Estudio mediante simulación

Monte Carlo (MC) de diferentes

matrices analizadas por

espectrometría gamma

Lorena Vázquez Canelas(1) (lorena.vazquez@usal.es)

(1): Universidad de Salamanca, Laboratorio de Radiaciones Ionizantes

2. Materiales

4. Resultados

1. Objetivos

3. Metodología: Implementación MC

5. Conclusiones

1. Objetivos - Obtención de valores de eficiencia por simulación MC, con sus incertidumbres asociadas, adecuados a la medida de muestras en cualquier tipo de geometría y matriz. - Cálculo de los factores de corrección por suma en coincidencia (TSCF) mediante simulación MC de los radionucleidos medidos en las muestras de interés.

Obtener la curva de eficiencia para cualquier tipo de matriz.

2. Materiales

4. Resultados

1. Objetivos

3. Metodología: Implementación MC

5. Conclusiones

2. Materiales

-Volumen activo: 117 cm³ -εr (1332 keV) ≈ 28,3% - Resoluciones a 122 y 1332 keV de 0,806 y 1,87 keV, respectivamente

Blindaje de Fe: 15 cm de espesor

▪ Detector BEGe (Broad Energy Germanium detector), de Canberra.

Holder de Cu

Carbon epoxy

Al

Muestra

CER

SU

PM

AP40

LE

DI

Geometría

C21

C21

C21

CPP

B31

B11

h (mm)

17.80

18.27

20.84

0.475

66.80

25.46

ρ (g/cm³)

1.5710

1.5023

0.7240

0.1524

1.0978

1.374

▪ Matrices a analizar:

▪ Geometrías empleadas:

GEOMETRÍA Referencia Usos

BOTE

DUQUESA

PEQUEÑO

B11

(r = 2.6 cm, h = 3.4cm)

Análisis de aguas (potables, desionizada, ...), dietas

calcinadas.

BOTE

DUQUESA

GRANDE

B31

(r = 5.10 cm, h =

7.05cm)

Leche en polvo.

CAJA PETRI

PEQUEÑA

CPP

(r = 2.825 cm, h =

0.75cm

Filtro de fibra de vidrio (AP40).

CAJA de PE

C21

(r = 4.7 cm, h =

3.21cm)

Análisis de suelos ,materiales NORM (cerámica,

cementos varios, escorias y diversas cenizas volantes

y de fondo), maíz..

2. Materiales

4. Resultados

1. Objetivos

3. Metodología: Implementación MC

5. Conclusiones

3. Metodología: Implementación MC ▪ Eficiencia de detección Monte Carlo (MC):

▪ Incertidumbres consideradas:

107 eventos lanzados

Volumen activo

- Capa superior:

- Capa inferior:

σx = 0.30mm, σy = 0.34 mm

σx = 0.43mm, σy = 0.42 mm

Distancia ventana-fuente

± 0.5 mm

Densidad Composición química

Estadística

- Pipeta - Balanza

3. Metodología: Implementación MC ▪ Eficiencia de detección Monte Carlo (MC):

▪ Incertidumbres consideradas:

107 eventos lanzados

Volumen activo

- Capa superior:

- Capa inferior:

σx = 0.30mm, σy = 0.34 mm

σx = 0.43mm, σy = 0.42 mm

Cristal de Ge (r = 4.05 cm, L = 3 cm)

Capa inactiva

Bote

Soporte protector plástico

Cilindro de Al

Epoxy

2. Materiales

4. Resultados

1. Objetivos

3. Metodología: Implementación MC

5. Conclusiones

- Validaciones: interna y externa. - Análisis de aguas destinadas al consumo humano. - Existencia de varias fases en una misma matriz.

4. Resultados ▪ VALIDACIONES INTERNAS: (Experimental vs. MC)

• Fuentes de calibración → 210Pb y multigamma.

4. Resultados ▪ VALIDACIONES INTERNAS: (Experimental vs. MC)

▪ VALIDACIONES EXTERNAS: (Intercomparaciones vs. MC)

Emisor E (keV)

CSC a (Bq/kg)

aref (Bq/kg)

214Pb 295.22 1.151 (2) 40.05

(83) 42.9 (3) 351.93 1.146 (2)

137Cs 661.65 - 49.9

(125) 48.4 (25)

210Pb 46.54 - 51.10

(209) 54.4 (35)

212Pb 238.63 - 34.50

(74) 41.3 (33)

241Am 59.54 - 126.0

(31) 125 (4)

Emisor E (keV)

CSC a (Bq/kg)

aref (Bq/kg)

131I 636.98 0.991 (3) 197 (20) 191 (16)

134Cs 569.33 1.243 (11)

875 (37)

901 (45)

604.72 1.170 (3) 795.86 1.170 (4)

137Cs 661.65 - 539 (58) 547 (28)

▪ ANÁLISIS DE AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO HUMANO:

→ Curvas de calibración Monte Carlo: + 50 muestras de agua subterránea, obtenida de diferentes captaciones en diversos puntos de la comunidad de CyL.

→ Tratamiento experimental:

V< 50 ml

- Densidad de la matriz

- Altura de llenado en la geometría

- Composición química

• Densidad de la matriz y altura de llenado:

- Ley atenuación:

- Absorción en la matriz

▪ EXISTENCIA DE VARIAS FASES: IMPLEMENTACIÓN MC.

E (keV)

a1F

(Bq/Kg)

a2F

(Bq/Kg)

aref

(Bq/Kg)

131I

364.4890 (81.2%)

338.7

385.8

440

284,3050 (6.14 %)

390

447

636,9890 (7.12 %)

341

389

FASE 1 (aq): h1

FASE 2 (s): h2

ρ1

… otro ejemplo:

E (keV)

a1F

(Bq)

a2F

(Bq)

235U

143.767

0.0181(56)

0.0229 (71)

185.72

0.0190 (78)

0.0238

(97)

238U

63.30

0.508 (30)

0.508 (30)

92.38

0.40 (22)

0.47 (25)

92.80

0.45 (22)

0.52 (26)

214Pb

241.997

0.265 (18)

0.313 (22)

295.224

0.303 (13)

0.337 (15)

351.932

0.313 (10)

0.332 (12)

214Bi

609.312

0.263 (10)

0.288 (12)

1120.28

0.128 (13)

0.275 (27)

2. Materiales

4. Resultados

1. Objetivos

3. Metodología: Implementación MC

5. Conclusiones

5. Conclusiones

- Se han obtenido valores de eficiencia para diferentes matrices y geometrías que han sido validadas mediantes fuentes de calibración e intercomparación.

- Estudio detallado para más de 50 muestras de agua destinadas al consumo humano: ▪ Proponer y validar un método de calibración MC, en función de cada matriz, que incluya correcciones por autoabsorción.

- Se ha implementado un método de obtención de la eficiencia cuando existen varias fases para una misma matriz.

Gracias por su atención

Especial agradecimiento a Enrique Estrada y a Roberto Gago (Consejería de Sanidad de la JCyL) por su colaboración en la realización de este estudio.