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Colaboraciones
simulación estadística del haz de 137cs de referencia en el lmri del ciemat
NÉSTOR CORNEJO DÍAZ Y EUGENIO GUANTES DIEZ
Laboratorio de Metrología de Radiaciones Ionizantes. CIEMAt
RESUMEN: La caracterización de los haces de referencia es necesaria para obtener coeficientes dosimétricos y factores de corrección específicos, en particular durante la implementación de patrones de referencia primarios. En este trabajo se realizó la simulación Monte Carlo del haz de 137Cs del irradiador NI-645, mediante el código MCNPX, para obtener los espectros del haz y sus perfiles a diferentes distancias de la fuente. La modelización del irradiador se realizó a partir de sus planos detallados de diseño y montaje. La componente de radiación dispersa en el espectro de kerma en aire a 1 m de la fuente representa el 24 %, de lo cual el 16 % proviene de la propia fuente. El medio exterior al irradiador contribuye en menos del 1 %. El análisis de sensibilidad respecto a la densidad de la fuente, con una variación del 10 %, arrojó una variación en la tasa de kerma en aire del 3 %, con una variación inferior al 1 % en la contribución de la radiación dispersa. Los perfiles simulados del haz y los valores calculados de tasa de kerma en aire a diferentes distancias de la fuente coinciden con los resultados experimentales en el marco de las incertidumbres correspondientes.
Palabras clave: Dosimetría, Metrología, haces de referencia, 137Cs, Simulación Monte Carlo.
ABSTRACT: The characterization of reference radiation beams is necessary to obtain beam-specific parameters and correction fac- tors, particularly during the implementation of primary reference standards. In this work, Monte Carlo simulation of the 137Cs beam produced by the irradiator NI-645 is carried out using the code MCNPX in order to obtain the beam profiles and photon energy spectra at different distances from the source. The design and manufacturing drawings of the irradiator were used as inputs for the mathematical models. The contribution of scattered photons to the total air kerma at 1 m represents the 24% of the total spectrum, from which the 16% is produced by the source itself. The outside environment contributes by less than 1 %. Sensitivity analyses indicates that a variation of 10 % in the source density implies a variation of 3% in air kerma rate and less than 1% in the contribution of scattered photons. Simulated beam profiles and calculated air kerma rates at different distances from the source agree with the experimental results within the involved uncertainties.
Keywords: Dosimetry, Metrology, reference radiation beams, 137Cs, Monte Carlo simulation.
introDucción
La caracterización de los haces de referencia es necesaria para poder obtener coeficientes dosimétricos y factores de corrección específicos para las medidas que se realicen en estos haces. En particular, la implementación de un patrón de referencia primario para la magnitud kerma en aire basado en la teoría de la ionización en las cavidades (Bragg-Gray), aplicando cámaras de paredes de grafito, requiere establecer una serie de parámetros específicos al haz de radiación en el punto donde se colocará el punto de referencia del referido patrón. Entre estos parámetros están \\\[1\\\]: el cociente de los poderes de frenado másicos electrónicos del grafito y el aire, el cociente de los co- eficientes de absorción de energía másicos del aire y el grafito, el factor de corrección a la atenuación y dispersión de los fotones en la pared de la cámara de grafito y los factores de corrección a la falta de homogeneidad radial y axial del haz de radiación.
Por otro lado, la obtención de magnitudes de protección radiológica como el equivalente de dosis ambiental y el equivalente de dosis personal, a partir de la magnitud do- simétrica de referencia kerma en aire, requiere utilizar coe- ficientes de conversión que dependen de la energía de los fotones. Cuando no se conoce el espectro real de fotones existente en el haz de calibración se aplican los coeficien- tes de conversión genéricos proporcionados por la nor- ma ISO 4037 \\\[2\\\] para cada calidad de la radiación. Estos coeficientes genéricos tienen una incertidumbre mucho más elevada que la incertidumbre con la que se obtiene la magnitud dosimétrica de referencia. El conocimiento del espectro de fotones en el haz de calibración posibilita el cálculo de coeficientes de conversión específicos con una incertidumbre tan baja como lo permita la incertidumbre del espectro obtenido, pudiendo ser inferior al 1% con una probabilidad de cobertura del 95 %.
Los perfiles del haz a la distancia de referencia pueden obtenerse experimentalmente utilizando cámaras de io-
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N. Cornejo Díaz - RADIOPROTECCIÓN • No 96 • Diciembre 2019