Estudio de la activación de blindajes en centros de protonterapia en función del tipo de hormigón

La protonterapia tiene un potencial creciente en el tratamiento de algunos tipos de tumores y, en consecuencia, en la última década, los centros de terapia de protones están aumentando rápidamente en todo el mundo, con gran protagonismo en España, donde existen ya dos centros privados en funcionamiento, y hay once nuevos proyectos de centros públicos en distintas fases de planificación y construcción. En estas instalaciones, la atenuación de la radiación inmediata mediante los blindajes adecuados es necesaria para cumplir los límites de dosis, pero no suficiente para una protección radiológica eficiente. La activación de elementos mecánicos (acelerador, dispositivos de haz), ambientales (aire, agua, tierra), y por supuesto, el blindaje, es otro tema relevante, ligado a las condiciones de seguridad de la protección radiológica, así como, especialmente, al futuro desmantelamiento y gestión de los materiales radiactivos producidos a lo largo de la operación de la instalación. La radiactividad inducida permanece en las paredes de los centros durante varios años, incluso décadas, después de su cierre, por lo que una buena estimación del inventario, dependiendo de la elección del material de blindaje, podría ser recomendable en las primeras etapas de los proyectos. Para estimar y reducir los costes de desmantelamiento, que suponen una parte sensible de la inversión total, es fundamental estudiar el ciclo de vida completo de la instalación.

En consecuencia, el objetivo de este trabajo ha sido describir el proceso para evaluar la activación en el blindaje de centros de protones, comparando cuatro tipos diferentes de hormigón, Portland convencional (HPOR), de alta densidad con magnetita (HMAG), de alto contenido en hidrógeno con colemanita (HCOL), y finalmente, de baja activación (HBA1). El estudio se ha realizado utilizando códigos Monte Carlo (MCNP y PHITS), y seleccionando diferentes librerías de datos nucleares y modelos físicos, considerando la energía de los neutrones presentes, hasta 230 MeV, y la generación de radioisótopos tanto por reacciones de captura como de espalación. El trabajo completo contempla el estudio de la activación de los tres tipos de centros previstos para España, pero en este resumen se incluyen solamente las instalaciones con sincrociclotrón, que será el tipo de tecnología mayoritariamente utilizado, en once de los trece centros programados (diez públicos y uno privado).

El blindaje seleccionado debe atenuar la radiación inmediata o pronta por debajo de los límites normativos, utilizando materiales que experimenten la menor activación posible, para reducir la carga de exposición a la radiación gamma de los profesionales del centro, y que generar la menor cantidad posible de residuos radiactivos. El coste global debería ser el más bajo posible, considerando tanto el coste de puesta en obra, como el coste de desmantelamiento en función del volumen generado de residuos. La elección del material de blindaje podría hacerse entonces, teniendo en cuentas varios requerimientos y factores: 1) Atenuar la radiación inmediata por debajo de los límites reglamentarios de dosis; 2) Reducir la exposición a la radiación gamma procedente de la activación de los cerramientos, tanto al staff clínico como a los pacientes y público en general; 3) Generar la menor cantidad de residuos radiactivos posible; 4) Optimizar el coste de construcción y desmantelamiento de manera conjunta. Como el espectro de neutrones varían significativamente en cada área del centro, una propuesta sería utilizar diferentes hormigones en diferentes áreas, optimizando la selección en base a, por ejemplo, parámetros como la atenuación, la activación experimentada, y el coste.