Download Automatización del Centro de Metrología de Radiaciones

El ININ hoy
AUTOMATIZACIÓN del Centro de
Metrología de Radiaciones Ionizantes
Por Pedro Cruz Estrada
El Instituto Nacional de Investigaciones
Nucleares cuenta con un Centro de
Metrología de Radiaciones Ionizantes
(CMRI) desde el año de 1989. Es la referencia nacional para magnitudes en radiaciones ionizantes. Tiene los patrones secundarios de Kerma1 en aire, actividad y dosis
absorbida.
Entre sus actividades destaca la calibración
de instrumentos usados en protección
radiológica y en diagnóstico médico, a través de sus patrones secundarios. Para este
proceso de calibración, el metrólogo realiza
actividades repetitivas como son: selección
del tipo de radioisótopo (emisor gamma,
beta, alfa, neutrones o rayos X); control del
tiempo de irradiación; apertura y cierre del
obturador para exponer la fuente radiactiva;
lectura y registro de datos; y, en algunos
casos, procesamiento de los datos para obtener información útil.
La automatización es una técnica que permite sustituir las actividades repetitivas de
un operador por dispositivos mecánicos o
electrónicos. La finalidad es hacer más eficiente un proceso.
El área de ingeniería electrónica del ININ
cuenta con un grupo de automatización
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que ha desarrollado trabajos para mejorar
los procesos de calibración del CMRI. Estos
logros se han obtenido haciendo uso de
herramientas de software e interfases (en
algunos casos diseñadas por dicha área) que
permiten desarrollar sistemas de acuerdo
con las necesidades específicas del usuario. Gracias a esto, es posible obtener un
mejor desempeño en los procesos de calibración, una mayor flexibilidad de adaptación a las diferentes necesidades, costos de
desarrollo bajos, adquisición de gran cantidad de datos sin errores humanos, y vinculación de los mismos datos con hojas de
cálculo para efectuar análisis y monitoreo
de los sistemas de medición en tiempo real.
1
Kerma: Cociente K definido por:
K=
dEtr
dm
Siendo dEtr la suma de las energías cinéticas
iniciales de todas las partículas ionizantes
cargadas liberadas por partículas ionizantes
neutras en una materia de masa dm.
La unidad de Kerma en el sistema SI es el
julio por kilogramos ( J ⋅ kg -1) y su nombre
es el gray.
FUENTE
FUENTE: Normas básicas internacionales de seguridad para la protección contra la radiación ionizante
y para la seguridad de fuentes de radiación, p. 320,
OIEA, Viena 1997. Informes de seguridad. Colección
Seguridad Nº 115.
A continuación se describen algunos de los
trabajos realizados recientemente en el
CMRI:
Consola de control del patrón secundario de Cobalto 60 ( 60Co)
Este patrón es una cámara de ionización
de grafito, diseñada exclusivamente para
efectuar mediciones absolutas de Kerma
en aire.
La cámara de ionización produce
interacciones con la radiación gamma emitida por una fuente de 60Co. Los iones generados son colectados al aplicar una diferencia de potencial en los electrodos de la
cámara. En condiciones adecuadas, los
iones formados al viajar a los electrodos
constituyen una corriente de intensidad
muy pequeña (10-9 a 10-12 A), la cual es registrada por un equipo especial denominado electrómetro.
Como la cámara de ionización es de aire
libre, la intensidad de corriente que genera
tiene que ser corregida por la presión atmosférica y temperatura ambiente. Esto implica tomar lecturas de las tres variables en
forma simultánea.
Este patrón es de gran importancia dentro
del territorio nacional, principalmente en el
sector salud, para quienes requieren cali-
Aspectos de la consola de control del patrón secundario de Cobalto 60, operando en la sala gamma
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brar sus cámaras de ionización para que
sean trazables a un patrón nacional. Fue
necesario, por tanto, diseñar una consola
de control confiable, que permite eliminar
errores del operador, facilita el análisis estadístico de los datos adquiridos, mejora la
calidad de las mediciones y ayuda a reducir la contribución de incertidumbre en la
obtención de datos.
El diseño de la consola está basado en un
software comercial de National Instruments
llamado Lab View, el cual introduce el concepto de instrumentación virtual (VI’s). Hace
uso de una computadora personal para adquirir datos y controlar instrumentos de
medición a través de dos tarjetas comerciales de adquisición de datos (Lab PC+ y
GPIB-488). El número de datos por adquirir
es establecido por el usuario, además se
pueden almacenar en discos flexibles o
duros, o bien, enviarse directamente a una
base de datos.
CONSOLA DE CONTROL DE LA SALA DE
RAYOS X
En 1997 entraron en vigor cuatro normas
oficiales mexicanas para regular el uso de
equipos de rayos X utilizados en diagnóstico médico. Como consecuencia de esto, la
demanda de servicios de calibración se
incrementó, así como la creación de nuevos métodos de calibración para equipos
que miden los parámetros de operación en
una máquina de rayos X. Ante esta situación el CMRI solicitó al área de ingeniería
electrónica la automatización de sus procesos de calibración para atender esta nueva
demanda.
Cuando se lleva a cabo la calibración de
un equipo con rayos X, es importante cuantificar el tiempo que dura la irradiación, prin24 Contacto Nuclear
cipalmente para aquellos equipos que hacen uso de una cámara de ionización y un
electrómetro, donde no se controla el tiempo de integración. Por otra parte, se requiere un sistema de filtros que permita generar en forma automática diferentes espesores en el haz de rayos, con el objeto de obtener diversas calidades del haz.
La consola de la sala de rayos X controla la
apertura y el cierre del obturador a través
de un temporizador, de manera que el
metrólogo puede cuantificar de forma exacta y con una resolución de centésimas de
segundo el tiempo de irradiación. Desde esta
consola se puede seleccionar el tipo de filtro y en forma automática éste se coloca
entre el haz de rayos X y la cámara bajo
calibración.
Se diseñó la consola a partir de una computadora personal y una interfase de potencia. Ésta última fue desarrollada en el
área de ingeniería electrónica del ININ.
CONSOLA DE CONTROL DE LA SALA
GAMMA
La sala gamma cuenta con dos cabezales
que contienen fuentes radiactivas de cobalto (60Co) y cesio (137Cs) para calibración
de monitores de radiación. Uno de los
cabezales es de tipo revolver con seis posiciones para almacenar fuentes radiactivas;
contiene 4 fuentes con diferentes actividades (dos de 60Co y dos de 137Cs). El otro cabezal contiene una fuente de 137Cs con una
actividad mayor que las dos anteriores, con
la finalidad de que la sala pueda cubrir la
mayoría de los intervalos de actividad que
manejan los equipos bajo calibración.
La gran cantidad de equipos que son calibrados en esta sala, la protección del
metrólogo, la reducción del tiempo de calibración y la reproducibilidad del proceso,
fueron motivos suficientes para que el proceso de calibración se automatizara.
Desde la consola se puede seleccionar el
tipo de cabezal, controlar el tiempo de irradiación y la apertura y cierre del obturador.
Para el caso del cabezal tipo revólver se
puede seleccionar el número de fuente y
el tipo de colimador (7o o 14o). Desde el
punto de vista de seguridad y para cumplir
con los requisitos que pide la CNSNS para
el manejo de material radiactivo, se controlan las luces de señalización y alarmas
cuando se está irradiando. Los botones de
paro de emergencia internos y externos con
que cuenta la sala detienen la irradiación,
y los interruptores de la puerta y consola
no permiten la irradiación si no existen condiciones seguras en la sala.
La consola de control también se diseñó a
partir de una computadora personal y una
interfase de potencia, desarrollada en el
área de ingeniería electrónica. Una característica de esta interfase, que la hizo diferente, fueron sus salidas y entradas aisladas, las cuales evitan daño en la computadora cuando se reciban señales fuera de
especificaciones.
Con estos trabajos, el área de ingeniería
electrónica ha contribuido a mejorar la calidad y oportunidad de los servicios que
presta el CMRI como patrón secundario en
la calibración de equipos para los sectores
médico e industrial que los utilizan. “
Aspectos de la consola de control operando en la sala de rayos X
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