Generación de espectros sintéticos Gamma por Matlab

Abstract

Este trabajo surge como una respuesta a la necesidad de explorar una gran cantidad de curvas de eficiencia en diferentes geometrías y con fuentes inhomogéneas de amplia diversidad de matrices. Esta necesidad está asociada a otra que es la de verificar y caracterizar a los residuos radiactivos que el generador entrega al Programa Nacional de Gestión de Residuos Radiactivos. En este ámbito, los radionucleídos más trascendentes son 60Co y 137Cs. El costo de construir y medir todas las fuentes patrón es enorme, tanto en dinero como en horas hombre. Por eso se eligió el camino de la simulación. La mayor dificultad es la de conseguir que el modelo que se construye debe estar lo más ajustado posible a la realidad de la medición. La consecuencia inmediata de esto es que se debe tener el control sobre la mayor cantidad de aspectos (sino todos) de la representación de la medición. Teniendo en cuenta lo anterior se decidió modelar de cero la física de las interacciones de los fotones gamma con la materia. Ese es el aspecto sobre el que trata este trabajo, es una porción de la solución a un problema. Básicamente queda pendiente el modelado de la cadena electrónica de medición (aspecto en el que se está trabajando actualmente). La simulación en general tiene la utilidad de ser una herramienta de predicción. En el campo de la espectrometría gamma no nos va permitir predecir las energías de los radionucleídos que no estén descubiertas. Lo que si nos va a permitir es que en base al conocimiento actual de las interacciones de los fotones gamma con la materia y las emisiones de los radionucleídos vamos a poder predecir un espectro gamma. O sea, si todo es como creemos, podremos obtener algo similar a lo que se obtendría con una medición real. Este es el sentido de predicción en una simulación. Esto es aplicable a cualquier tipo de diseño que involucre el transporte de fotones gamma. Este tipo de predicción nos permitiría tener de antemano alguna información de buena calidad sobre el comportamiento de un diseño. Incluso se podría evaluar el impacto de alguna modificación en una instalación que ya esté operando. El programa desarrollado para realizar las simulaciones resuelve el transporte de fotones para varias fuentes y varios detectores, teniendo en cuenta las interacciones con los materiales que hay en el recinto simulado. Es una simulación en la que se analizan todas las trayectorias de todos los fotones emitidos por la fuente durante un cierto tiempo. La decisión de modelar mediante el uso de MATLAB se vio fundamentada principalmente en la flexibilidad y transparencia que se obtienen al programar los diversos aspectos de la interacción de fotones gamma con la materia. El generador de números aleatorios es una parte fundamental en la aplicación de los métodos de Monte Carlo. Estos métodos usan una enorme cantidad de sorteos en su ejecución, por lo que es necesario que el generador de números aleatorios tenga asegurada una longitud de período lo más larga posible. Para explorar la corrección física del modelo desarrollado se diseñaron dos geometrías distintas. Una es un modelado muy simple de una medición típica de un tambor de líquidos radiactivos cementados. La otra es una representación de una medición más cercana a lo que se propone idealmente (fuente puntual).