Modelado paramétrico de dispersión atmosférica aplicado a la descarga al ambiente de flúor 18 en ciclotrones

Abstract

La tecnología nuclear es y será clave para el desarrollo de las sociedades del mundo, ya sea a nivel energético o con sus diversas aplicaciones médicas. Para estas últimas, la producción de radiofármacos destaca como un procedimiento habitual en la lucha contra el cáncer y en concreto en la etapa de detección. Para la obtención de radiofármacos se emplean radioisótopos que fungen como materias primas. En Chile, uno de los radiofármacos más utilizados es la Fluordesoxiglucosa, cuyo radioisótopo base es el flúor 18. Este se produce mediante un acelerador de partículas tipo ciclotrón en tres puntos distintos del país, siendo uno de ellos el CEN La Reina. En este contexto, la producción de flúor 18 en ciclotrones tiene desechos radioactivos del mismo flúor 18 a la atmosfera, generando la necesidad de realizar mediciones y modelos encargados de conocer las dosis radioactivas asociadas a la concentración del contaminante en la atmosfera, con el fin de resguardar la seguridad de las personas, respetando las dosis máximas permitidas en la norma chilena. El objetivo principal de la investigación es determinar el modelo paramétrico más óptimo, aplicándole correcciones que permitan obtener un resultado representativo de las condiciones reales de operación normal del ciclotrón. Estas correcciones radican en el carácter de los parámetros de entrada y en consecuencia los valores de salida del modelo, ya que se corrigen aspectos de entrada de los modelos Gaussianos para obtener un dato de dosis efectiva comprometida por inhalación. Los resultados del estudio de 4 casos típicos concluyeron que el modelo obtenido es aplicable a los escenarios que busca modelar y que además las cifras obtenidas están dentro de los rangos permitidos en la norma y son los esperados por la Comisión Chilena de Energía Nuclear. Así mismo, se concluyó que el modelado paramétrico con correcciones pertinentes es representativo del comportamiento del flúor 18 en la atmosfera y es aplicable a otros escenarios y otros contaminantes, además esto permitió confirmar que las dosis asociadas a la emisión del ciclotrón de CEN La Reina están dentro de la norma exigida en Chile.

Nuclear technology is and will be key to the development of world societies, either at the energy level or with its various medical applications. For the latter, the production of radiopharmaceuticals stands out as a common procedure in the fight against cancer and specifically in the detection stage. To obtain radiopharmaceuticals, radioisotopes are used as raw materials. In Chile, one of the most widely used radiopharmaceuticals is fluorideoxyglucose, whose base radioisotope is fluorine 18. This is produced by a cyclotron- type particle accelerator in three different parts of the country, one of them being the CEN La Reina. In this context, the production of fluorine 18 in cyclotrons has radioactive waste of the same fluorine 18 into the atmosphere, generating the need to carry out measurements and models in charge of knowing the radioactive doses associated with the concentration of the contaminant in the atmosphere, in order to Protect the safety of people, respecting the maximum doses allowed in the Chilean standard. The main objective of the investigation is to determine the most optimal parametric model, applying corrections that allow obtaining a representative result of the real normal operating conditions of the cyclotron. These corrections lie in the character of the input parameters and consequently the output values of the model, since input aspects of the Gaussian models are corrected to obtain data on the effective dose compromised by inhalation. The results of the study of 4 typical cases concluded that the model obtained is applicable to the scenarios that it seeks to model and that, in addition, the figures obtained are within the ranges allowed in the standard and are those expected by the Chilean Nuclear Energy Commission. Likewise, it was concluded that the parametric modeling with pertinent corrections is representative of the behavior of fluorine 18 in the atmosphere and is applicable to other scenarios and other pollutants, in addition this allowed us to confirm that the doses associated with the emission of the CEN La Reina cyclotron are within the norm required in Chile.