Valutazione dell'attivazione a lungo termine in vista del futuro decommisioning delle strutture dell'attuale adroterapia, della nuova protonterapia e della BNCT del CNAO, mediante simulazioni Monte Carlo.

Since the 21st century, the use of particle accelerators for the treatment of complex oncological diseases has significantly advanced. The National Center for Oncological Hadron Therapy (CNAO), located in Pavia, Italy, is one of the only six centers worldwide that uses protons and carbon ions for the treatment of rare tumors. CNAO is currently undergoing an expansion. The commissioning of the third ion source, AISHa, is in progress, enabling the production and acceleration of helium ions within the existing synchrotron. In the future, additional ion species, including oxygen, iron and lithium, are expected to be introduced. Furthermore, new facilities are under construction, including a proton therapy synchrotron provided by Hitachi and a tandem accelerator supplied by TAE Life Sciences for Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). As a part of the initial authorization process for a facility, a decommissioning plan is developed to assess the feasibility of dismantling operations and estimate the associated costs. Nuclear decommissioning is the technical and administrative process through which a nuclear facility is progressively dismantled, until no further radiological protection measures are required. This thesis work, carried out at the CNAO Radiation Protection Office, aims to identify the generated radionuclides and to determine their specific activities after a 30-year irradiation period, which corresponds to the typical operational lifespan of these accelerators, followed by a 1-year cooling time for the most activated components of all three facilities. To obtain these results, the FLUKA Monte Carlo simulation code was applied, allowing for the modeling of various scenarios and for the evaluation of radiation-induced activation levels.

A partire dal XXI secolo, l’utilizzo degli acceleratori di particelle per il trattamento di patologie oncologiche complesse ha registrato un notevole sviluppo. Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), situato a Pavia (Italia), è uno dei sei centri al mondo che impiega sia protoni sia ioni carbonio per il trattamento di tumori rari. Attualmente, il CNAO è in fase di espansione. È in corso il commissioning della terza sorgente (AISHa), che permetterà la produzione e l’accelerazione di ioni elio nell’attuale sincrotrone. In futuro, è prevista l’introduzione di ulteriori specie ioniche, tra le quali ossigeno, ferro e litio. Inoltre, sono in costruzione nuove strutture che ospiteranno un sincrotrone per la protonterapia, fornito da Hitachi, e un acceleratore tandem di TAE Life Sciences per la Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Come parte del processo autorizzativo iniziale di un impianto, viene sviluppato un piano di decommissioning per valutare la fattibilità dello smantellamento e stimarne i costi. Il decommissioning nucleare è il processo tecnico e amministrativo con cui un impianto nucleare viene progressivamente smantellato, fino a non richiedere più misure di radioprotezione. Questo lavoro di tesi, svolto presso l’Ufficio di Radioprotezione del CNAO, ha l’obiettivo di identificare i radionuclidi generati e le loro attività specifiche dopo un tempo di irraggiamento di 30 anni, tipico ciclo di vita di questi acceleratori, seguito da un tempo di raffreddamento di un anno per i componenti più attivati di tutti e tre gli impianti. Per ottenere questi risultati, è stato utilizzato il codice Monte Carlo FLUKA, che permette di simulare diversi scenari e valutare i livelli di attivazione indotta dalla radiazione.