!{evista ,\iexicana de Física 24 (1975) F:\127- FAl44

EFECTO DE UN CA\lPO INTENSO DE RADlACION GA~I~IA

S013HE EL DOSIMETHO FERROSO-CUPRlCO'

C. t\rchundia, H. lIerrera e l. Gareía Sosa +

CenJro de EsJudios j\'uc/eorC's. UN¡-1...'rl•. \f¡.\"ico 20, /J. F.

+IJeparJamer¡Jo de .'rledicina Nuclear, INE.\',

(Hecihidll: julio 30,1975)

FA 127

ABSTRACT: Th{' addicion of c:upric ions to lhe classical Fricke dosim{'ter makes

possible un increase in Ihe upper ¡imil o( dosc meaSUf('menl from

10'" to 106 rad, du{' 10 lhe chemical eHec(s produced by lhe ~amma

irradialion used in Ihis melhod. The prt'St'nl \\'ork ~iVt.s dala ob-

lained on air-satura(ed ferrous sulfalc-cupric :'ioUlfale solutions

;dler ~amma irradi.l{joll hom a 42,000 Ci eobah-GO sourct.'. Typical

cUK(llumilllS in Ihis dosimel('r are 5 X 10-3.\1 o( f('rrous ion. 10-2 \f

{lf cupric jon an.! 10-2 \l uf sulfuric acid. Experimenls carrit,d out

demonsuate a usefui dose measuremenl ran~e of 10'" tO 106 rad

"",jlh a saluralion rl',l;:ioo slanio¡.: from (}x 106 rad, as ""'t,1I "S dose

ral(' ind('pendene<' up [O 1.17x lOS rad/min and irradiadon lt'm-

pnature from 1'5'\: 10 40°C. Reproducibility is quitt, ,Ruod and

precision is ahoul t 1.2% rad,'h •

•Presentado ('n el XVII Conf:reso ;-':acionai de Física rt'ali7.ado en Puerto \'¡dlarta,Jalisco dt,l (l al R J(' no\"iembre J(' 11)71.

F:\ 12fl

I~THODl;CC:IO~

:\rchundi'l el .11

El Centro de Estudio", ~'ucleatC; (CE\') ,le la IJlliversidad i\'acion¡¡1Autónoma de México inst,d(; en IY71 una fuefl[e de coh,l!W-(IO (tl°Co) C(ln unaactividad de 50,000 curie ...•, con la finalidad dC' f{'ali;¡ar ill\'l'sti~acióll bá,sica yaplicada. !lasta la fcc!la l.~sre irradiad\lr de ~alll11laS h.) ~id(l la primera y ~ilicafu(.'ntc de aha aClividad en el país. En 197ó el.lnstitulO S,lciollal de Energía:-\uclear (I~TE~) tendrá ('n operación una li.}('n(' {k tl°Co de 500,UOOcurie.s,\ qu('hará posible efectuar Irradi.~C"iolle ..•nln fines industriales a escala piloto.

Desde la instalaci\')¡l lkl i;raJiador en el CE:\', .se ila utilizado .lmpliae

meflte tanto en proporcionar s('rvicios a Ji\'ersas itl...;tituciotll.'.s extra uniH'rsi-tarias como en realizar trahajos de investigación. De los .primeros se pue<\('llseñalar los que tienen C{mltl fin lo~rar la estcrilizaciún de implantes hornh)na-!es, de material quirúrgico y tk producTOs ellzim;iticos. Ik los segundos S('

pued.n citar, entre otros, lo.s ('sluJios d(, la irradiaciún de frutas2 y hortalizas3

con la finalidad de ampliar su vida útil de almacenamiento, así como los eÍ<-c-tos inducidos en fibras (extile ...•,4 maderas,5 aserrínb)' concreto;' embebido ..•('nmonóm('ros para modificar sus propiedades físicas y quí~ica ...•• Por otra parll.',los wupos de Química :-\uckar del.I:\E.\" y del LE:\" en sus proyecTOs conjuntos(('querían de la dosimetría de la fuente antes cirada, para observar la influene

cia de la radiación gamma ••"l diferentes dosis y temperarura ...•durante.Ja rccom-binación de los fragmentos llucleares producidos por la transición isomérica('11 el ácido telúrico ra~liat"ti\'0.8.Q .

Dado el ramailo y la composición can variables de las muestras así co-mo de las diferentes dosis y de la precisión requ('ridas en cada uno de los cae,sos ya mencionados, se um"sideró conn.'niente estudiar el comportamiento d(,un sistema dosim('[rico que fuese adecuado para medir las do .•.•is en la posición('('ntral del irradiador r detenninar el campo de irró.ldiaci\ln.

OOSI~1 ETHIA QUI~IlCA

La radüi'ción ionizantl' al incidir sobre el agua y la .•.•soluciones acuoesa .•.•diluidas de varios compuesto~, produce radicales libres y productos mole.culares cuya acción S(' traduce en un cambio químico medible.

Un sistema químico particularmente reactivu con radicales libres talescomo ,(, 01",110; y produc((Js moleculares como 1120~,lo cOllstituye la solu"ción de iones ferrosos en un m(,dio sulfúrico que ha ...•ido utilizado.en forma('x{('nsa desde que IL Frickt.. y S. \lorse Jo propusieron ('n 1927 como d~síme(ro.\O

FA 129

El funuamc:llW fue la demostración del camhio cuantitativo sufrido porel ion ferroso al ser transformado ('n ion f¿:rrico debido a una oxidación indu"cida por la radiación ionizantc:

¡"{,"'2 ,~

Cuando ('.'te efecto es d(.'hido a la intcracci()n .le una radiación con Ull valorde transferencia lineal de {'ner~ía hajo como la radiación gamma 11del 60Co Conel dosfmctro Fricke, el f{'ntiimicflto (; de Ins iones férricos formados e ...•deG :.::.1 5 (í 12,13J • +.'1 ••

h. E.J. !Jan y P.D. \t.'alsh en IYS4. ohs('ryarun una disminución ('n d tcwdimiento de los iones férricos de 15.6 a 0.66 cuando se adicionó su!faw cú.prico a las soluciones ácidas de sulfato {erro.''O saturadas con airc.H Esosresultados experimenrales pueden explicarse considerando la naturaleza y ladistribucián de los productos primarios formados durame la radi(}lisis dd agua.

En un principio. en Ull tiempo de 10-17 .••eg. la partícula cargada queatraviesa el medio acuoso ionizará a aquellas moléculas de agua qU(: se en-cuentren próximas a su trayectoria. en caso contrario quedarán excitadas enforma predominafl[(, 15:

11,0

11,0'

(1 )

En 10-14

seg el ion 112°+ reaccionará con otra molécula de agua para producirradicales 011°:

lI,d + 11,0 (2 )

.\fientras que en J 0-13 seg la molécula de agua excitada .••e descompone pro-porcionando radicales Ol( (}bien pierde su energía excedente:

11 O. --- .••• 11+ 011',De acuerdo con la teoría de l.,'". Gray y Placl:man16-18 el e!ectr{.,n libre

es solvatado por las moléculas de agua en menos de 10-11 se¡;: y se encuentraen la forma de electrón acuoso. e

ae

112°eac (4 )

:\rchundia ('1 alFA IjO

Durante el período de tiempo entrC lO-ti y 10-7 sCj!. se prcsenla unacompetencia entre la combinación de los radicales p<lTaformar moléculas y sudifusión fuera de la trayectoria. Lls reacciones dt, combinación son:

2 e- ~_II,+ 201'-ac

e- +11- 11,+Oleac

211-----~II,

y las de r('combinación son:

c:c + 011"-------. 01'-

II+011'--------11,0

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

La radiación con un valor de lransferencia lineal de energía baju favo.recen estas reacciones inlertrayectoriales, las que pueden realizarse hasta suterminación. Por tanto, los productos primarios que S{' forman en el a¡?ua son:

(11)

De lo .ultcrior puede verse que para formar UII áwmu de hidrógeno 11 y

una molécula de hidrógeno 112 se requieren dos moléculas de agua. Por otrolado, se necesita la transformación d<.'dos molc:culas de agua para formar unradical O,," y Ulla molécula dt, peróxido de hidrú¡?cno ~t202' Por consi¡?uiente,la relación CSl{'quiomélrica que relaciona el núlllno ('_11 O de moléculas de aguaradiolizarlas con el número de produclos formados pued¿ expresarse ,""egún la

ecuación sipliente:

(I2)

El mecanismo de la oxidación inducida por la radiación en una soluciónácida de sulfato ferroso es bit'n conocido. Cuando esta solución <,'slá satura-da con ain', corno en el caso{kl dosímetro dt, Frick<.', ocurren las siguienles

re<lcciones12:

(3)

(14)

------------------,~

FA131

Cuando ('n el a~ua existe ()xí~cno dislJ('!ro, reacciona Con el .horno dchidró,g('110 dando lup:ar a la formación de radicales 110; que a su vez intcrvi('n(T1t'n las sip:uientcs reacciones:

" + (J 2 ----... 110; (1 5)

(16)

(17)

(1 M)

Si cada radical 0'( oxida un ion (erro.so. cada radical 110; oxida tresIOI1('S f('rrusos }' cada molécula de perúxido de hidrógeno 11

2°2 oxida dos iones

({'rrusos, el rendimiento final de los iones ((-rricas se expresa mediamc la sia

gui('Ilt(' ecuación:

G. +) = G • + .3 GH + 2 Gil Oh 011 2 ~ (19)

La presencia de impurezas org¡inicas HII en el sistema influye en {.Jt{'ndimicnto de los iones férricos, 19,20 ya que S(' presenta una competencia ('n-(re la reacción 13 y el siguiente proceso:

o,,' + RII----.-",0 t n' (20)

El radical orgánico H' formado puede reaccionar con el oxígeno para producirradicales RO;, quc a su \'ez oxidan a los iones ferrosos:

(21 )

(22)

(23)

IHJ" + 11++ Fe+' _(24)

de modo que cada radical 011' producid. la {lxidación de tres iones ferrosos enlugar de sólo uno, dando por resultado un rendimienhl anormalmente aito delos iones férricos.

El radical orgánico también pu(.'de reducir al ion férrico, dismin~ycndoen consecuencia el valor G +3:

Fe

..------------------

FA 132:\rehundia l'! .11

(25)

El control de las impufez,l:-; ufl!<ÍlIlcas y la eliminación de sus efecto.spuede rcalizar~l' mediante la adición lit, iones cloruro21 de cOflc('nrraci()n 10-

3.\1,

ya que la si¡::.uicnt(' reacción ticnt' lu,g.lr:

011. + Cr -'1~01l+ t el

Si el átomo de doro formado oxid.1 a un iOIl ferru'ú) (:n forma ~imilar al radical

01(. entonces el \'alor G .•. Pl"Pll,U){-C(' in.lhcf<lJ\):Fl' 3

(2i)

~c ha ObSCfV,ldll que los átomos d<: cloro fcace ionan mas rúpidameolc C\ln lo .••iOlles ferrosos que los radicales org¡inicos, de man(.'rél <-Iuecuando se li<-{('Cca

un camhio en G. +) al ,ldicionar iones cloruro. se til."IlC una prueba d(, la prlo.

s{'neia de impu~~zas orgánicas.Al ser añadida una sal cúprica al dosírnclro químico de Frickc Sl' indu.

ce una serie de reacciones i'ltenn< ..dia.' que, en última in~t;\ncia. se tr<ldu(',oenuna disminu(-ión en el rendimiento de los iones férrínl."i. Esta propiedad pro-porciona el medio de ampliar la medida de dosis en el límite superior.

El mecanismo involucrado 12.H.22.24se explica considerando qU(' losiones cúpricos Cu+2 ...•crán reducidos ;1 iones cupw~os Cu+ por la influ('ncia delos álOmos de hidró~cno y de los radicales 110;. pero no reaccionarán con lo."radicales 011" n con el peróxido de l:idró~eno. de tal m.llIera que en el sistema

predominarán las si~uientes reacciones:

Fc+2 + 011 Fc+' + Ole 12~)

+,t II(<-:r) Cu+ + It ( 2l)

Cu

11 + 0, • 110; (0)

e +2 + !fO. . Cu++ It+ 02 (1)_u 2

Ft:,-,+2+ 110' • Fe+3 + 110; cm,1I++ 110; 112°2

(3)

Fc+3+ 110; F('+3 + 11++ ü (4),

Campo i~h'~SD ~()br(' d()~í",etro •• ,FA 133

(5)

(36)

En presencia del aire y en ausencia del ion cúprico. la oxidaciór: seefectúa 2.3 por medio de las re""cciones 28. 30, .32. 33 y 34. La adición del ioncúprico reduce el rendimiento de los iooe ..••férrico'i a causa de las reacciones29 y 31. al remover ;.\(Omos de hidrógeno y radicales 110; sCRuidas de una re.ducción del ion férrico por medio de la ecuación 35.

Las condiciones de acidez y de concentración para el ion cúprico sedetwn ajustar de tal manera que la reacción 32 sea despreciahle rn comparacióncon la ('cuación 31, como en t'I caso de PII).2 Y concentraciones en ion cúpn-co de 10-2.\1.

EnlOnces el rendimienlO en iones férricos estará dado por la siRuienteecuación:

G. +.3I'e

G • + 2 G" O - (;11 - G •011 2 2 1102

(37)

que de acuerdo con la ..••referencias corresponde al valor:

(; =:; 0.(,6 10.02 ionc ...•/IOO eV.1"<.+3

I'AHTE EXPEHIMENTAL. FUENTE HADIACTIVA

y MATEHIALES

(38)

La fuente radiactiva consi ...•tc en un irradiador panorámico GUlllmahcam6~O. [ipo IH 31, fahricado por AtOl1lic Encr.cy of Canada Ltd.,25el cual se mues.tra en la f¡.cura 1. Las partes fundamcntales que lo constilUyen son: el blin"dajl' de plomo A que soporta doce tuhos medlicos R de exposición distrihui-dos cilindricament< .• cuyo diámetro pUl'de fijarse a voluotad de ...•de 11.4 hasta80 cm y d mecanismo neumático e que hace llegar a cinco cilindros () de6flco, (,Ilcap!'iulado .••('n acero inoxidahl(,. de.",d(, la protección de plomo hastacada uno de lo ..••[ubo.'" de exposición.

En la fi,gura 2 se indica la ubicación dd irradiador G ("o el centro deun cuarto de irradiación especialmente dis(.i1ado para alojarlo. COn p.lr('desde COIlCrl'(()de I.SO l1l de espe ...•nr y un Iaherinro de prot('cción f. en cuya C'n-trada existC'n do." pU('rtas de plomo P y p' de '5 cm de espesor cada una a Tanto

FA 134

Fi~. 1.

:\rchundia ('\ al

Irradiador panorámico Ga;nmab(.'am 650, tipo 11{.31, que mueSlra (,1~I¡ndaje de plomo ¡'\ I los doce (llbo~ metálicos H de exposición conla abertura mllxima de 80 cenlímetros, el mecanismo neumático e ycin("(l d.t' los cilindros de 60Co tanto en la posición hlindada comoen la de irClllliaciólI.

el siSt('mil de se~uridad con alarma para indicar si hayo no ¡iore acc('so alirradiador como los cl1lltro!es de mando d(:llllismo, se manipulan d('s<1(' unacon .•.•tlla ,\1 colocada l'n la zona externa ,11cuarto d(, irr,llliación, donde' existentambii'n las instalacioll<"s pilra poder ef('cruar, si se r<"{lui('ren, pmd'l<l.•.•físicasy químicas r<Ípi,L1s antes y dcspui's d(, Ulla irr.Hliaciúll. En ('sta figura se se.ñalan adUnll. .••los sen'icios sanitarios S que' corresponden al edificio del Reactordel Ccntf{) de Estudios :\udearcs. ya qUl' tanto las .H.ti\'idadcs con (,1 rC,lCwrSur lUU como con el ,gcl1<'r,Hlord(, neutrones y el irr,ldiador (jammaheam S(' en.

CU('lltr.llI dentro del .íre,l de exclllsitÍn.~t>

Campo inJl'nso sobrt, dO$.imf'/ro •• ,

B ""

,

A (,

FA 13S

PgM

, ,

LP'........

,',

D

":. ,.,;'

" ,

, "

. '.' ,'

1.. 10

Fi¡.;.2. Ubicación del irradiador G en el extremo noroest(" del edificio delReactor del Centro de Estudios Nucleares. A,IJ, e y n son pare-des de concrcto de 1.50 m qe espesor. L indica e¡laberinto conlas puertas de plomo P y P de S cm de espesot. Los números 1,2,3 y 4 corresponden a las posiciones de irradiación durante ladeterminación de la ¡.satrapía del campo.

Para el sistema dosimc:rrico se utilizaron reactivos de pureza analítica."iin purificación previa a ."iU ll."iO. El agua fue tripkmente destilada, medianteuna desdlación en medio alcalino con perman,ganaro de potasio e hidróxido d,'sodio, seguida de otra desti!.l{'ión en medio ácido con dicromaw de potasio y¡icido sulfúrico.

Todo el material de vidrio tanto Pyrex como comercial S{' limpió segúnla." técnicas convcncionalt.,s con mezcla crómica, agua curriente, agua destila-'da, agua nidestilada >' finalm,'nte se calentó a 400°C durantc dos horas.

Como celdas de irradiación se escogieron ampoll(,tas de vidrio comer-cial, de fondo plano del tipo usado en los productos farmac¿:uticos inyectablesde 10 mi efe capacidad, con di¡imelrO exterior de 1.7 cm y paredes de 0.5 mmde espt.'sor. Las dimen .••iolles de la celda se cOllsid'"faroll ad('cuadas, por ser

In suficiell(enH'n(' gr,llldes comparad,ls con L. lonp:itud de la (r,lyeetorl,l ell Llsolució!l de los electrones sccundarlo.s form:\lI()s tanto {'n Llsnlucl~'ll1 como

Cll las paredes.l.'

HES¡'LT.\I)()S

L.l detcrminilciún de la concelltrilci~;n ,kl ¡(in f¿'rrico se rcali"ó por llle-did,l de su densidad {')ptl('a ('ll un cspeetrofotÓnH'[rO Ikckl11;lfl 1110delo I1H-CTa una longitud de' tlnd,l de .104 nl11en que pre"l"llt.1 uno ,It- ll''' lT\,í'lm'l" de ,lh.sorciñn. Estc valor v (.1 cOrreSp{lTllli(:nt(. al "egundo rn.iximo de ,Ihsnrción ;122,1 nm "e comprobaron (:xpl'rirnen(;llnH"llt(. rn(.di,lIlt(. una soluciún 2UU \1 d(.F ('2(<..:;,(\)3' i 11

2() en 112~(1.. O.''¡ \1 ('n ('(.Id,\ s de ,lbsorci¿m de Cu.lf"O dc 1 cm.

La I~lll!!itlld ,!lo ~lllda de 304 nlll se' s(,leccionó para la d('«'rmin,lcióndel iPIl ft:rrico producido por r"diólisis (,ll d dosímerro f('rrOStl-Cuprico d(,hi-do a que. en ('s(a longitud de ontl,l Ll ahsorción de los iOfl('S f<-rroso y cúprico('.S nula comparada con la del ion [i'rrico COlllOS(' indica en la figUL¡ .~. aun eoel caso en qu(' se tengan concentraciones l'n ion cúprico un ord('n de rn.l~'l1itudsuperior a la de los iones ferrosos corno puede ohSl'f\':use l'll la ('un'a H o ala de 10<; iones fi'rricos como se inJica ('n la CUf\'a ().

En la fi¡.::ura 4 "'l' muestra la comprohación experillll'nL11 de la resrue •..t.lde) ion férrico a ~04 nm. la cual se ohtuVll con diluciolles de una s(,lución p.1.(rón de Fe/SO,,)~' 711;>() de cOIlC{'llrraciún 7 x 10-3 ,\1 ('n .lcido ..;ulfúrico 0.4.\1pr<'viamellte valorada con dicromato dl' po{a •.•io 0.1.\1.27 n(. lln;l .snie de esretipo de experimento.;; se obtuvo un valor dd nl('ficicntc de ('xtinci¿Jll mo1ar para(.) ion férrico ~k E 2167 para 2U"C, prn'i,l corrección por tClllp<ratura consi-derando un aUlll{'nw de 0.69% en E por ~rado centiJ.!rado. a jO'¡ nm.

l:.' Esta co-

rrección sC' hi~~l lll"('(' ...;.ni.l va que la t('mpl'ratura prometlio dt. las solucionesfue' de 1').7°C y,l '1ue (,1 pllrta celdas d(,1 c<luipo Ikckm,lll urlli"ado carece dcl

aditamento p,na control d•. [cmpera!UL1.El dosím('tro Íl'rroso-cúprico SI' pr('paró28 momentos "nles de "'ti uso

por la mezcla de \'olllllleIJes i¡.::ualcs dí' un;l sllluciún 1 " 111-~'\1 ('11¡:(9)" '7112()('n 11 ~O 2:< 10-1 \lvd('una soluciúll'! , 'n-2\1l"lllll~O '';11,0. EIl<,,,ra

, 2 ,,- .• ~[¡lrllla h ...concenrr;lcinll('S [il1,ll<-....de' Ll n\('/("\;l dnsimi.trica fueron de )/ 10-~\1('n ",ulhw ferroso. 10-2 \ll'n suif,¡{1l cúprico y 10-2.\1 en ,leido sulfúri('o.

l_~l resput, ..•la de (.•.•11.'dosínll'[ro.1 1;1r.1tli.lción ,C.lnllll.ldel ifl(o •.•e ohw-\'0 coloc,lIldo ('11 l.t !,(I.sición cenrral del irratli.1tll'r a b c('ld,1 d(, irradiación.nlllt('niend,l ]n mi d(. Ll me"cla Í<rro<;a-cúprica. cubierta en "11P;Htl' "'urcnor

con p,lpf.'l alu'lliniu. Ld .drUf<l dc.,;ti" b h;l.s<, dc lo.,; Tuho" .1(' ("I(pnsiciónl.,tst<l

DENSIDAD OPTICA

20

FA157

1.5

1.0

0.5

O200

A

300 "m 400

Fij:.3. Curvas de ahsorción de los iones ferroso, férrico. ferroso-cúpricoy férrico-cúprico (,n ácido sulfúrico 0.4 ,••.{.

Curva A: FeS04 '7112° 200,uM.

Cuna H: .'.len-la de F('S(\ '7111° 200;1.\1

con CuS04 • '51110 2m \1-

Curva c: FC2(SO .•~,'71120 200,u\1.

Cun'a [): ,'.lezc1a de Fe2(S<\),)' 71~O 200t,L\1

con CU~()4. '5 i12() 2m \1.

la mitad de la celda de irradiación fue de 31.5 cm. como se indica en la figu.rOl S. La,<;aberturas de los rubos de cxrosición fueron de 11.4,30 y 80 cm conti(:mpns de irradi;lCil')n d(, 10 a 2.10 mino

De las concenfraciolles del inn férrico calculadas por la medida desu dCTlsi(Lvl llpticl se obtuvo la dosis absorbida [) mediante la ecuación sing~licnt(:12.}H:

[s (td).().)lool/(c 11)3 G + /pl)Fe 3

091

FA 138 Archundia et al

"

..O.OH o Ue O"e "0.'" r."

Fig.4. Respuesla del ion férrico en ácido sulfúrico 0..1 .\1 a 304 nm.

BO

11.4

h, ,, ,: ', ', ', ,, ,, ', ,, ', ', ,, '"",'.-":-,,, ,

Fi~. 5. Representación l'squCmi\llca de la celda d(. irradiación en el centro delirradiador. con ((.¡ación a las aberruras mínima (11.4 cm) y máxima (Sücro)de los tubos de (.'xpo.''¡ción.

FA139

donde: !'\j', el número de Avogadro es i~ual a 6.02 x 1023 moléculas/mol; 6,IJ.O.

representa la diferencia Cll densidad óptica en[f(' las soluciones ferroso-cúpricasirradiadas y sin irradiar; E = 2167 ,\1-1 cm-1 a 304 nm y 2Uoe; P. la densidadde la solución dos ¡métrica es ¡gua 1 a 1.001 gil; ,= 1 cm; 1= 6.24 X IOt3 e\' lrad;y Gré3 = 0.66 t 0.02 iones/IDO e\'. Para 1125°4 10-2 "1 Y celdas de absorción

lit- I cm. la ('cuación se reduce a

(J'd~ 6.i3x lO' (6(J.().)'"

(40)

Las dosis cxpre.";ldas Cn rad se corriJ!,icrofl para 20°C, ya que las {cm-p{'raruras de las soluciones dosimétricas fluctuaron entre 20 y 29°C, median-

te la ecuación ~iJ!,uiell(c:

Dosis corregida (41 )

domh' '1 es la (CmpCralUra a 20::lC a la que s(: dc{('rminó el coeficiente de ex-tinción molar del ion férrico y 1

2es la temperatura de la solución dosimétrica

duran le la kctura de la dcnsidad óptica •

•ro" _ 10

'0

A

60

¡ .0

•

['o

'00 300 t(mln)

Fj,l.:. lJ. Respuesta del .Iosimetro Ít:'rroso-cúpcico en la posición central del irra-diador. l.as cun"as A, U Y e correspondl'n a 11.4,30 y ROcm de abertu-ra de los rubos de ('xposición respectivamente.

F:\ 140 :\rchundia lO[ al

La figura ú mue"Ua las f(.spue."das obtenidas del dll ....ímerro ferroso-cúprico. Las cun.a ...•1\. H Y e (."llfrt.'sponden a 1.1 •.• aberrur,l'" de los tubos deexposici,;n de 11.4. jU r 80 cm que proporcionaron r<1/OIH.... d(' dosi ... <1(.7.11;.; lU6, I.4Sx 101.» 2.72x JOs rad/h. fe ....p(:nivalTl("nre. e indican <llIe laregión útil de medida d(, dosis (.st:i compfendida <'ntr(. lu5 y 106 rad, con unafqziill' de •.•aturación que se pres('llta a parrir dl. 6)<. IOos rad. La precis¡ón deesr<lS mcdidas variá dt. + 1.2';';: r,Hl/h ha ••r.1 i 7.3j""; rad/h li<'P"IH!icndl1 de 1.1 ra.zón de dosis.

En experimentos paralelos {"on y sin ion cloruro .se comprohó que noexiSTió dif,'rencia medible en la respuesta dt:! dosímetro, lo (Iue d,'mostró <¡Ut'el agua tridestilada )' el material (k vidrio usados [enían la pureza rcquerida.

La v<!riación ell la •• razones dc do ••is para la posición cClltral dd irra.diador Con diferenles ahenuras d(. lo" lubos <1(. exposición. dt's(k la mínimade 11.4 cm hasta la m:lxi",a de HU cm. se ilustra en la figura 7.

'O<1lft

\oo'

00 '"Fi,g. l. Valores d,~ las razones de dosis obtenidos en la posición central del

¡rradiador. con aberturas de los tuhos de ('''posición desde 11.4 ha.'HaHU cm.

La d(,tcnninacil)n tic la isotropía del campo de irradiación se cfectuópor la medida dc las do"io" y las razone.s de dosi ...•en un plano perpendiculara los doce tuhos d,' exposición. Se cscogieron Cuatro direccioTlcs diferenT( ....•relacionada ...•Con las paredes del cuarto de irradiación. a las <¡u(: ."c d('nollli~namo A. H. e y D. Se ,,,clcccionaron lugares <¡ue di:"itahan ')0. 100. 1 SO Y17Y.') cm d,' la posicil;1l cenrral del itradiador para cada dirección como se

Campo i"/t'n,~() !-ohrt, do!-i""elro.. • FA 141

ilustra en la figura 2. El diámetro de ahertura fue de 11.4 cm y ia altura a laque s{' colocaron las ...•olucioncs dosimétricas fue de 31.5 cm a partir Je labase de los tuhos de {'xpnsición.

TABLA 1

Dosis y razones de dosis en el plano perpendicular a los tubos de exposicióndel irradiador.

Dismncia al centro Dosis Razón de dosisPosición de las fuentes (cm) (x 10' rad) (x 10"1- rad/h)

,\ 50 ,1.30 12.89

A, 100 3.17 3.32

,\ 150 2.36 1.57

,\ 179.5 2.06 1.03•!ll 50 4.34 13.01

!l, 100 3.28 3.38

!l3 150 2.41 1.61

ll, 179.5 2.13 1.06

Cl 50 4.26 12.78

C, 100 3.03 3.03

C, 150 2.32 1.55

e, 179.5 2.11 1.05

/)1 50 .j .31 12.93

D, 100 3.21 3.20

D, ISO 2.31 1.54

D, 179.5 2.09 1.04

Para evitar ti{'mpo .••d{' irradiación muy prolongados las Jo,..•is s{' detera

minaron tanto con el dosírn{'tro de Frick{' clásico como con el férroso-cúprico,comprohándose una aceptable cOllcordancia en aquellos casos en qUl: el exa

perirnento se realizó con ambos dosírnetTOs. Los resultados ob[('nidos se ina

dican en la Tabla 1 y en la figura H se muestra la gráfica de los \'alores pro.

FAI42

medio de las razones de dosis.rcd/~

'o'

Archundia el al

Fig.8.10 !lO 100 200 ~•••

Valores promedio de las razones de dosis obtanidos en el campo deirradiación correspondientes al plano perpendicular al irradiador.

Todos los valores de las dosis y las razones de dosis prcsct¡[ados enestc trabajo fueron corregidos por dccaimicnto29 y normalizados para el 21 denovicmhre de 1973.

CONCLUSIONES

La facilidad y rapidez de la preparación del sistema ferroso-cúpricoaunadas a su buena rcproducibilidad y precisión, demuestran que es un do.símetro conveniente para la medida de las dosis y las razones de dosis quepueden obtenerse de una fuente gamma de aira intensidad.

La eficiente determinación espeClfofotométrica del ion férrico a 304 nmhace posible que la adición de iones cúpricos no interfieran e incrementen ellimite superior de dosis medible en el dosimetro de Fricke clásico de 104 a106 rad.

La concordancia en las rcspuestas obtenidas en la región de 104 raddetcrminadas por los dosimetros de Fricke clásico y el ferroso-cúprico, com-probaron que la disposición de los sesenta cilindros de 60c.,) distribuidos enlos doce tubos de irradiador determinan un campo isotrópico y definen al irra-diador como una fuellle puntual.

Campo i,.J(',.so sob,1' do~"'",etro •.•

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HEsmlEK

La introducción de iones cúpricos en el sistema dosimétrico de Frickeprovoca reacciones intcrmedias imponantes que determinan la formación deoxígeno molecular. Esta caracterí.<aica permite un aumento en el límite supe.riUf de dosis medible por ese sistcma, ya que se amplía de 10'" a 106 rad.En ('ste trabajo se prCSelllan los datos (:xperimentales obtenidos por irradia.ción con gamma .••del M'Co provenientes de una fuente con una actividad de42,000 curics, de soluciones ;lerea<ias de concentración en ion ferroso de'; x 10-3 M, en ion cúprico de 10-2,\1 Y en <lcido sulfúrico de 10-2.\1. Se com.probó una región ú~il de medida de dosis entre 10'" y 106 rad Con una regiónde saturación a panir de G x 106 rad. una independencia a la raZón de dosishasta 1.17 x 105 rad/min y. a la tcmper<Hura de irradiación entre 15 y 40°C.una precisión de :t 1.2% rad/h y una buena rcproducibilidad.