La simulación de Montecarlo es, posiblemente, el método computacional más utilizado en dosimetría de la radiación, capaz de abordar numerosos problemas que, en la práctica, no pueden resolverse de forma experimental. En términos generales, este seminario web servirá como introducción al método de Montecarlo en este contexto, partiendo de las escalas macroscópicas —habituales en radioterapia y protección radiológica— para avanzar hacia las escalas micrométricas y nanométricas, donde se origina el daño por radiación.
Contenido
La primera parte ofrece una introducción al método de Montecarlo, analizando posteriormente sus aplicaciones en los ámbitos de la protección radiológica y la dosimetría de la radiación. Para evaluar computacionalmente diversos escenarios de exposición a la radiación, es necesario predecir el movimiento de las partículas y sus interacciones con la materia. Existen diversos códigos de Montecarlo de propósito general para el transporte de partículas; cada uno presenta ventajas e inconvenientes según el escenario. Comprender las capacidades generales de estos códigos es fundamental para su aplicación exitosa; se presentarán ejemplos que ilustran la variedad de cálculos que es posible realizar. Al finalizar esta sección, el participante podrá determinar si su caso de estudio se beneficiaría del uso de simulaciones de Montecarlo y obtendrá una orientación sobre cómo comenzar a realizar dichos cálculos.
A medida que la escala se reduce de lo macroscópico a lo microscópico, la naturaleza estocástica de las interacciones de la radiación se vuelve cada vez más evidente, llegando a ser predominante a escala nanométrica. Este es el ámbito de la microdosimetría y la nanodosimetría, donde el depósito de energía ya no puede describirse adecuadamente mediante valores promedio, sino que debe caracterizarse mediante distribuciones de probabilidad. Por tanto, las simulaciones de Montecarlo deben tener en cuenta estos efectos estocásticos. A escala micrométrica y superiores, los enfoques de «historia condensada» —basados en modelos de dispersión múltiple y en la pérdida de energía promedio a lo largo de cada paso de transporte— suelen ser suficientes para describir las magnitudes físicas relevantes. Sin embargo, a escala nanométrica, el número de interacciones dentro de un volumen determinado puede ser muy reducido, lo que exige el uso de códigos de «estructura de traza» (track-structure codes) para simular explícitamente cada interacción individual. En la segunda parte, el seminario web explorará los aspectos clave a considerar al configurar simulaciones de Montecarlo a escalas micrométricas y nanométricas, prestando especial atención a los parámetros de transporte y a los métodos para determinar las magnitudes de interés. Se analizarán brevemente las capacidades de algunos códigos de uso general ampliamente empleados, mediante ejemplos que abarcan distintos tipos de partículas, subrayando al mismo tiempo la importancia fundamental de validar los resultados de las simulaciones frente a datos experimentales.
Programa
14:00 – 14:05 Introducción al tema del seminario web y a los ponentes (Jon Eakins, UKHSA)
14:05 – 14:35 Introducción a la simulación por el método de Monte Carlo (Max Taylor, UKHSA)
14:35 – 15:05 De la macroescala a los códigos de estructura de trazas (Anna Selva, Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia)
Organización
Este seminario web está organizado por el Grupo de Trabajo 6 (WG6), «Dosimetría computacional».
Ponentes
Max Taylor
Agencia de Seguridad Sanitaria del Reino Unido (UKHSA)
El Dr. Max Taylor es un investigador en una etapa temprana de su carrera que forma parte del grupo de Metrología de la Radiación en la Agencia de Seguridad Sanitaria del Reino Unido (UKHSA). Su labor se sitúa en la intersección entre los enfoques computacionales y experimentales de la dosimetría de la radiación. En el marco de EURADOS, su trabajo se centra principalmente en el Grupo de Trabajo 6 (Dosimetría computacional) y en el Grupo de Trabajo 2 (Armonización de la dosimetría individual).
Su trabajo computacional se orienta a respaldar los avances técnicos en dosimetría de neutrones, empleando códigos de transporte de radiación basados en el método de Monte Carlo para investigar campos de neutrones dispersos en laboratorios de calibración, así como explorando el uso de técnicas de aprendizaje automático (machine learning) para el análisis de detectores de trazas nucleares.
Anna Selva
Laboratorios Nacionales de Legnaro, Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia (INFN-LNL)
Anna Selva es investigadora en el grupo de microdosimetría de los Laboratorios Nacionales de Legnaro, pertenecientes al Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia (INFN-LNL). Su principal interés de investigación reside en el estudio de la acción de la radiación a escalas subcelulares —mediante técnicas microdosimétricas y nanodosimétricas— y su modelado mediante el método de Monte Carlo, con aplicaciones en radioterapia y protección radiológica. Ha trabajado en el desarrollo y la caracterización de contadores proporcionales equivalentes a tejido (TEPC, por sus siglas en inglés) para microdosimetría, con especial énfasis en la terapia con partículas y la terapia por captura de neutrones en boro (BNCT). Es secretaria del Grupo de Trabajo 6 de EURADOS (Dosimetría computacional) y líder del Grupo de Tarea 6.2, dedicado a la microdosimetría y nanodosimetría.
