Tesis PARA OBTENER EL GRADO DE LICENCIADO EN FÍSICA

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1 FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICA OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO Y CÁLCULO DE BLINDAJE PARA EL BÚNKER DEL SERVICIO DE RADIOTERAPIA DEL INSTITUTO DE ONCOLOGÍA Y RADIOTERAPIA DE LA CLÍNICA RICARDO PALMA Tesis PARA OBTENER EL GRADO DE LICENCIADO EN FÍSICA PRESENTA: Ruben Alinber Quenhua Huapula ASESOR DE TESIS: Mg. Arminda Tirado Rengifo LIMA- PERÚ 2016

2 ÍNDICE Pág. RESUMEN... 1 ABSTRACT... 3 INTRODUCCIÓN... 4 CAPÍTULO I: ENFOQUE DE LA TESIS ANTECEDENTES PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Formulación del problema JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS Objetivos específicos FUNDAMENTOS DE LA FÍSICA DE LAS RADIACIONES Y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA Generación de rayos X Mecanismos de producción de rayos X Tipos de radiación Interacción de la radiación electromagnética con la materia Efecto Compton o dispersión de Compton Efecto fotoeléctrico o absorción fotoeléctrica Producción de pares Dispersión de Rayleigh o dispersión coherente Atenuación de los rayos X y gamma Atenuación exponencial Magnitudes de interacción Aceleradores lineales de uso médico (LINAC) Estructura de los aceleradores viii

3 Generación de radiación en un LINAC Fundamentos de protección radiológica para instalaciones de radioterapia Principios fundamentales de protección radiológica Seguridad radiológica en instalaciones de radioterapia Técnicas básicas de protección contra radiaciones ionizantes para irradiación externa Principales blindajes para la atenuación de radiación X y gamma CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO BASES TEÓRICAS ESPECIALIZADAS SOBRE LA OPTIMIZACIÓN DE BLINDAJES EN INSTALACIONES DE RADIOTERAPIA PRINCIPALES PROTOCOLOS ESTABLECIDOS PARA EL CÁLCULO DE BLINDAJE EN INSTALACIONES DE RADIOTERAPIA Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) Consejo Nacional de Protección y Medición de Radiación (NCRP) Diseño y evaluación de la estructura del blindaje para el uso médico de rayos X & rayos gamma de energías hasta 10 MeV Directrices de diseño para la protección contra las radiaciones 0,1-100 MeV en instalaciones con acelerador de partículas Diseño y evaluación de la estructura del blindaje para instalaciones de radioterapia con rayos X & rayos gamma de energías mayores a 10 MV Asociación Americana de Físicos en Medicina (AAPM) Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) Parámetros y ecuaciones de cálculo de blindaje Barreras de protección Límites de dosis (P) Clasificación de las áreas Tamaño de campo (F) ix

4 Carga de trabajo (W) Factor de uso (U) Factor de ocupación (T) Ecuaciones de cálculo Barrera primaria Parámetros para calcular el largo de la barrera primaria Límite de dosis fuera de la sala de tratamiento en cualquier hora (Rh) Barreras secundarias Límite de dosis fuera de la sala de tratamiento en cualquier hora Puertas y laberintos Puertas de acceso directo Blindaje de las paredes adyacentes a la puerta de acceso directo CAPÍTULO III: MÉTODO EQUIPOS Características técnicas del acelerador lineal del Instituto de Oncología y Radioterapia de la Clínica Ricardo Palma Características dosimétricas del acelerador lineal del Instituto de Oncología y Radioterapia de la Clínica Ricardo Palma MATERIALES AMBIENTES PROCEDIMIENTO PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS Cálculo de blindaje en función de los datos proporcionados por las autoridades del Instituto de Oncología y Radioterapia de la Clínica Ricardo Palma Cuarto de comando consola Cuarto de comando consola x

5 Barrera primaria que colinda con el subsuelo Barrera secundaria que colinda con el consultorio Techo Barrera secundaria del techo Espesor de la pared del laberinto Cálculo del blindaje de la puerta CAPÍTULO IV: RESULTADOS ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS VALIDACIÓN DE RESULTADOS Validación de resultados mediante el límite de dosis en cualquier hora CAPÍTULO V DISCUSIÓN CONCLUSIONES SUGERENCIAS Y RECOMENACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS xi

6 Lista de tablas Tabla 1. Límites de dosis para público Tabla 2. Límites de dosis para POE Tabla 3. Factores de uso para barreras primarias Tabla 4. Factores de ocupación Tabla 5. Características técnicas del LINAC Tabla 6. Características específicas del LINAC Tabla 7. Ventajas y desventajas de los materiales utilizados para blindajes de instalaciones Tabla 8. Determinación de la carga de trabajo W Tabla 9. Espesores necesarios para el blindaje del acelerador lineal Tabla 10. Parámetros para calcular el Rh para POE y Público Tabla 11. Corrección de lecturas de dosis en cualquier hora Tabla 12. Parámetros para calcular dosis en cualquier hora (Rh ) corregido para POE y Público xii

7 Lista de figuras Figura 1. Representación de la radiación primaria y secundaria Figura 2. Radiación de fuga y dispersa Figura 3. Efecto Compton Figura 4. Efecto Fotoeléctrico Figura 5. Producción de pares Figura 6. Atenuación exponencial Figura 7. Configuración de un acelerador lineal Figura 8. Representación de las barreras protectoras y distancias Figura 9. Parámetros utilizados para el cálculo del factor de transmisión para la radiación dispersada por el paciente Figura 10. Distribución de la sala general para la definición de los parámetros utilizados en blindaje para puerta y laberinto Figura 11. Plano de las paredes y piso del búnker Figura 12. Plano del techo del búnker Figura 13. Diseño optimizado del búnker xiii

8 Lista de Gráficas Gráfica 1. Cálculo de barrera primaria de la consola Gráfica 2. Cálculo de la barrera secundaria de la Consola Gráfica 3. Cálculo de la barrea primaria del subsuelo Gráfica 4. Cálculo de la barrea secundaria del consultorio Gráfica 5. Cálculo de la barrera primaria del techo Gráfica 6. Cálculo de la barrea secundaria del techo Gráfica 7. Cálculo del espesor del laberinto Gráfica 8. Cálculo del espesor de la puerta Gráfica 9. Límite de dosis en cualquier hora para POE Gráfica 10. Límite de dosis en cualquier hora para Público xiv