Simulação aperfeiçoada do ambiente gama não perturbado do irradiador do CTEx com o código MCNPX

Abstract

A relevância do desenvolvimento de um modelo computacional de um irradiador está na possibilidade de prever-se, com a precisão necessária, as condições de seu ambiente radioativo. Neste sentido, devido à natureza da radiação nuclear, torna-se fundamental o uso de ferramentas probabilísticas na análise dessas instalações. O irradiador gama de pesquisa do CTEx é uma instalação com características únicas no Brasil e que tem sido muito utilizada como valiosa ferramenta de investigação científica nas áreas de defesa química, biológica, nuclear e radiológica. Modelagens do irradiador de pesquisa do CTEx utilizando o código MCNPX foram feitas em trabalhos anteriores, contudo, as taxas de dose calculadas para a região central das câmaras de irradiação foram 40% maiores do que as medidas. Essa discrepância tem sido atribuída à escassez de informações relativas às estruturas que existem entre a fonte de césio 137 e as duas câmaras de irradiação. O objetivo deste trabalho foi, portanto identificar a origem dessa discrepância, se possível, reduzindo-a ou eliminando-a. Foram investigadas prováveis fontes de erro sistemático na modelagem e aperfeiçoamentos foram introduzidos, objetivando tornar mais precisas, rápidas e eficientes as simulações com o MCNPX. Com base nas investigações, os efeitos de um aperfeiçoamento na modelagem da fonte do irradiador, a qual passou a ser simulada como volumétrica, além da perturbação associada ao uso de dosímetros virtuais para cálculo das taxas de dose, puderam ser estimadas como sendo ambos inferiores a 2%. Além disso, calculou-se uma perda de 20% nas taxas de dose devido à atenuação da radiação gama emitida pela fonte no encapsulamento duplo que a reveste. Por outro lado, a inserção, no modelo MCNPX do irradiador, de uma chapa atenuadora de aço com 0,6 cm de espessura, a qual estaria localizada entre a fonte de irradiação e a superfície de cada câmara, possibilitou reproduzir as taxas de dose medidas, considerando-se as incertezas associadas aos experimentos. Finalmente, uma simplificação do modelo computacional do irradiador, baseada em redução de variância, diminuiu em 4,7 vezes o tempo de cada simulação.