In the last few years a wide dissemination of hadrontherapy facilities is taking place. In these facilities, proton or heavy ion (mainly carbon) accelerators are used to treat cancers in peculiar positions (i.e. close to critical organs), or with peculiar biological features that make them not eligible for conventional radiation therapy with photons. During the design, the commissioning and the use of these facilities many radiation safety issues are to be addressed, that are different from the ones that the professionals in the field are used to facing. Many problems need to be solved, among which the characterization of the radiations fields produced by the accelerators, the shielding design, the design of the interlock systems, and the management of the activated materials (PE11). Both the personal and environmental dosimetry systems need to be set up and implemented, taking into consideration the peculiarities of the involved radiation fields, that are often made of many different high energy particles. So, the approach to this kind of problems is usually much more complex than the one that is required for lower energy machines, and the adopted techniques are much more similar to the ones used for the high energy research accelerators. Due to the complexity of the physics involved in the radiation/matter interaction at these energies, the radiation safety calculations are often based on Monte Carlo simulations (that take into account all the physical processes for all the particles involved), and the data should be cross-checked with the experimental data available in literature (e.g. Na06). Moreover, all the radiation measurements must be carried out with instruments conceived for this kind of radiation fields, or anyway with instruments whose behavior can be foreseen also when measuring in high energy mixed fields (Na04). The shielding design and the activation evaluations obviously depend on the different accelerator technologies (e.g. if synchrotrons, or cyclotrons, are used) and on the energy and nature of the accelerated beam. On the other hand, while the technologies used for the interlock safety systems are well known, a big research and development effort is still ongoing about the technologies adopted for personal or environmental dosimetry. Anyway, while the state-of-the-art of instrumentation is still far from being completely satisfactory, many detectors are available, that can be a good option to solve some of the measurement problems found in such environments.
Negli ultimi anni si sta assistendo a una notevole diffusione degli acceleratori per adroterapia, che utilizzano ioni (principalmente carbonio) e protoni per la cura di tumori radioresistenti o situati in prossimità di organi critici. Al progetto e l’utilizzo di queste macchine si accompagnano una serie di problemi di radioprotezione nuovi e diversi rispetto a quelli a cui spesso sono abituati i professionisti del settore. Per gestire la radioprotezione di un impianto di questo tipo è necessario risolvere vari problemi: caratterizzare i campi di radiazione prodotti dalla macchina, disegnare le schermature, progettare le logiche di intervento dei sistemi di sicurezza, gestire i problemi legati all’attivazione dei materiali e delle strutture (Pe11). Bisogna inoltre implementare i sistemi di dosimetria ambientale e personale, particolarmente complessi a causa della natura dei campi di radiazione prodotti, che sono spesso campi misti (cioè costituiti da vari tipi di particelle) e di alta energia. L’approccio ai problemi di radioprotezione è quindi solitamente più complesso di quello richiesto per macchine di energia inferiore, ed è mutuato dai metodi che si utilizzano per gestire i grandi acceleratori da ricerca. Vista la complessità della fisica delle interazioni radiazione/materia, le valutazioni vengono spesso effettuate tramite codici Monte Carlo, e affidandosi al corpus di misure su impianti esistenti descritte in letteratura (Na06). Le misure di radioprotezione operativa devono essere invece effettuate con strumenti pensati apposta per questo tipo di campi, o con strumenti convenzionali di cui si è in grado di ricostruire il comportamento anche in campi misti (Na04). Il progetto delle schermature e la valutazione delle attivazioni dipendono ovviamente dalle diverse tecnologie prescelte (ciclotroni o sincrotroni), dalle particelle accelerate e dalle energie utilizzate. Le tecnologie impiegate per i sistemi di sicurezza sono piuttosto consolidate, mentre quelle per i sistemi di dosimetria ambientale o personale sono a tutt’oggi oggetto di studio e di sviluppo. Lo stato dell’arte della strumentazione risulta in alcuni casi ancora lontano dall’essere pienamente soddisfacente, ma sono comunque disponibili molti tipi di rivelatori, sia commerciali che sperimentali, che costituiscono spesso delle valide opzioni per affrontare i problemi che un impianto di questo tipo può porre.
Keywords: hadrontherapy; high energy fields; mixed fields; radiation safety.
Copyright© by GIMLE.