Estudio de la dosis recibida por los trabajadores de las instalaciones de un Acelerador Lineal de Electrones (LinAc) debido a la contribución de fotoneutrones y productos de activación

Abstract

Abstract The main cause of mortality around the world is cancer, and it is expected that in the coming decades, cases of cancer in the population will be doubled. Despite this, it is possible to prevent, detect and treat many types of cancer using radiation as a treatment against this illness. Radiation therapy is one of the most widespread treatments applied to patients suffering from certain types of cancer. It employs ionizing radiation to damage or destroy cancer cells in the treatment area, and reduce or eliminate completely tumors. But, just as cancer cells are damaged, surrounding healthy tissues can also become damaged and produce unwanted effects to patients. Radiotherapy treatments are usually performed with linear accelerators, LinAc, which it allows to irradiate a tumor very accurately, avoiding the damage of surrounding healthy tissue. It uses beams of different energies, according to the energy established in the treatment planning. Usually, when these beams are high energies beams (> 10 MeV) photonuclear reactions are induced due to the interaction of photons with the LinAc head materials. These photonuclear reactions generate neutrons that are undesirable in the treatment, because they are an additional source of radiation and it means an additional radiological risk for the patients and workers. The work presented here, expects to quantify the amount of extra neutrons that have occurred in the medical linear accelerator Varian, due to these photonuclear reactions. To do this, we use the calculation program that is mainly used in the simulation of the transport of neutrons, photons and electrons: Monte Carlo N-Particle Code (MCNP).

Resumen El cáncer es una de las principales causas de mortalidad en todo el mundo, y se prevé que, en las próximas décadas, se dupliquen los casos de cáncer en la población. A pesar de esto, es posible prevenir, detectar y tratar muchos tipos de cáncer gracias al uso de la radiación como tratamiento contra esta enfermedad. La radioterapia es uno de los tratamientos más generalizados aplicados a los pacientes que padecen determinados tipos de cáncer. Emplea el uso de radiación ionizante para lesionar o destruir las células cancerosas en el área del tratamiento, y reducir o eliminar por completo los tumores. Pero, al igual que se dañan las células cancerosas, también pueden llegar a dañarse los tejidos sanos circundantes y producir efectos secundarios no deseados. Los tratamientos de radioterapia se llevan a cabo, generalmente, con aceleradores lineales, denominados LinAc, que permite irradiar un tumor de forma muy precisa, evitando así, dañar el tejido sano circuncidante. Utiliza haces de diferentes energías, de acuerdo a la energía establecida en la planificación del tratamiento. Generalmente, cuando dichos haces son de energías elevadas (>10 MeV), se inducen reacciones fotonucleares debido a la interacción de los fotones con el material que constituyen la cabeza del acelerador. Estas reacciones fotonucleares generan neutrones que son indeseables en el tratamiento, ya que son una fuente adicional de radiación y supone un riesgo radiológico adicional para los pacientes y trabajadores. Con el trabajo que se presenta a continuación, se pretende cuantificar la cantidad de neutrones extra que se han producido en el acelerador lineal médico Varian, debido a dichas reacciones fotonucleares con las partes del acelerador y la propia instalación. Para ello, se hace uso del programa de cálculo que principalmente se usa en la simulación del transporte de neutrones, fotones y electrones: Monte Carlo N-Particle Code (MCNP).

Resum El càncer és una de les principals causes de mortalitat a tot el món, i es preveu que, en les pròximes dècades, es dupliquen els casos de càncer en la población. Tot i això, és possible previndre, detectar i tractar molts tipus de càncer gràcies a l'ús de la radiació com a tractament contra aquesta malaltia. La radioteràpia és un dels tractaments més generalitzats aplicats als pacients que patixen determinats tipus de càncer. Empra l'ús de radiació ionitzant per a lesionar o destruir les cèl·lules canceroses en l'àrea del tractament, i reduir o eliminar per complet els tumors. Però, igual que es danyen les cèl·lules canceroses, també poden arribar a danyar-se als teixits sans circumdants i produir efectes secundaris no desitjats. Els tractaments de radioteràpia es duen a terme, generalment, amb acceleradors lineals, denominats Linac, que permet irradiar un tumor de forma molt precisa, evitant així, danyar el teixit sa circuncidante. Utilitza feixos de diferents energies, d'acord a l'energia establerta en la planificació del tractament. Generalment, quan aquests feixos són d'energies elevades (> 10 MeV), s'indueixen reaccions fotonuclears a causa de la interacció dels fotons amb el material que constitueixen el cap de l'accelerador. Aquestes reaccions fotonucleares generen neutrons que són indesitjables en el tractament, ja que són una font addicional de radiació i suposa un risc radiològic addicional per als pacients i treballadors. Amb el treball que es presenta a continuació, es pretén quantificar la quantitat de neutrons extra que s'han produït en l'accelerador lineal metge Varian, a causa de les esmentades reaccions fotonucleares amb les parts de l'accelerador i la mateixa instal·lació. Per a això, es fa ús del programa de càlcul que principalment es fa servir en la simulació del transport de neutrons, fotons i electrons: Montecarlo N-Particle Code (MCNP).