Radiation Protection: the experience of the Integrated Laboratory of Radioactivity Measurement and Monitoring of the ENEA Radiation Protection Institute

Resumen Técnico: Experiencia en Protección Radiológica del Laboratorio Integrado de la ENEA

Problema y Contexto
El documento aborda la necesidad crítica de un monitoreo preciso de la contaminación radiactiva interna en el personal que trabaja en entornos nucleares y de investigación, así como en la población general durante posibles incidentes a gran escala. El Instituto de Protección Radiológica (IRP) de la ENEA gestiona esto a través de su Laboratorio Integrado para el Monitoreo y la Medición de la Radiactividad (IRP-MIR), ubicado en tres centros en Italia: Saluggia, Casaccia y Trisaia. El desafío central radica en la cuantificación precisa de una amplia variedad de radionucleidos en matrices biológicas complejas (principalmente orina y heces) y muestras ambientales. Las dificultades específicas incluyen las emisiones de baja energía de ciertos actínidos que requieren separación química, la distinción entre diferentes formas de tritio (libre frente a orgánicamente ligado) y la necesidad de capacidades de cribado rápido durante emergencias. El mandato del laboratorio es proporcionar dosimetría fiable y servicios técnicos que cumplan con los estándares de vanguardia europeos y los requisitos regulatorios internacionales.

Metodología
El laboratorio emplea un conjunto de técnicas físico-químicas y radioquímicas adaptadas a radionucleidos y tipos de muestras específicos:

• Actínidos y Polonio (Espectrometría Alfa): Para el plutonio ($^{238}\text{Pu}$, $^{239+240}\text{Pu}$), americio ($^{241}\text{Am}$) y polonio ($^{210}\text{Po}$), el laboratorio utiliza análisis de orina y heces. Las muestras se mineralizan y solubilizan, seguidas de una separación mediante cromatografía de intercambio aniónico con resinas específicas. Se utilizan estándares internos ($^{242}\text{Pu}$, $^{243}\text{Am}$) para evaluar el rendimiento químico. Los isótopos purificados se electroplatean y se miden mediante espectrometría alfa de alta resolución durante 600.000 segundos. Un método específico para el $^{210}\text{Po}$ implica la deposición espontánea sobre discos de plata tras la mineralización a temperaturas inferiores a 90 °C.
• Estroncio-90 (Conteo Beta): La separación de $^{90}\text{Sr}$ implica la mineralización seguida de la extracción utilizando una resina selectiva (1.0 M de 4,4'(5')-di-t-butilciclohexano[18]corona-6 en 1-octanol). El método permite la separación de $^{90}\text{Sr}$ de su hija $^{90}\text{Y}$. La actividad se determina ya sea midiendo el crecimiento de $^{90}\text{Y}$ mediante el efecto Cherenkov o mediante el conteo beta directo del precipitado. Un protocolo de cribado rápido para emergencias implica la precipitación de $^{90}\text{Sr}$ a partir de alícuotas de 30 mL para la medición simultánea de hasta diez muestras.
• Tritio ($^3\text{H}$) y Carbono-14 ($^{14}\text{C}$): Ambos se miden mediante Conteo de Centelleo Líquido (LSC). Para el tritio, las muestras de orina se decoloran con carbón activado para prevenir el quenching. El laboratorio distingue entre el agua tritiada y el tritio orgánicamente ligado (OBT) mediante la separación por destilación antes del conteo. Para el $^{14}\text{C}$, se emplea una curva de calibración utilizando estándares con quenching para corregir la pérdida de eficiencia debida al color de la orina.
• Isótopos de Uranio y Torio: La determinación de $^{234}\text{U}$, $^{235}\text{U}$, $^{238}\text{U}$ y $^{232}\text{Th}$ se realiza mediante Espectrometría de Masas con Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-MS) con una Celda de Colisión de Helio. Esto permite la determinación de la relación isotópica y la cuantificación con límites de detección muy bajos (0.1 ppt para $^{238}\text{U}$). El pretratamiento de la muestra es mínimo, requiriendo a menudo solo dilución.

Contribuciones Clave y Resultados
El documento detalla el desempeño del laboratorio durante un periodo de cuatro años (2022–2025) a través de la participación en ejercicios internacionales de intercomparación organizados por la Asociación PROCORAD®. Los resultados demuestran la competencia del laboratorio en múltiples sitios y radionucleidos:

• Desempeño General: Los laboratorios recibieron menciones honoríficas "TOP Lab" de PROCORAD para diversos análisis, incluyendo tritio, uranio, plutonio, polonio, actínidos y estroncio en muestras biológicas.
• Análisis de Sesgo (Bias):
  • Actínidos en Orina: El sesgo fue generalmente inferior al 10% para los laboratorios de Saluggia y Casaccia, con desviaciones altas aisladas atribuidas a problemas de resolución espectral.
  • Actínidos en Heces: El sesgo osciló típicamente entre el 10 y el 15%, ocasionalmente superior debido al ensanchamiento de los picos que afecta la distinción del trazador.
  • Polonio: Se observó un sesgo excelente (0–2%) en 2023, con valores que aumentaron alrededor del 10% en años posteriores, potencialmente vinculados a la precisión del trazador.
  • Estroncio-90: El laboratorio de Trisaia logró los mejores resultados con un sesgo inferior al 8% (media del 6%), utilizando absorción atómica para la determinación del rendimiento. Casaccia y Saluggia mostraron un sesgo ligeramente superior (media del 12%), atribuido a diferencias metodológicas en la evaluación del rendimiento (ICP-MS frente a absorción atómica).
  • Tritio: Se observó un sesgo bajo para el tritio total, mientras que el tritio orgánicamente ligado (OBT) mostró un sesgo mayor, probablemente debido a la propagación de la incertidumbre del método de sustracción utilizado para aislar el OBT.
  • Carbono-14: El sesgo se mantuvo bajo, promediando un 3–4%.
  • Isótopos de Uranio: El sesgo para la determinación de masa y actividad fue generalmente inferior al 10%, a menudo inferior al 5%. Las desviaciones más altas en años específicos se atribuyeron a la inhomogeneidad de las muestras, pero se mantuvieron dentro de los límites aceptables del valor Z.

Significado y Reivindicaciones
El documento afirma que los resultados satisfactorios consistentes en las pruebas de aptitud validan la competencia, exactitud y fiabilidad de los laboratorios del IRP-MIR. Los autores enfatizan que estos ejercicios de intercomparación sirven como un mecanismo de mejora continua, ayudando a identificar áreas para optimizar la preparación y el tratamiento de las muestras. La significancia de este trabajo reside en el establecimiento del IRP-MIR como una instalación única en Italia capaz de satisfacer diversas necesidades de medición y control de la radiactividad. Al mantener altos estándares y reducir las incertidumbres de medida, el laboratorio garantiza la seguridad de la población y apoya los objetivos estratégicos de la ENEA en materia de protección radiológica, alineándose con los estándares internacionales establecidos por organismos como la ICRP, ICRU, IAEA e ISO.