1.- Mostrar brevemente el mecanismo por el cual es posible efectuar, mediante la técnica PGNAA o Prompt Gamma implementada en la CCHEN en el Reactor Nuclear de La Reina, un análisis qualitativo de una muestra, ya sea metálica, pétrea o líquida, determinando con buena aproximación no sólo la aparición de los elementos presentes en una muestra, sino que además, detectando la presencia de todos los isótopos de los elementos naturales como el Niquel, Titanio, Fierro, entre otros. PGNAA son las siglas de Prompt Gamma Neutron Activation Analysis.
2.- Indicar cómo el perfeccionamiento de esta técnica, al detectar los “peaks” del Nitrógeno de más altas energías, usando el excelente detector de GeHp adquirido por la CCHEN, permitió a los oficiales del Ejército de Chile con grado de Teniente Coronel, señores Luis Quinteros y Christian Sherrington, durante el 2003, participar en un proyecto cuyo objetivo fue la detección de Minas Antipersonales, usando precisamente la instalación PGNAA.
I.- LA TECNICA PROMPT-GAMMA
Desde hace muchos años, la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) había adquirido el equipamiento para implementar la Técnica Nuclear PGNAA, más conocida como Prompt Gamma (Gamma Rápido o Instantaneo). Sin embargo, no fue sino hasta el 2001 cuando los doctores Gustavo Navarro y Juan Klein decidieron tomarse en serio el reto de implementar Prompt Gamma para múltiples aplicaciones. Es así como durante el 2002, y luego de efectuar varias pruebas y experimentaciones con diversas muestras, los investigadores antes nombrados, y en conjunto con los magister señores Carlos Henriquez y Claudio Pereda, publicaron el trabajo titulado “Nuevas Aplicaciones de Análisis por Activación de Radiación Gamma Instantánea (PGNAA)”. Este trabajo puede ser encontrado y descargado su versión PDF desde los dos siguientes sitio web de Ciencia Abierta:
Este trabajo, tal como lo expresan los autores, “muestra el desarrollo de una serie de medidas experimentales realizadas con la finalidad de obtener patrones de referencia, encaminados a conseguir cuantificaciones de muestras sólidas en mediciones futuras”. Además se destaca que “esta técnica permite observar la composición isotópica de elementos naturales”.
En la imágen siguiente, y siempre basándonos en el artículo antes descrito, se muestra esquematicamente cómo opera esta técnica, al usar los neutrones que provienen del Reactor Nuclear de La Reina; neutrones térmicos colimados que golpean la muestra produciéndose la formación radiación gamma de captura neutrónica, con energías detectables con este equipo chileno en el rango de 50 KeV hasta 11 MeV (11.000 KeV).
La siguiente figura suscintamente muestra el esquema que se tiene en el Centro Nuclear de La Reina para la aplicación de la Técnica Prompt Gamma en la determinación cuantitativa de muestras, además de la determinación de los isótopos de los elementos naturales. El detector GeHp corresponde a un excelente detector de Germanio Hiperpuro capaz de detectar los “peaks” de energia correspondientes al elemento nitrógeno.
La tabla siguiente muestra los Isótopos de Niquel observados usando Prompt Gamma en el Reactor Nuclear de La Reina.
Para los isótopos del Titanio y de Niquel así como sus correspondientes energías obtenidas en dicha instalación, se ha agregado las siguientes gráficas:
Junto con indicar en este trabajo las relaciones matemáticas para cuantificar usando estándares, dichos investigadores proponen algunas de las siguientes aplicaciones: Mediciones Estequeométricas, Mediciones Isotópicas, Agricultura, Arqueología, Monitoreo y Control de Procesos Industriales, y Diagnóstico Médico.
II.- DETECCION DE MINAS ANTIPERSONALES
El 10 de septiembre de 2001, nuestro país Chile procedió a depositar el instrumento de ratificación de la Convención de Ottawa sobre la Prohibición del Empleo, Almacenamiento, Producción y Transferencia de Minas Terrestres Antipersonal y su Destrucción, ante la Secretaría General de Naciones Unidas. Dicha Ratificación suscrita en Ottawa entró en vigencia por publicación en el Diario Oficial en marzo de 2002. Unos meses antes, en enero de 2002, se nombraba como Ministra de Defensa a la actual Presidenta de Chile, doña Michelle Bachelet Jeria, Médico de profesión.
Para dar cumplimiento a la Convención aprobada por el Congreso Nacional el 08 de mayo de 2001, mediante Decreto Supremo Nº 79 de la Subsecretaría de Guerra, el 02 de mayo de 2002 se crea la Comisión Nacional de Desminado (CNAD). El 19 de agosto de 2002 se constituye por vez primera la Comisión Nacional de Desminado, la cual también fue presidida por doña Michelle Bachelet Jeria.
Nuestra actual Presidenta, a la cabeza de Ministerio de Defensa y de la CNAD, decide junto a sus asesores examinar la factibilidad de utilizar la Técnica de Prompt Gamma y otras instalaciones nucleares para la detección de las Minas Antipersonales, evitando así el riesgo de utilizar personal militar en las labores de detección de las mismas.
Como bien sabemos, la gran mayoría de las Minas Antipersonales son plásticas, de modo que la detección tradicional es bastante difícil. No obstante, como el material de los envoltorios de una mina, los detonadores y el explosivo tienen como constituyente al nitrógeno, entonces existe la posibilidad de detectar los “peaks” más intensos de los gamma propios del Nitrógeno para saber dónde se encuentra una mina antipersonal. Teniendo el patrón de comportamiento del nitrógeno presente en todos los tipos de suelo del país, por tanto será posible diferenciar el contenido de nitrógeno presente en una Mina Antipersonal del presente en bajas concentraciones en el suelo o territorio.
De acuerdo con el NIST y a las tabulaciones establecidas y certificadas por la International Atomic Energy Agency (IAEA), sobre las energías gamma de captura neutrónica, el nitrógeno 14 posee sus gamma en torno a los 10833 KeV, es decir, en torno a los 11 MeV. En el trabajo ya descrito anteriormente, y expuesto en Ciencia Abierta por los investigadores Juan Klein, Gustavo Navarro, Claudio Pereda y Carlos Henriquez, se menciona que “el rango de energías de la radiación gamma de captura neutrónica va desde 50 KeV hasta 11 MeV”; esto es, justo la detección del Nitrógeno (N-14). En otras palabras, la instalación de Prompt Gamma ubicadas en el Reactor Nuclear de La Reina es perfecta para detectar Minas Antipersonales.
Con esta información técnica en mente, y gracias a las pruebas que la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) realizó con éxito, la profesional médico y Ministra de Defensa doña Michelle Bachelet, durante el año 2003, crea un Convenio entre el Ministerio de Defensa y la CCHEN, para que el Ejército de Chile ponga en marcha el proyecto de lograr un Equipo Portátil para efectuar la detección exacta de cada una de las minas antipersonales en cualquier tipo de terreno.
Continuando con el procedimiento, se encargó a los oficiales del Ejército de Chile con el Grado de Teniente Coronel, señores Luis Quinteros y Christian Sherrington, evaluar la capacidad de la instalación PGNAA de la Comisión de Energía Nuclear. Los estudios preliminares efectuados por los oficiales mostraron poder detectar perfectamente el Nitrógeno de las Minas, pero que tomaba tiempo la detección para visualizar dicho “peak”. De acuerdo al Boletín Año II, número I, publicado en enero de 2004 por la Comisión Chilena se informa: “Los resultados de esta primera fase del trabajo fueron satisfactorios, y se espera que, durante la segunda parte del proyecto, se reduzca el tiempo de demora en determinar la localización de la mina. La tercera parte contempla el diseño y prototipo de una fuente de neutrones portátil, capaz de detectar las minas en los diferentes terrenos en que se encuentran.”
Este artículo, el cual reproducimos completo en la siguiente imágen, puede ser visto en la siguiente página web de la institución (visitando la memoria Caché):
Al loable esfuerzo de ambos militares chilenos, se sumaron la experiencia e investigación de los científicos de la CCHEN, señores Carlos Henriquez, Claudio Pereda y Lipo Birstein, todos del Departamento de Investigación y Desarrollo de la Comisión.
CONCLUSION
Dado lo interesante de la técnica y de las proyecciones que PGNAA posee en múltiples áreas, es por ello importante conocer, y con mayor detalle, los resultados de esta impresionante investigación. Con esto, se mostrarán no sólo las potencialidades que nuestra Comisión posee, sino además de la inventiva y creatividad de nuestros científicos y militares chilenos por lograr equipos como el que ellos se han propuesto, esto es, la creación de un equipo portátil, equipado con su propia fuente de neutrones, capaz de detectar minas antipersonales.
Hasta el momento desconocemos si se ha alcanzado con éxito los objetivos planteados en este artículo, aunque publicamente difundidos por la Comisión. En un próximo artículo mostraremos los resultados experimentales usando PGNAA, que con la ayuda de don Carlos Henriquez hicimos algunas pruebas sobre algunas muestras extraidas de la Gran Roca Veas-01, y compartiremos con nuestros lectores las gráficas de las energías gamma obtenidas; curvas que hasta ahora la Comisión no nos ha podido interpretar.
