Algoritmo preliminar de cálculo de flujo y dosis de neutrones para terapia por captura neutrónica mediante la implementación del método de lattice Boltzmann - Luna Muñoz, Kevin Alexis (2019)
Introducción: Desde el año 2015, el grupo de investigación de Biofísica & Bioquímica Estructural y el programa de maestría en Física Médica de la Pontificia Universidad Javeriana (PUJ), han adelantado proyectos de investigación en el área de Terapia de Captura Neutrónica (NCT), en cooperación con el Organismo Interacional de Energía Atómica (IAEA). Entre los principales objetivos del grupo de investigación, se destaca el estudio del problema de transporte neutrónico mediante la implementación de nuevas técnicas y métodos numéricos de solución de la ecuación de transporte de Boltzmann. En este aspecto y en concordancia con los excelentes resultados que ha mostrado la aplicación del método de lattice Boltzmann (LBM en diferentes áreas de la ciencia, en el presente trabajo se emplea este método de cálculo determinístico, como técnica de solución alternativa de la ecuación de transporte unidimensional y dependiente del tiempo de distribuciones neutrónicas monoenergéticas en un medio homogéneo y semi-infinito con dispersión isotrópica. Materiales y métodos: La ecuación de lattice Boltzmann de transporte neutrónico dependiente del tiempo, es determinada a partir de la discretización de la ecuación general de transporte neutrónico en el espacio de fase, donde los procesos de colisión y propagación en cada instante de tiempo, son especificados mediante el cálculo del tiempo de relajación y la función de distribución de equilibrio local, sugeridos por la aproximación de Bhatnagar, Gross y Krook (BGK). El modelo de transporte neutrónico de lattice Boltzmann-BGK para un medio homogéneo y semi-infinito con dispersión isotrópica, es implementado en un algoritmo de cálculo desarrollado en C++ y Phyton. El código computacional está diseñado para calcular el flujo neutrónico y la dosis absorbida en diferentes medios, caracterizados por valores definidos de secciones eficaces macroscópicas de interacción. Resultados: Los resultados de simulación indican que el método de lattice Boltzmann puede ser aplicado efectivamente en el estudio del problema de transporte neutrónico unidimensional, dando lugar a una descripción consistente de los procesos de interacción de distribuciones neutrónicas con la materia. Conclusiones: La técnica determinística propuesta constituye una poderosa alternativa de solución de la ecuación de transporte de Boltzmann, requerida para la caracterización de distribuciones neutrónicas y otras radiaciones ionizantes en medios de geometrías específicas. Esta metodología puede ser considerada como una técnica numérica alternativa para el tratamiento del problema de transporte en diferentes campos de aplicación.