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades)