ES2338383T3 - Blindaje para radiacion ionizante. - Google Patents

Abstract

Blindaje (11) para reducir la cantidad de radiación ionizante compuesta por protones, neutrones, electrones y/o fotones que pasan a través del blindaje, comprendiendo el blindaje una primera parte (111) y una segunda parte (112), en el que la primera parte está dispuesta para ser retirada de la segunda parte y en el que dichas primera y segunda partes (111, 112) comprenden unos topes (18, 20, 19, 21), caracterizado porque por lo menos un par de topes (18, 19) correspondientes de dichas primera y segunda partes tiene una sección transversal, comprendiendo la sección una porción que tiene forma curvilínea y extendiéndose dicha porción a lo largo de por lo menos una parte y preferentemente por lo menos la mitad de la sección transversal.

Description

Blindaje para radiación ionizante.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un blindaje para radiación ionizante. Más particularmente, la presente invención se refiere a un blindaje con por lo menos una parte móvil, estando dispuesta dicha parte para abrir dicho blindaje.

Estado de la técnica

Las fuentes emisoras de radiación, tales como aceleradores de partículas, blancos de radiaciones, fuentes o residuos radioactivos, emiten radiaciones ionizantes no deseadas, tales como protones, neutrones, electrones y fotones. Para proteger al personal contra enfermedades por irradiación, estas fuentes de radiación se sitúan en general en un blindaje. El blindaje debe absorber la mayor parte de las radiaciones emitidas, de tal manera que la transmisión a través del blindaje esté por debajo de un nivel de umbral especificado por la ley o por especificaciones empresariales.

Una solución básica para el blindaje se logra encapsulando dichas fuentes de radiación, por ejemplo, un ciclotrón, en paredes de hormigón y/u otros compuestos. Se conoce una configuración de este tipo a partir del documento GB 2358415. El documento da a conocer el uso de bloques de construcción para construir paredes de blindaje. Estos bloques están provistos de laterales de tipo macho y hembra que encajan de forma ajustada entre sí. Los laterales de tipo macho tienen una lengüeta, delimitada por rebordes coplanarios. Los rebordes ocupan por lo menos el 20% de la anchura total de los bloques. No obstante, esta solución presenta el siguiente inconveniente: cuando se completa la instalación de dichas paredes en torno a una fuente de radiación, la fuente de radiación deja de ser accesible, a no ser que se retiren uno o más bloques de las paredes. Esta operación puede resultar relativamente larga y compleja debido al peso o el número de los bloques.

En el documento US 2005/0218347, se describe otra solución, en la que se proporcionan una o más puertas para acceder de forma selectiva a un conjunto de disposición de blancos de un acelerador de partículas. El lateral de las puertas, que se apoyan en la pared, tiene una forma de escalera para reducir la transmisión de radiación. No obstante, con frecuencia se requiere un blindaje adicional para reducir la transmisión a través de las holguras de la puerta.

Objetivos de la invención

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un blindaje que comprende por lo menos una parte que se puede abrir y cerrar, que resulta más eficaz que los blindajes de la técnica anterior a la hora de evitar o limitar la entrada de radiación en el blindaje y/o la salida de radiación de dicho blindaje.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona un blindaje para reducir la cantidad de radiación que pasa a través del blindaje. El blindaje comprende una primera parte y una segunda parte, en el que la primera parte está dispuesta para ser retirada de la segunda parte y en el que dichas primera y segunda partes comprenden topes. Por lo menos un par de topes correspondientes de dichas primera y segunda partes tiene una sección transversal que tiene una forma curvilínea a lo largo de una porción de por lo menos una parte y preferentemente la mitad de dicha sección transversal.

En condiciones normales de funcionamiento la primera y la segunda parte del blindaje están posicionadas encaradas entre sí y pueden estar en contacto entre ellas. Cuando una persona desea acceder a lo que está cubierto por el blindaje, por lo menos la primera parte está dispuesta para ser retirada de la segunda parte, con el fin de abrir el blindaje y obtener acceso a lo que está cubierto por el blindaje.

El término curvilínea en la presente invención tiene el significado de una línea que tiene, en todos sus puntos, un radio de curvatura finito, en el que el término finito no comprende cero. La porción de forma curvilínea de la sección transversal se puede extender a lo largo del 50, el 60, el 70, el 80, el 90, o incluso el 100 por ciento de la longitud de dicha sección transversal. Preferentemente, la sección curvilínea puede tener la forma de una C ó una S. Se pueden utilizar también otras secciones curvilíneas, siempre que la totalidad de porciones curvilíneas sea sustancialmente mayor que la totalidad de porciones rectilíneas. Más preferentemente, la sección curvilínea puede tener un radio de curvatura constante. Preferentemente, las porciones curvilíneas de topes correspondientes coinciden. Preferentemente, por lo menos una porción de dicha sección transversal presenta un valor para el inverso del radio de curvatura diferente de cero.

La presente invención es útil para el blindaje contra radiación producida por una fuente de radiación, tal como un acelerador de partículas, un blanco de radiación, una fuente radioactiva o residuos radioactivos.

De forma ventajosa, la fuente de radiación es un ciclotrón.

De forma ventajosa, el blindaje comprende un armazón que se puede llenar con material absorbente de radiación.

De forma más ventajosa, dicho armazón comprende una zona exterior que se puede llenar con un compuesto de alta Z y una zona interior que se puede llenar con un compuesto de baja Z.

Preferentemente, dicho compuesto de alta Z comprende plomo o hierro.

Preferentemente, dicho compuesto de baja Z comprende un compuesto de polietileno y/o de parafina.

Preferentemente, cuando la invención se usa para el blindaje contra radiación producida por un ciclotrón que comprende un blanco, el ciclotrón comprende un blindaje adicional de material de alta Z delante de dicho blanco.

De forma ventajosa, el blindaje comprende unas ruedas para desplazar dicha primera parte. De forma más ventajosa, el blindaje comprende unas ruedas para desplazar también dicha segunda parte.

De forma ventajosa, el blindaje comprende un mecanismo elevador para dichas ruedas.

En una forma de realización de la presente invención, la segunda parte es un contenedor para limitar la salida de radiaciones desde la fuente de radiación al exterior. Dicho contenedor se podría usar, por ejemplo, para transportar y/o blindar contra fuentes radioactivas, residuos radioactivos, o similares.

En otra forma de realización más preferida de la presente invención, dicha primera parte es una tapa o una puerta adaptada para encajar en una abertura de dicha segunda parte. Sin limitaciones, dicha abertura podría referirse a un tabique del techo de una cámara o a una puerta de una cámara blindada.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para reducir la cantidad de radiación que pasa a través de un blindaje, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes: proporcionar un blindaje que comprende una primera parte y una segunda parte, comprendiendo dicha primera parte y dicha segunda parte topes, y dar forma curvilínea a topes correspondientes de la primera y segunda parte a lo largo de una porción principal de una sección transversal de dichos topes. El procedimiento evita la entrada de radiación en y/o la salida de radiación fuera de un blindaje.

Preferentemente, el procedimiento, según la invención, comprende la etapa de proporcionar ruedas para mover dicha primera parte y dicha segunda parte.

Opcionalmente, el procedimiento, según la invención, comprende la etapa de proporcionar un mecanismo elevador para elevar y hacer descender dicha primera parte y dicha segunda parte de tal manera que las mismas, respectivamente, se muevan o estén en reposo.

Preferentemente, el procedimiento según la invención comprende la etapa de proporcionar un armazón lleno de material absorbente de radiaciones.

Más preferentemente, de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, dicho armazón comprende una zona exterior que se puede llenar con un compuesto de alta Z y una zona interior que se puede llenar con un compuesto de baja Z.

De forma ventajosa, de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, dicho compuesto de alta Z comprende plomo o hierro.

De forma ventajosa, de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, dicho compuesto de baja Z comprende un compuesto de polietileno y/o parafina.

Preferentemente, de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, dicha radiación es producida por una fuente de radiación.

Más preferentemente, de acuerdo con el segundo aspecto de la invención, dicha fuente de radiación es un ciclotrón.

De forma ventajosa, el procedimiento según la invención, en el que dicho ciclotrón comprende un blanco, comprende la etapa de proporcionar un blindaje adicional de material de alta Z delante de dicho blanco.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 representa un ciclotrón encapsulado en un blindaje según la invención. En la figura 1, se proporciona una vista en sección transversal del blindaje.

La figura 2 representa una vista en sección transversal C-C según se define en la figura 1. El ciclotrón no está seccionado.

La figura 3 representa una vista en sección transversal B-B según se define en la figura 1. El ciclotrón no está seccionado.

La figura 4 representa el blindaje abierto.

La figura 5 representa el blindaje cerrado.

La figura 6 representa una holgura en forma de S.

La figura 7 representa una vista lateral del blindaje en estado cerrado.

La figura 8 representa una vista lateral del blindaje en estado abierto.

La figura 9 representa una vista superior del blindaje en estado abierto.

La figura 10 representa una sección transversal esquemática de un blindaje sin ninguna holgura, usado para simulaciones Monte Carlo.

La figura 11 representa una sección transversal esquemática de un blindaje con una holgura rectilínea 32a usado para simulaciones Monte Carlo.

La figura 12 representa una sección transversal esquemática de un blindaje con una holgura rectilínea 32b en escalera usado para simulaciones Monte Carlo.

La figura 13 representa una sección transversal esquemática de un blindaje con una holgura 32c en forma de C, usado para simulaciones Monte Carlo.

La figura 14 representa unas dosis de transmisión simuladas por Monte Carlo para la configuración de la figura 10.

La figura 15 representa unas dosis de transmisión simuladas por Monte Carlo para la configuración de la figura 11.

La figura 16 representa unas dosis de transmisión simuladas por Monte Carlo para la configuración de la figura 12.

La figura 17 representa unas dosis de transmisión simuladas por Monte Carlo para la configuración de la figura 13.

La figura 18a representa una forma de realización preferida según la invención.

La figura 18b representa otra forma de realización preferida según la invención.

Descripción detallada de la invención

La figura 1 muestra una fuente de radiación 10, en lo sucesivo materializada por medio de un ciclotrón, encerrada en un blindaje 11. El ciclotrón 10 reposa sobre patas 12 montadas en un suelo 13 de hormigón. Los tubos que conducen al ciclotrón pueden estar incrustados en el suelo 13. El nivel 131 del suelo en el que está montado el ciclotrón está en un nivel inferior haciendo referencia al nivel 132 sobre el que reposa el blindaje 11. El blindaje 11 comprende un armazón 113, preferentemente realizado a partir de cero. Este armazón se puede llenar con materiales absorbentes de radiaciones. En la actualidad, son materiales adecuados, por ejemplo, plomo, hierro, polietileno o un compuesto de parafina. Se dispone plomo en una zona exterior 114 del blindaje 11 para detener rayos gamma primarios y secundarios. La zona interior 115 del blindaje 11 puede comprender un material absorbente de neutrones, tal como polietileno o un compuesto de parafina. Preferentemente, se proporciona un blindaje adicional 116 de plomo delante de cada blanco del ciclotrón para ralentizar o detener fotones emitidos desde la fuente. Un filtro adicional 116 de plomo de este tipo permite reducir el espesor del blindaje 11 en estas posiciones para una dosis de transmisión requerida especificada.

El blindaje 11 comprende dos partes, una parte macho 111, y una parte hembra 112, estando provistas ambas de ruedas 14. Por lo tanto, la parte macho 111 y la parte hembra 112 son movibles para abrir y cerrar el blindaje 11. La figura 4 muestra el blindaje 11 en estado abierto. En este estado, se puede acceder al ciclotrón.

Preferentemente, cada una de las partes móviles 111 y 112 reposa sobre tres ruedas. Como la masa de un blindaje de este tipo puede superar las diez toneladas, las ruedas están diseñadas de tal manera que puedan aguantar la pesada carga. Las ruedas 14 se deslizan sobre carriles 15. Se debe proporcionar una holgura entre el suelo y las partes móviles 111 y 112 del montaje para que dichas partes se muevan. En una configuración cerrada, tal como la representada en la figura 5, está holgura constituiría una vía de fuga inferior para la radiación emitida por el ciclotrón.

Un procedimiento de reducir la transmisión de radiación a lo largo de esta vía de fuga comprende la etapa de proporcionar un mecanismo elevador para las ruedas. Cuando las partes móviles 111 y 112 se deben mover, este mecanismo eleva las partes de manera que las mismas puedan desplazarse. Cuando el blindaje se cierra, el mecanismo puede hacer descender dichas partes móviles de tal manera que las mismas reposen sobre el suelo sin ninguna holgura. No obstante, este procedimiento es complejo, particularmente considerando la gran masa del blindaje. Por otra parte, la deformación en la estructura del blindaje, debido a la gran masa, puede provocar que la holgura no desaparezca en todos los sitios.

Un procedimiento alternativo comprende la etapa de situar el ciclotrón sobre un nivel inferior 131 del suelo con respecto al nivel 132 sobre el cual se sitúan las partes móviles del blindaje, tal como se muestra en la figura 1. La holgura 133 entre el blindaje 11 y el suelo 13 se puede sellar entonces disponiendo una tira 16 de material absorbente de radiaciones en el interior del blindaje. De esta manera, la radiación que entra en la holgura debe pasar en primer lugar por el material absorbente antes de entrar en la holgura. La tira 16 cubre la entrada de la holgura 133 y puede constar de compuesto de polietileno o parafina. Una etapa adicional puede consistir en reducir adicionalmente la transmisión de radiación a lo largo de la holgura disponiendo una tira 17 de material absorbente en la cara inferior de partes móviles 111 y 112.

Cuando el blindaje 11 se cierra, tal como se representa en las figuras 1, 2, 3 y 5, aparecen holguras en cualquier lugar en el que una de las partes móviles 111 y 112 se apoye contra la otra. En la forma de realización particular según se ha expuesto de forma general en la presente memoria y haciendo referencia a la figura 4, esto se produce entre los topes laterales 18 y 19 (es decir, los puntos en los que dos estructuras u objetos se encuentran) de la parte macho 111 y la parte hembra 112 respectivamente, y entre los topes superiores 20 y 21, respectivamente de la parte macho y hembra. En el caso más general, aparecerá una holgura (es decir, la cantidad de espacio despejado o distancia entre dos objetos) entre dos partes móviles cualesquiera y entre cualquier parte móvil o fija del blindaje.

Las holguras se deben mantener al mínimo valor posible, pero no se pueden evitar. Constituyen un límite de tolerancia mecánica. De hecho, la masa elevada del blindaje deformaría las estructuras de blindaje, y se debe especificar una holgura para que una parte se apoye de la forma más ajustada posible contra otra parte. No obstante, a pesar de la aparición de estas holguras, la transmisión de radiación a través de dichas holguras se puede reducir significativamente mediante un diseño apropiado de los topes 18, 19, 20 y 21 y sin necesidad de proporcionar un blindaje adicional para cubrir las holguras.

Los topes 18 y 20 son de tipo macho y están dispuestos para encajar en los topes 19 y 21 de tipo hembra. La sección transversal de estos topes tiene una forma curvilínea a lo largo de una porción sustancial de la sección. Haciendo referencia a la figura 3, los topes 18 y 19 tienen en su totalidad una forma curvilínea. La sección transversal de ambos topes 18 y 19 tienen un radio constante. El radio del tope 19 es ligeramente mayor que el radio del tope 18 para mantener constante la holgura del diseño. Haciendo referencia a la figura 1, los topes superiores 20 y 21 presentan una sección transversal que tiene forma curvilínea a lo largo de una porción sustancial de la sección.

Las figuras 10 a 17 presentan los resultados de una simulación Monte Carlo de la transmisión de radiación para diferentes configuraciones de las holguras. La figura 10 representa el caso de un blindaje totalmente cerrado, sin holguras. La figura 11 representa el caso de un blindaje con una holgura rectilínea 32a. La figura 12 representa el caso de un blindaje con una holgura 32b en escalera. La figura 13 representa el caso de un blindaje con una holgura 32c en forma de C. En varias posiciones separadas de forma regular, dentro del blindaje y a lo largo del exterior del blindaje, se midió la radiación incidente, emitida desde el blanco 31, por medio de un dosímetro virtual en términos de dosis de neutrones y de fotones. Estas posiciones se indican mediante círculos huecos en las figuras 10 a 13.

El hecho de que la holgura siga un trayecto curvilíneo a lo largo de una porción sustancial de su longitud provoca que la radiación (fotones, neutrones, ...) que se desplaza a través de la holgura sea reflejada un número de veces mucho mayor en comparación con una holgura que tenga porciones rectilíneas grandes. Como solamente se refleja una fracción de la radiación incidente, el primer tipo de holguras proporciona una transmisión reducida de radiación. Las figuras 1 a 5 presentan unos topes que comprenden una sección transversal con forma esencial de C. Son también eficaces otras secciones curvilíneas, siempre que la totalidad de las porciones curvilíneas sean sustancialmente mayor que la totalidad de las rectilíneas. La figura 6 representa, por ejemplo, una holgura en forma de S.

Además, haciendo referencia a la figura 13, se puede observar que el espesor total del blindaje que se encuentran las radiaciones, cuando se desplazan a través del blindaje, es aproximadamente el espesor del blindaje menos dos veces el espesor del intersticio en la holgura 32c, independientemente de la dirección de las radiaciones emitidas desde el blanco 31. Por contraposición, haciendo referencia a la figura 11 ó 12, se puede observar que dicho valor total del espesor depende en cierta medida de la dirección de las radiaciones. En este último caso, se puede percibir también fácilmente que algunas direcciones son privilegiadas ya que consiguen que el valor total del espesor con el que se encuentran las radiaciones sea mucho menor que el correspondiente según el caso de la figura 13.

En las figuras 14 a 17, se presentan los resultados de estas simulaciones Monte Carlo para los casos representados en las figuras 10 a 13. La figura 14 presenta las dosis incidentes simuladas para el caso de la figura 10. Las gráficas de la izquierda muestran las dosis a lo largo de la vía rectilínea en el blindaje. En el eje horizontal, 0 cm se refiere al borde interior del blindaje, y 60 cm al borde exterior. La línea vertical de trazos marca el límite entre el compuesto de polietileno o parafina y el plomo o hierro. Las dosis están normalizadas con respecto al primer valor calculado. Las gráficas de la derecha muestran las dosis a lo largo de un arco (dosímetro virtual) 30, fuera del blindaje. En el eje horizontal, 0 cm se refiere al centro del arco. Las dosis están normalizadas con respecto al primer valor calculado (valor de más a la izquierda de las gráficas). De modo similar, las figuras 15 a 17 presentan resultados de una simulación para los casos representados respectivamente en las figuras 11 a 13. Para el caso de la holgura rectilínea de la figura 11, se transmite una dosis muy grande a través de la holgura 32a, tal como se muestra en la figura 15. Para el caso de la holgura en escalera de la figura 12, en el centro del arco un valor de pico en las dosis relativas es 50 para los neutrones y 20 para los fotones, tal como se muestra en la fig. 16. Estos valores de pico se reducen significativamente mediante el uso de la holgura en forma de C de la figura 13, tal como se muestra en la figura 17. Estos valores de pico se reducen respectivamente a 2,3 y 2,2. La posición de aparición de los picos se desplaza también a lo largo del arco (ya no está en el centro). Comparando los resultados de la figura 17 con los resultados de la figura 14, es evidente que los valores con la holgura en forma de C son del mismo orden de magnitud que los valores para el caso de un blindaje totalmente cerrado. Por lo tanto, no es necesario un blindaje adicional.

En una forma de realización preferida según la presente invención, el blindaje 11 comprende un armazón 113 de acero. El espesor total del blindaje es 850 mm alrededor del ciclotrón y 600 mm por encima del mismo. El diámetro exterior del blindaje es 3,3 m. El intersticio entre el ciclotrón y el blindaje en estado cerrado es aproximadamente 5 cm. Los topes en esta forma de realización preferida tienen una sección transversal esencialmente con forma de C ó S, y se apoyan uno contra otro, presentando cada uno de dichos topes una forma complementaria con respecto al otro.

En otra forma de realización preferida según la presente invención, una parte 182, tal como se muestra en la figura 18a, es un contenedor. Cuando la parte 181 y la parte 182 están en una configuración cerrada, la forma de C de los topes 18 y 19 limita la salida de radiaciones desde la fuente de radiación 10 hacia el exterior. Se podría usar un contenedor de este tipo, por ejemplo, para transportar y/o blindar contra una fuente radioactiva, residuos radioactivos, o similares.

En otra forma de realización preferida según la presente invención, representada en la figura 18b, una parte 184, que presenta unos topes 19 en forma de C, tiene una abertura 9 que se puede cerrar con la parte movible 183, que tiene también topes 18 en forma de C. Sin limitaciones, la parte 184 puede ser un techo de una cámara, o simplemente una puerta de una cámara blindada.

Claims (16)

1. Blindaje (11) para reducir la cantidad de radiación ionizante compuesta por protones, neutrones, electrones y/o fotones que pasan a través del blindaje, comprendiendo el blindaje una primera parte (111) y una segunda parte (112), en el que la primera parte está dispuesta para ser retirada de la segunda parte y en el que dichas primera y segunda partes (111, 112) comprenden unos topes (18, 20, 19, 21), caracterizado porque por lo menos un par de topes (18, 19) correspondientes de dichas primera y segunda partes tiene una sección transversal, comprendiendo la sección una porción que tiene forma curvilínea y extendiéndose dicha porción a lo largo de por lo menos una parte y preferentemente por lo menos la mitad de la sección transversal.

2. Blindaje según la reivindicación 1, en el que dicha porción se extiende a lo largo de por lo menos el 60% de dicha sección, preferentemente a lo largo de por lo menos el 70% de dicha sección.

3. Blindaje según la reivindicación 1 ó 2, en el que el radio de curvatura de la forma curvilínea de dicha porción es constante.

4. Blindaje según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos dicha porción presenta un valor para el inverso del radio de curvatura diferente de cero.

5. Blindaje (11) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un armazón (113) que se puede llenar con material absorbente de radiaciones.

6. Blindaje (11) según la reivindicación 5, en el que dicho armazón (113) comprende una zona exterior (114) que se puede llenar con un compuesto de alta Z y una zona interior (115) que se puede llenar con un compuesto de baja Z.

7. Blindaje (11) según la reivindicación 6, en el que dicho compuesto de alta Z comprende plomo o hierro.

8. Blindaje (11) según la reivindicación 6, en el que dicho compuesto de baja Z comprende un compuesto de polietileno o de parafina.

9. Blindaje (11) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispuesto para blindar contra la radiación producida por una fuente de radiación (10) y en el que dicho blindaje se proporciona en un lado exterior de dicha fuente.

10. Blindaje (11) según la reivindicación 9, en el que dicha fuente de radiación (10) es un ciclotrón.

11. Blindaje (11) según la reivindicación 10, en el que dicho ciclotrón comprende un blanco y un blindaje adicional (116) de material de alta Z delante de dicho blanco.

12. Blindaje (11) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende unas ruedas (14) dispuestas para desplazar dicha primera parte (111) y/o dicha segunda parte (112).

13. Blindaje (11) según la reivindicación 12, que comprende un mecanismo elevador para dichas ruedas (14).

14. Blindaje (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha segunda parte (182, 184) es un contenedor para limitar la salida de radiación desde una fuente de radiación (10) dispuesta en el contenedor hacia el exterior.

15. Blindaje (11) según la reivindicación 12, en el que dicha primera parte (181, 183) es una tapa o una puerta adaptada para encajar en una abertura (9) de dicha segunda parte (182, 184).

16. Procedimiento para reducir la cantidad de radiación ionizante compuesta por protones, neutrones, electrones y/o fotones que pasan a través de un blindaje, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

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proporcionar un blindaje (11) que comprende una primera parte (111) y una segunda parte (112), comprendiendo dicha primera parte y dicha segunda parte unos topes (18, 20, 19, 21) y

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dar forma curvilínea a unos topes correspondientes de la primera y segunda parte a lo largo de una porción principal de una sección transversal de dichos topes.