RICERCA ITALIANA     

Sviluppo di tecniche per la rivelazione, spettrometria e dosimetria neutronica nelle più recenti applicazioni mediche ed industriali

Università di Pisa

Abstract

Varie applicazioni tecnologiche sono associate all'esistenza di campi neutronici la cui accurata caratterizzazione è necessaria e spesso molto complessa. Lo scopo generale di questo progetto è lo sviluppo di alcuni rivelatori per spettrometria e dosimetria neutronica che consentano il superamento di alcune limitazioni dei sistemi attuali, nonché la realizzazione e caratterizzazione di opportuni irradiatori neutronici da utilizzare anche per validare, caratterizzare e comparare tra loro i nuovi rivelatori.
In particolare, questi nuovi rivelatori avranno lo scopo di permettere misure in campi assai intensi e pulsati di neutroni. Un'importante classe di tali campi è legata all'uso di acceleratori medicali e di ricerca dove la radiazione primaria (elettroni, protoni, ioni leggeri etc.) produce un campo neutronico secondario attraverso l'interazione con i materiali circostanti e/o con il paziente stesso. Nel caso degli acceleratori medicali, tale campo determina una dose indesiderata che deve essere accuratamente valutata. Per queste tipologie di applicazioni è necessario l'utilizzo di particolari tecniche di rivelazione dei neutroni e di caratterizzazione del fascio.
Due Unità di Ricerca di questa proposta affronteranno unitamente il caso delle misure presso gli acceleratori medicali. In particolare, si prevede di utilizzare sistemi basati su rivelatori a bolle (Unità di Ricerca 1, UR1) ed a tracce con CR-39 e LR-115 (Unità di Ricerca 2 >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giorgio Curzio Università degli Studi di PISA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Lo scopo generale di questa proposta è lo sviluppo di rivelatori per spettrometria e dosimetria neutronica che consentano il superamento di alcune limitazioni dei sistemi attuali. Saranno, inoltre, sviluppati e caratterizzati sperimentalmente alcuni irradiatori neutronici basati sia su sorgenti di neutroni del tipo Am-Be che sul reattore di ricerca AGN-201 “Costanza”. Tali irradiatori oltre a rappresentare uno strumento unico in Italia, saranno impiegati per la messa a punto dei nuovi rivelatori per dosimetria e spettrometria neutronica sviluppati in questo progetto di ricerca. In particolare, questi rivelatori avranno lo scopo di permettere misure in campi di neutroni assai intensi e pulsati. I rivelatori saranno sviluppati per operare principalmente nel Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO) in costruzione a Pavia, ma possono trovare applicazione anche presso altre strutture che ospitano acceleratori medicali e di ricerca. A questo proposito, oltre la citata messa a punto presso gli irradiatori neutronici realizzati nell’ambito di questo progetto di ricerca dall'UR3, sarà effettuata anche un'estesa campagna di misure sperimentali presso centri italiani ed europei.
Gli obiettivi specifici della UR1 possono essere schematizzati nel modo seguente:
a) Sviluppo di uno spettrometro volumetrico ad emulsioni surriscaldate basato sulla lettura ottica del segnale per le misure di campi neutronici secondari generati da acceleratori di adroni per >>>

Risultati parziali attesi

I risultati principali di questo progetto di ricerca saranno lo sviluppo, la completa caratterizzazione e l'uso esperto di una sere di metodologie di larga applicabilità per la dosimetria in radioprotezione nelle applicazioni medicali ed industriali e l'allestimento di sistemi di irraggiamento neutronico per la loro messa a punto e validazione.
Verrà sviluppata tutta una serie di strumenti avanzati per la determinazione della dose in campi di radiazione complessi. Prima della loro applicazione ad esempio presso le istallazioni medicali, l'insieme degli strumenti messi a punto da questo gruppo di ricerca verrà completamente caratterizzato attraverso tutta una serie di misure eseguite in campi neutronici di riferimento e configurazioni standard. Una estensiva indagine in diverse e rappresentative installazioni medicali sarà condotta al fine di ottenere informazioni di riferimento e procedure standard volte alla risoluzione dei problemi di sicurezza ed efficacia delle procedure mediche.
Questa ricerca fornirà informazioni fondamentali necessarie al fine di valutare le tecniche di radioterapia esistenti o emergenti. Inoltre i risultati ottenuti potranno essere utilizzati per la preparazione da parte della IEC (International Electrotechnical Commission) e della ICRP (International Commission on Radiological Protection) dei documenti guida riguardo le nuove modalità di radioterapia.
Il progetto porterà inoltre al completo sviluppo e >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

In ambito radioprotezionistico la valutazione dell'equivalente di dose da neutroni viene effettuata normalmente con sonde portatili o dosimetri personali. Le misure ottenute con questi strumenti sono utilizzate per valutare il rischio individuale in seguito all'esposizione da radiazioni ionizzanti e verificare il soddisfacimento dei limiti di dose imposti dalla normativa vigente. L'accuratezza delle misure ottenute, e quindi il loro grado di affidabilità, sia con gli strumenti portatili che con i dosimetri personali, dipende in maniera molto marcata dalla distribuzione energetica dei neutroni. Ad oggi non esiste un singolo rivelatore che presenti una risposta dosimetrica ideale per i neutroni di tutte le energie che si incontrano in radioprotezione o radioterapia. Per ottenere una stima quantitativa dell'accuratezza nella misura delle quantità operazionali che caratterizzano i campi neutronici, è pertanto necessario avere a disposizione informazioni sullo spettro di neutroni presente negli ambienti di misura, nei quali i lavoratori sono esposti. Sulla base di tali dati, misure o calcoli, è possibile ricavare l'equivalente di dose ambientale utilizzando i coefficienti di conversione da fluenza ad equivalente di dose ambientale disponibili in letteratura [1].
Spettrometri per la misura di spettri fotonici e neutronici sono in uso sin dai tempi della scoperta di queste radiazioni. Durante il corso degli anni i dati ottenuti con questi strumenti >>>