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El objetivo principal del presente trabajo ha sido realizar el análisis comparativo, mediante el código MCNP6, de los campos neutrónicos producidos por los dos tipos de aceleradores de protones más habitualmente empleados en CPTC, sincrotrones y sincrociclotrones, con la finalidad de utilizar los resultados obtenidos en el diseño y cálculo de blindaje de este tipo de instalaciones. Mediante el modelado de dichos centros de protonterapia con el código MCNP6, a partir de los diferentes datos técnicos y geométricos publicados, se han obtenido las principales magnitudes necesarias para caracterizar los campos neutrónicos dispersos, tales como la fluencia neutrónica y la dosis equivalente ambiental, H*(10), tanto en el volumen interior de las salas que componen el bunker de los CPTC, como son la sala del acelerador y la sala del gantry o de tratamiento. Además, se ha analizado el efecto en los resultados del empleo de varios modelos de interacción entre los protones y los materiales de los elementos que componen la instalación. Finalmente, los resultados obtenidos en las simulaciones se podrán comparar con medidas experimentales realizadas en este tipo de instalaciones, una vez que comiencen a operar.

La radioterapia con protones o protonterapia se basa en la utilización de haces de protones acelerados hasta energías cinéticas de 230 MeV, para irradiar tumores de forma muy precisa. La protonterapia ofrece ventajas significativas en el tratamiento de ciertos tipos de tumores y casos clínicos, y completa y amplía las terapias existentes en la actualidad. Los dos primeros centros de protonterapia en España, ambos de tipo compacto, han comenzado a funcionar en los años 2019 y 2020, respectivamente. Sin embargo, se trata de una terapia contra el cáncer totalmente contrastada, en continua evolución y mejora, con más de sesenta años de existencia, y casi un centenar de centros en funcionamiento alrededor del mundo. Los nuevos centros previstos para España van a suponer una mejora importante para muchos pacientes cuyo tratamiento sea más favorable con protones, ya que ahora son tratados en muchos casos con radioterapia convencional. Este trabajo se enmarca en la evaluación de la protección radiológica en centros de protones. La radiación secundaria más importante en estas instalaciones son neutrones dispersos, de hasta 230 MeV de energía, generados por interacciones de los protones con el paciente y los elementos de la línea. Desde el punto de vista de radioprotección, las instalaciones de protonterapia son instalaciones radiactivas de segunda categoría, Tipo III, por lo que su construcción y explotación deben verificar la reglamentación española y cumplir las prescripciones del Consejo de Seguridad Nuclear, y su blindaje debe ser diseñado y verificado de acuerdo con dichas disposiciones. El objetivo del presente trabajo ha sido realizar el análisis comparativo, mediante el código MCNP6, de la activación neutrónica en diferentes tipos de hormigones susceptibles de ser empleados como blindaje de instalaciones de protonterapia: hormigones convencionales, hormigones de alta densidad (con magnetita), hormigones con alto contenido en hidrógeno (con colemanita), y hormigones de baja activación. Considerando la energía que alcanzan los neutrones, hasta los 230 MeV, se han utilizado datos nucleares procedentes de diferentes librerías: ENDF/B VII.1, JEFF-3.3 y TENDL2017/19, para estudiar su sensibilidad. Los resultados alcanzados indican que, desde el punto de vista de la activación, el factor más relevante es la cantidad de impurezas contenidas en cada tipo de hormigón, vii fundamentalmente europio, cobalto y cesio, ya que las capturas neutrónicas en dichos elementos generan isótopos radioactivos de vida larga, como 152Eu, 154Eu, 60Co y 134Cs. Los hormigones con mayor cantidad de impurezas son tanto los convencionales como aquellos con magnetita y colemanita. Sin embargo, en los últimos años se han desarrollado hormigones de baja activación reduciendo significativamente los componentes susceptibles de absorber neutrones térmicos. Desde el punto de vista del blindaje, los hormigones más eficientes son los de alta densidad (magnetita) o con alto contenido de hidrógeno (colemanita), mientras que la atenuación neutrónica de hormigones convencionales y de baja activación es muy similar. Teniendo en cuenta el espectro neutrónico característico de los centros de protones, se ha realizado el análisis de sensibilidad de la activación a los datos nucleares. La metodología utilizada podría aplicarse para estudiar la activación neutrónica en reactores y otras instalaciones nucleares.