Propuesta de un plan de mejora para minimizar la exposición a radiaciones ionizantes durante la operación del reactor FUSOR-CR en el Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones del ITCR

Abstract

Este trabajo se desarrolló en el Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), lugar que se encarga de utilizar la tecnología de plasmas para proponer soluciones innovadoras a problemas complejos para universidades, centros de investigación, empresas tecnológicas y entidades gubernamentales. En la actualidad el laboratorio cuenta con aproximadamente cuarenta miembros, entre los cuales se destacan investigadores y estudiantes dedicados a diversos proyectos. El presente estudio se enfocó en un nuevo proyecto innovador del laboratorio, denominado FUSOR-CR, el cual busca construir un fusor de Farnsworth en el mediano o largo plazo, que pueda ser utilizado como fuente de neutrones para aplicaciones científicas. Para llevar a cabo esta investigación, se realizó una identificación y evaluación de las condiciones de exposición a radiaciones ionizantes enfocada en los colaboradores involucrados en el proyecto FUSOR-CR. Como parte de este análisis, se realizó una simulación computacional en la que se determinó que la exposición ocupacional en las condiciones actuales sería de 12,33 mSv/año a una distancia de tres metros de la fuente, lo que representa un riesgo moderado y evidencia la necesidad de mejorar el sistema actual de protección radiológica. Además, se propusieron alternativas de controles ingenieriles y administrativos que promuevan mejoras en los aspectos relacionados con la seguridad radiológica, con el propósito de minimizar la exposición ocupacional a las radiaciones ionizantes y garantizar el cumplimiento normativo. Entre estas medidas, destaca la propuesta de blindaje realizada, la cual logra reducir la exposición ocupacional a 1,23 mSv/año a una distancia de tres metros de la fuente, lo que representa un nivel de riesgo bajo y aceptable.

This work was developed in the Plasma Laboratory for Fusion Energy and Applications at the Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), a place dedicated to the use of plasma technology to propose innovative solutions to complex problems for universities, research centers, technology companies, and government entities. Currently, the laboratory has about forty members, including researchers and students involved in various projects. This study focused on a new innovative project at the laboratory, called FUSOR-CR, which aims to build a Farnsworth fusor in the medium or long term to be used as a neutron source for scientific applications. To carry out this research, an identification and evaluation of exposure conditions to ionizing radiation was conducted, focusing on the collaborators involved in the FUSOR-CR project. As part of this analysis, a computational simulation was performed in which it was determined that the occupational exposure under current conditions would be 12.33 mSv/year at a distance of three meters from the source, which represents a moderate risk and highlights the need to improve the current radiological protection system. Furthermore, alternatives for engineering and administrative controls were proposed to promote improvements in aspects related to radiological safety, with the aim of minimizing occupational exposure to ionizing radiation and ensuring regulatory compliance. Among these measures, the proposed shielding design stands out, which reduces occupational exposure to 1.23 mSv/year at a distance of three meters from the source, representing a low and acceptable risk level.