فهرست مطالب

سنجش و ایمنی پرتو - سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 48، زمستان 1402)

نشریه سنجش و ایمنی پرتو
سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 48، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پریسا اسلامی، امید صفرزاده*، محسن خردمند سعدی، مرتضی اکبری حصار صفحات 183-190
    برای حفاظ گذاری در برابر تشعشعات هسته ای، وزن پایین حفاظ اهمیت فراوانی دارد. طراحی حفاظ یک مسیله بهینه سازی چند هدفه است. در طراحی حفاظ ابتدا پارامترها بر پایه معادلات به صورت تحلیلی تخمین زده می شود و سپس با استفاده از کدهای محاسباتی، طراحی نهایی انجام می شود. با این وجود در بسیاری از موارد، حفاظ طراحی شده فاقد بهینگی لازم هستند و ضروری است طرح اولیه با استفاده از روش های شناخته شده بهینه گردد. در این پژوهش، به منظور بهینه سازی حفاظ بیولوژیکی یک راکتور ماژولار، یک روش بهینه سازی چند هدفه جهت کوپل کردن الگوریتم PSO با کد محاسباتی  ANISN پیشنهاد شده است. دو تابع هدف جزء شامل وزن و دز تابشی در یک مدل ریاضی چند هدفه لحاظ شده است. تابع هدف کل عبارت است از یک ترکیب خطی وزن دهی شده از هریک از این دو تابع جزء. مواد مورد استفاده برای بهینه سازی شامل بتن، کامپوزیت شامل B4C و 3 B2O  است. نتایج نشان می دهد روش بهینه سازی چند هدفه برای طراحی حفاظ بیولوژیکی یک راکتور ماژولار قابل اعتماد و کارآمد است. این روش می تواند کیفیت طراحی حفاظ را بهبود و وزن حفاظ را 38% کاهش و آهنگ دز مجموع نوترون و فوتون را 83% کاهش دهد، نسبت به حالتی که از حفاظ متداول چاهک راکتور (بتن سرپانتین) استفاده شود.
    کلیدواژگان: حفاظ، راکتور ماژولار، الگوریتمPSO، ANISN
  • احسان بوستانی، محمد قنادی مراغه، ساره عماری الله یاری*، امیر چرخی صفحات 191-199

    تولید ایزوتوپ های ترانس اورانیوم مثل آمرسیم-241 و کالیفرنیم-252 با استفاده از سوخت های پرتودیده راکتورها یا پرتودهی اهدافی درون قلب راکتورهای تحقیقاتی انجام می شود که عمده تولید این دو رادیونوکلید در کشورهای آمریکا و روسیه انجام می شود. با توجه به کاربردهای قابل ملاحظه این عناصر در صنعت هسته ای و دیگر بخش ها استحصال آن ها از اهمیت به سزایی برخوردار است. در کار حاضر ابتدا امکان تولید این نوکلیدها با استفاده از سوخت های پرتودیده راکتور تحقیقاتی نوعی برای دو توان 5 و 10 مگاوات با استفاده از کد ORIGEN انجام شده است. در بخشی دیگر، محاسبات برای هدف اورانیوم تهی شده پرتودیده، که شامل %7/99 وزنی اورانیوم-238 است، نیز انجام شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که بازده تولید رادیونوکلیدهای ترانس اورانیوم در توان 10 مگاوات چندین برابر بیشتر از 5 مگاوات است. همچنین، میزان تولید رادیونوکلیدها در پرتودهی هدف اورانیوم تهی شده حدود 2 برابر رادیونوکلیدهایی است که به هنگام استفاده از سوخت پرتودیده راکتور تحقیقاتی 5 مگاوات تولید می شود.

    کلیدواژگان: راکتور تحقیقاتی، عناصر ترانس اورانیوم، کد ORIGEN
  • معصومه پولادی، صدیقه سینا*، مهرنوش کریمی پورفرد، زهرا راکب، سارینا نورزادی صفحات 201-207
    آنژیوگرافی یکی از روش های پرکاربرد در تشخیص پزشکی و درمان بیماران است، که دز تابشی نسبتا بالایی را برای بیمار و پرسنل به همراه دارد. در این بخش ها، در حال حاضر استفاده از حفاظ های سقفی، پاراوان های شفاف و عینک های ساخته شده از شیشه های سرب دار برای حفاظت پرتویی پرسنل کاربرد بسیاری یافته اند. در این مطالعه از کد شبیه ساز مونت کارلو MCNPX برای طراحی حفاظ های شفاف و عاری از سرب با قابلیت استفاده برای حفاظت پرتویی استفاده شده است. به این منظور، دو نوع شیشه فسفاتی حاوی درصدهای مختلفی از مواد سنگین شبیه سازی شده و از نظر توان تضعیف فوتون ها با انرژی های مختلف با یکدیگر مقایسه شدند. پس از شبیه سازی شیشه های مختلف، ضرایب تضعیف جرمی هر نمونه برای فوتون های تک انرژی محاسبه گردید. پس از آن با شبیه سازی طیف های اشعه ایکس مورد استفاده در آنژیوگرافی، ضخامت لایه های نیمه کننده اول و دوم برای هر طیف محاسبه گردید. نتایج این مطالعه نشان می دهد که مقادیر شبیه سازی شده ضریب تضعیف جرمی شیشه ها، تطابق خوبی را با نتایج XCOM نشان می دهد. بر طبق نتایج، شیشه های عاری از سرب طراحی شده توان تضعیف قابل مقایسه ای با حفاظ های سرب دار دارند که می توانند به عنوان جایگزین مناسبی برای شیشه های سرب دار استفاده شوند.
    کلیدواژگان: رادیولوژی، حفاظ های شیشه ای، حفاظ عاری از سرب، مونت کارلو، حفاظت پرتویی
  • مهدی منشی زاده، عرفان جوادی، مهدی خسروانی، حسین سیار، مرتضی یاحقی، رامین روزه دار، آیدین قلعه اسدی، علی طاهری*، سید پژمان شیرمردی صفحات 209-222
    طراحی و ساخت سیستم پایش گر پرتویی برای کشف مواد و آلودگی های رادیواکتیو، کنترل حمل و نقل مواد پرتوزا، بازرسی و شناسایی مواد پرتوزا در مبادی عبور و مرور با تاکید بر پایش گر داخل خودرو و بار کامیون در شرکت توسعه کاربرد پرتوهای ایران انجام شد. سامانه پایش گر پرتویی می تواند به صورت دروازه ای در دو طرف ورودی کارخانجات، مراکز و تاسیسات هسته ای، گمرک، فرودگاه ها و مرز نصب شود و روشی نوین برای مقابله با خطرات ناشی از حمل غیر قانونی مواد رادیواکتیو محسوب می شود. این سامانه به مقادیر بسیار کم آلودگی رادیواکتیو حساس است. این دستگاه شامل یک سری مدارات الکترونیکی و نگه دارنده های مکانیکی است و در آن از 4 آشکارساز سوسوزن پلاستیکی به عنوان سیستم پایش گر استفاده شده است. همین طور از تجهیزات دیگر این سامانه می توان به دوربین عکس برداری از پلاک خودرو، قابلیت نصب راه بند با کنترل خودکار، مرکز کنترل از راه دور، چراغ راهنما جهت اعلام وضعیت به راننده و علایم هشدار نوری و صوتی اشاره کرد. آزمون های عملکردی با استفاده از چشمه های Cs  با اکتیویته μCi 3 نشان داد که سامانه پایش گر توانایی تشخیص چشمه در داخل خودرو با حداقل اکتیویته μCi  3 در فاصله 100 سانتی متری را داشته و همچنین دقت خوبی در شناسایی همین چشمه در زمانی که با حداکثر سرعت 4/1 متر بر ثانیه حرکت می کند، داراست.
    کلیدواژگان: پایش گر پرتویی، سوسوزن پلاستیکی، چشمه پرتوزا، حداقل اکتیویته قابل تشخیص، پرتو ی گاما
  • احمد رمضانی مقدم*، فرهاد ساسانی قمصری صفحات 223-229
    داشتن یک ابزار پایش تابش همراه و قابل دسترس برای آحاد جامعه خصوصا در مواجهه با پرتوهای ناشی از حوادث ناخواسته ی هسته ای می تواند یک راهکار برای انجام پایش را فراهم نماید. در این پژوهش امکان استفاده از تلفن همراه هوشمند به عنوان ابزار مورد نظر بررسی شده است. اساس کار پایش بر مبنای حساسیت محیط نیمه رسانای CCD و CMOS به کار رفته در دوربین های تلفن همراه به پرتوهای یونیزان است. این حس گرها پس از دریافت پرتوهای یونیزان مانند پرتوی گاما و ایکس می توانند در اثر فرآیندهایی مانند پدیده فتوالکتریک انرژی پرتو فرودی را دریافت کرده و با ایجاد یونیزاسیون در محیط نیمه رسانای حس گر حامل های بار ایجاد کنند. جریان حاصل از جمع آوری حامل های بار منجر به ثبت نقاط روشن (تابش گرفته) و تاریک (تابش نگرفته) در حس گر دوربین خواهد شد. اندازه گیری چگالی نقاط روشن و تاریک در تصاویر ثبت شده امکان برآورد میزان پرتوگیری را فراهم می کند. در این پژوهش چهار دوربین با کیفیت و برند های مختلف انتخاب و فرآیند دزیمتری برای دو چشمه ی تابش گامای 60Co  و 137Cs بررسی شده است. نسبت مساحت کل نقاط روشن شده به تعداد پیکسل های روشن شده در واحد زمان تعیین شده است. و با توجه به این که این نسبت متناسب با دز دریافتی است، ضریب کالیبراسیون برای هر دوربین به دست آمده است. در اندازه گیر های انجام شده تاثیر زمان مرگ، قدرت تفکیک، پایداری و تکرارپذیری یررسی و تصحیحات لازم اعمال گردیده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که برای همه دوربین های بکارگرفته شده یک رابطه خطی بین نتایج ثبت شده با میزان دز دریافتی وجود دارد.
    کلیدواژگان: دزیمتر شخصی و محیطی، آشکار سازی، اشعه های یونیزان، دوربین موبایل، ایمنی در برابر اشعه، حس گر های تصویر CCD و CMOS، دزیمتری اشعه گاما
  • علی عزیزی گنجگاه، پیوند طاهرپرور* صفحات 230-239

    امروزه، پرتودرمانی یکی از کارآمدترین روش ها برای درمان سرطان به شمار می آید. تحقیقات نشان داده است که استفاده از نانوذرات با عدد اتمی بالا مانند طلا، نقره و گادولینیوم به عنوان حساس کننده پرتوی در پرتودرمانی بسیار موثر بوده و نهشت انرژی را در اندام هدف به واسطه عدد اتمی بالایشان افزایش می دهند. از سوی دیگر، استفاده از ذرات باردار کوتاه برد، مانند الکترون های اوژه با توجه به انرژی به نسبت کم آن ها، امکان تخریب سلول های بافت آسیب دیده با حداقل آسیب سلول های سالم مجاور را میسر خواهد نمود. در این مطالعه، اثرات انتشار الکترون های رادیونوکلییدهای گسیلنده الکترون اوژه مانند 99mTc، 201Tl، 123I، 125I،111In و 67Ga بر شکست تک رشته ای(SSB)، شکست دو رشته ای(DSB) از نوع مستقیم و غیرمستقیم و همچنین شکست دورشته ای ترکیبی(Hybrid DSB) در حضور و عدم حضور نانوذرات طلا، گادولینیوم و نقره با استفاده از ابزار Geant4-DNA برای مدل 1ZBB (که از کتابخانه بانک اطلاعات پروتیین انتخاب شده است) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد؛ از میان گسیلنده های اوژه یاد شده، 125I و99mTc بیشترین و 123I کم ترین آسیب DNA را ایجاد می کنند. از سوی دیگر افزودن نانوذرات طلا، گادولینیوم و نقره می توانند منجر به افزایش به ترتیب 59%، 56% و 55% آسیب DNA شوند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که 125I و 99mTc گزینه های موثرتری برای مهار یا کنترل سلول های سرطانی هستند. علاوه بر این افزودن نانوذرات طلا نیز می تواند منجر به بهبود اثربخشی درمان در اوژه تراپی گردد.

    کلیدواژگان: Geant4-DNA، الکترون اوژه، نانوذرات، شکست تک رشته ای، شکست دو رشته ای
|
  • Parisa Eslami, Omid Safarzadeh *, Mohsen Kheradmand Saadi, Morteza Akbari-Hesar Pages 183-190
    For shielding against nuclear radiation, the low weight of the shield is very important. Shielding design is a multi-objective optimization problem. In the shielding design, first the parameters are estimated analytically based on the equations, and then the final design is done using calculation codes. However, in many cases, the designed shields lack the necessary optimization and it is necessary to optimize the initial design using known methods. In this research, in order to optimize the biological protection of a modular reactor, a multi-objective optimization method has been proposed to couple the PSO algorithm with the ANISN calculation code. Two objective functions of the component, including weight and radiation dose, are included in a multi-objective mathematical model. The overall objective function is a weighted linear combination of each of these two component functions. Materials used for optimization include concrete, composite including B4C and B2O3. The results show that the multi-objective optimization method for the biological protection design of a modular reactor is reliable and efficient. This method can improve the design quality of the shield and reduce the weight of the shield by 38% and reduce the total dose rate of neutrons and photons by 83%, compared to the case where the conventional shielding of the reactor well (serpentine concrete) is used.
    Keywords: Shielding, modular reactor, PSO Algorithm, ANISN
  • Ehsan Boustani, Mohammad Ghannadi Maragheh, Sareh Ammari Allahyari *, Amir Charkhi Pages 191-199

    The production of trans-uranium isotopes such as Am-241 and Cf-252 is done using irradiated reactor fuels or by irradiating targets in the core of research reactors. The main production of these two radionuclides is done in America and Russia. In this study, at first, the feasibility study of producing these nuclides using the irradiated fuels of a typical research reactor for two powers of 5 and 10 megawatts has been done using the ORIGEN code. In another part, calculations for the target of uranium with 99.7% by weight of uranium-238, which exists at the end of the enrichment cycle, has also been done. The results of the calculations show that the production efficiency of trans-uranium radionuclides in 10 MW power is many times higher than 5 MW. Also, the efficiency of trans-uranium radionuclides production using the target irradiation of depleted uranium is about 2 times higher than the radionuclides produced form the irradiated fuel of the typical 5 MWe research reactor.

    Keywords: research reactor, Trans uranium Elements, ORIGEN Code
  • Masoomeh Pooladi, Sedigheh Sina *, Mehrnoosh Karimipourfard, Zahra Rakeb, Sarina Noorzadi Pages 201-207
    Today, the use of lead-containing glasses and heavy transparent shields in various medical applications of radiation, including diagnostic radiology procedures, especially in angiography departments, has become very popular. In such departments, roof shields, transparent shields, and glasses made of lead glass are widely used for the radiation protection of personnel. In this study, the MCNPX Monte Carlo simulation code was used to design transparent and lead-free shields that can be used for radiation protection. For this purpose, two types of phosphate glass containing different percentages of heavy materials were simulated and compared with each other in terms of attenuation coefficients of photons with different energies. After simulating different glass types, the mass attenuation coefficients of each sample were calculated for single-energy photons. After that, by simulating the X-ray spectra used in angiography, the thicknesses of the first and second half-value layers were calculated for each spectrum. The results of this study show that the simulated values of the mass attenuation coefficient of glass types show good agreement with the results of XCOM. According to the results, the designed lead-free glass types have an attenuation comparable to leaded shields, which can be used as a suitable alternative to leaded glass types.
    Keywords: radiology, lead glass, lead-free glass, Monte Carlo, Radiation protection
  • Mahdi Monshizadeh, Erfan Javadi, Mahdi Khosravani, Hossein Sayyar, Morteza Yahaghi, Ramin Roozedar, Aydin Ghalehasadi, Ali Taheri *, Seyed Pezhman Shirmardi Pages 209-222
    The design and construction of a radiation portal monitor for the detection of radioactive materials and pollution, the control of the transportation of radioactive materials, and the inspection and identification of radioactive materials in customs, with an emphasis on monitoring the inner space of vehicles and truckloads, was carried out in Iran's Radiation Application Development Company (IRAD Co.). The radiation portal monitor can be installed as a gate on both sides of the entrance of factories, nuclear facilities, customs, airports and borders, and it is considered a new way to deal with the dangers caused by radioactive materials. This system is sensitive to very low levels of radioactive contamination. It comprises electronic circuits, mechanical holders, and four plastic scintillation detectors as a monitoring system. Some of the equipment of this system include a camera for taking photos of the license plate, ability to install the automatic control barrier, the remote-control center, the indicator light to inform the driver of the situation, and the visual and audio warning signs. Functional tests using a 137Cs source with an activity of 3 µci showed that the radiation portal monitor could detect a source inside the car with a minimum activity of 3 µci at a range of 100 cm. This system is also very accurate in identifying the same source when it moves at a maximum speed of 1.4 m/s.
    Keywords: Radiation monitor, Plastic scintillator, radioactive source, minimum detectable activity, Gamma ray
  • Ahmad Ramazani-Moghaddam-Arani *, Farhad Sasani Ghamsari Pages 223-229
    Having a portable and accessible radiation monitoring tool for members of the society, especially when faced with radiation caused by unwanted nuclear accidents, can provide a solution for radiation exposure monitoring. The monitoring is based on the sensitivity of CCD and CMOS semiconductor of smart mobiles to ionizing radiations. After receiving ionizing radiation such as gamma and X-rays, these sensors can receive the incident beam energy as a result of processes such as the photoelectric phenomenon and create charge carriers by creating ionization in the semiconductor medium of the sensor. The current resulting from the collection of charge carriers will result in the recording of bright (irradiated) and dark (unirradiated) spots on the camera sensor. Measuring the density of bright and dark points in the recorded images provides the possibility of estimating the amount of radiation exposure. In this research, four quality cameras and different brands were selected and dosimetry process for two sources of gamma radiation 60Co and 137Cs have been investigated.  The ratio of the total area of bright spots to the number of illuminated pixels per unit of time, which is proportional to the received dose, was measured and the calibration coefficient was determined for each camera. In the measurements made, the effect of time of death, resolution, stability and reproducibility have been checked and the necessary corrections have been applied. The obtained results show that for all the cameras used, there is a linear relationship between the recorded results and the received dose.
    Keywords: Personal, environmental dosimeter, Detection, Ionizing radiation, Mobile camera, Radiation safety, CCD, CMOS image sensors, Gamma ray dosimetry
  • Ali Azizi Ganjgah, Payvand Taherparvar * Pages 230-239

    Today, radiotherapy is considered one of the most effective methods for cancer treatment. Research has shown that using nanoparticles with high atomic numbers such as gold, silver and gadolinium as radiosensitizers in radiotherapy is very effective and increases energy deposition in the target organ due to their high atomic number. On the other hand, using short-range charged particles, such as auger electrons, given their relatively low energy, enables the destruction of damaged tissue cells with minimal damage to surrounding healthy cells. In this study, the effects of diffusion of auger electrons from radionuclides such as 99mTc, 201Tl, 123I, 125I, 111In, and 67Ga on single-strand breaks (SSBs), direct and indirect double-strand breaks (DSBs), and hybrid double-strand breaks (Hybrid DSBs) in the presence and absence of gold, gadolinium and silver nanoparticles were investigated using the Geant4-DNA toolkit for the 1ZBB model (selected from the Protein Data Bank library). The results show that among the mentioned auger emitters, 125I and 99mTc cause the most and 123I the least DNA damage. On the other hand, adding gold, gadolinium, and silver nanoparticles can increase DNA damage by 59%, 56%, and 55%, respectively. The results of this study show that 125I and 99mTc are more effective options for inhibiting or controlling cancer cells. In addition, adding gold nanoparticles can also lead to improved treatment efficacy.

    Keywords: Geant4-DNA, Auger electron, Nanoparticles, Single-strand break, Double-strand break