Avances en las aplicaciones industriales de las fuentes de

Avances en las aplicaciones
industriales de las
fuentes de radiación
Por Gustavo Molina
Introducción
Las primeras aplicaciones de fuentes radiactivas se registraron en
las primeras décadas del siglo XX en tratamientos para combatir el
cáncer, cuando Marie Curie purificó minerales uraníferos y obtuvo
radio 226.
En los años cincuenta, se multiplicaron los us en
la medicina, la industria y la investigación
propiciados por la disponibilidad de fuentes radiactivas de fisión y de activación producidas en reactores nucleares o en aceleradores de partículas.
o detector y el
elemento en estudio, el
cual puede quedar entre ambos o en uno de los lados.
En la actualidad, existen decenas
de fabricantes de medidores
nucleónicos de control y decenas
de miles de estos equipos instalados en todo el mundo, aprovechando las propiedades de las
radiaciones ionizantes. Estos
medidores usan una fuente
radiactiva o emisor,
un receptor
Las aplicaciones más importantes de las fuentes radiactivas,
son las siguientes:
Medidores de nivel. Estos utilizan fuentes beta (a) y gamma
(g), por ejemplo para el control
del nivel de nado de envases de refrescos o cervezas, o de tanques que
almacenan gasolina, petróleo u otros líquidos.
Medidores de espesor. Por medio de la penetración o
reflexión de radiación beta y gamma, se mide y controla el espesor
de láminas metálicas, plástico o telas, entre otros materiales. Cuando el elemento en estudio no queda entre la fuente y el receptor, se
recurre a la reflexión de radiación.
Medidores de humedad. Analizando la retrodispersión de neutrones,
estos instrumentos miden el contenido de humedad en concretos o
pavimentos y se emplean también en aplicaciones geofísicas. El mismo principio se usa para detectar desde el exterior las internases en
tanques de almacenamiento de hidrocarburos (detección del nivel de
capas sucesivas de líquidos no solubles entre sí). En este procedimiento, el elemento en estudio queda de un solo lado del emisor y del receptor.
Radiografia industrial. Se usan fuentes de neutrones y gamma para visualizar
componentes industriales como son tuberías, piezas y torres de destilación, entre
otros. También se usan generadores de radiación con este propósito.
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Detectores de humo. Con el propósito de controlar oportunamente incendios, se usan emisores alfa de
a 241 para detectar partículas
de humo suspendidas en el
aire que se captan en dos
placas y se emite la señal
y/o se acciona una alarma
o un dispositivo para controlar el incendio.
nica con ventaja sobre otros procedimientos, para detectar interconexiones
entre pozos petroleros, en estudios
médicos y en el diagnóstico de componentes industriales, como reactores
químicos y sedimentadores, entre
otros.
Nuevas aplicaciones
Gracias a la disponibilidad y a las particularidades de las fuentes
radiactivas, así como a las condiciones de seguridad en continua superación, en los años recientes se han descubierto
nue-
Medidores de florescencia de rayos X. (Fig.
del centro) Estos equipos se
usan para hacer análisis elemental en la industria y en
geofísica. Por ejemplo, la sonda
espacial Pathfinder llevó uno de estos equipos al planeta Marte. Estos
medidores son eficientes tratándose
de elementos pesados.
Irradiación. Se usan fuentes
radiactivas o aceleradores de
partículas, para reducir la
cuenta microbiana tanto en
alimentos, como en materiales de uso quirúrgico y
otros productos, o bien,
para mejorar propiedades
físicas o químicas de materiales de uso industrial como
plásticos, que en presencia de
la radiación, se polimerizan.
Durante décadas, la industria ha usado técnicas de diagnóstico con
trazadores, de gran aceptación en diversos campos. El procedimiento
consiste en incorporar un elemento radiactivo a 1a sustancia o cuerpo en estudio, el
cual es monitoreado a través del proceso correspondiente obteniéndose diagnósticos de gran precisión
y contabilidad.
ciones
camos:
vas
aplicaentre las que desta-
Gammas inmediatas por activación
neutrónica y por dispersión
inelástica de neutrones (PGNAA por
las siglas en inglés de Promt Gamma
Neutron Activation Análisis, conocido frecuentemente solo por Promt
gamma). En la última década, se ha
desarrollado esta técnica principalmente para identificar y cuantificar
elementos de interés en la minería de
roca fosfórica, en la industria cementara, del cobre y del carbón, así como
en el análisis de perfiles geológicos
en pozos petroleros. Su particularidad
radica en poder medir las primeras
emisiones gamma (en un lapso del orden de 10-14 seg.) de gran utilidad para
Como ejemplos de lo anterior,
citaremos 1a medición de flujos de gases o líquidos, la detección de fugas en tuberías, para verificar la eficiencia de operación en
plantas de tratamiento de aguas
residuales; se utiliza también esta téc-
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detectar elementos no radiactivos
como son los señalados arriba. En el
ININ se está probando una sonda de
este tipo para aplicación en geofísica.
Medidores de flujos multifase en petróleo. Estas aplicaciones usan
DEGRA y MEGRA (acrónimos de
Dual Energy, Gamma Ray
Absorption y de Multi Energy
Gamma Ray Absorption). Se complementan con otros medidores que usan
diferentes principios físicos, como
capacitores y Venturi, para lograr la
medición. Su principal aplicación en
la actualidad es la medición del flujo
de petróleo, agua y gas en plataformas marinas. Estas técnicas también
se han comenzado a utilizar en la medición de flujo de Iodos en plantas de
beneficio. Otra técnica en desarrollo
es la activación neutrónica pulsada
(PNA), para la medición de flujos en
tuberías.
Nuevas técnicas radiográficas. En la
actualidad, la industria se está beneficiando de las técnicas tradicionalmente aplicadas al diagnóstico médico. En esta categoría están las
Perspectivas
El ININ hoy
Las aplicaciones de fuentes de radiación en la industria sufrirán cambios
importantes en el futuro inmediato,
principalmente por los siguientes factores:
✔ Miniaturización de la electrónica
y de las computadoras, que también
se seguirán haciendo más poderosas.
tomografías de transmisión (CT), de emisión,
(SPECT) y de aniquilación de positrones (PET)
Se usan en la visualización de tuberías, componentes industriales como torres de destilación
y absorción, piezas y contenedores de desechos
radiactivos, entre otras. Otra aplicación importante es la visualización con propósitos de seguridad en aduanas, aeropuertos y otras terminales, las cuales han operado durante décadas
con rayos X y que, recientemente, han comenzado a implementar el uso de fuentes radiactivas
gamma y de aceleradores de partículas.
Interconexión entre pozos de petróleo. Recientemente se ha comenzado a hacer el análisis de
interconexión entre pozos petroleros en fase gaseosa, usando metano tritiado y criptón 85 como
trazadores. Estas nuevas técnicas se agregan a
las existentes en fase líquida.
✔ Aparición de nuevos detectores
que miden radiaciones muy bajas, junto con la utilización de emisores de
bajísima radiación, como es el caso
de los plásticos y sólidos de óxido de
germanio y de bismuto, así como los
emisores termoluminiscentes, entre
otros.
✔ Los dos factores anteriores han
dado como resultado el aprovechamiento de fuentes radiactivas que en
otros países ya son exentas de licenciamiento, con lo cual se mejorará la
aceptación de estas tecnologías.
✔ La tendencia al uso de aparatos
generadores de radiación ionizante,
que continuarán desplazando a fuentes radiactivas.
Algunas de las tecnologías mencionadas anteriormente, ya son de uso frecuente en México, aunque, como ocurre en otras áreas, continuamos siendo un país importador de equipos. Es
pertinente realizar esfuerzos a fin de
establecer en el país compañías
desarrolladoras y fabricantes de equipos industriales que utilicen como
principio la medición las radiaciones
ionizantes.
En este sentido, el Instituto Nacional
de Investigaciones Nucleares tiene
mucho que aportar, gracias a la experiencia de un importante número de
especialistas en los campos de detección, electrónica, automatización y
física de radiaciones, que forman parte
de la institución. ❉
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