Aplicaciones Medicas e Industriales del análisis de activación neutrónica por gammas inmediatos

Por: Marco Munive y  José Solís
Resumen
La interacción de los neutrones con la materia puede producir un núcleo excitado por captura
neutrónica debido a la absorción de un neutrón. El núcleo excitado decae a un estado estable
emitiendo una radiación gamma de alta energía que es especifica al núcleo y el tipo de reacción
nuclear. Si se mide el espectro de la radiación gamma, entonces se puede determinar el
elemento y la cantidad del mismo presente en la muestra. Los fotones emitidos que tienen una
vida media del orden de 10-13s se denominan gammas inmediatos, lo que implica que no
produce residuo radiactivo. La técnica que usa este principio se conoce como análisis de
activación neutrónica por gammas inmediatos (Prompt Gamma Activaction Analysis, PGNAA).
Debido a que la técnica PGNAA logra identificar simultáneamente varios de los elementos
presentes en una muestra y es un método no-destructivo de análisis elemental que presenta una
baja actividad residual ha encontrado aplicaciones en la medicina e industria.
La aplicación medica de la técnica se debe a que como puede detectar elementos livianos (H, N
y C) puede determinar el nivel proteico corporal y de metales pesados (Cd, Hg) en seres vivos.
Se ha implementado una facilidad PGNAA para seres vivos, que consiste de una fuente
radiactiva de neutrones (Cf-252) y un detector con una cadena de espectrometría gamma. Se
utilizo un maniquí de agua para calibración del sistema. Se estudio la influencia de la dieta en la
proteína corporal de ratones de laboratorio. Para el estudio el grupo de ratones se dividió en tres
grupos de 5 ratones cada uno y cada grupo fue alimentado con una dieta diferente. Se midió el
nitrógeno a cuerpo completo (TBN) de cada ratón y con ello se calculo el nivel proteico
promedio durante cinco semanas. Se ha logrado observar que la proteína corporal total (TBPr)
depende de la dieta. Así mismo a otro grupo de ratones se les dio de beber Cl2Cd diluido en
agua durante nueve días y la presencia del Cd fue detectado en los ratones por PGNAA. La
concentración mínima de Cd que el sistema puede detectar es 20 ppm. Para esta medidas los
animales se irradiaron con neutrones durante 5 minutos  lo cual significaba una dosis menor a
2.5 mSv, que es menor que la dosis permitida.
Por otro lado también se han realizado medidas de campo en una empresa minera. Se ha logrado
caracterizar elementalmente las perforaciones de voladura de la cantera de Atocongo de
Cementos Lima. En este método se introduce la sonda en la perforación y los neutrones
interaccionan con el material esta alrededor de la perforación proveyendo resultados de análisis
en tiempo real y mas representativos que son útiles para determinar el modelo geofísico del
deposito. Este sistema PGNAA permite obtener  resultados de campo de la concentración de
SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO y SO3. Las pruebas de campo realizadas han probado que el sistema
puede ser de gran utilidad para la caracterización de la perforaciones de voladura.

Texto completo en: http://www.ipen.br/arcal/arquivos/129.pdf
José Solís, jsolis@ipen.gob.pe
Marco Munive, mmunive@ipen.gob.pe