Una adecuada protección radiológica en las operaciones de radiografía y gammagrafía industrial fija (en búnker) requiere, además de buenos procedimientos de trabajo, que el diseño del búnker incorpore un sistema de seguridad adecuado. Una vez analizadas, a la luz de la normativa internacional y de países de nuestro entorno como Francia, Reino Unido y Estados Unidos, las condiciones de seguridad en el diseño de los búnkeres de radiografía y gammagrafía existentes en España, el CSN ha aprobado una Instrucción Técnica Complementaria definiendo los requisitos mínimos que estos recintos deben cumplir y los plazos para cumplirlos. Texto: Laura Urteaga y Belén Tamayo | Consejera técnica y técnica del Área de Instalaciones Radiactivas Industriales del CSN, respectivamente

La radiografía y gammagrafía industrial son técnicas de ensayo no destructivo destinadas al control de calidad de materiales, muy utilizadas en las industrias siderúrgica, naval, nuclear, petrolera, etc. Se emplean con objeto de identificar y clasificar defectos de soldaduras. La radiografía industrial se realiza con equipos generadores de rayos X o con aceleradores de electrones y la gammagrafía industrial con equipos denominados gammágrafos que incorporan una fuente radiactiva encapsulada emisora de radiación gamma. Habitualmente se utilizan equipos portátiles, que se desplazan al lugar donde se encuentran las piezas a ensayar. A este modo de operación la denominamos in situ.

La gammagrafía in situ es la que presenta mayores dificultades desde el punto de vista radiológico, debido a las circunstancias particulares en las que esta actividad se lleva a cabo. Por ello, el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) ha impulsado planes de mejora de esta actividad, abordando los aspectos que inciden en las condiciones de seguridad, como los relativos a:

• El equipo y elementos auxiliares, analizando el programa de revisiones periódicas de los equipos de gammagrafía y sus accesorios por una entidad de asistencia técnica autorizada; las características de los equipos y accesorios que se pueden utilizar y comercializar en España; y las verificaciones y mantenimiento que debe efectuar el usuario sobre equipos y elementos auxiliares. Todas estas medidas tienen por objeto que los equipos en uso en España dispongan de elementos de seguridad y que se encuentren en condiciones adecuadas para su uso.
• La formación del personal de operación, implementando un programa de formación continua. n Implementar el concepto ALARA, incorporando la planificación de tareas con el objetivo de optimizar la dosis de los operadores.
• Control del desarrollo de las actividades de operadores y ayudantes, a través de un programa de inspecciones en obra a realizar por el supervisor de la instalación.
• Además, el CSN ha adoptado medidas para: Aumentar el control sobre estas instalaciones, entre las que cabe destacar la campaña de inspecciones en obra. Fomentar la cultura de la seguridad en las instalaciones enviando a los titulares información sobre experiencia operativa y prácticas internacionales.

Otro aspecto relevante surgido en los planes de mejora es el establecimiento de vías de colaboración entre el CSN y el sector de gammagrafía industrial a través del Foro Industrial, creado entre el CSN y la Sociedad Española de Protección Radiológica. Este Foro ha elaborado diferente material de apoyo, a través de distintos grupos de trabajo en los que Identificación de defectos. participan representantes de las instalaciones de gammagrafía: el modelo de procedimiento de planificación de tareas para que las instalaciones desarrollen su propio procedimiento, material didáctico para la formación continua del personal de operación, un video de actuación en caso de emergencia en una operación de gammagrafía y dos pósteres en relación con las verificaciones y el mantenimiento que debe efectuar el usuario sobre los equipos y elementos auxiliares de los dos modelos de equipos más utilizados en España. Todo este material está disponible en la web del CSN.

Estos planes de mejora han influido en la reducción de la dosis operacional de estos trabajadores, pero sigue siendo la actividad que en mayor proporción supone dosis a los mismos que superan los límites recogidos en el Reglamento sobre Protección Sanitaria contra las Radiaciones Ionizantes, incluso con valores que llegan a rebasar hasta diez veces este límite. En estas operaciones in situ el factor humano es determinante, pues realizar la práctica de forma segura se basa en gran medida en el seguimiento de procedimientos.

Cuando las piezas a radiografiar se trasladan a un recinto blindado, diseñado al efecto, con un sistema de seguridad que impide el acceso cuando hay radiación en su interior, la seguridad de la operación descansa, en gran medida, en el diseño adecuado del blindaje, del sistema de seguridad del recinto y en su correcto funcionamiento, lo que supone una mejora en las condiciones de seguridad en el desarrollo de esta actividad.

Hay operaciones que tienen que ser realizadas in situ; por ejemplo, montaje, estructuras y piezas de gran tamaño con dificultad para su traslado… por lo que se deben establecer las condiciones adecuadas para optar por la operación in situ o en recinto blindado. Asimismo, por la experiencia operativa se ha constatado la necesidad de implementar mejoras en los sistemas de seguridad para tener en cuenta el tipo de equipo (rayos X o gammágrafo) y en este último caso si el telemando es manual o automático. Estos aspectos influyen en el diseño del sistema de seguridad.

En este artículo se analizan, a la luz de la normativa internacional y lo que se aplica en países de nuestro entorno, los requisitos de los recintos de operación de radiografía y gammagrafía industrial y de los sistemas de seguridad de los mismos, según equipo (rayos X o gammágrafo) y según el tipo de telemando en caso de utilizar gammágrafo (manual o automático), recogidos en una Instrucción Técnica Complementaria a la autorización de las instalaciones radiactivas de radiografía y gammagrafía industrial, que fue aprobada por el Pleno del CSN el 8 de septiembre de 2021 y remitida a todas las instalaciones radiactivas autorizadas del sector el 15 de septiembre de 2021. Estos requisitos son de aplicación para los nuevos recintos y las instalaciones ya existentes disponen de un plazo de dos años para presentar la documentación justificativa.

Equipos de radiografía y gammagrafía industrial

En base a las características de los equipos se pueden implementar diferentes funciones en el circuito de seguridad de los búnkeres de operación.

Los equipos de rayos X convencionales que se utilizan para radiografía industrial son equipos portátiles, que constan de un tubo de rayos X (contenido en una estructura de protección), generador de alta tensión y consola de control, que se conecta con el generador de alta tensión. La estructura de protección, donde se aloja el tubo, cuenta con una ventana por la que se emite el haz útil de rayos X. Estos equipos pueden ser desplazados al lugar donde se encuentran las piezas a radiografiar, pero también pueden utilizarse en un recinto blindado que cuente con sistemas de seguridad.

Las principales características técnicas son el voltaje (la diferencia de potencial entre ánodo y cátodo) y el amperaje (la corriente del tubo). En los equipos que se comercializan, el voltaje máximo está en el rango de 100 a 360 kV y el amperaje máximo entre 2,5 y 10 mA. Hay equipos de rayos X que siempre se utilizan en búnker y pueden alcanzar un potencial de 600 kV.

Para que se emitan rayos X, es necesario que llegue energía al circuito de alta tensión para acelerar los electrones generados en el cátodo, Estos impactan en el objetivo, situado en el ánodo, emitiéndose rayos X a través de la ventana. Se puede integrar el sistema de alta tensión del equipo de rayos X en el circuito de seguridad y así controlar las condiciones en las que se generan dichos rayos.

En España hay dos instalaciones que tienen, cada una, un equipo acelerador de electrones para generar rayos X de uso en radiografía industrial. Estos equipos se utilizan en un recinto blindado, con sistemas de seguridad que aseguran las condiciones en las que se genera la radiación. Ambos son aceleradores lineales, uno de ellos de 6 MeV y el otro de 9 MeV.

Equipos de gammagrafía y elementos auxiliares

Los equipos más comunes para realizar radiografía in dustrial con fuentes gamma constan, básicamente, de un contenedor blindado donde se aloja un portafuentes que alberga la fuente radiactiva encapsulada.

De acuerdo con la norma ISO 3999, Radiation Protection- Apparatus for Industrial Gamma Radiography- Specifications for Performance, Design and Test, los contenedores se clasifican en categorías atendiendo a la localización de la fuente cuando el apa rato está en la posición de trabajo.

Los equipos más usados se corresponden con la ca tegoría II; en ellos la fuente radiactiva es proyectada de la posición blindada a la de radiografiado, fuera del conte nedor, a través de una manguera de salida, mediante un elemento auxiliar, el telemando, que puede ser accionado de forma manual o automática.

El contenedor suele contar con unos dispositivos de seguridad pa ra que la fuente no abandone su alojamiento blindado de forma no deseada.

Las fuentes que se utilizan son encapsuladas de forma especial, con una actividad en función del diseño del gammágrafo y del isótopo de que se trate. En España se utilizan fuentes de Ir-192, Se-75 y Co-60, siendo el Ir-192 el isotopo más ampliamente utilizado.

En España, los equipos más habituales que incorporan fuente de Ir-192 o de Se-75 son de la firma Oserix, modelo Exertus Dual 120, que puede albergar una fuente de Ir-192 de 4,4 TBq (120 Ci) o de Se-75 de 7,4 TBq (200 Ci), de actividad; o de la firma QSA Global, modelo Sentinel 880 serie Delta, que puede incorporar una fuente de Ir-192 o de Se75 de 5,5 TBq (150 Ci) de actividad. Normalmente la carga de fuente no supera 3,7 TBq (100 Ci).Estos equipos disponen de certificado como bulto B(U) para el transporte. En el caso del equipo Gammamat SE-75 solo puede albergar una fuente de Se-75, que si se transporta como bulto tipo A la actividad máxima no superará 3,81 TBq (82 Ci).

Los equipos más habitualmente utilizados en España para albergar fuente de Co-60, son los de la marca QSA GlobalSentinel, modelo TO-680, que pueden incorporar una fuente de Co-60 de 4,07 TBq (110 Ci) de actividad, aunque normalmente no supera 3,7 TBq (100 Ci).

Otra clasificación de los contenedores, según la norma ISO 3999, atiende a su movilidad. Según este criterio establecen tres grupos: clase P (portátiles); clase M (móviles) y clase F (fijos). Los equipos de Ir-192 y de Se-75 son clase P.

Un elemento que interesa destacar por su posible integración en el circuito de seguridad es el telemando, que es un elemento auxiliar que permite, a distancia, posicionar la fuente en el punto de trabajo. Se trata de un cable flexible recubierto por una manguera, en uno de cuyos extremos dispone de un mecanismo para accionarlo, bien manualmente (manivela) o bien de forma automática. En el otro extremo lleva el mecanismo conector (conector macho) para unirlo con el portafuentes (conector hembra) y acoplarlo al contenedor gammagráfico. Los telemandos automáticos incorporan dispositivos programables para fijar el tiempo de exposición. Además, permite implementar en el sistema de seguridad del recinto de operación elementos que actúen para retraer la fuente en ciertas situaciones, al contrario que el telemando manual.

Lecciones aprendidas de los incidentes acaecidos en España

Aunque las operaciones de radiografía y gammagrafía industrial realizadas in situ suponen mayor riesgo radiológico frente a las fijas, especialmente en el caso de la gammagrafía, por las dificultades añadidas de control de fuentes de alta actividad, es el modo de operación más extendido en España. Considerando las instalaciones que tienen autorizada la actividad de gammagrafía industrial, únicamente el 16 % realiza gammagrafía fija frente al 56 % que únicamente realiza esta actividad in situ. El otro 28 % son instalaciones que tienen autorizada esta actividad según los dos modos de operación. No se realizó un estudio tan detallado en el caso de radiografía industrial con rayos X, por su menor impacto, desde el punto de vista de la protección radiológica.

Del análisis de las situaciones que han provocado incidentes en las operaciones de radiografía en España, y especialmente de gammagrafía industrial, desde el año 1998 hasta 2021, se observa que, aproximadamente el 74 % se produjo por trabajos realizados in situ y el 26 % en los realizados en recintos blindados, bien en búnkeres diseñados específicamente para ello y que disponen de sistemas de seguridad, o en lugares blindados acondicionados (campa), pero que no disponen de sistemas de seguridad. Solo se han reportado incidentes con superación del límite de dosis en operaciones realizadas en un búnker que disponía de enclavamientos de seguridad cuando este sistema ha fallado. Entre los sucesos iniciadores de estos incidentes in situ están los que involucran la falta de seguimiento de procedimientos adecuados (60 %), que tiene mucha influencia en gammagrafía in situ.

Tomando como referencia las lecciones aprendidas de los incidentes acaecidos en España, donde el fallo debido al factor humano puede ocasionar situaciones que supongan dosis que superen los límites de para operadores o miembros del público, se hace necesario plantear las condiciones que justifiquen la realización de las operaciones in situ. Además, del análisis de los incidentes acaecidos tras el fallo del sistema de seguridad en operaciones de radiografía y gammagrafía industrial con telemando manual, y a los ocurridos en recintos blindados durante operaciones de gammagrafía que utilizaban como elemento auxiliar un telemando automático no contemplado en el diseño, se ha procedido, a través del Foro de la Industria, a reevaluar los sistemas de seguridad de los recintos blindados teniendo en cuenta recomendaciones internacionales y la normativa que aplican los países de nuestro entorno, que se materializó en la citada Instrucción Técnica Complementaria.

Recintos de operación. Sistemas de seguridad

Se define búnker de radiografía y gammagrafía industrial como un recinto cerrado, al menos perimetralmente, que dispone de blindaje suficiente y de un sistema de seguridad adecuado, y que se utiliza para realizar radiografías o gammagrafías en su interior. Las operaciones realizadas en este tipo de recintos tendrán la consideración de radiografía fija. La mayoría de los búnkeres autorizados en España están diseñados para trabajar indistintamente con equipos de rayos X o con gammágrafos con telemando manual. Todas las operaciones con gammágrafos que incorporan fuente de Co-60 se realizan de forma fija. Estos recintos disponen de blindaje, de forma que la tasa de dosis en el exterior, en zonas fuera del control del titular, sea inferior a 1 mSv/año. La Instrucción Técnica Complementaria sobre estos recintos no introduce ninguna modificación respecto a este criterio. El sistema de seguridad de los búnkeres tiene como objetivo evitar la irradiación del personal debido a los trabajos de radiografía o gammagrafía que se realizan en el interior del recinto, y comprende: enclavamientos, señalizaciones, alarmas, pulsadores de emergencia, medidores de radiación asociados al sistema y controladores lógicos programables computarizados (PLC) para implementar funciones lógicas relacionadas con la seguridad.  

Como punto de partida se procedió al análisis de cada uno de los criterios que se han venido aplicando para la autorización de los búnkeres de radiografía y gammagrafía fija, recogidos en el procedimiento del CSN sobre Evaluación de Instalaciones de Radiografía y Gammagrafía Industrial, con el objetivo de detectar carencias o posibilidades de mejora.

Diseño del sistema de seguridad de los búnkeres de operación en España

El sistema de seguridad de un búnker de operación debe contemplar:

• Enclavamientos de seguridad que garanticen que las puertas y/o accesos no puedan ser abiertos durante la exposición, aunque al menos una puerta si podrá ser abierta desde el interior. La exposición no podrá ser reiniciada simplemente por el cierre de la puerta, sino que deberá efectuarse desde la unidad de control, situada en una posición exterior al búnker, desde la que se vea fácilmente la puerta de acceso. Para actuación en caso de emergencia se habilita la posibilidad de desbloqueo de la puerta bajo un sistema controlado (por ejemplo, llave en posesión de un responsable designado al efecto).
• Señalización luminosa que incluya una señal roja de advertencia, en el exterior de la puerta de acceso, que permanecerá encendida durante la exposición. Junto a la señal deberá existir un cartel que explique su significado. El sistema de enclavamiento de los accesos y la luz de advertencia deberán ser independientes, de manera que el fallo de uno no implique el fallo del otro.
• Un detector de radiación fijo, situado en el interior de cada búnker, conectado al sistema de seguridad para efectuar el enclavamiento de los accesos y el funcionamiento de las luces de advertencia.
• En el caso de búnkeres de gran tamaño se podría requerir una señal sonora que avise de que se va a producir la exposición, así como la instalación de pulsadores para efectuar una ronda de seguridad o incluso la instalación de cámaras de TV.

Estos requisitos pueden sustituirse por otro sistema que proporcione una seguridad equivalente.

Del análisis de los sistemas de seguridad de los búnkeres autorizados en España se puso de manifiesto que:

a) La mayoría de los recintos solo contaban con un monitor de radiación conectado al sistema de seguridad. Así, el fallo del monitor de radiación suponía el fallo del enclavamiento y de la señalización.

b) No se enclavan los accesos con la fuente expuesta o emisión de rayos X si la radiación que llega al único monitor con el que se realiza el enclavamiento no supera el nivel de tarado establecido.

c) No se ha tenido en cuenta en su evaluación la posibilidad de utilizar gammágrafos con telemando automático. Ha habido algún caso que, utilizando un telemando de este tipo, el diseño del sistema de seguridad implicaba que la apertura de la puerta provocaba el corte de alimentación eléctrica al motor del telemando. Esto supone que un fallo del único elemento con el que se efectúa el enclavamiento de puerta, el monitor, provoca el fallo del enclavamiento, y permite el acceso al interior del bunker con fuente expuesta. La apertura de puerta provoca el corte de alimentación eléctrica al motor del telemando e impide la retracción automática de la fuente al interior del gammágrafo, quedando en exposición. 

Por ello, se estimó necesario valorar si era necesaria la implementación de mejoras en el sistema de seguridad de los recintos autorizados, considerando que estas mejoras pasarían a formar parte de los requisitos para futuras autorizaciones. El objetivo fue establecer:

• Requisitos mínimos que deben cumplir 
• Elementos que deben incorporar y sus características
• Registros y documentación que se deben presentar para su autorización
• Plan de Verificación y mantenimiento  

Requisitos exigidos en otros países en el diseño de los búnkeres de operación

Como primer paso se efectuó un análisis de la normativa internacional y de países de nuestro entorno, en concreto Francia, Estados Unidos y Reino Unido, aplicable a estos recintos. 

Respecto a las normas internacionales se ha considerado la Guía de Seguridad SSG-11 del OIEA, sobre Seguridad radiológica en la radiografía industrial, que incluye un apartado con los sistemas de seguridad y sistemas de alerta inherentes a la gammagrafía en recinto blindado. Entre los criterios se incluyen que en el interior del bunker se contará con un monitor provisto de elementos de seguridad intrínsecos que, según la Guía de Seguridad SSG-8 del OIEA, sobre Seguridad radiológica de las instalaciones de irradiación de rayos gamma, electrones y rayos X, implica que haya sido concebido a prueba de fallos, de manera que un fallo o avería del detector produzca el mismo resultado que una lectura que arroje cifras de radiación elevadas.

De los tres países elegidos únicamente Francia tiene reglamentación específica para recintos donde se realicen trabajos de gammagrafía industrial fija y para radiografía industrial con rayos X, que incluye requisitos para los sistemas de seguridad en búnkeres de operación para radiografía industrial y para gammagrafía, diferenciando si se trabaja con telemando manual o automático. Especifican los requisitos en cuanto a los enclavamientos, alarmas y señalizaciones que incorporan estos sistemas de seguridad, considerando que deben cumplir criterios de redundancia y diversidad. Por ello, los enclavamientos se realizan con la baliza detectora de radiación, que debe contar con una autocomprobación de su funcionamiento, pero también con la señal eléctrica del equipo a utilizar, ya sea de rayos X o gammágrafo y con telemando manual o automático.

En Estados Unidos, los requisitos para las instalaciones donde se efectúa radiografiado industrial, tanto con rayos X como con fuentes gamma con energías hasta 10 MeV, se recogen en la norma ANSI/HPS N43.3-2008 American National Standard For General Radiation Safety –Installations Using Non-Medical X-Ray and Sealed Gamma – Ray Sources, Energies Up to 10 MeV.

Esta norma no aporta ningún criterio adicional a los ya considerados, pero incluye aspectos relativos a controladores lógicos programables computarizados (PLC) para implementar funciones lógicas simples relacionadas con la seguridad, aplicables a los sistemas de seguridad de los recintos y al análisis de los modos de fallo de los relés que incorporan los enclavamientos, considerando que estos fallos deben llevar a la instalación a un estado seguro. También incluye aspectos relacionados con la validación y verificación de software y firmware utilizado en los circuitos de seguridad, con objeto de verificar que la salida del desarrollo de software cumple con sus requisitos de entrada.

Reino Unido no dispone de una normativa específica respecto a estas instalaciones, pero se ha analizado la normativa que cumplen algunos sistemas de seguridad para cabinas de rayos X y gamma comerciales, como el sistema   denominado ISIS, diseñado y fabricado por NDT Electronic Services, para deducir los requisitos que le aplican y extrapolar las implicaciones en relación con la seguridad.

El sistema ISIS cumple con el Reglamento de Radiación Ionizante de UK y los estándares de la industria sobre requisitos de seguridad en máquinas, recogidos en las normas ISO 13849 Seguridad de las máquinas. Partes de los sistemas de mando relativas a la seguridad, y EN62061:2005 Seguridad de las máquinas. Seguridad funcional de sistemas de mando eléctricos, electrónicos y electrónicos programables relativos a la seguridad. La aptitud del sistema de mando que desempeña una función de seguridad, se indica mediante un nivel de integridad de seguridad, estando normalizada la relación entre estos dos conceptos: nivel de rendimiento y nivel de integridad (PL y SIL). También requieren un análisis de los elementos que forman parte del circuito de seguridad, que pueden estar constituidos de soporte material (hardware) y soporte lógico (software) incluyendo las verificaciones a efectuar y los registros que conlleva.

Plan de Mejora de los sistemas de seguridad de los búnkeres de operación en España

En la Instrucción Técnica Complementaria se recogen los criterios para efectuar estas operaciones, así como los requisitos del sistema de seguridad de los recintos de operación, que en resumen comprenden:

Priorizar las operaciones en búnker por la mayor garantía de seguridad que supone a los operadores, a los trabajadores del cliente y al público. Solo está justificada la gammagrafía in situ cuando no sea factible realizarla de forma fija por su dificultad técnica o porque constituya una actuación puntual.

Se define como telemando automático todo aquel que no es exclusivamente de tracción manual.

• El sistema de seguridad de los búnkeres diseñados para realizar radiografía industrial con equipos generadores de rayos X o con gammágrafos que utilizan como elemento auxiliar un telemando automático, deberán cumplir criterios de redundancia y diversidad, de forma que se impida la emisión de rayos X o la proyección de la fuente si los accesos no están cerrados.
• El bloqueo de los accesos se mantendrá por la señal de superación de tasa de dosis fijada en el monitor de radiación. Abrir cualquier acceso o pulsar dispositivos de parada de emergencia provocará el cese de la emisión de rayos X o el retorno automático de la fuente a la posición de seguridad, según aplique.
• El sistema de seguridad de búnkeres diseñados para utilizar gammágrafos con telemando manual contará con dos o más monitores de radiación, ubicados en diferentes posiciones en el interior del búnker, de manera que al alcanzar el valor de tasa de dosis fijado en cualquiera de ellos provoque el enclavamiento de los accesos al búnker. Al menos uno de estos monitores debe haber sido concebido a prueba de fallos.
• Se dispondrá una señal luminosa roja de advertencia integrada en el sistema de seguridad, situada en el exterior de la puerta de acceso al búnker, que permanecerá encendida  cuando haya generación de rayos X o exposición de la fuente. El diseño del enclavamiento del sistema de seguridad garantizará que el fallo de la luz roja de advertencia no supondrá el fallo del sistema de seguridad.
• Se define el “búnker de gran tamaño” y se incluyen elementos adicionales en el sistema de seguridad: señalización sonora, pulsadores para efectuar una ronda o cámaras de TV.
• Documentación adicional para el licenciamiento de estos recintos:

— Diagrama que recoja la estructura lógica de seguridad (bloque de entrada, tratamiento y bloque de salida) para cada una de las posibilidades de funcionamiento del búnker: gammagrafía con telemando manual y/o automático o rayos X

— Programa de verificación periódico y mantenimiento del sistema de seguridad

— Informe sobre las pruebas de validación del sistema de seguridad previo a la puesta en marcha del recinto. La implantación de estas medidas va encaminada a reducir la dosis que reciben los trabajadores de este sector, tanto en operación normal como en caso de incidente, debido fundamentalmente a la disminución de trabajos de forma móvil. Además, la mejora del diseño de los sistemas de seguridad de los recintos de operación será una herramienta eficaz para reducir el número de incidentes con consecuencias radiológicas. Para el CSN, la implantación de esta instrucción supone la reevaluación de todos los recintos ya autorizados y además se espera un incremento significativo de solicitudes para incorporar nuevos búnkeres, así como un incremento del número de inspecciones asociadas a estas prácticas.