instituto peruano de energia nuclear

Vista superior del tanque principal del, RP-10, pileta auxiliar y celda caliente.

Luis A. Obando Torres Física Nuclear – UNPRG Luis A. Obando Torres Física Nuclear - UNPRG

INSTITUTO PERUANO DE ENERGIA NUCLEAR

INFRAESTRUCTURA

I. CENTRO NUCLEAR DE HUARANGAL

El Centro Nuclear OSCAR MIROQUESADA DE LA GUERRA (RACSO), fue inaugurado en 1989 y comprende las siguientes instalaciones:

Reactor RP-10 Laboratorio de Física Experimental de Reactores (LabFER) Laboratorios de Ciencias Planta de Producción de Radioisótopos (PPRR) Laboratorio Secundario de Calibraciones Dosimétricas (LSCD) Planta de Gestión de Residuos Radiactivos (PGRR)

El principal objetivo de estas instalaciones es la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías; para ello cuenta con laboratorios modernos que pueden ser modificados y ampliados rápidamente para abarcar los diversos campos de la ciencia. Asimismo estos laboratorios están disponibles para actividades de investigación a nivel internacional, y realizar trabajos conjuntos con centros de investigación de otros países.

El Centro Nuclear se encuentra localizado en el Departamento y Provincia de Lima, Distrito de Carabayllo a 42 Km de la Ciudad de Lima, a un altura de 400 m sobre el nivel del mar y cuenta con un área de 125 hectáreas.

I.1. REACTOR RP-10

El Reactor Nuclear de Potencia 10 (RP-10) es del tipo piscina y tiene 10 MW de potencia térmica. El RP-10 es una instalación nuclear donde se controla la fisión nuclear, que consiste en la ruptura del núcleo atómico del Uranio-235 (U-235) con una gran liberación de energía, neutrones y emisión de radiaciones. Los neutrones producidos de esta manera son utilizados para la investigación y producción de radioisótopos.

El RP-10 es operado desde la sala de control donde se encuentra instalada toda la instrumentación necesaria para que los operadores puedan verificar las condiciones en las cuales se encuentra funcionando el reactor y realizar el seguimiento de las condiciones de seguridad. El reactor se encuentra diseñado para que en caso de que se produzca alguna anormalidad, el reactor se apague automáticamente. La operación del reactor se realiza a través del movimiento de barras de control de cadmio que controla las reacciones de fisión.

El RP-10 tiene: un Edificio Principal, Edificio Secundario y Edificio de Laboratorios Auxiliares. En el Edificio Principal, se encuentra la sala de control y el reactor y sus principales componentes, tales como: tanque principal, núcleo del reactor, facilidades de irradiación, pileta auxiliar, sistema de refrigeración primario, etc. En el Edifico Secundario se encuentran las bombas del sistema de refrigeración secundaria, y sistemas auxiliares.


Tanque principal del reactor RP-10

El tanque principal es de acero inoxidable y tiene forma cilíndrica, con dimensiones, de 11.2m de altura y 4m de diámetro. Está rodeado externamente por una estructura de concreto que sirve de blindaje contra las radiaciones. En la parte inferior a 0.7m del nivel del fondo del tanque, se encuentra la grilla en la que se ubica el núcleo del reactor. El tanque principal del reactor esta lleno de agua liviana químicamente pura, que cumple funciones de: refrigerante, blindaje contra las radiaciones y moderador de los neutrones.

Núcleo del Reactor

El núcleo del reactor está conformado por 29 elementos combustibles del tipo MTR (Material Testing Reactor), así como elementos reflectores y puede adoptar distintas configuraciones. Rodeando al conjunto de elementos combustible se tienen los elementos reflectores de grafito y berilio, que sirven para reducir la fuga de los neutrones térmicos.

Elemento combustible

El elemento combustible, con forma de paralelepípedo, es un conjunto de placas combustibles separadas entre si por espacios de 3.3mm llamados “canales de refrigeración”. Las barras de control esta constituidas por dos placas de Cadmio, que es un material absorbedor de neutrones térmicos y se utilizan para controlar el proceso de fisión, introduciéndose o extrayéndose de los elementos combustibles.

Placa combustible

Está constituida por uranio enriquecido en 20 % de U-235 y ubicada entre dos placas de aluminio.

Esquema de un elemento combustible

Esquema del núcleo del reactor

Núcleo del RP-10 en Operación.Se observa la luz producida por el “efecto de Cherenkov” y tubos horizontales de las facilidades externas de irradiación


Facilidades de Irradiación del RP-10

El reactor cuenta con las siguientes facilidades de irradiación:

Siete facilidades de irradiación dentro del núcleo (in-core), con flujo de neutrones térmicos de 1.0x1013 a 2.0x1014 n/cm2.s

Seis facilidades de irradiación exterior al núcleo (ex-core) constituida por un tubo tangencial y 4 tubos radiales con flujo de neutrones térmicos inferiores a 5x1011 n/cm2.s

Una columna térmica de grafito con cinco posiciones de irradiación. Un sistema neumático de envio de muestras usado para el análisis por

activación neutrónica.

En cada una de las 7 facilidades de irradiación internas (in-core) se tienen cajas donde se pueden irradiar hasta 16 muestras o blancos, para fines de investigación o producción de radioisótopos.

Las 6 facilidades de irradiación externas pueden considerarse como cañones de neutrones, que pueden ser utilizados para: neutrografía, difracción de neutrones, gammas instantáneos, entre otros.

Usos y Servicios del Reactor RP-10

Los principales usos y servicios del reactor RP-10 son: Tecnología de reactores nucleares, producción de radioisótopos, ciencia de materiales, análisis por activación neutrónica, capacitación y entrenamiento en tecnología de reactores nucleares. Su gran versatilidad permite que simultáneamente puedan realizarse estas aplicaciones.

I.2. LABORATORIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL DE REACTORES (LabFER)

El Laboratorio de Física Experimental de Reactores (LabFER) se encuentra ubicado en el Edificio de Laboratorios Auxiliares del RP-10.

En este Laboratorio se realizan mediciones experimentales en los reactores nucleares RP-0 y RP-10 con los que cuenta el IPEN, con la

finalidad de mantener actualizados los parámetros nucleares de los reactores relacionados al uso económico del combustible nuclear, así como para la verificación de las condiciones de seguridad nuclear. Se realizan mediciones de: flujo neutrónico dependientes del espacio y energía, reactividad, calibración de potencia, parámetros cinéticos del reactor, ahorro por reflector, distribución de potencia, coeficientes de realimentación, distribución de neutrones en las facilidades de irradiación dentro y fuera del núcleo.

También se realizan actividades de investigación y desarrollo para implementar nuevas técnicas experimentales de medición: ruido neutrónico para la determinación de

Distribución de las facilidades de irradiación del RP10

Cadena de Medición con Detector Vertical de Germanio Silicio

Preparación de muestras para tareas de investigación


parámetros cinéticos y espectrometría gamma para la El laboratorio es usado para apoyar la formación académica de las universidades en cursos tales como física de reactores, física nuclear e instrumentación nuclear para los niveles de pregrado y postgrado en ciencias e ingeniería. También se forman y capacitan practicantes y tesistas universitarios en el conocimiento de la ciencia y tecnología nuclear.

I.3. LABORATORIO DE CIENCIAS

Los Laboratorios de Ciencias forman parte de la Dirección General de Promoción y Desarrollo Tecnológico. Están integrados por los laboratorios de física, química y biología y se encuentran apropiadamente equipados para la realización de diversos trabajos de investigación y desarrollo, empleando tecnología nuclear y complementaria.

Biología

El laboratorio de biología cuenta con equipo e instrumentación útil para el desarrollo de la radiobiología, la citogentética y la genética molecular. Destacan los estudios en biología molecular destinados al aumento de la competitividad en la producción de la alpaca y algodón; así como el desarrollo y aplicación de la metodología FISH (hibridación in situ) en el estudio de los efectos de las radiaciones ionizantes. Responsable: Lic. Marco Espinoza.

Física

El laboratorio de física, bajo la dirección del Dr. Juan Rodriguez, cuenta con una facilidad de neutrografía y otra de difracción de neutrones, la cual se encuentra en construcción. Asimismo, se dispone con facilidades para realizar “spray pyrolisis”, así como equipos e

instrumentos para la preparación y caracterización de películas delgadas de nuevos materiales funcionales tales como nanoestructuras de óxidos de metales de transición con propiedades sensoras. Destaca un microscopio electrónico STEM Philips-400, dotado con una facilidad de microanálisis mediante fluorescencia de rayos X dispersiva en energía.

Química

Las instalaciones de química se encuentran equipadas con modernos laboratorios y facilidades para la realización de trabajos de investigación y servicios en análisis por activación neutrónica y otras técnicas analíticas nucleares y convencionales. Destacan una sala de espectrometría gamma, dotada de sistemas de aire acondicionado, monitor de temperatura y humedad, y alimentación eléctrica estabilizada, equipada con instrumentos e intercambiadores automáticos de muestras controlados por computadora, así como un equipo de fluorescencia de rayos X de reflexión total. También se cuenta con un laboratorio de química analítica instrumental no nuclear, para la realización de trabajos analíticos complementarios.

Electrónica

El laboratorio de desarrollo electrónico proporciona el soporte tecnológico a los demás laboratorios, al asumir el diseño y construcción de los prototipos de instrumentos y sistemas electrónicos que son requeridos por los diversos laboratorios. Para su trabajo, dispone de modernos osciloscopios y generadores de señales entre otros, herramientas

Prototipo de difractómetro de neutrones

Equipo para análisis por fluorescencia

Detalle del prototipo de potenciostato para equipo de voltamperometría

Vista del corredor "caliente" de la Planta de Producción de Radioisótopos


de software, simuladores y emuladores para el desarrollo de prototipos basados en la familia de microcontroladores Intel y Microchip (PIC). También cuenta con un ambiente destinado al desarollo de tarjetas de impreso.

I.4. PLANTA DE PRODUCCION DE RADIOSIOTOPOS (PPR)

Los laboratorios de la Planta de Producción de Radioisótopos (PPRR) tiene un área construida de 3500 m2 y está conformada por una conjunto de celdas para el manejo y producción de materiales radiactivos.

El RP-10 suministra el material radiactivo que se procesa en la Planta de Producción de Radioisótopos, razón por la cual el edificio del reactor esta intercomunicado con el corredor caliente de la Planta de Producción de Radioisótopos (PPRR), por donde se transporta el material radiactivo a las celdas de producción.

La PPRR ha sido diseñada y construida para producir radioisótopos, radiofármacos, compuestos marcados y fuentes selladas. Cuenta con la siguiente infraestructura:

Tres celdas blindadas con plomo de 10 cm de espesor para la producción de radioisótopos, uno para el Iodo 131 y dos para el Iridio 192.

Tres celdas blindadas con plomo de 5 cm de espesor, para la producción de radioisótopos: Tecnecio 99m, Samario 153 y uno para multiusos.

Una celda tipo isla blindada con plomo de 5 cm de espesor con varias entradas utilizada para el fraccionamiento de Iodo 131 y marcación de sustancias químicas.

Dos cajas de guantes para producción de radioisótopos emisores beta: Azufre 35 y el otro Fósforo 32.

Una celda blindada con 5 cm de plomo para la medida de la concentración radiactiva, equipada con dos calibradores de dosis y una balanza analítica.

Seis campanas radioquímicas Dos campanas radioquímica provistas de tubos neumáticos para el envío

de muestras a ser irradiadas en el núcleo del reactor RP-10.

Facilidades para el almacenamiento de resíduos líquidos activos. Un laboratorio con instrumentación nuclear, equipado con un centellador

líquido, contador gamma automático, cadena de espectrometría gamma Un laboratorio con instrumentación convencional, equipado con un

espectrómetro UV-VV, equipo de electroforesis, cromatógrafo liquido de alta perfomance (HPLC), un infrarrojo.

Un bioterio con animales de experimentación Dos laboratorios para controles biológicos, uno para distribución

biológica equipado con una cadena de espectrometría gamma monocanal, con detector de NaI y otro para microbiología.

Un laboratorio de Radioprotección, equipado con un contador de pies y manos, sistema de video del corredor caliente y sala de calibraciones, monitores de área, muestreadores de aire y dosímetros tipo lapiceros.

Un laboratorio convencional para análisis volumétricos, potenciométricos y síntesis orgánica.

Dos laboratorios radioquímicos, uno para Iodo 131 y el otro para Samario 153 y Tecnecio 99m.

Un laboratorio para desarrollo de nuevos radiofármacos y moléculas marcadas.


I.5. LABORATORIO SECUNDARIO DE CALIBRACIONES DOSIMÉTERICAS

El Laboratorio Secundario de Calibraciones Dosimétricas (LSCD) del IPEN es el Laboratorio de Referencia Nacional en Metrología de las Radiaciones Ionizantes, encargado de brindar apoyo para que se logre alcanzar la exactitud de la dosimetría de las radiaciones ionizantes en el campo de la radioterapia, el radiodiagnóstico y la radioprotección.

El LSCD pertenece a la Red de Laboratorios Secundarios de Calibraciones Dosimétricas del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y del Organismo Mundial de la Salud (OMS). Mantiene los patrones nacionales de las magnitudes radiológicas y participa en programas de intercomparación, para garantizar la trazabilidad de las mediciones entre los Laboratorios Primarios de Calibraciones Dosimétricas (LPCD) y los usuarios nacionales.

El LSCD tiene la infraestructura apropiada para desarrollar las actividades de metrología de las radiaciones ionizantes con gran exactitud y seguridad. Cuenta con los laboratorios de:

Calibración Dosimétrica de monitores de radiación, cámaras de ionización y dosímetros.

Dosimetría personal y ambiental en instalaciones nucleares y radiológicas.

Control de Calidad de equipos de rayos X y de medidores de dosis o activímetros.

Adicionalmente, el LSCD/IPEN cuenta con electrómetros, cámaras de ionización, fuentes calibradas de radiación gamma, fuentes de chequeo, lector termoluminiscente, monitores de radiación, equipos de control de calidad y maniquíes.

I.6. PLANTA DE GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS (PGRR)

La Planta de Gestión de Residuos Radiactivos (PGRR) del Centro Nuclear RACSO está concebida como una instalación centralizada para realizar la gestión de los residuos radiactivos, generados a nivel nacional. Su finalidad es realizar la gestión segura de los residuos resultantes de las aplicaciones nucleares en nuestro país, de forma tal que no se ponga en riesgo la salud de la población.

Cuenta con las siguientes unidades de procesamiento:

1. Una planta de precipitación de efluentes líquidos

2. Una unidad de cementación para la solidificación de lodos y líquidos

3. Una prensa para compactación de residuos sólidos

Además cuenta con:

La Instalación centralizada de gestión de residuos radiactivos tiene una superficie aproximada de 15000 m2 . Dentro de esa superficie están ubicadas:

1. Edificio de tratamiento y acondicionamiento de residuos.

2. Cubículo para residuos biológicos contaminados

3. Almacén para residuos sólidos acondicionados

4. Lecho de infiltración para residuos líquidos

5. En la parte externa y formando parte del sistema integral de residuos radiactivos del Centro Nuclear, se encuentran dos pequeñas plantas de decaimiento de líquidos activos, una para el reactor y el otro para la planta de producción de radioisótopos. Desde allí se bombean los líquidos a la PGRR.


Tratamiento y acondicionamiento de residuos radiactivos

Tratamiento de Residuos Radiactivos

El principio que rige el tratamiento de residuos radiactivos en una forma que garantice un confinamiento seguro, así como lograr la reducción de su volumen hasta donde sea posible.

- Resinas de Intercambio Iónico

Estas resinas que resultan de la descontaminación del sistema primario del reactor, luego de agotarse son inmobilizadas mezclándolas con concreto en una máquina mezcladora o adicionando porciones de resinas durante el acondicionamiento de residuos radiactivos líquidos de naturaleza orgánica o lodos resultantes en la precipitación química.

- Fuentes Selladas Agotadas

En este caso las fuentes selladas, sin retirarlas de su blindaje original, son acondicionadas con concreto de forma tal que no puedan ser removidas nunca más. Los embalajes tendrán diferentes tamaños, dependiendo del volumen del bulto conteniendo el material radiactivo.

- Almacenamiento de Residuos Radiactivos

Existe un almacén temporal. Su piso tiene una cubierta de material fácilmente descontaminable . Sólo se almacenan en este ambiente, los residuos acondicionados en cilindros. Asimismo, sirve como un lugar de almacenamiento intermedio para permitir el decaimiento del residuo y su posterior enterramiento en un repositorio a nivel de superficie. Sus dimensiones son 8 m de largo, 6 m de ancho y 4 m de altura.

Planta de tratamiento quimico

Esta Planta permite tratar los residuos radiactivos líquidos que tienen un interés radiosanitario. Su capacidad de tratamiento es de 100 m3 por año. Está compuesta de:

1. Tanques de almacenamiento

2. Tanque de alimentación

3. Tanque de precipitación química

4. Dosificadores de reactivos químicos

5. Tanque de líquidos clarificados

Los residuos provenientes de las plantas de decaimiento del reactor y de la planta de producción de radiosótopos son enviados, cuando así sea necesario, a la planta de tratamiento químico. Los líquidos son recepcionados en dos tanques de almacenamiento con capacidad de 6 m3 cada uno. De allí los líquidos son alimentados, haciendo uso de una bomba, a otro tanque con capacidad de 4 m3 llamado tanque de alimentación y de material de PVC. Luego de caracterizar el residuo y homogeneizarlo se envian los residuos al tanque de precipitación y con capacidad aproximada de 1.5 m3. Este tanque es de vidrio a fin de facilitar la observación y separación de los precipitados, exteriormente. Los reactivos químicos así como los ácidos y bases que se agregan para ajustar el pH, son suministrados por la parte superior del tanque de precipitación. Cuenta con agitadores para homogeneizar la mezcla y lograr una mejor precipitación. Los lodos producidos son alimentados directamente a tambores de 200 litros donde son mezclados con cemento, a fin de lograr, la retención de los contaminantes y una buena estabilidad. Los estudios a nivel de laboratorio permiten ajustar las condiciones más adecuadas para que el producto cementado, tenga una baja lixiviación y una buena resistencia mecánica.

Los líquidos sobrenadantes del tanque de precipitación, se envían a otro tanque de PVC, denominado tanque de clarificados, de aproximadamente 1 m3 de capacidad. Allí luego de analizar la actividad e identificar los contaminantes presentes, se tienen las opciones de retornarlos al tanque de precipitación, descargarlo a un lecho de infiltración o eliminarlo al desagüe común.

Núcleo del Reactor RP-0. Se observa la extensión de los 4 elementos combustibles de

control


II. SEDE CENTRAL SAN BORJA

En la cuadra 14 de la Av. Canadá se encuentran los edificios de la Sede Central del IPEN.

En dicha sede operan las siguientes dependencias:

La Alta Dirección del IPEN El Reactor de Potencia Cero (RP-0) El Centro Superior de Estudios Nucleares (CSEN)

El Centro Superior de Estudios Nucleares desarrolla múltiples cursos de capacitación del área nuclear dirigidos al sector empresarial, comunidad científica, universitarios y público en general

En esta sede se encuentra también el Reactor de Potencia Cero, que es el primer reactor que se construyó en el Perú y que cuenta con facilidades de irradiación para la realización de diversas experiencias y actividades de investigación.

REACTOR RP-0

El reactor nuclear de potencia cero (RP-0) opera a una potencia comprendida entre 1 y 10 Vatios y sirve para investigación y capacitación.

Fue puesto a crítico por primera vez el 20 de julio de 1978, con un núcleo constituido por elementos combustibles tipo varilla. En 1991 se le hizo

modificaciones para que este reactor sea un símil y utilice los combustibles tipo RP-10. Este nuevo núcleo del RP-0, con las modificaciones descritas, se puso a crítico por primera vez, el 30 de junio de 1991.

La infraestructura básica del RP-0, está compuesta por: el núcleo del reactor, un tanque de agua, una fuente de neutrones y la sala de control. La fuente de neutrones sirve para iniciar la operación del reactor. Adicionalmente, el RP-0 tiene un laboratorio con instrumentación para la medición de la actividad de las muestras irradiadas.

El RP-0 cuenta con un sistema neumático de envío de muestras, cuyo cabezal de irradiación se encuentra en la posición central del núcleo, donde se tiene un flujo neutrónico de 1E+8 n/cm²-s. Las muestras a irradiarse se envían en contenedores de polietileno de forma cilíndrica de 6.4 mm de altura por 2.5 de diámetro. Además, se pueden implementar otras facilidades de irradiación dentro del núcleo.

Usos y servicios brindados por el RP-0

Los principales usos y servicios del reactor del RP-0 son para la investigación, capacitación y entrenamiento de los profesionales de todas las ramas de las ciencias e ingeniarías.

La gran versatilidad del reactor RP-0 permite hacer estudios y mediciones del flujo neutrónico dependientes del espacio y la energía, mediciones de la reactividad del núcleo, del buckling del reactor, secciones eficaces de los elementos químicos, medición de los parámetros cinéticos, ahorro por reflector, distribución de potencia, coeficientes de realimentación, medición de masa crítica, mediciones de parámetros con técnicas de ruido neutrónico,

Sistema automático de envío y recepción de muestras


espectrometría gamma y detección de las radiaciones ionizantes.

Este reactor permite además la validación de algunos códigos de cálculo que se utilizan en la tecnología nuclear para el diseño, modificación, cambios de tipo de combustible, estudios de núcleos mixtos con diferentes tipos de combustibles, cálculo de datos nucleares, etc.

En cuanto a la investigación, el uso del RP-0 apoya a otras áreas de las ciencias. Por ejemplo, la irradiación de muestras para su estudio por la técnica de análisis por activación neutrónica.

En virtud a los convenios con las universidades, se realizan prácticas de laboratorio relacionadas con la tecnología nuclear, cumpliendo un rol muy importante en la formación académica de profesionales de diferentes

especialidades. En relación al apoyo en la formación académica, en el RP-0 se realizan experimentos de laboratorio de los cursos de física nuclear, física atómica, física de reactores, física moderna, radioquímica, tecnología nuclear, ingeniería de reactores, etc.

III. CENTRO DE MEDICINA NUCLEAR

Desde 1983, opera el Centro de Medicina Nuclear en una moderna edificación emplazada en el interior del Instituto de Enfermedades Neoplásicas (INEN), sito en Av. Aviación 3799. Fue equipado inicialmente con equipos donados por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) con los que desarrolla labores asistenciales, docentes y de investigación, dando servicios a pacientes del INEN y otros centros médicos públicos y privados de Lima y provincias.

Los radioisótopos y radiofármacos que utiliza son producidos por la Planta de Producción de Radioisótopos del IPEN.

Los equipos que actualmente posee son:

Cámaras gamma planares, que brindan servicios gammagráficos rutinarios.

Cámara SPECT marca Siemens, de un cabezal, que permite cortes tomográficos de los diversos órganos. Cuenta con una computadora de procesamiento, con software actualizado para estudios de

Cámara SPECT del Centro de Medicina Nuclear


corazón, riñón, huesos, cerebro y estudios dinámicos de otros órganos y sistemas

Un contador de pozo para investigación, que permite realizar determinación cuantitativa de la función de ambos riñones y por separado y pruebas de investigación de captación de órganos por otras estructuras. También este equipo se constituye en una herramienta para estudios de protección radiológica.

Los laboratorios de Radioinmunoanálisis (RIA) cuentan con equipos de medición automática, lo que permite ahorro de tiempo y entrega oportuna de los resultados.

Se tiene además una sala de ergometría, con el equipamiento necesario para realizar las pruebas de estrés a los pacientes que lo requieren, en las pruebas de función cardiovascular.

El personal que labora en el Centro de Medicina Nuclear es altamente calificado, habiendo desarrollado cursos de especialización en importantes centros asistenciales del mundo, tanto en Medicina Nuclear, como en ciencias afines. Frecuentemente el Centro de Medicina Nuclear recibe a

estudiantes de Medicina, Tecnología, Electrónica, Física, Enfermería con cuya participación se desarrollan diversos trabajos de investigación.

Durante el año 2002 brindó atención a 17,325 pacientes tanto en los estudios “in vivo” como “in vitro” , habiendo superado así la prestación de servicios correspondientes al año 2001, en aproximadamente 1800.

IV. PLANTA DE IRRADIACIÓN MULTIUSOS (PIMU)

Cada vez son más las empresas del ámbito alimentario y de la industria medica que deciden irradiar sus productos antes de exportarlos o comercializarlos en el mercado interno. En la Planta de Irradiación Multiuso (PIMU) del IPEN, se tratan productos con propósitos de descontaminación microbiana y de radioesterilización principalmente.

La PIMU consta principalmente de un edificio construido de concreto armado, en el que se encuentra localizada la Sala de Irradiación cuyos muros actúan como blindaje contra las radiaciones con un espesor de 1.7 m. Es en esta Sala donde los productos son expuestos a la acción de los rayos gamma provenientes de la fuente de radiaciones de Cobalto-60. Tanto el traslado de los productos hacia dentro de la cámara como el izaje de la fuente para irradiarlos, se realizan mediante equipos y dispositivos accionados en forma automática desde la consola de control.

La "fuente" radiactiva de Cobalto-60 con que se trabaja en estas instalaciones varía según el propósito de la Planta pero normalmente oscilan entre 250,000 a un millón de Curies. La fuente se encuentra almacenada, por razones de seguridad, en una poza de agua de 5 m. de profundidad y sólo es elevada a la superficie


cuando se inicia el proceso de irradiación de los productos. La planta tiene una serie de dispositivos y mecanismos que brindan seguridad en su funcionamiento. Cuenta con almacenes de tránsito destinados a albergar los productos separándolos antes y después del tratamiento.

Debido a su diseño multiuso, permite la realización de servicios de irradiación a distintos dosis y a varias clases de productos como alimentos, los cuales requieren dosis bajas y medias para la desinsectación, descontaminación

microbiana, y también a productos de uso médico, que requieren dosis altas para su esterilización.

TECNOLOGIA NUCLEAR

I. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE RADIOISOTOPOS

El uso de radioisótopos en el país data de la década de los sesenta. En un principio estos materiales se importaban de Estados Unidos, Francia y Canadá fundamentalmente para aplicaciones médicas.

En 1989 el Instituto Peruano de Energía Nuclear comenzó a producir radioisótopos y desde esa fecha se han ido incorporando progresivamente a la medicina nuclear, radioisótopos como el Iodo 131, útil en el diagnóstico y tratamiento enfermedades tiroideas; Tecnecio 99m para la obtención de imágenes y el diagnóstico de diversas enfermedades; Samario 153, para el tratamiento del dolor que produce la metástasis ósea; Iridio 192 en forma de hilos de gran aplicación en braquiterapia.

También los radioisótopos vienen siendo utilizados, por los técnicos e ingenieros del Perú, para realizar el perfilaje de pozos petroleros, recuperación secundaria de petróleo, interconexión de fuentes acuíferas, aforo de ríos, estudios de fugas en embalses, cálculos del tiempo de residencia en lagunas de oxidación, etc. El Iridio 192 en forma de discos, permiten obtener placas gammagráficas en soldaduras de tubos,

tanques, cisternas, gaseoductos, etc., haciendo posible la detección de fallas en la soldadura, burbujas, fisuras e incrustaciones.

Del mismo modo el Fósforo 32 y el Azufre 35 tienen una valiosa aplicación en agricultura, pues sirven para optimizar el uso de fertilizantes, mejoramiento de riego, aprovechamiento de fertilizantes, formas de crecimiento, etc.


CRONOLOGÍA DE PRODUCCIÓN DE RADIOISOTOPOS EN EL PERU

A partir de 1989 en el Perú se vienen produciendo los siguientes radioisótopos en diversas formas:

Nov 1989 Lantano-140 Abr 1990 Tecnecio-99m Abr 1990 Iodo-131 Oct 1991 Fósforo-32 Abr 1992 Azufre-35 Dic 1993 Generador Molibdeno/Tecnecio por activación Set 1994 Samario-153 Jun 1995 Wolframio-187/Wolframio-188 Set 1996 Disprosio-165 May 1997 Holmio-166 Oct 1998 Alambres de Iridio-192 Enero 1999 Discos de Iridio-192

II. RADIOTRAZADORES

Los trazadores radiactivos o radiotrazadores son sustancias radiactivas que incorporadas al sistema en estudio, proporcionan información sobre su comportamiento, la que se obtiene mediante la detección y el análisis de la radiación emitida. Así, los radiotrazadores se usan eficientemente para monitorear el curso de muchos procesos industriales sin interrumpir la producción.

Una de las ventajas que ofrecen los radiotrazadores, es no perturbar los procesos, debido a su utilización en pequeñas cantidades, además que no se ven afectados por las variables del proceso como a la presión, temperatura, etc. Por otro lado pueden utilizarse en diferentes formas, según el material o proceso que se esté estudiando; es decir, como líquidos, sólidos o gases. Esto permite conocer en forma simultánea el comportamiento de más de una fase, utilizando trazadores de diferentes energías para cada una de ellas.

Con la utilización de los radiotrazadores se pueden determinar parámetros de transporte de material, como por ejemplo flujos volumétricos y másicos, distribución de tiempos de residencia, coeficientes de dispersión, ubicar o

cuantificar fugas y filtraciones y realizar balances de masa, entre otras aplicaciones.

La técnica de radiotrazadores puede ser aplicada a casi todos los procesos industriales. Sus aplicaciones se relacionan con las operaciones de procesamiento de minerales: homogenización, molienda, concentración por flotación y lixiviación; procesos en los cuales es posible realizar estudios de las fases liquida y/o sólida. La industria minero metalúrgica y la del cemento y procesamiento de minerales no metálicos se presentan entonces como sectores muy atractivos para esta técnica.

Otro ejemplo de aplicación de los radiotrazadores, lo constituyen las plantas de tratamiento de agua, que utilizan la técnica para mejorar su eficiencia, para ello, se utiliza una sustancia trazadora que se inyecta en la entrada de la unidad y simultáneamente se comienza a registrar la concentración del trazador a la salida, lo que permite visualizar el funcionamiento de una unidad desde el punto de vista hidráulico.

Los trazadores radiactivos también son utilizados para hacer el seguimiento de la absorción de fertilizantes y nutrientes en las plantas.

Es necesario destacar que la técnica de trazadores radiactivos es la base de la técnica que utiliza la medicina nuclear, toda vez que se introduce en el cuerpo humano un elemento radiactivo que sirve para realizar diagnósticos de algunas enfermedades que se detallan en el área de medicina.

III. TECNICAS ANALITICAS NUCLEARES

Las técnicas analíticas nucleares son análisis de alta sensibilidad que sirven para determinar cualitativa y cuantitativamente los elementos químicos presentes en diversos tipos de muestras.

Las técnicas analíticas nucleares son idóneas para realizar análisis no destructivos de elementos presentes en el aire, agua, sedimentos, plantas, alimentos, cosechas, algas, tabaco, etc. y tiene la posibilidad de analizar un gran número de elementos simultáneamente, con gran sensibilidad, ya que se pueden analizar elementos a nivel de trazas. Estas ventajas, las hace muy útiles, en particular, para la ciencia


medioambiental y campos relacionados, análisis de piezas arqueológicas y aleaciones de metales.

A continuación se describen algunas de estas técnicas:

El análisis por activación neutrónica (AAN) es una técnica nuclear para la determinación simultánea de varios elementos químicos, con gran exactitud y sensibilidad. Consiste en la inducción de radiactividad artificial en la muestra mediante bombardeo con neutrones, seguida de la medición de la radiación característica emitida. En el Centro Nuclear RACSO, los neutrones necesarios son producidos por el reactor nuclear RP-10. El AAN es muy apropiado para trabajos de investigación aplicada en los que sea necesario analizar varios elementos en grandes números de muestras, como por ejemplo caracterización química de muestras ambientales, geológicas, arqueológicas, etc. Responsable: Mg. Patricia Bedregal

Fluorescencia de rayos X; es una técnica de análisis rápido que consiste en irradiar una muestra con radiación gamma o X, con energía suficiente para provocar la expulsión de electrones internos de los átomos presentes en una muestra; la reocupación de los sitios electrónicos vacantes genera la emisión de fotones de rayos X, característicos de cada elemento, cuya energía e intensidad se miden para determinar la identidad y proporción de los elementos de interés. La técnica se aplica a muestras tales como minerales, fragmentos de cerámica, arcillas, sedimentos, huesos, textiles, líquidos, etc. Responsable: Paula Olivera.

IV. IRRADIACION GAMMA

IV.1. Irradiación de alimentos

Una de las aplicaciones de la energía nuclear cuyo uso en el ámbito comercial mundial va en constante incremento, es la irradiación de alimentos, no sólo por su contribución a la economía, sino especialmente por su relación con la salud. En muchos países exportadores de alimentos, este proceso ha sido incorporado dentro de la cadena productiva, evitando así el rechazo de sus productos en los mercados de destino.

La Irradiación de Alimentos es un proceso físico que consiste en la exposición del alimento, empacado o a granel, a uno de los tres tipos de energía ionizante: Rayos Gamma, Aceleradores de Electrones o Rayos X. Por ejemplo, el tratamiento con rayos gamma es realizado en una cámara especial mediante un irradiador que utiliza el radioisótopo Cobalto 60, cuya aplicación a los alimentos, logra que las células microbianas, tales como bacterias, hongos y levaduras sean destruídas y los huevos de insectos y parásitos sean eliminados y/o esterilizados.

Asimismo, la energía gamma proveniente del Cobalto 60 al interactuar con el alimento, produce los mismos

cambios moleculares como en el cocido, enlatado o congelado pero a diferencia de esas técnicas, cuando dicha energía pasa a través del alimento no deja ningún tipo de residuo como sucede en los procesos químicos y tampoco incrementa su temperatura, por lo que se le denomina "PROCESO EN FRIO".

Niveles de Tratamiento y Efectos

La Irradiación de Alimentos pueden producir diferentes efectos dependiendo del alimento utilizado y de la cantidad de energía ionizante absorbida por dicho alimento. Esta energía es usualmente medida por una unidad conocida como "Gray" (Gy).

TIPO DE ALIMENTO DOSIS kGy(*)

EFECTOS

CARNE, PRODUCTOS AVICOLAS, PESCADO, PRODUCTOS MARINOS, ALGUNOS VEGETALES, PRODUCTOS HORNEADOS, ALIMENTOS PREPARADOS.

20-70

Esterilización. Los productos tratados luego pueden ser almacenados a temperatura ambiente.

ESPECIAS, CONDIMENTOS Y COMPLEMENTOS NUTRICIONALES (HIERBAS MEDICINALES)

8-30

Reducción del número de microorganimos y eliminación de insectos. Reemplaza los productos


químicos.

CARNE, AVES Y PRODUCTOS AVICOLAS, PESCADO.

1-10Retraso del deterioro. Eliminación de bacterias patógenas (Salmonella).

FRESAS Y OTRAS FRUTAS. 1-4Extensión de la vida útil debido al retraso en el crecimiento de hongos.

GRANOS, FRUTAS, VEGETALES. 0.1-1

Elimina insectos o evita su reproducción. Reemplaza a los fumigantes.

PLATANOS, MANGOS, PAPAYAS,PALTA, Y OTRAS FRUTAS.

0.25-0.35

Retraso de la Maduración.

CERDO0.08-0.15

Inactivación de Triquina y Cisticerco

PAPAS, CEBOLLAS, AJOS0.05-0.15

Inhibición de brote

CEBADA, QUINUA, MAIZ, SEMILLAS

0.010

Mutación genética radioinducida para el mejoramiento de las características físicas y químicas.

*kGy = 1000 Gray

IV.2. Radioesterilización

En la práctica médica es imprescindible que los productos y dispositivos necesarios para el cuidado de la salud, estén en condiciones estériles, es decir, que se encuentren libres de microorganismos viables a fin de asegurarle al paciente un tratamiento libre de riesgos. La aplicación de la tecnología de irradiación es una alternativa que permite óptimos resultados en materia de descontaminación y esterilización de los productos médicos en resguardo de la salud.

Esta técnica consiste, como en el caso anterior, en la exposición de materiales de uso médico, a una fuente de radiación gamma.

La Radioesterilización se inició en 1950 y en la actualidad hay más de 150 irradiadores alrededor del mundo, que realizan esterilización comercial de productos médicos.

Ventajas de la Esterilización por Radiación Gamma

Por ser un proceso en el que no se incrementa la temperatura, permite la esterilización de productos sensibles al calor (como los plásticos); y debido a la alta penetración de los rayos gamma, el producto puede ser esterilizado en su empaque final y ser comercializado inmediatamente, manteniéndose indefinidamente la esterilidad, a menos que el empaque se deteriore.

Otra ventaja importante de esta tecnología es que no deja resiudos tóxicos y no contamina el medio ambiente.

Productos que pueden ser Radioesterilizados

Derivados de celulosa: productos de algodón, gasa, sábanas, entre otros; Dispositivos en base a polímeros y caucho. Productos farmacéuticos e insumos para su fabricación. Productos para el cuidado de la salud como preparaciones oftálmicas:

base oleosa o de parafina, así como unguentos para la piel de polietilen glycol.

Productos metálicos: envases y tubos de aluminio, bisturíes, agujas, material quirúrgico, implantes.

Tejidos biológicos, derivados de la sangre y otros. Productos cosméticos como materia prima o producto terminado, tales

como cremas para el rostro, champús, reacondicionadores, polvos faciales, talcos, productos minerales, etc.

Es importante destacar que dosis de radioesterilización necesarias, están establecidas en la norma ISO TR 11137 – 1995 “Sterilization of health care products - Requirements for validation and routine control - Radiation sterilization”.

Neutrografía obtenida en el RP-10 de: patrón de calibración, balas, rodaje y candado


IV.3. Descontaminación de Aguas y Lodos residuales

La irradiación gamma también puede ser utilizada para desinfectar aguas residuales de las ciudades. Éstas de acuerdo al nivel de dosis del tratamiento, pueden ser utilizadas posteriormente, para fines de forestación y jardinería o para su emisión al ambiente como aguas no contaminadas.

Los lodos de naturaleza orgánica que traen consigo usualmente las aguas residuales pueden ser decantadas o filtradas, para su tratamiento correspondiente y su posterior uso como fertilizantes.

Estos tratamientos también se realizan con aceleradores de electrones.

V. CONTROL NUCLEONICO

La producción industrial moderna exige un control estricto de los procesos, que no sólo satisfaga los estándares de calidad, sino también permita contar con costos competitivos acorde a los requerimientos del mercado. Una de las formas de realizar este tipo de control, es a través del empleo de Sistemas de Control Nucleónico, basados en las propiedades de las radiaciones emitidas por fuentes radioisotópicas o generadores de rayos X o neutrones. Dichas propiedades permiten realizar mediciones sin necesidad de contacto, pudiéndose controlar procesos a altas velocidades, con materiales nocivos o a elevada temperatura, con materiales susceptibles de dañarse por contacto y productos envasados. Los parámetros que se pueden medir son: nivel, densidad, humedad, composición, espesor, entre otros.

Una de las técnicas de fuentes de radiación, que ha encontrado mayor aplicación, es el perfilaje gamma y neutrónico aplicado a: las columnas de destilación de petróleo, fraccionadoras de craqueo catalítico y rectificadoras en general, así como torres absorbedoras, columnas de destilación binaria, y torres empacadas en plantas químicas y petroquímicas. Cualquier distorsión de los perfiles normales se puede traducir como anomalías de funcionamiento, pudiéndose detectar errores.

VI. NEUTROGRAFIA

La neutrografía es una técnica de ensayo no destructivo similar a la radiografía común. En ésta técnica, en vez de emplear los rayos X o gamma, se emplea un haz de neutrones proveniente de un reactor nuclear que al incidir sobre un objeto, modificará el haz según la estructura interna del objeto. El haz modificado se hace incidir sobre un chasis donde se encuentra una película radiográfica que transforma la radiación incidente en una imagen interna del objeto.

Para este propósito se utiliza uno de los haces radiales del RP-10, pudiéndose analizar objetos de hasta 1 metro cúbico de volúmen.

Esta técnica es de utilidad para el análisis y detección de fisuras, fallas, componentes ocultos, dimensiones, humedad interna, etc., en todo tipo de objetos, así como para detectar el estado o la presencia de objetos hechos de compuestos orgánicos o que contienen agua, dentro de una estructura metálica.

También es útil para diversos campos de la industria, por ejemplo, la industria pirotécnica, detección de sellos y de humedad, industria aeronaútica (detección de corrosión de aluminio), prueba de blindajes a base de plomo, etc. esta técnica es complementaria a la radiografía que se realiza con rayos x o gamma en la industria.

instituto peruano de energia nuclear

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