[ES] Ante posibles emergencias nucleares o radiológicas, los gobiernos u organizaciones internacionales han de disponer de planes de actuación para asegurar la protección de los trabajadores, el público, el personal de intervención y el medioambiente. Además, existe una preocupación creciente por posibles ataques terroristas o actos malintencionados con empleo de fuentes radiactivas o fuentes huérfanas, por lo que es necesario que exista una correcta gestión de la emergencia. En particular, se debe llevar a cabo la evaluación ambiental de la contaminación para establecer cuáles han sido las zonas afectadas y cuál es el nivel de la contaminación en cada una de las matrices o compartimentos medioambientales, como son el aire, agua, suelo, alimentos o vegetación. Este es el objetivo principal de los planes de vigilancia radiológica ambiental en emergencias. La presente Tesis doctoral aporta el desarrollo de procedimientos rápidos de ensayo para llevar a cabo una evaluación de la contaminación producida por una emergencia radiológica o nuclear en diferentes matrices ambientales. En primer lugar, se ha llevado a cabo un estudio de la metodología de actuación en emergencias radiológicas, teniendo en cuenta por un lado las matrices ambientales a analizar, y por otro, el término fuente o radionucleidos a determinar en una emergencia. En concreto, se presenta el estudio del posible término fuente presente en un accidente en una central nuclear, un acto malintencionado con empleo de fuentes huérfanas, "bombas sucias" o dispositivos nucleares improvisados y un accidente en una instalación radiactiva de la Comunitat Valenciana. De los resultados de dicho estudio se han seleccionado los procedimientos a desarrollar en la Tesis doctoral. Como método de screening o cribado, se han puesto a punto diferentes procedimientos rápidos para el análisis de la actividad alfa total y beta total en muestras de agua, aerosoles, suelos y vegetación. Además, se han establecido protocolos de actuación para evaluar el nivel de emergencia en función de los límites de cribado indicados en normativa o guías internacionales y del fondo radiológico propio de la zona de Valencia. Por último, una vez establecido el origen alfa y/o beta de la emergencia, se propone el uso de los métodos desarrollados para la medida de radionucleidos específicos, como son los procedimientos rápidos de determinación de radioestroncio en muestras de leche, aerosoles y vegetación empleando resinas de centelleo plástico; y también el procedimiento rápido puesto a punto para la determinación secuencial de uranio y plutonio en muestras de suelos y sedimentos basado en el pretratamiento con fusión. El trabajo realizado en esta Tesis doctoral se enmarca dentro de la beca de "Formación de Personal Investigador (FPI)-Subprograma 1 de la convocatoria de 2015" financiada por la Universitat Politècnica de València; y dentro de los Convenios de colaboración firmados desde 2016 hasta la actualidad, entre la Agencia Valenciana de Seguridad y Respuesta a Emergencias y la Universitat Politècnica de València para el "Desarrollo del Plan de Vigilancia Radiológica en Emergencias". / [CA] Davant de possibles emergències nuclears o radiològiques, els governs o organitzacions internacionals han de disposar de plans d'actuació per a assegurar la protecció dels treballadors, el públic, el personal d'intervenció i el medi ambient. A més, hi ha una preocupació creixent per possibles atacs terroristes o actes malintencionats amb l'ús de fonts radioactives o fonts òrfenes, per la qual cosa és necessari que existisca una correcta gestió de l'emergència. En particular, s'ha de dur a terme l'avaluació ambiental de la contaminació per a establir quins han sigut les zones afectades i quin és el nivell de la contaminació en cada una de les matrius o compartiments mediambientals, com són l'aire, aigua, sòl, aliments o vegetació. Este és l'objectiu principal dels plans de vigilància radiològica ambiental en emergències. La present Tesi doctoral aporta el desenvolupament de procediments ràpids d'assaig per a dur a terme una avaluació de la contaminació produïda per una emergència radiològica o nuclear en diferents matrius ambientals. En primer lloc, s'ha dut a terme un estudi de la metodologia d'actuació en emergències radiològiques, tenint en compte per un costat les matrius ambientals a analitzar, i d'un altre, el terme font o radionúclids a determinar en una emergència. En concret, es presenta l'estudi del possible terme font present en un accident en una central nuclear, un acte malintencionat amb l'ús de fonts òrfenes, "bombes brutes" o dispositius nuclears improvisats i un accident en una instal·lació radioactiva de la Comunitat Valenciana. Dels resultats de l'estudi s'han seleccionat els procediments a desenvolupar en la Tesi doctoral. Com a mètode de screening o exploració, s'han posat a punt diferents procediments ràpids per a l'anàlisi de l'activitat alfa total i beta total en mostres d'aigua, aerosols, sòls i vegetació. A més, s'han establit protocols d'actuació per a avaluar el nivell d'emergència en funció dels límits d'exploració indicats en normativa o guies internacionals i del fons radiològic propi de la zona de València. Finalment, una vegada establit l'origen alfa y/o beta de l'emergència, es proposa l'ús dels mètodes desenvolupats per a la mesura de radionúclids específics, com són els procediments ràpids de determinació de radioestronci en mostres de llet, aerosols i vegetació emprant resines de centelleig plàstic; i també el procediment ràpid posat a punt per a la determinació seqüencial d'urani i plutoni en mostres de sòls i sediments basat en el pretractament amb fusió. El treball realitzat en esta Tesi doctoral s'emmarca dins de la beca de "Formación de Personal Investigador (FPI)-Subprograma 1 de la convocatoria de 2015" finançada per la Universitat Politècnica de València; i dins dels Convenis de col·laboració firmats des de 2016 fins a l'actualitat, entre l'Agència Valenciana de Seguretat i Resposta a Emergències i la Universitat Politècnica de València per al "Desenvolupament del Pla de Vigilància Radiològica en Emergències". / [EN] In the event of possible nuclear or radiological emergencies, governments or international organizations must develop an emergency response preparedness to ensure the protection of workers, public, intervention personnel and environment. In addition, there is growing concern about possible terrorist attacks or malicious acts using radioactive or orphan sources, so a proper emergency management is necessary. In particular, the assessment of environmental contamination should be carried out to establish which areas have been affected and determine the level of contamination in each of the matrices or environmental compartments, such as air, water, soil, food or vegetation. This is the main objective of the emergency environmental radiological surveillance plans. This PhD thesis provides the development of rapid testing procedures to evaluate the contamination produced by a radiological or nuclear emergency in different environmental matrices. Firstly, a study of the methodology of radiological emergencies response has been developed, taking into account, on the one hand, the environmental matrices to be analyzed, and on the other hand, the term source or radionuclides to be determined in an emergency. Specifically, several source terms are studied produced as a consequence of an accident at a nuclear power plant, a malicious act using orphan sources, "dirty bombs" or improvised nuclear devices, and an accident in a radioactive facility in the Valencian Community. From the results of this study, the procedures to be developed in the PhD thesis have been selected. As a screening method, different rapid procedures have been developed for the analysis of gross alpha and gross beta activity in samples of water, aerosols, soil and vegetation. In addition, response protocols have been established to assess the level of emergency according to the screening limits suggested in the international regulations or guidelines and the radiological background of the Valencia area. By last, once the alpha and/or beta origin of the emergency has been found out, the methods developed for the specific radionuclides measurement should be used. For example, the rapid methods for radiostrontium analysis in milk samples, aerosols and vegetation using plastic scintillation resins; and also the rapid procedure developed for the sequential determination of uranium and plutonium in soil and sediment samples based on fusion pretreatment. The work carried out in this PhD thesis is enclosed into the grant of "Formación de Personal Investigador (FPI)-Subprograma1 de la convocatoria de 2015" supported by the Universitat Politècnica de València. And it is also within the collaboration agreements signed from 2016 to the present, between the Valencian Agency for Security and Emergency Response and the Universitat Politècnica de València for the "Development of the Emergency Radiological Surveillance Plan". / A la Universitat Politècnica de València por la financiación a través de la beca de Formación de Personal Investigador (FPI)-Subprograma1 de la convocatoria de 2015; y a la Agencia Valenciana de Seguridad y Respuesta a Emergencias de la Generalitat Valenciana, por la financiación a través de Convenios de colaboración desde 2016. / Sáez Muñoz, M. (2019). Desarrollo de procedimientos rápidos de ensayo para la vigilancia radiológica ambiental en situaciones de emergencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118653

[ES] En el apoyo a la mejora de la calidad de medida en el Laboratorio de Radiactividad Ambiental (LRA) de la Universitat Politècnica de València (UPV), los códigos de Monte Carlo representan una potente herramienta para complementar las tareas relacionadas con la medida de la radiactividad ambiental, tales como la calibración en eficiencia de detectores de semiconductor, determinación de factores de corrección por coincidencia y caracterización de dosímetros de termoluminiscencia, entre otras. En la presente Tesis se desarrollan modelos de simulación en Monte Carlo a través de códigos y herramientas como MCNP6 y GEANT4. En primer lugar, se han realizado dos modelos de detector de semiconductor para espectrometría gamma, uno tipo HPGe (High Purity Germanium) y el otro BEGe (Broad Energy Germanium), ambos de alta pureza de germanio. Ambos detectores se emplean en las actividades y procedimientos rutinarios que se realizan en el LRA-UPV. Se detalla el procedimiento de caracterización geométrica de los detectores de semiconductor, así como del volumen activo del cristal de germanio hasta obtener un modelo geométrico optimizado. Por otro lado, se ha obtenido un tercer modelo de simulación, pero en este caso de un dosímetro de termoluminiscencia, en concreto de un TLD-100 LiF:Mg,Ti, modelo que se emplea en el servicio de dosimetría personal de la UPV. En el modelo de simulación se incluye una fuente puntual colimada de Rayos-X y el fantoma recomendado por la ISO 4037-3 (water slab phantom). Se obtiene la función de respuesta del dosímetro relativa a la energía del 137Cs y se estudia su comportamiento para diferentes condiciones de irradiación (calidad del haz de Rayos-X y ángulo de incidencia) así como para diversos materiales termoluminiscentes además del LiF. Los modelos de simulación para espectrometría gamma se han utilizado principalmente para la obtención de curvas de calibración en eficiencia para diferentes geometrías y matrices de medición, así como para el cálculo de factores de corrección por pico suma tanto para las series naturales del 238U y 232Th como para radioisótopos específicos empleados en la calibración experimental de los equipos. Por otro lado, se han aplicado los modelos de simulación en el contexto de respuesta en emergencias nucleares o radiológicas. En concreto, el modelo del detector BEGe se ha utilizado para desarrollar una metodología de optimización del proceso de medición de muestras radiactivas en matrices de agua de alta actividad. Esta metodología consiste en un procedimiento logístico que incluye un cribado o screening de emergencias soportado por simulaciones Monte Carlo, enfocado en elegir la configuración óptima de medición para obtener resultados fiables y precisos minimizando la manipulación de la muestra radiactiva. De este modo se reduce el tiempo de respuesta por parte del laboratorio, así como el riesgo de contaminación y exposición a dosis. / [EN] In support of the improvement of measurement quality at the Laboratorio de Radiactividad Ambiental (LRA) of the Universitat Politècnica de València (UPV), the Monte Carlo codes represent a powerful tool to complement the tasks related to the measurement of environmental radioactivity, such as the calibration in efficiency of semiconductor detectors, determination of coincidence summing correction factors and characterization of thermoluminescence dosimeters, among others. In the present thesis, Monte Carlo simulation models are developed using the MCNP6 code and the GEANT4 toolkit. Two semiconductor detector models for gamma spectrometry have been made, one type HPGe (High Purity Germanium) and the other one a BEGe (Broad Energy Germanium), both of high purity germanium. Both detectors are used in the routine activities and procedures carried out by the LRA-UPV. The geometric characterization procedure of the semiconductor detectors is detailed, as well as the active volume of the germanium crystal until an optimized geometric model is obtained. On the other hand, a third simulation model has been developed, but in this case from a thermoluminescence dosimeter, specifically from a TLD-100 LiF:Mg,Ti, a model used in the personal dosimetry service for the monitoring and assessment of the professionally exposed workers belonging to the UPV radioactive facility. The simulation model includes a collimated X-ray point source and the phantom recommended by the ISO 4037-3 (water slab phantom). The response function of the dosimeter relative to the energy of 137Cs is obtained and its behaviour is studied for different irradiation conditions (quality of the X-ray beam and angle of incidence) as well as for several thermoluminescent materials in addition to the LiF. The simulation models for gamma spectrometry have been used mainly to obtain efficiency calibration curves for different geometries and measurement matrices and to calculate true summing correction factors for both the 238U and 232Th natural decay series and for specific radioisotopes used in the experimental calibration of the equipment. On the other hand, simulation models have been applied in the context of nuclear or radiological emergency response. Specifically, the BEGe detector model has been used to develop a methodology for optimisation of the process of measuring radioactive samples in water matrices of high activity. This methodology consists of a logistic procedure that includes a screening for emergencies. This procedure is supported by Monte Carlo simulations, focused on determining the optimal measurement configuration to obtain reliable and accurate results, minimizing the manipulation of the radioactive sample. Therefore, the response time by the laboratory is reduced, as well as the risk of contamination and dose exposure. / [CA] En el suport a la millora de la qualitat de mesura en el Laboratori de Radioactivitat Ambiental de la Universitat Politècnica de València, els codis de Monte Carlo representen una potent eina per a complementar les tasques relacionades amb la mesura de la radioactivitat ambiental, com ara el calibratge en eficiència de detectors de semiconductor, determinació de factors de correcció per coincidència i caracterització de dosímetres de termoluminescència, entre altres. En la present tesi es desenvolupen models de simulació en Monte Carlo a través de codis i eines com MCNP6 i GEANT4. En primer lloc s'han realitzat dos models de detector de semiconductor per a espectrometria gamma, un tipus HPGe (High Purity Germanium) i l'altre BEGe (Broad Energy Germanium), tots dos d'alta puresa de germani. Aquests detectors s'empren en les activitats i procediments rutinaris que es realitzen en el Laboratori de Radioactivitat Ambiental (LRA) de la Universitat Politècnica de València (UPV). Es detalla el procediment de caracterització geomètrica dels detectors de semiconductor, així com del volum actiu del cristall de germani fins a obtindre un model geomètric optimitzat. D'altra banda, s'ha obtingut un tercer model de simulació, però en aquest cas d'un dosímetre de termoluminescència, en concret d'un TLD-100 LiF:Mg,Ti, model que s'empra en el servei de dosimetria personal de la UPV. En el model de simulació s'inclou una font puntual col·limada de Raigs-X i el fantoma recomanat per l'ISO 4037-3 (water slab phantom). S'obté la funció de resposta del dosímetre relativa a l'energia del 137Cs i s'estudia el seu comportament per a diferents condicions d'irradiació (qualitat del feix de Raigs-X i angle d'incidència) així com per a diversos materials termoluminescents a més del LiF. Els models de simulació per a espectrometria gamma s'han utilitzat principalment per a l'obtenció de corbes de calibratge en eficiència per a diferents geometries i matrius de mesurament així com per al càlcul de factors de correcció per pic suma tant per a les sèries naturals del 238U i 232*Th com per a radioisòtops específics utilitzats en el calibratge experimental dels equips. D'altra banda, s'han aplicat els models de simulació en el context de resposta en emergències nuclears o radiològiques. En concret, el model del detector BEGe s'ha utilitzat per a desenvolupar una metodologia d'optimització del procés de mesurament de mostres ambientals radioactives en matrius d'aigua d'alta activitat.. Aquesta metodologia consisteix en un procediment logístic que inclou un screening o cribratge d'emergències, suportat per simulacions Monte Carlo, enfocat a triar la configuració òptima de mesurament per a obtindre resultats fiables i precisos minimitzant la manipulació de la mostra radioactiva. D'aquesta manera es redueix el temps de resposta per part del laboratori, així com el risc de contaminació i exposició a dosi. / Finalmente, a la Universitat Politècnica de València por la financiación a través de la beca de Formación de Personal Investigador (FPI)-Subprograma 2 de la convocatoria de 2015 y a la Cátedra CSN-UPV Vicente Serradell / Ordóñez Ródenas, J. (2020). Desarrollo de Modelos de Simulación por Monte Carlo como Apoyo a la Medida de Radiactividad Ambiental en Operación Rutinaria y de Emergencias [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/152188