Análisis multielemental utilizando los neutrones

Una de las técnicas nucleares más versátiles que existen se llama prompt-gamma. En español, la conocemos como análisis por activación neutrónica por gammas inmediatos. Con solo analizar los espectros de la radiación gamma que se emiten de la muestra se puede hacer análisis cualitativos y cuantitativos.

Debido a que esta técnica identifica simultáneamente varios de los elementos presentes en una muestra y es un método no destructivo de análisis elemental que presenta una baja actividad residual, ha encontrado aplicaciones en la medicina, agricultura, biología, medioambiente y geología.

 

Todo comienza cuando bombardeamos una muestra con neutrones; en esta interacción los núcleos atómicos de estas muestras absorben los neutrones y, de esta forma, quedan excitados. Para que pierda esa excitación emite radiación gamma, que es como una huella digital de los átomos que conforman la muestra. Y la intensidad con que se registran estas reacciones nos dan la cantidad de átomos que existen.

 

Las radiaciones gamma tienen una vida muy corta, por eso se les llama gammas inmediatos, lo que implica que no producen residuos radiactivos porque todos decaen rápidamente en el tiempo, y esto, además, se considera una ventaja de esta técnica.

 

Puede ser muy útil también a la hora de hacer análisis de hidrógeno, nitrógeno, carbono, calcio, sodio, cloro, yodo y fósforo presentes en el cuerpo humano; así, se pueden hacer análisis de metales pesados en seres vivos. Hay mucha literatura científica sobre este tema.

 

Otra aplicación muy importante se obtiene en el campo médico, esta técnica es propicia en la técnica de terapia por captura de neutrones, a fin de saber cuánto boro ha sido retenido en los tumores que se quiere tratar. 

 

No menos importantes son los usos industriales de esta técnica. Tuve oportunidad de conocerla en la fabricación de cemento. Allí se aplica un sistema no muy complejo para determinar las concentraciones de elementos como el SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO y SO3 en tiempo real y en campo. En la minería, también tiene sus buenos resultados, determinando concentraciones de diferentes elementos, como el caso del uranio, cobre, entre otros.

Como se puede ver esta técnica tiene diversas aplicaciones y su implementación requiere una fuente de neutrones; ésta se puede conseguir utilizando una salida de neutrones de nuestro reactor nuclear RP-10 o también empleando una fuente de neutrones portátil de fuente pulsada o de californio; algunos ya usan fuentes de neutrones de americio-berilio.

 

En algunos casos se utiliza un detector de germanio hiperpuro de alta resolución, acoplado a un analizador multicanal de pulsos y su electrónica asociada, aunque en trabajos de campo también usamos detectores de centelleo, más baratos y versátiles. Lo que hace esta instrumentación es medir la energía y la intensidad de la radiación prompt-gamma emitida. Para adquirir datos y procesar los espectros se emplea una computadora y se utilizan programas de análisis de datos.

Espero pronto culminar unos trabajos que vengo realizando con físicos nucleares de otros países y seguir contándoles las bondades de esta técnica y cómo esta puede dejar de ser una técnica que se realice en un solo lugar, como es el Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN) y ampliemos sus usos a cualquier otro laboratorio con nuevas tecnologías de producción de neutrones.