Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos han desarrollado un nuevo método más rápido y preciso para detectar y medir la radiactividad de cantidades minúsculas de material radiactivo. Esta técnica innovadora, denominada espectrometría de energía de descomposición criogénica (DES por sus siglas en inglés), promete tener un impacto significativo en diversas áreas, desde la mejora de tratamientos contra el cáncer hasta la garantía de la seguridad en la limpieza de residuos nucleares.
Los resultados de este estudio han sido publicados en la revista Metrologia. El componente clave de esta técnica es un sensor de borde de transición (TES), un dispositivo de alta tecnología que permite medir firmas de radiación con una precisión sin precedentes. Según el físico del NIST, Ryan Fitzgerald, el TES proporciona una capacidad revolucionaria para registrar eventos de descomposición radiactiva individuales, lo que permite identificar qué átomos radiactivos, conocidos como radionúclidos, están presentes en una muestra.
Un avance en la detección y medición
El sensor TES opera a temperaturas extremadamente bajas, cerca del cero absoluto. Cuando ocurre una descomposición radiactiva en una muestra, la energía liberada es absorbida por el TES, lo que provoca un pequeño cambio en la resistencia eléctrica del dispositivo. Este cambio de resistencia se mide con precisión y proporciona una firma de energía de alta resolución del evento de descomposición. A través del análisis del espectro de energía detallado de múltiples eventos, los investigadores pueden identificar el átomo radiactivo específico que está experimentando la descomposición.
Este método es significativamente más eficiente que los enfoques tradicionales, que a menudo requieren múltiples técnicas para medir la cantidad de radiactividad o identificar los átomos radiactivos presentes, pero no ambos a la vez. Con el nuevo método DES, se puede obtener un perfil completo de radiactividad en solo unos días a partir de muestras muy pequeñas, en lugar de los meses que se requerían anteriormente.
Además, el uso de un dispositivo de inyección de tinta permite aplicar cantidades minúsculas, menos de un millonésimo de gramo, de una solución radiactiva sobre finas láminas de oro. Estas láminas, con una superficie dotada de nanoporos, ayudan a absorber las pequeñas gotas de la solución radiactiva. Al medir con precisión la masa de la solución dispensada y luego la radiactividad de la muestra seca, los investigadores pueden calcular la actividad masica del material.
Las aplicaciones potenciales de esta tecnología son amplias. En el ámbito médico, podría asegurar la pureza y potencia de los fármacos radiactivos utilizados en tratamientos contra el cáncer. En el sector de la energía nuclear, podría facilitar la identificación rápida de la composición radiactiva del combustible reprocesado, acelerando así el desarrollo de nuevos reactores avanzados.
Este avance forma parte de un esfuerzo más amplio conocido como el proyecto TrueBq, cuyo objetivo es revolucionar la forma en que monitorizamos y caracterizamos la radiactividad. Este proyecto busca desarrollar un sistema de medición más integral que pueda manejar una variedad de sustancias radiactivas, incluyendo mezclas complejas, mediante la integración de un sistema de balanza de precisión con el dispositivo TES.
La innovación que se está gestando a través del proyecto TrueBq podría mejorar significativamente la capacidad del NIST para ofrecer servicios de medición enfocados en el cliente, abarcando calibraciones, materiales de referencia estándar y pruebas de competencia. Aunque en la actualidad el enfoque del proyecto se centra en mejorar las mediciones dentro del NIST, los investigadores tienen aspiraciones a largo plazo para desarrollar versiones más portátiles y fáciles de usar que puedan ser desplegadas fuera del instituto para aplicaciones críticas en campos como la medicina, la limpieza medioambiental y la gestión de residuos nucleares.
