Contribuciones a la mejora de la determinación de radionucleidos mediante espectrometría de radiación gamma

Abstract

La determinación de radionucleidos emisores gamma en diferentes tipos de matrices y escenarios se realiza mediante la aplicación de la técnica denominada “espectrometría de radiación gamma”. El uso de esta técnica analítica lleva consigo la necesidad de medir muestras que pueden diferir mucho en cuanto a su geometría, densidad y composición química elemental. De igual modo, son muy diversos los radionucleidos a determinar, cubriendo un amplio rango de energías en el espectro de emisión. La calibración en eficiencia es de vital importancia para una estimación fiable y trazable de la actividad. La diversidad en cuanto a geometrías de medida, densidad y composición química elemental de las muestras hace inviable en la mayoría de los casos el uso de un patrón de calibración experimental que se adapte a las características de cada muestra. En las determinaciones “in situ”, la calibración experimental en eficiencia suele ser además un proceso largo y tedioso que requiere el uso de varias fuentes puntuales certificadas. Debido a estos inconvenientes, en los últimos años ha ganado popularidad el uso de la simulación Monte Carlo. El objetivo fundamental de esta tesis doctoral es contribuir a la mejora en la determinación de radionucleidos por espectrometría gamma, mediante el uso de la simulación Monte Carlo. Dichas mejoras y contribuciones se realizarán mediante el estudio de diferentes factores asociados a las calibraciones en eficiencia para diferentes tipos de matrices y también en aplicaciones “in situ”. Este objetivo es requerido por la comunidad científica internacional dedicada a la detección mediante espectrometría gamma.

The determination of gamma emitting radionuclides in different types of matrices and scenarios is carried out through the application of the gamma-ray spectrometry technique. The use of this analytical technique requires the measurement of samples with different geometries, densities and elemental chemical compositions. There are also very different radionuclides to be detected, covering a wide energy range in the emission spectra. Efficiency calibration is very important for the reliable and traceable estimation of activity by gamma-ray spectrometry. The diversity in measurement geometries, densities and elemental chemical compositions found in the majority of the cases, implies that the use of experimental standards with the same characteristics of the measured sample is, in practice, impossible. In “in situ” measurements, experimental efficiency calibration is rather a long and tedious process requiring the use of several certified point sources. Due to these inconveniences, during last years the use of Monte Carlo simulation to this task has gained popularity. The main objective of the thesis is the improvement of the determination of radionuclides by gamma-ray spectrometry using Monte Carlo simulations. The improvements and contributions will be carried out through the study of different factors associated to efficiency calibrations in diverse types of matrices and “in situ” applications. The international scientific community dedicated to the detection by gamma-ray spectrometry has required these aforementioned tasks and improvements.