El Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), en colaboración con la empresa pública responsable de la gestión de residuos radiactivos, Enresa, ha desarrollado un sistema para visualizar la actividad de los residuos radiactivos en contenedores mediante una técnica de tomografía de rayos gamma que es portátil e independiente de la geometría. El trabajo resultante, publicado ahora en Scientific Reports, demuestra los retos tecnológicos de una patente desarrollada por el IFIC para Enresa.

La tomografía computerizada es una tecnología esencial en la medicina moderna que permite crear imágenes tridimensionales de los pacientes con alta resolución, mejorando significativamente la capacidad de los médicos para diagnosticar una amplia variedad de condiciones médicas con precisión. En particular, la tomografía SPECT es la base de la llamada ‘imagen nuclear’ en medicina y permite tanto diagnosticar patologías, como seguir el flujo de medicamentos u otros trazadores para propósitos variados.

“Las ventajas de poder emplear las técnicas de la tomografía clínica en la industria son, por una parte, mejorar los procesos de la industria nuclear y, por otra, desarrollar dispositivos y ponerlos en uso por trabajadores del sector, sin el exceso de las imposiciones regulatorias que dificultan el desarrollo en entornos con pacientes”, explica Salvador Tortajada, ingeniero en el IFIC y coautor de la investigación.

En el trabajo realizado, estas técnicas permiten crear imágenes tridimensionales de la actividad de los contenedores de residuos radiactivos garantizando medidas precisas de actividad. A su vez, también tienen como objetivo a largo plazo facilitar el proceso de mantener estos residuos de forma controlada, un trabajo costoso pero con grandes implicaciones para generaciones futuras.

A diferencia de la tomografía clínica, donde la geometría de los detectores es bien conocida permitiendo reconstruir el volumen interior de un paciente, el sistema tomográfico portátil desarrollado no cuenta con una geometría conocida a priori. Esta se establece empleando técnicas de reconocimiento del entorno que permiten integrar los detectores de radiación con cámaras de visible en entornos controlados. Esta técnica abarca el posicionamiento, alineación y la realización de reconstrucciones tomográficas complejas, optimizando así los procesos de desclasificación de residuos nucleares.

En este contexto, se han desarrollado dos detectores gamma con sistemas de imágenes adjuntos, permitiendo la localización tridimensional de los detectores. Además, se han implementado los algoritmos de reconocimiento del entorno mediante cámaras de visible y los algoritmos de reconstrucción tomográfica adaptados a las características de esta nueva tecnología.

Estas técnicas también se pueden emplear en problemas médicos como la cirugía guiada o la terapia hadrónica. En estos casos, las cámaras convencionales permiten identificar el entorno proporcionando así nuevas condiciones para realizar con éxito el proceso de reconstrucción volumétrica.

Durante las pruebas de campo realizadas, tanto en la central nuclear José Cabrera -ya desmantelada- como en el Centro de Almacenamiento de El Cabril, se pudo comprobar su funcionamiento y la facilidad con la que un operario puede mover el sensor a diversas posiciones, llegando a obtener las tomografías con eficiencia y accesibilidad, contribuyendo a la desclasificación de residuos nucleares con recursos limitados.

“La tecnología desarrollada en este trabajo ha sido diseñada para abordar problemas concretos y muy reclamados por el Consejo de Seguridad Nuclear. La gestión segura de residuos nucleares es esencial en términos de sostenibilidad y visión de futuro”, afirma Francisco Albiol, científico del CSIC en el IFIC e investigador principal del proyecto.  Desde el primer desarrollo, la tecnología se ha enfocado según los requerimientos del organismo regulador.

En la actualidad, la patente ha sido licenciada a la empresa Tecnatom, una gran compañía de ingeniería de fuerte implantación en el sector energético y de otros aspectos relacionados con la industria nuclear. Recientemente, esta compañía ha sido adquirida por la multinacional Westinghouse. Esta empresa, con más de un siglo de antigüedad, está presente a nivel mundial en el mercado nuclear, desarrollando reactores nucleares y proporcionando servicios y asesoramientos relativos a esta industria.

Sin embargo, cabe destacar que la patente desarrollada en esta investigación tiene el carácter de no exclusividad para el territorio Español, pudiendo ser licenciada por más compañías.

Este trabajo, iniciado como una patente en el contexto de un convenio con la empresa de residuos, generó dos tesis: una de investigación en el marco de reconocimiento de entorno aplicado a residuos; y otra tesis de carácter industrial, en el marco de sistemas de evaluación volumétrica. Durante estos trabajos se generaron, además, dos patentes industriales.

Las tesis industriales son fundamentales en el marco de colaboración con empresas, pues permiten de forma efectiva transferir, a las empresas, el conocimiento generado en los centros de investigación.
 

Más información:

Referencia:

https://www.nature.com/articles/s41598-023-39405-x 

Tesis doctorales:

https://digital.csic.es/handle/10261/225165

https://digital.csic.es/handle/10261/224367  

Familia de Patentes con extensiones en España, Europa, EEUU y Japón:

https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=WO2018146358

https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=ES228740202&_fid=WO2018146358

https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=EP279633242&_fid=WO2018146358

https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=US279852414&_fid=WO2018146358

https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=JP294344858&_fid=WO2018146358