Nucleus N o 49, 2011

Acondicionamiento de las fuentes de radio 226 en Cuba

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Acondicionamiento de las fuentes de radio 226 en Cuba

Juan Carlos Benítez Navarro1, Mercedes Salgado Mojena1, Niurka González Rodríguez1, Rafael Castillo Gómez1,Ania Berdellans Escobar1, Lázaro Otero Cabrera2

1Centro de Protección e Higiene de las RadiacionesCalle 20 NO 4113 e/ 41 y 47, Playa. La Habana, Cuba2Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear (CEADEN)Calle 30 NO 502 e/ 5ta Ave. y Calle 7ma. Playa. La Habana, Cubamercedes@cphr.edu.cu

ResumenDebido al riesgo que representa el empleo del Ra-226, a nivel internacional se ha recomendado sus-pender la producción y uso de fuentes radiactivas selladas de este radionúclido. Consecuente conesto, las fuentes de Ra-226 en Cuba fueron recogidas, caracterizadas y acondicionadas. El trabajodescribe los aspectos operacionales y de seguridad relacionados con el acondicionamiento de lasfuentes radiactivas de Ra-226, para lo cual se requirió de una autorización de la Autoridad Regulado-ra, otorgada en forma de un Permiso Especial. Una evaluación radiológica de todas las operaciones,el informe de seguridad, así como el plan de emergencia se elaboraron y aprobaron antes de lasoperaciones. Se estableció un sistema integral de gestión de la calidad que demostró la confi abilidaddel trabajo. Como resultado de estas operaciones, se encapsularon y acondicionaron 188,5 GBqde Ra-226 contenidos en diferentes tipos de fuentes radiactivas (agujas y tubos de braquiterapia,fuentes de control, etc.). Las cápsulas con las fuentes se acondicionaron para su almacenamientoprolongado dentro de cinco bultos, de manera que se puedan recuperar.

Conditioning of radium 226 sources in CubaAbstractThe production and use of Ra-226 sealed sources was internationally recommended to be halted forhealth and safety reasons. Consequently, all Ra-226 sources in Cuba were collected, characterizedand conditioned. The paper describes the safety and operational aspects related to the Ra-226 con-ditioning. For this, a Special Permission was granted by the Regulatory Body, as required. A radiolo-gical assessment, a safety report as well as an emergency plan were prepared and approved beforethe operations. The work was accomplished with due reliability following an established comprehen-sive Quality Management System. As a result of these operations, 188.5 GBq of Ra-226, containedin different types of radiation sources (brachytherapy needles and tubes, standard sources for cali-bration, etc.) were encapsulated and conditioned. The capsules with the sources were conditioned ina retrievable form within fi ve waste packages intended for long term storage.

Introducción

Las fuentes radiactivas selladas de Ra-226 hansido empleadas en Cuba desde la década del 40para servicios de braquiterapia en diferentes hospi-tales del país. Debido a las características adversasdel Ra-226 (formación del gas radiactivo Rn-222 ylargo período de semidesintegración, 1600 años),internacionalmente se acordó suspender su uso confi nes médicos y sustituirlo por otros radionúclidos

como el Cs-137, Co-60, Ir-192, entre otros. Con-secuente con esto, las fuentes de Ra-226 fueronrecogidas de los hospitales del país y trasladadasal almacén de desechos radiactivos del Centro deProtección e Higiene de las Radiaciones (CPHR).El CPHR es la institución responsable de la gestiónde los desechos radiactivos en Cuba [1]. Algunasde estas fuentes estaban deshermetizadas, lo queprovocó la contaminación de contenedores y cajasmetálicas donde estas se almacenaban.

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El Organismo Internacional de Energía Atómi-ca (OIEA) ha brindado asistencia técnica directa alos Estados Miembros en relación con la gestión delas fuentes en desuso de Ra-226 [2]. En el casode Cuba se proporcionó el equipamiento necesariopara las operaciones.

La gestión de las fuentes de Ra-226 en el CPHRincluyó caracterización, segregación y acondiciona-miento de las fuentes de radio; almacenamiento delos bultos acondicionados; así como una evaluaciónde seguridad preliminar de todas las operaciones.Las operaciones comenzaron en 2005 con la carac-terización, segregación e inventario de las fuentesde radio y concluyeron en julio de 2007, cuando serealizó el acondicionamiento.

Inventario de las fuentes de Ra-226

Las fuentes en desuso de Ra-226, fundamen-talmente agujas y tubos de braquiterapia, se reco-gieron en diferentes instalaciones médicas de todoel país. Otras fuentes también fueron recogidas enindustrias (usadas para diagrafía de pozos) y eninstituciones docentes y de investigación (fuentesde control y docentes). No se disponía de informa-ción sobre las fuentes recogidas en las instalacio-nes usuarias, por tanto se desconocía la cantidadtotal de radio almacenada en las instalaciones degestión de desechos radiactivos. Al ser esta infor-mación esencial para planifi car las operaciones deacondicionamiento, se realizó una caracterizacióndetallada de las fuentes (Fig. 1-a), que permitióidentifi car el radionúclido (para precisar que erarealmente Ra-226) y estimar las actividades. Algu-nos tubos estaban incrustados en diferentes tiposde aplicadores médicos, que fue necesario desar-mar para recuperar las fuentes (Fig. 1-b).

Figura 1. a) Caracterización de las fuentes de Ra-226; b) iden-tifi cación de radionúclidos y recuperación de las fuentes de losaplicadores.

Un espectrómetro gamma portátil, modelo Ex-ploranium, se empleó para identifi car los radionú-clidos. La actividad de las fuentes fue estimada apartir de la tasa de dosis medida a una distanciade 1 metro de estas, considerando la geometría defuente puntual.

Una vez caracterizadas, las fuentes de braqui-terapia fueron segregadas en grupos y colocadasen contenedores de plomo individuales, de mane-ra que la actividad total no sobrepasara 1,85 GBq(50 mCi). Esta es la actividad máxima de Ra-226a ser acondicionada por cápsula [2]. De esta for-ma se prepararon 81 contenedores con un totalde 1009 agujas y tubos de braquiterapia. Otras 62fuentes procedentes de otras aplicaciones fuerontambién caracterizadas y registradas. Finalmentese preparó un inventario detallado y actualizado delas fuentes de radio en desuso. La tabla 1 muestraun resumen de este inventario. Los niveles de ra-diación y de contaminación en la superfi cie de loscontenedores con las fuentes de Ra-226 fuerontambién medidos y registrados. Las operacionesde caracterización/segregación se realizaron enun ambiente seguro, con la adecuada ventilacióny tomando las medidas de protección radiológicanecesarias.

Tabla 1. Resumen del inventario de las fuentes en des-uso de Ra-226 en la instalación de almacenamiento dedesechos radiactivos

Tipo defuente

Cantidadtotal

Actividad,GBq

Actividad,mCi

Agujas ytubos debraquiterapia

1009 168,7 4559,8

Otras fuentes(diagrafíade pozos,docentes, decontrol, etc.)

62 19,8 533,9

Total 1071 188,5 5093,7

Las siguientes operaciones se planifi caron deacuerdo con este inventario, y se estimaron lascantidades de materiales necesarias para el acon-dicionamiento (cantidad de cápsulas, contenedoresde blindaje y tanques encamisados).

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Autorización de las operacionesde acondicionamiento de Ra-226

El acondicionamiento de Ra-226 no estaba in-cluido entre las prácticas autorizadas en la LicenciaInstitucional de Operación de las Instalaciones deGestión de Desechos Radiactivos vigente en estaetapa (CH26-L9(029)07). Por tanto fue necesariosolicitar una autorización adicional para estas ope-raciones. La documentación en apoyo a esta solici-tud incluyó el Informe de Seguridad correspondien-te, los Procedimientos para todas las operaciones yel Plan de Emergencia.

El Informe de Seguridad contenía instruccionesde seguridad específi cas para la manipulación delas fuentes en desuso de Ra-226. La preparación depuestos de trabajo adecuados y sufi cientes para lamanipulación de las fuentes radiactivas fue un princi-pio básico observado para evitar exposición ocupa-cional innecesaria y dispersión de la contaminación.

Los elementos y sistemas importantes para laseguridad incluyen: blindaje y confi namiento, se-gregación de las operaciones, pinzas, dispositivosde izaje, sistema de ventilación, vigilancia radiológi-ca de zonas y puestos de trabajo durante las opera-ciones, vigilancia radiológica del personal, mediosindividuales de protección, sistema de recoleccióny control de efl uentes.

De acuerdo con las regulaciones nacionales [3]y a las Series de Seguridad del OIEA [4], es ne-cesario realizar una evaluación de seguridad detodas las operaciones relacionadas con la mani-pulación de las fuentes radiactivas para demostrarque la instalación y las operaciones son seguras.La evaluación de seguridad para las operacionesde acondicionamiento de las fuentes de Ra-226 fuerealizada e incluida en el Informe de Seguridad. Sedemostró que la metodología propuesta se podíaimplementar de forma segura y en correspondenciacon los requisitos de protección radiológica para lostrabajadores y el público.

Las dosis previstas para cada operador se es-timaron teniendo en cuenta las actividades de Ra-226 que serían manipuladas, la confi guración delos blindajes de cada puesto de trabajo, la distanciaa las fuentes y el tiempo de exposición requeridopara cada operación. Los resultados de la estima-ción de las dosis se muestran en la tabla 2. Lasdosis efectivas en todos los casos fueron inferioresa la restricción de dosis establecida para las prác-ticas de gestión de desechos radiactivos, que es10 mSv anual.

Tabla 2. Estimación de las dosis a recibir por los opera-dores durante el acondicionamiento de fuentes de Ra-226

Operador Dosis efectivatotal, mSv

Dosis equivalenteen manos, mSv

Op1 1,8 14,3

Op2 0.6 31,1

Op3 0,6 31,1

Op4 0,2 3,6

Op5 3,1 9,4

En el Plan de Emergencia se analizaron los es-cenarios que pudieran resultar en una exposición ac-cidental. Se incluyeron los siguientes sucesos postu-lados: caída de una caja metálica con contenedorescon fuentes sin acondicionar durante su trasladodesde la instalación de almacenamiento hacia el lu-gar de las operaciones; caída de un contenedor confuentes sin acondicionar durante su manipulación;caída de una cápsula con fuentes antes de su sella-do por soldadura; caída de una cápsula ya sellada;caída de bulto acondicionado durante su manipula-ción o transporte; interrupción de la energía eléctricadurante las operaciones de acondicionamiento. Te-niendo en cuenta la magnitud y consecuencias deestos sucesos potenciales se planifi caron las medi-das de protección y se entrenó el personal.

El Informe de Seguridad, los procedimientospara todas las operaciones y el Plan de Emergen-cia fueron aprobados por la Autoridad Reguladora,quien realizó una inspección preliminar a las ins-talaciones de Gestión de Desechos Radiactivospara verifi car el cumplimiento de los requisitos deseguridad. Durante esta inspección se realizaronlas pruebas en frío, y se otorgó la autorización enforma de un Permiso Especial, CH26-P19(044)07.

Preparación de los puestos de trabajoy otras actividades preliminares

Equipamiento y materiales requeridos

La metodología de acondicionamiento de lasfuentes de Ra-226 es diferente a la de otras fuen-tes radiactivas [2]. El sellado íntegro de las cápsulaspara controlar la emanación de radón es esencial eneste caso. La exposición a la radiación debe ser limi-tada con el uso de blindajes adecuados. Los conte-nedores de blindaje están diseñados para garantizarademás, la protección física de las fuentes.

El equipamiento y dispositivos necesarios para elacondicionamiento de las fuentes de Ra-226 en Cuba

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fueron proporcionados por el OIEA. Esto incluyó cáp-sulas de acero inoxidable, contenedores de blindaje,equipo de soldar TRITON 160 TIG-DC, mesa rotatoriapara facilitar las operaciones de soldadura, sistemade fi ltración móvil y ventana de vidrio plomado.

Otra parte importante del equipamiento, dispositi-vos y materiales fueron adquiridos localmente o prepa-rados por el CPHR. Por ejemplo: láminas de plástico,pinzas para la manipulación de las fuentes y las cáp-sulas, herramientas para grabado, tanques encamisa-dos, contenedor de soldar, equipamiento para verifi carla hermeticidad de las cápsulas después de soldadas,medios de protección individual, dosímetros persona-les, etiquetas, dispositivos de izaje, entre otros.

Preparación de los puestos de trabajo

Los puestos de trabajo para las operaciones deacondicionamiento se prepararon en la Planta deTratamiento de Desechos Radiactivos (PTDR), ga-rantizando un fl ujo adecuado de las fuentes radiac-tivas, desde su entrada a la instalación (sin acondi-cionar) hasta la salida como bulto acondicionado. Seprepararon 8 puestos de trabajo (PT1 a PT8).

Las superfi cies de los puestos de trabajo y el pisose cubrieron con plástico. El puesto de trabajo parala transferencia de las fuentes (PT2). Se prepararoncon ladrillos de plomo y una ventana de vidrio plo-mado como blindaje. Sobre este puesto de trabajose instaló un sistema de ventilación con fi ltros de altaefi ciencia (HEPA). Las áreas designadas para el se-llado de las cápsulas por soldadura y para el controlde hermeticidad de estas, puestos de trabajo PT3 yPT4 respectivamente, se prepararon con los blinda-jes requeridos. Se garantizó la iluminación necesariaen todas las áreas. Una vista general de los puestosde trabajo PT2, PT3 y PT4 se muestra en la Fig. 2.

Figura 2. Puestos de trabajo para el acondicionamiento delRa-226 (PT2, PT3 y PT4).

Descripción de las operacionesde acondicionamiento de las fuentes de Ra-226

Las fuentes de radio en Cuba se acondiciona-ron, siguiendo la metodología del OIEA [2]. Loscontenedores de almacenamiento con las fuenteseran trasladados uno a uno desde la caja metálicasituada en el puesto de trabajo PT1 hacia el puestode trabajo PT2, donde se realizaba la transferenciade las fuentes a las cápsulas de acero inoxidable.La actividad total en la cápsula era verifi cada porlos niveles de tasa de dosis medidos a una dis-tancia específi ca de esta, usando la geometría defuente puntual. Cuando la cápsula ya estaba llena(la actividad total era 1,85 GBq aproximadamente)se colocaba la tapa. Los valores de tasa de dosis yactividad total en la cápsula eran registrados; estainformación luego era usada para completar el for-mulario del bulto acondicionado. Posteriormente lacápsula era trasladaba al área de soldadura (PT3),donde se realizaba el sellado y se dejaba enfriar. Lacápsula sellada era trasladada al PT4 para el con-trol de hermeticidad de acuerdo con el método dela burbuja descrito en la Norma Internacional ISO9978 [5].

Todas las fuentes de Ra-226 se colocaron en84 cápsulas de acero inoxidable y selladas. Cincode las cápsulas no pasaron el control de hermetici-dad satisfactoriamente, se colocaron temporalmen-te en el PT8 y posteriormente fueron rectifi cadas.Las cápsulas selladas se colocaban en la cavidadcorrespondiente dentro del contenedor de blinda-je situado en el puesto de trabajo PT5. Cuandoel contenedor de blindaje era completado con lascápsulas selladas (máximo 10 cápsulas), se colo-caba la tapa al contenedor y se fi jaba con tornillos.Adicionalmente, el contenedor de blindaje y su tapaeran unidos en algunos puntos por soldadura paradar mayor protección física a las fuentes radiacti-vas. El contenedor era identifi cado con un código.Las tasas de dosis en su superfi cie eran medidas yregistradas.

Los contenedores con las cápsulas se coloca-ron dentro de los tanques encamisados. De estaforma se prepararon cinco bultos acondicionadoscon fuentes de Ra-226. El cumplimiento de los cri-terios de aceptación establecidos para la instala-ción de almacenamiento fue controlado y registra-do. El formulario del bulto acondicionado contieneuna descripción detallada del bulto de los contene-dores de blindaje y de las cápsulas con las fuentesradiactivas.

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Almacenamiento del bultoacondicionado, recuperabilidad

Los bultos acondicionados fueron trasladados alAlmacén de Desechos Radiactivos. Es reconocidoque el acondicionamiento de las fuentes radiactivasen desuso minimiza el riesgo asociado a estas. Alcolocar las fuentes de Ra-226 en cápsulas selladasse logró disminuir los niveles de Rn-222 dentro dela instalación de almacenamiento. Además, dismi-nuyeron los niveles de tasa de dosis al aumentar lascondiciones de blindaje de las fuentes radiactivas.

Las fuentes de Ra-226 fueron acondicionadaspara su almacenamiento prolongado. Como el des-tino fi nal de los desechos radiactivos en Cuba no seha defi nido aún, el acondicionamiento de las fuen-tes radiactivas debe permitir su recuperabilidad, te-niendo en cuenta posibles cambios de los criteriosde aceptación para la disposición fi nal [6]. La re-cuperación de los bultos acondicionados con fi nesde inspección, acciones de remediación, trasladoa otra instalación de almacenamiento o disposiciónfi nal se ha considerado de manera directa.

Sistema de gestión de la calidad

Se estableció un sistema integral de gestión dela calidad que demostró la confi abilidad del trabajo.Para el Servicio de Gestión de Desechos Radiacti-vos se ha implementado un sistema de gestión dela calidad en correspondencia con la Norma ISO9001 [7]. Este servicio comprende todas las etapasde la gestión: recogida, transportación, caracteriza-ción, segregación, tratamiento, acondicionamientoy almacenamiento de los desechos radiactivos ylas fuentes en desuso. La gestión de las fuentes deRa-226 fue también incluida dentro de este siste-ma de calidad. Todas las operaciones fueron docu-mentadas y quedó establecido un adecuado siste-ma para el registro de toda la información.

Controles radiológicos durante y despuésde las operaciones de acondicionamiento

Durante el acondicionamiento de las fuentes de Ra-226 se realizaron controles radiológicos en los puestosde trabajo a través de mediciones de tasas de dosis yde contaminación superfi cial. La concentración de Rn-222 fue medida online durante las operaciones.

Al concluir los trabajos de acondicionamiento serealizaron controles radiológicos detallados en todaslas áreas de la PTDR (Fig. 3). Se detectó contamina-ción removible en algunos lugares del laboratorio que

fue totalmente eliminada. Actualmente, no existe con-taminación en la instalación debido a las operacionesde acondicionamiento de las fuentes de Ra-226.

Figura 3. Controles radiológicos fi nales (después de las opera-ciones de acondicionamiento).

Vigilancia radiológica del personal

Las dosis recibidas por los operadores durantelas operaciones de acondicionamiento fueron moni-toreadas con el uso de dosímetros personales ter-moluminiscentes (TLD): un dosímetro cuerpo entero,dos de extremidades y un TLD en la frente para esti-mar las dosis en el cristalino. Las dosis recibidas porlos operadores se resumen en la Tabla 3. En la mayo-ría de los casos las dosis recibidas están por debajode las previstas. Todos los valores están por debajode los límites de dosis establecidos en la legislacióncubana, y las dosis equivalentes personales cuerpoentero fueron muy inferiores a las restricciones dedosis establecidas para las prácticas de gestión dedesechos radiactivos, que es 10 mSv anual.

Tabla 3. Dosis de radiación externa recibidas por losoperadores durante el acondicionamiento de las fuentesde Ra-226

Operador Extremidades Cristalino Cuerpoentero

Dosisequivalente

(mSv)

13,55 14,48 1,49 0,85

8,05 9,70 0,98 1,31

3,17 9,55 0,37 0,38

14,32 6,46 0,26 0,00

22,16 4,00 0,56 0,00

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Debido a que algunas fuentes de radio estabandeshermetizadas, existía el riesgo de contamina-ción interna por ingestión o inhalación. Las dosispor contaminación interna se evaluaron por medi-ciones in vitro de muestras de orina, tomadas an-tes, durante y después de las operaciones de acon-dicionamiento. No se detectó contaminación internaen ninguno de los operadores.

Conclusiones

La documentación requerida para la solicitudde la autorización para el acondicionamiento delas fuentes de Ra-226 (procedimientos, informe deseguridad y plan de emergencia) fue elaborada yenviada a la Autoridad Reguladora para su revisióny aprobación. Se realizó una evaluación radiológicapreliminar de todas las operaciones, demostrandoque estas se podían realizar en un ambiente seguroy cumpliendo los requisitos de protección radiológi-ca para los trabajadores y el público. La autoriza-ción fue otorgada en forma de un Permiso.

Se realizó una caracterización detallada de to-das las fuentes de Ra-226 que permitió actualizar elinventario, facilitando la planifi cación adecuada delresto de las operaciones.

Se prepararon los puestos de trabajo, garantizan-do los blindajes y el confi namiento requeridos para lasfuentes y los materiales radiactivos. Esto, junto a unaadecuada planifi cación de las operaciones resultó enbajas dosis de exposición para los operadores y au-sencia de contaminación al fi nalizar las operaciones.

Como resultado de estas operaciones, 188,5 GBqde Ra-226 fue acondicionado de manera segura deacuerdo con la metodología recomendada interna-cionalmente y con el sistema de gestión de la ca-lidad establecido. Todas las fuentes se colocaronen 84 cápsulas selladas de acero inoxidable, quea su vez se acondicionaron en los contenedoresde blindaje dentro de los tanques encamisados. Seprepararon cinco bultos acondicionados que fueroncolocados en el Almacén de Desechos Radiactivos.La recuperabilidad de las cápsulas se consideró enel proceso de acondicionamiento.

Con el acondicionamiento de las fuentes deRa-226 se mejoraron las condiciones de seguridad

radiológica y física en la instalación de almacena-miento de desechos radiactivos.

Agradecimientos

Las operaciones descritas en este trabajo seorganizaron y supervisaron por la Sección de Tec-nología de los Desechos del OIEA. Los autoresquieren expresar su agradecimiento al personal deapoyo de la Planta de Managua, especialmente aCarlos Rodríguez; Aramis Lara; Juan R. Potete;Giovanny Turroella; Jose A. Duque; Alberto Torres;Argenis Pérez; Rolando Labrada; Carlos Landa;Caridad Sosa; Mayra Ortiz; Belquis Fonseca; JorgeMurillo; Alberto Li y Juan A. Labañino.

Referencias Bibliográfi cas[1] BENÍTEZ JC, SALGADO M, JOVA L. Management of radio-

active wastes from non-power applications. The Cubanexperience. Proceedings of the International Conferenceon Management of Radioactive Wastes from Non-PowerApplications. Sharing the experience. Malta. Nov, 2001.

[2] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Conditio-ning and interim storage of spent radium sources. IAEATECDOC 886. Vienna: IAEA, 1996.

[3] GACETA OFICIAL DE LA REPÚBLICA DE CUBA. CITMAResolution No. 25/98. Authorization of practices associatewith the use of ionizing radiations. Gaceta Ofi cial de la Re-pública de Cuba, 1998.

[4] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Predispo-sal management of radioactive waste, including decom-missioning. Safety Standards Series No. WS-R-2. Vienna:IAEA, 2000.

[5] SALGADO M, BENÍTEZ JC, FERNANDEZ IM, MARREROM. Implementation of a quality assurance system in radio-active waste management in Cuba. Proceedings of ICEM‘03: The 9th International Conference on Radioactive Was-te Management and Environmental Remediation. Oxford,England. Sept, 2003.

[6]. INTERNACIONAL STANDARD. Radiation protection.Sealed radioactive sources. Leakage test methods. ISO9978:1992. 1992.

[7] BENÍTEZ JC, SALGADO M. Disused SRS management inCuba: Retrievable conditioning. IAEA-WMDB-ST-4. 2004.

Recibido: 10 de enero de 2011Aceptado: 28 de abril de 2011