Guía docente de Interacción Radiación Materia (M44/56/2/30)

Interacción de fotones y partículas con masa (cargadas y neutras) con la materia. 

Simulación Monte Carlo de la interacción radiación-materia.

Es importante tener conocimientos sobre física cuántica, física atómica y molecular y física nuclear. También se recomienda tener conocimientos sobre física de radiaciones. Dado que esta asignatura tiene un contenido eminentemente práctico, enfocado a la simulación Monte Carlo de la interacción radiación-materia, es recomendable tener conocimientos de programación en cualquier lenguaje (preferiblemente en FORTRAN).

Se recomienda no utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura. En caso de hacerlo, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas, siguiendo las "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR", documento publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

El alumno conocerá:

-los procesos físicos básicos que se ponen en juego en la interacción de partículas cargadas y neutras con la materia.

-los mecanismos que dan lugar al depósito de energía en los materiales con los que interactúa la radiación

-la metodología básica con la que se lleva a cabo la simulación Monte Carlo de los procesos de interacción radiación-materia, así como las limitaciones que ésta lleva aparejadas.

El alumno será capaz de:

-analizar los procesos de interacción radiación-materia, estableciendo los mecanismos fundamentales puestos en juego e identificando los que sean dominantes en cada caso.

-resolver problemas relacionados con los distintos aspectos de la interacción radiación-materia.

-realizar simulaciones Monte Carlo de la interacción radiación-materia en situaciones sencillas usando alguno de los códigos disponibles y utilizando técnicas de reducción de varianza.

1. Interacción de partículas cargadas pesadas con la materia.

Mecanismos de pérdida de energía. Máxima energía transferida en una colisión única. Espectro de energía perdida en colisiones únicas. Poder de frenado. Energías de excitación media. Alcance.

2. Interacción de electrones y positrones con la materia

Mecanismos de pérdida de energía. Poderes de frenado de colisión y radiación. Producción de radiación. Alcance.

3. Fenómenos relacionados con la interacción de partículas cargadas con la materia.

Rayos delta. Poder de frenado restringido. Transferencia de energía lineal. Ionización específica. Straggling de energía y alcance.

4. Interacción de fotones con la materia

Mecanismos de interacción. Efecto fotoeléctrico. Efecto Compton. Producción de pares. Reacciones fotonucleares. Coeficientes de atenuación, de transferencia de energía y de absorción de energía

5. Neutrones

Fuentes de neutrones. Interacción de los neutrones con la materia. Dispersión elástica. Espectro de pérdida de energía en la interacción neutrón-protón. Reacciones con neutrones. Activación neutrónica. Fisión.

6. Simulación Monte Carlo del transporte de radiación en medios materiales.

Conceptos básicos de la simulación Monte Carlo. Simulación del transporte de radiación. Promedios estadísticos e incertidumbres. Técnicas de reducción de varianza. Códigos de simulación Monte Carlo del transporte de radiación en medios materiales. El código PENELOPE. Aplicaciones.

Simulación Monte Carlo del transporte de radiación en medios materiales. Utilización del código PENELOPE en disintos problemas de interés en física de radiaciones y física médica. Utilización de los programas de la distribución de PENELOPE para creación de materiales (material) y geometrías (pengeom y pengeomjar) y aplicaciones de carácter general (penmain).

• J.E. Turner. Atoms, radiation, and radiation protection. Wiley-VCH, 2007.

• F. Salvat. PENELOPE, a code system for Monte Carlo simulation of electron and photon transport. NEA, 2021.

• K.S. Krane. Introductory nuclear physics. Wiley, 1987.

• W.R. Leo. Techniques for nuclear and particle physics experiments: A how-to approach. Springer-Verlag, 1994.

• G.F. Knoll. Radiation detection and measurement. John Wiley & Sons, 2010.

• H. Nikjoo, S. Uehara, D. Emfietzogl. Interaction of radiation with matter. CRC Press, 2012.

• C. Leroy, P.-G. Rancoita. Principles of radiation interaction in matter and detection. World Scientific, 2009.

http://www.iaea.org/

http://www.icru.org/

http://www.icrp.org/

http://www.oecd-nea.org/

Los estudiantes que concurran a la convocatoria ordinaria serán evaluados mediante evaluación continua, siendo la asistencia a clase obligatoria. Dicha evaluación se basará en los siguientes instrumentos:

• seguimiento del trabajo de los alumnos en las clases prácticas, resolución de problemas y desarrollo de proyectos individuales o en grupo, evaluándose las entregas de los informes/memorias realizadas por los mismos (hasta el 50% de la calificación final).

• realización de un trabajo final de la materia (hasta el 70% de la calificación final)

La evaluación extraordinaria se llevará a cabo con los mismos instrumentos indicados para la Evaluación Única Final.

De acuerdo con la Normativa de Evaluación y de Calificación de los Estudiantes de la UGR, se contempla la realización de una evaluación única final a la que podrán acogerse aquellos estudiantes que no puedan cumplir con el método de evaluación continua por algunos de los motivos recogidos en el Artículo 8. Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura, en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad, o más tarde si hay causa sobrevenida, lo solicitará a través de la sede electrónica, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La evaluación en este caso se llevará a cabo según los siguientes instrumentos:

• realización de un examen de la materia impartida a lo largo del curso (valoración: 50% de la calificación final); constará de una parte teórica (20% de la calificación final) y otra de ejercicios y problemas (30% de la calificación final).

• realización de un trabajo de aplicación de simulación Monte Carlo a un problema específico de la materia (valoración: 50% de la calificación final).

Las tutorías de los profesores Salvat Gavaldà y García Pareja serán personales durante su estancia en Granada para impartir la parte de la asignatura que tienen asignada. Fuera de ese plazo atenderán a los alumnos vía correo electrónico.

Alumnos con necesidades específicas de apoyo educativo (NEAE):

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas al alumnado con NEAE, conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de estudiantes de la UGR, publicada en el Boletín Oficial de la UGR nº 112, de 9 de noviembre de 2016
Inclusión y Diversidad de la UGR.

En el caso de estudiantes con discapacidad u otras NEAE, el sistema de tutoría deberá adaptarse a sus necesidades, de acuerdo a las recomendaciones de la Unidad de Inclusión de la UGR, procediendo los Departamentos y Centros a establecer las medidas adecuadas para que las tutorías se realicen en lugares accesibles. Asimismo, a petición del profesorado, se podrá solicitar apoyo a la unidad competente de la Universidad cuando se trate de adaptaciones metodológicas especiales.

Información de interés para alumnado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).