Patentat un dispositiu portàtil que monitoritza alhora radiació gamma i de neutrons

Un equip de l'Institut de Física Corpuscular (IFIC) ha patentat un dispositiu compacte i portàtil que monitoritza de manera simultània radiació gamma i neutrons produïts en processos radioactius i reaccions nuclears. Pot donar lloc a múltiples aplicacions: des de la detecció de materials radioactius en seguretat fins la mitigació dels efectes secundaris de l'hadronteràpia, una nova teràpia contra el càncer.

Fotografia de la càmera de radiació gamma i neutrons en ús per un operari. Les imatges de la dreta mostren el resultat obtingut per a vuit fonts de radiació gamma (a dalt) i tres fonts de neutrons tèrmics (a sota).El desenvolupament d'aquest detector sorgeix d'un projecte de recerca Consolidator Grant concedit per l'European Research Council (ERC) al científic del CSIC César Domingo Pardo, que treballa a l'IFIC, un centre mixt del CSIC i la Universitat de València.

Els dispositius comercials disponibles actualment per a detecció de radiacions nuclears presenten limitacions respecte a la detecció combinada de radiacions gamma i de neutrons, per la qual cosa és habitual trobar dispositius optimitzats per a un únic tipus de radiació.

Alternativament, els dispositius dissenyats per a deteccions conjuntes no tenen llindars energètics aptes per detectar energies baixes, ni ofereixen imatges en alta resolució espacial. A més, aquests dispositius solen ser voluminosos i pesats, cosa que dificulta la portabilitat.

Aquest nou desenvolupament aconsegueix salvar aquestes dificultats, integrant en un dispositiu compacte la possibilitat de detectar ambdues radiacions en un ampli espectre energètic i oferint imatges en alta resolució espacial, cosa que permet obtenir informació sobre la localització i les propietats dels elements emissors.

Del cor de les estrelles a la seguretat nuclear

El projecte HYMNS tracta de reproduir en laboratori les reaccions nuclears que tenen lloc a l'interior de les estrelles, i estudiar així la formació dels elements més pesants que el ferro a l'Univers. En aquests processos es produeixen fotons, les partícules que componen la llum, en forma de radiació gamma, i també neutrons, un dels components del nucli de l'àtom al costat dels protons.

"Per reduir aquesta radiació de neutrons i estudiar millor els processos nuclears que tenen lloc a l'interior de les estrelles hem desenvolupat una sèrie de tècniques i instruments de mesura avançats capaços de minimitzar aquest fons de neutrons", explica César Domingo, qui lidera l'experiment. “De seguida ens vam adonar que aquestes tècniques podrien tenir aplicacions al camp de la seguretat nuclear, de la vigilància portuària i, fins i tot, en teràpies mèdiques contra el càncer com l'hadronteràpia”, continua.

El dispositiu està format per un col·limador (un sistema que homogeneïtza els raigs per tenir un raig uniforme) especial enriquit amb un isòtop del liti que permet absorbir els neutrons i impedeix que hi hagi radiació de fons produïda al mateix col·limador. "Utilitzant aquest col·limador en primer pla, es forma una càmera estenopeica que permet fer una imatge de la radiació de neutrons amb gran precisió i eficiència de detecció, alhora que permet aplicar simultàniament tècniques d'imatge gamma", descriu l'investigador.

D'altra banda, la radiació gamma es visualitza utilitzant col·limació electrònica amb dos nivells de detecció: en el primer, el raig gamma es dispersa, i en el segon, s'absorbeix completament. "Unint la informació energètica i espacial de tots dos, som capaços de saber d'on procedeix aquesta radiació gamma", revela Jorge Lerendegui, investigador del CSIC participant en aquest projecte. Actualment, l'equip cerca empreses interessades en la llicència de la patent per al desenvolupament i la comercialització del dispositiu.

Aplicacions

Entre les aplicacions principals d'aquest dispositiu hi ha la seguretat nuclear. “El detector permetria identificar fonts de radiació nuclear on hi pot haver urani o plutoni ocults, que emeten aquests dos tipus de radiació”, assegura Lerendegui. A més de detectar radiació gamma i de neutrons alhora, el dispositiu és compacte i lleuger, “marcant la diferència amb altres dispositius anteriors més voluminosos, cosa que implica més portabilitat i augmenta el ventall d'aplicacions”, puntualitza César Domingo.

Els investigadors assenyalen la teràpia hadrònica com una altra de les possibles aplicacions. Aquest tipus de teràpia utilitza protons per tractar certs tipus de tumors molt localitzats. L'avantatge respecte a la radioteràpia convencional, que utilitza fotons, és que l'hadronteràpia afecta principalment el tumor, minimitzant danys als teixits sans adjacents.

En el recorregut dels protons cap al tumor es produeixen raigs gamma, “que poden ser analitzats amb aquest dispositiu per conèixer amb molta precisió la seva trajectòria” i si realment arriben majoritàriament al tumor, explica Jorge Lerendegui. “D'altra banda, també hi ha neutrons, que representen la principal font de dosi secundària en aquest tipus de teràpia. Per tant, monitoritzar tots dos tipus de radiació representaria un avenç significatiu en aquest camp”, finalitza l'investigador del CSIC.

Contacte:

Marc Escamilla
Vicepresidencia Adjunta de
Transferencia del Conocimiento - CSIC
Tel.: (+34) 96 161 29 95
Correo-e: Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.
Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.