mcnpx code
در نشریات گروه فیزیک-
توکامک ها به عنوان یکی از امیدوارکننده ترین دستگاه ها برای دستیابی به همجوشی هسته ای، محیط های پیچیده ای با سطوح بالای تابش هستند. ارتقای این دستگاه ها به منظور افزایش بازدهی و مدت زمان حضور پلاسما، لزوما به افزایش سطوح تابش منجر می شود. از این رو، تخمین دقیق دز تابشی و طراحی سیستم های حفاظتی ایمن، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. توکامک دماوند با پلاسمای هیدروژن خالص، مولد پرتوهای ایکس نرم و سخت می باشد. با داشتن اطلاعات کافی درباره این پرتوهای یون ساز غیرمستقیم، می توان تا حد ممکن از اثرات مخرب آن ها جلوگیری کرد. با توجه به برنامه ارتقا و به روزرسانی توکامک دماوند، زمان پالس های پلاسما از ms 22 به حدود ms 200 افزایش خواهد یافت؛ این امر باعث افزایش چشمگیر میزان تابش ها تا حدود ده برابر در مناطق کاری پرسنل و ناایمن شدن این مناطق از نقطه نظر پرتوگیری کاربران خواهد شد. در این پژوهش دز تابشی مناطق مختلف آزمایشگاه توکامک دماوند ارتقا یافته با توجه به داده های تجربی موجود تخمین زده شد و مشخصات حفاظ های پرتویی جدید برای ایمن سازی محیط آزمایشگاه توسط کد MCNPX محاسبه گردید. ابعاد حفاظ های مورد نیاز برای دو ماده سرب و بتن محاسبه شد که براساس برآورد هزینه و بررسی محدودیت های ممکن، هر یک از آن ها می تواند جهت پیاده سازی انتخاب شود.کلید واژگان: گداخت هسته ای، توکامک دماوند، تابش های ایکس سخت، حفاظ پرتوی، کد MCNPXTokamaks are recognized as one of the most promising devices for achieving nuclear fusion, operating within complex environments with high radiation levels. Upgrading these devices to enhance plasma efficiency and duration inevitably leads to increased radiation levels, making precise radiation dose estimation and the design of effective shielding systems essential. The Damavand tokamak, with its pure hydrogen plasma, generates both soft and hard X-rays. With sufficient data on these indirect ionizing radiations, the potential adverse effects can be minimized. Planned upgrades to the Damavand tokamak will extend plasma pulse duration from 22 ms to approximately 200 ms, resulting in a significant increase in radiation levels, estimated to be up to ten times higher in work areas, posing safety risks for personnel. In this study, we estimate the radiation dose in different areas of the upgraded Damavand tokamak laboratory based on experimental data, and we calculate specifications for new radiation shields using the MCNPX code to ensure laboratory safety. The required shielding dimensions were calculated for lead and concrete materials, allowing for a cost and feasibility assessment to guide the selection of the optimal implementation material.Keywords: Nuclear Fusion, Damavand Tokamak, Hard X-Ray Radiations, Radiation Shielding, MCNPX Code
-
The neutron source at the Shahid Bahonar University of Kerman employs an Americium-Beryllium (Am-Be) source with an activity of 5 Ci. This study aimed to calculate neutron tracks from this source using experimental and simulation approaches. The PTRAC command of the MCNPX code was utilized to determine the neutron spectrum incident on the Digital Video Disc (DVD) converter layer. Advances in neutron detection methods have introduced significant innovations, including the use of converter layers combined with DVD layer as nuclear track detector. In this technique, a boron oxide layer with a thickness of 0.1 millimeters was put on the DVD surface to convert neutrons into alpha particles, allowing for nuclear track recording. Empirical results demonstrated that the number of tracks depended on the boron concentration in the converter layer. The angular spectrum of the DVD converter layer indicates that the highest particle collision angle occurred near 60°. Simulation result confirmed the feasibility of this method for neutron detection.
Keywords: Dvd, Am-Be Neutron Source, Boron, MCNPX Code, Detection, Alpha Track -
Neutron scattering facilities are widely applied to study the properties of materials. A beam of monochomatic neutrons or a widespread wavelength band of neutrons is used to irradiate the sample which is going to be analyzed at the scattering laboratory. Shielding of incident neutrons also the scattered ones from the sample should be definitely done to decrease the laboratory dose rates. Also, mapping of the dose rate distributions helps to the laboratory users to avoid high neutron/gamma exposures. The present study uses a computational method to simulate neutron and gamma dose rates’ distributions inside TRR diffraction facility laboratory. Not only the simulation method helps to design the laboratory boundary or the laboratory walls so that behind its walls the personal exposures remain as low as possible, but also gives warnings to the facility users about the high dose regions around the beam exit when the facility is under operation. The carried-out work showed after the laboratory boundary, summation of the neutron and gamma dose rates are less than 3 μSv.h-1. In addition, the carried-out benchmark studies by using experimental data in this work confirms the simulations with less than 20% relative discrepancy.Keywords: Neutron Dose Rate, Gamma Dose Rate, Diffraction Laboratory, MCNPX Code
-
Radiation shielding plays a crucial role in various industries, including nuclear and space exploration. Among the most abundant elements and isotopes found in nature, B-10 has one of the highest neutron absorption cross-sections, closely followed by Li-6. It is worth noting that hydrogen, with its light nucleus, serves as an excellent neutron reflector. Surprisingly, the potential of the lithium borohydride molecule (LiBH4), which consists exclusively of these elements, as a shield against neutron radiation has not yet been explored. This study investigates various materials that can potentially be used as shields. First, we assessed traditional shields and previous optimizations for shielding. The findings showed that concrete containing 10% B4C yielded the best results. High-performance concrete (HPC) replaced regular concrete. By gradually incorporating lithium borohydride into the shield, along with the appropriate level of boron carbide, further optimization was achieved. Calculations were performed using the MCNPX 2.7E code. The introduction of the new shield resulted in a significant 40% reduction in volume compared with the previous sample. The study findings showed that a 30 cm thick shield effectively blocked 95% of the total neutrons and 92% of the total gamma radiation. Additionally, it was noted that the shielding effects of lithium borohydride against fast neutrons are greater than those of boron carbide. Various parameters and data of the designed shield were calculated and compared with those of the previous sample.Keywords: High Performance Concrete, MCNPX Code, Radioactive Protection, MET 1000 Reactor, Lithium Borohydride, Neutron Radiation Shielding
-
در این مقاله امکان سنجی تولید رادیوایزوتوپ ایریدیوم - 192، که از چشمه های مورد استفاده در براکی تراپی می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور افزایش بهره تولید و درصد خلوص بالای این محصول، پارامترهای تولید مستقیم این رادیوایزوتوپ مطابق واکنش 191 Ir (n, γ) 192 Ir مورد مطالعه قرار گرفت. تعیین مکان بهینه پرتودهی با توجه به شار نوترونی و سطح مقطع واکنش نوترونی با ماده هدف، اهمیت فراوان دارد. با تحلیل طیف تجربی نوترون های خروجی از راکتور و همچنین شبیه سازی راکتور بوسیله کد MCNPX، اطلاعات دقیقی از شار و طیف نوترون های حرارتی و محل های پرتودهی به دست آمد. محاسبات مربوط به شار نوترون های حرارتی به صورت تئوری با استفاده از شبیه سازی انجام شده است. با در نظر گرفتن اطلاعات به دست آمده از شبیه سازی انجام شده و مقایسه با نمودار تجربی سطح مقطع واکنش، مکان بهینه پرتودهی برای تولید رادیوایزوتوپ ایریدیوم - 192 مشخص شد. همچنین با مقایسه نتایج شبیه سازی به دست آمده مربوط به فعالیت نهایی در مکان های مختلف راکتور، مکان بهینه برای تولید ایریدیوم - 192 با بیشترین فعالیت نیز تعیین شد.
کلید واژگان: رادیو ایزوتوپ ایریدیوم - 192، شبیه سازی، براکی تراپی، کد MCNPX، پرتودهی نوترونیThe feasibility of producing the iridium-192 radioisotope has been investigated in this work. Iridium-192 has various applications in nuclear medicine, particularly in brachytherapy. To increase the production yield and the high purity of this product, the direct production parameters of this radioisotope were studied based on the 191Ir (n,γ) 192Ir reaction. It is crucial to determine the appropriate irradiation location according to the neutron flux and the cross-section of the neutron reaction with the target material. By analyzing the experimental spectrum of neutrons exiting the reactor, as well as simulating the reactor using the MCNPX code, detailed information was obtained on the flux and spectrum of thermal neutrons and the irradiation sites. Calculations related to the flux of thermal neutrons were performed both theoretically and through simulation. Considering the information obtained from the simulation and comparing it with the experimental diagram of the reaction cross-section, the optimal irradiation site for the production of iridium-192 was determined. By comparing the simulation results related to the final activity at different reactor locations, the best site for producing iridium-192 with the highest activity was also identified.
Keywords: Iridium-192 Radioisotope, Simulation, Brachy Therapy, MCNPX Code, Neutron Irradiation -
In many human diseases and health cases, therapy of blood transfusion becomes necessary. In spite of the necessity, there are some risks associated with blood used in blood transfusion process. The TA-GVHD (transfusion-associated graft-versus-host-disease) is a problem when a blood transfusion occurs. The blood irradiation with gamma rays in blood bags can eliminate this risk. It should be mentioned that Co-60 sources are widely used for such blood irradiators. The present work investigates Co-60 production yield inside the external irradiation boxes of Tehran Research Reactor (TRR) using MCNPX code. 10-rod and 4-rod Co-59 assemblies were modeled at different external irradiation boxes to investigate their negative reactivity impact on TRR core as well Co-60 buildup rate during 3 years operation of the nuclear core at 4 MW power. The obtained results from MCNPX code showed a 4-rod assembly in linear form could obtain the highest specific activity (Ci.g-1) inside the external irradiation box faced to the core center. The computational results showed about 8 kCi of Co-60 is produced at the optimized irradiation position after 3 years TRR operation at 4 MW power.Keywords: Gamma blood irradiator, Co-60 production yield, TRR, MCNPX code
-
In this work, neutron and gamma shielding were simulated using MCNPX code for an inertial electrostatic confinement Fusion (IECF) device. In this regard, various properties of shields were investigated. Portland reinforced concrete was considered as the first layer. In addition to being effective in reducing the dosage of fast neutrons, concrete layer was also considerably effective in reducing the dose of gamma rays. As for the second and third layers, we opted for paraffin and boric acid based. These layers were chosen based on parameters such as lethargy, macroscopic slowing down power (MSDP), etc. in order to reduce the speed of epithermal neutrons and then absorb the thermal neutrons, thus reducing the transmitted neutron dosage as much as possible. A layer lead was used after these three layers of shielding to attenuate the gamma ray reaching this layer. In this study, a fusion source based on D-T fuel with homogeneous and isotropic radiation of neutrons was used and then dosimetry was performed for different parts. Afterwards, the thickness of the shielding layers was optimized in such a way that the neutron and gamma doses were reduced according to the standards. We found that it is possible to achieve safe neutron and gamma fluxes and doses by applying about 5 layers of 50 cm thickness. We compared the results of our study with the those of another study done on shielding for the IECF device, which were in good agreement.Keywords: MCNPX code, IECF device, Neutron, gamma, dose, Flux, Shielding
-
در این پروژه به بررسی امکان سنجی تولید مستقیم رادیوایزوتوپ پراسیودیمیوم-140 به روش مستقیم با استفاده از تابع تحریک واکنش 140Ce(p,n)140Pr که از کد محاسباتی TALYS-1.8 بدست آمده پرداخته شده است.از طرفی به دلیل نیمه عمر کوتاه 3.39 دقیقه این رادیوایزوتوپ می توان آن را در سیکلوترون های کوچک قابل حمل به مراکز درمانی تولید کرد.با استفاده از تابع تحریک، بازه ی انرژی بهینه برای پرتابه پروتون به منظور دستیابی به بیشینه سطح مقطع محصول 140Pr و کمینه آلودگی ایزوتوپی و غیرایزوتوپی که ناشی از کانال های واپاشی دیگر در طی انجام واکنش است تعیین گردیده است.در نهایت بهره ی تولید نظری با بهره ی تولید شبیه سازی شده که بصورت مستقیم و غیر مستقیم از کد MCNPX بدست آمده اند با هم مقایسه می شوند.کلید واژگان: رادیوایزوتوپ، پراسئودیمیوم-140، بهره تولید، تابع تحریک، کد MCNPXIn this project, feasibility of direct production of praseodymium-140 radioisotope by direct method using 140Ce(p,n)140Pr reaction excitation function obtained from the calculation code TALYS-1.8 has been investigated. On the other hand, due to the short half-life 3.39m, this radioisotope can be produced in small portable cyclotron to medical centers. Using the excitation function, the optimal energy range for the proton projectile to achieve the maximum product cross-section 140Pr and the minimum isotopic and non-isotopic contamination caused by other decay channels during the reaction, it is determined. Finally, the theoretical production yield is compared with the simulated production yield, which are directly and indirectly derived from the MCNPX code.Keywords: Radioisotope, praseodymium-140, Production Yield, MCNPX code, Stimulation function
-
توسعه روزافزون جنبه های مختلف کاربرد فناوری هسته ای از جمله استفاده از آن در صنایع مختلف، پزشکی، تولید برق و... سبب افزایش میزان انتشار پرتوها می گردد، از این رو حفاظت در برابر تشعشعات ساطع شده اهمیت مضاعفی پیدا می کند. بنابراین تحقیقات بسیاری بر روی ترکیبات، مخلوط ها و مواد خالص مختلف برای ساخت حفاظ های مختلف در حال انجام می باشد. در این مقاله از هشت اکسید مختلف و سه بتن با ترکیبات متفاوت برای ساخت حفاظ های بتنی مختلف استفاده شده که ضریب تضعیف این حفاظ ها، برای دو انرژی 662 و 1460 کیلو الکترون ولت محاسبه گردیده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده این موضوع هستند که ترکیب اکسید تالیم با هر سه نوع بتن در مقایسه با سایر اکسیدها به دلیل دارا بودن بالاترین چگالی بیشترین ضریب تضعیف را در برابر تابش های فوتونی از خود نشان می دهد. در بین بتن ها نیز، بتن Mo به دلیل داشتن بالاترین چگالی در بین سایر بتن ها بالاترین ضریب تضعیف را از خود نشان می دهد که دلیل آن می تواند، درصد بالای آهن در ترکیبات آن باشد. در نتیجه بالاترین ضریب تضعیف به دست آمده در این پژوهش مربوط به حفاظ بتنی جدید حاصل از ترکیب بتن Mo و اکسید تالیم می باشد. از نتایج این پژوهش می توان در چگونگی ساخت حفاظ های مختلف و میزان اختلاط مواد تشکیل دهنده آن استفاده نمود.کلید واژگان: ضریب تضعیف، تابش های فوتونی، کد MCNPX، حفاظ های هسته ای، ترکیبات بتنیThe increasing development of various aspects of the nuclear technology, including its uses in industry, medicine, electricity generation, etc., resulted in the increment of the amount of emitted radiations, so that the protection against the emitted radiations becomes more important. Therefore, a lot of researches are being done on the different compounds, mixtures and pure materials to make the different shields. In this research, eight different oxides and three concretes with the different compositions have been used to make the different concrete shields. The attenuation coefficient of these shields has been calculated for two energies of 662 and 1460 kV. The results showed that the combination of thallium oxide with all three types of concretes has the highest attenuation coefficient against the photonic radiations comparing to other oxides due to have the highest density. Among the concretes, Mo concrete has the highest attenuation coefficient between all of the concretes due to have the highest density, which can be resulted in the high percentage of the iron in its compositions. As a result, the highest attenuation coefficient, obtained in this study, is related to the new concrete shield that obtained from the combination of Mo concrete and thallium oxide. The results of this research can be used to design and create the different shields and how to mix the amount of their compositions.Keywords: Attenuation Coefficient, Photon Radiations, MCNPX code, Nuclear Shields, Concrete Compounds
-
امروزه با پیشرفت نانوفناوری، میتوان نانوذراتی با عدد اتمی بالا نظیر نانوذرات طلا، را به روش تزریق در سلولهای توموری متمرکز کرد. وجود نانوذرات درون تومور باعث افزایش حساسیت تومور نسبت به پرتوها میگردد در حالی که بافتهای سالم اطراف کمترین آسیب را دریافت می کنند.در این پژوهش با استفاده از کد MCNPX فانتوم یک مکعب به اضلاع 10 سانتی متر حاوی بافت نرم و تومور مکعبی به اضلاع 5/0 سانتی متر در نظر گرفته شد. جهت بررسی تاثیر شعاع نانوذرات کروی شکل طلا بر برد ذرات ثانویه از نانوذرات با شعاعهای 15، 50 و 100 نانومتر بهره گرفته شد. نتایج نشان داد در انرژی بهینه در حضور نانوذرات با شعاع 100 نانومتر، برد ذرات ثانویه بیشتر از نانوذرات با شعاع 15 و 50 نانومتر میباشد.کلید واژگان: نانوذرات طلا، فاکتور بهبود دز، یکنواختی دز، برد ذرات ثانویه، کد MCNPXNowadays, with the advancement of nano-technology, nanoparticles with high atomic number can be concentrated in tumor cells. The presence of nanoparticles within the tumor causes an increase in the tumor sensitivity to the radiation while healthy tissues nearby get the least damage. In the present study, using the code mcnpx, phantom consisting of a cube with sides of 10 cm containing soft tissue and a tumor with sides of 0.5 cm were considered. In order to investigate the effect of nanoparticles with radius 15, 50 and 100 were used. The results showed that the optimum energy in the presence of nanoparticles with radius 15 and 50Keywords: Gold Nanoparticles, Dose enhancement factor, monotonic dose, secondary particles, MCNPX code
-
الکترون درمانی حین عمل جراحی روش نسبتا جدید تابش مستقیم پرتوهای یونیزان به تومور و یا بستر آن در حین عمل جراحی است. به منظور درمان مناسب هدف مورد نظر، لازم است که منحنی دز تابشی و حفاظ استفاده شده برای حفاظت بافت و ارگان های سالم مورد بررسی قرار گیرد. پرتودرمانی حین جراحی سینه نیازمند حفاظت بافت های زیر حجم هدف مانند قلب و ریه می باشد. در این شرایط، یک لایه نازک از مواد با Z بالا بین بافت درمان (سینه) و بخش حیاتی زیرین قرار می گیرد. با استفاده از کد MCNPX بافت سینه، حفاظ و ریه به صورت سه استوانه هم محور تحت تابش الکترون های 6، 9 ، 12 و 18 مگاالکترون ولت قرار گرفتند. میزان شار و دز الکترون و فوتون های ثانویه در بافت های مختلف محاسبه شد. بررسی ها نشان دادند برای الکترون های 6 مگاالکترون ولت استفاده از حفاظ بر میزان دز دریافتی بافت های اطراف سینه، تاثیر ناچیزی دارد. در انرژی های 9 و 12 مگا ولت، محافظ Al-Pb و محافظ St-PMMA تقریبا عملکرد یکسانی در کاهش مقدار دوز دریافتی توسط بافت های اطراف سینه دارند. در انرژی 18 مگاالکترون ولت، جاذب Al-Pb نسبت به جاذب St-PMMA در کاهش دز دریافتی ارگان های مجاور بافت سینه، عملکرد مناسب تری دارد.کلید واژگان: الکترون درمانی، حفاظ، دز، بافت سینه، کد MCNPXIntraoperative electron radiotherapy (IOERT) is a relatively new method of direct ionizing radiation to the tumor or tumor bed during surgery. In order to properly treat the intended target, it is necessary to examine the radiation dose curves and the shield used to protect healthy tissues and organs. In particular, radiation therapy during breast surgery requires the protection of critical tissues within the field and underlying the target volume such as the heart and lungs. In this case, a thin layer of high-Z material is placed between the treated (breast) tissue and the underlying vital tissue. The breast, lung, and radiation shield were geometrically considered as three coaxial cylinders. Using the MCNPX code, breast tissue, shield, and lung were irradiated with 6, 9, and 12 MeV electrons. The flux and dose of electrons and secondary photons in different tissues were calculated. Investigations showed that for 6 MeV electrons, the use of shielding has a negligible effect on the amount of dose received by the tissues around the breast. At energies of 9 and 12 MeV, Al-Pb shielding and St-PMMA shielding have almost the same performance in reducing the amount of dose received by the tissues around the breast. At the energy of 18 MeV, the Al-Pb shielding has a better performance than the St-PMMA shielding in reducing the dose received by the organs adjacent to the breast tissue.Keywords: Electron therapy, Dose, Shield, MCNPX code, Breast tissue
-
اندازه گیری پرتو گاما در زمینه های مختلف تحقیقاتی نیازمند آشکارسازهای کارآمد است. در زمینه دزیمتری فوتون آشکارساز جرقه ای NaI (Tl) به عنوان یکی از آشکارسازهای سوسوزن معدنی (غیرآلی)، به علت دارا بودن مقدار بالای نور خروجی بسیار حایز اهمیت است. در این پژوهش سعی گردیده است، با کمک کد مونت کارلو (MCNPX) مقدمات مشخصه یابی دزیمتری فوتون توسط آشکارساز NaI (Tl) و با بهره گیری از روش های متفاوت محاسبه دز (تالی های 6F، 4*F، 6+F و 8*F) انجام شود. به طور معمول، خروجی یک آشکارساز تابش (شمارش تعداد پالس ها) برای تعیین مقدار دز تابش قابل استفاده نیست. بنابراین با استفاده از روش طیف نگار- دزیمتری مبتنی بر روش نرم افزاری، برای یافتن ضرایب تبدیل طیف آشکارساز به مقدار کرما هوا در این پژوهش ارایه شده است. در این روش برای یافتن پاسخ دزیمتری تابش با استفاده از شبیه سازی کد MCNPX تابع پاسخ یک آشکارساز سوسوزن NaI(Tl) 3"×3" برای چندین تابش مشخص گاما تعیین و سپس توابع ضرایب تبدیل وابسته به انرژی برای محاسبه دز محاسبه گردید. در نهایت، با مقایسه نتایج به دست آمده از داده های اندازه گیری شده و محاسبات شبیه سازی نشان داده شد که روش ارایه شده از دقت بالایی در دزیمتری فوتون برخوردار است.
کلید واژگان: آشکارسازهای سوسوزن، دزیمتری فوتون، کد MCNPX، ضرایب تبدیلGamma ray measurement in various research fields requires high efficient detectors. In photon dosimetry, NaI(Tl) scintillation detector as one of the inorganic scintillation detector is noticeable, due to have the high amount of light output. In this study, the basics determination of photon dosimetry for the NaI(Tl) scintillation detector utilizing the Monte Carlo code (MCNPX) and using different methods of dose calculation (tally F6, * F4, + F6 and * F8) is studied. Regularly, the output of a radiation detector (counting the number of pulses) cannot be used to determine the radiation dose value. Therefore, in this study the spectro-dosimetry method based on software method is used to find out the value of the conversion coefficients to convert the detector spectrum to the value of air karma. In this method, the radiation dosimetry response is obtained with use of the MCNPX code simulation. The response function of the NaI(Tl) 3"×3" scintillation detector for several specific gamma rays was determined and then the functions of energy dependent conversion coefficients for calculating the dose values were obtained. Finally, with comparison of the measured data and simulation calculations results it is shown that the proposed method has a high accuracy in photon dosimetry
Keywords: Scintillation detectors, Photon Dosimetry, MCNPX Code, Conversion Coefficients -
یکی از روش های مفید برای اندازه گیری ثابت واپاشی نوترون آنی در قلب رآکتور هسته ای، آزمایش چشمه نوترون پالسی است. نظر به آن که کد محاسباتی MCNPX بر پایه ی روش مونت کارلو بنا نهاده شده است، این کد قادر است رفتار تابع زمان ذرات را در سامانه های ایستا تعقیب نماید. از این قابلیت در این تحقیق استفاده شده و آزمایش چشمه نوترون پالسی در قلب رآکتور تحقیقاتی تهران شبیه سازی شده است. برای این منظور، سامانه ی قلب رآکتور تحقیقاتی تهران در حالت های مختلف زیربحرانی با استفاده از روش فوق بررسی و در هر حالت ثابت واپاشی نوترون آنی تخمین زده شد. به این ترتیب، با استفاده از ثابت واپاشی نوترون آنی قلب رآکتور، پارامترهای سینتیک قلب رآکتور نیز محاسبه شده اند. مقادیر محاسبه شده دارای تطابق خوبی در مقایسه با نتایج گزارش شده در مراجع می باشند.کلید واژگان: ثابت واپاشی نوترون آنی، آزمایش چشمه نوترون پالسی، کد MCNPX، پارامتر سینتیک قلب رآکتورOne of the useful methods for measuring fast neutron decay constant in a nuclear reactor core is the pulsed neutron source experiment as MCNP code is based on the Monte Carlo method, so able to track the time-dependent behavior of the particles in static systems. In this research, this capability is utilized, and a pulsed neutron source experiment in the Tehran research reactor (TRR) core is simulated. For this purpose, the system of TRR core at different subcritical states is investigated, and fast neutron decay constant is estimated at each state. Therefore, kinetic parameters of the reactor core are also calculated utilizing the fast neutron decay constant of the core. Calculated values agree with the other results reported in the literature.Keywords: Prompt Neutron Decay Constant, Pulsed neutron source experiment, MCNPX Code, Reactor core kinetic parameter
-
تولید نیمه هادی هایی نظیر سیلیکون آلاییده شده توسط فسفر در تولید قطعات الکترونیک قدرت و صنایع مختلف نظیر خودروسازی و نیروگاه های خورشیدی کاربردهای بسیار زیادی دارد. فرآیند آلایش که اصطلاحا دوپینگ سیلیکون نامیده می شود، با هر یک از روش های شیمیایی و هسته ای قابل انجام است. از آن جایی که یکنواختی ناخالصی تزریق شده در روش شیمیایی مناسب نیست، روش های ناخالص سازی سیلیکون به روش تابش دهی نوترونی در دنیا به شدت دنبال می شود. در این کار، پتانسیل ستون حرارتی راکتور تحقیقاتی تهران برای انجام آلایش سیلیکون با استفاده از کد شبیه سازی MCNPX بررسی شده است. نتایج حاصل از این کار نشان می دهد شار نوترون های حرارتی و نسبت شار نوترون های حرارتی به نوترون های سریع در مکان بهینه به ترتیب n/s.cm2 1012×2/1 و 441 می باشد که نشان می دهد ستون حرارتی راکتور تهران می تواند مکان مناسبی برای آلایش سیلیکون باشد.
کلید واژگان: آلایش سیلیکون، راکتور تحقیقاتی تهران، ستون حرارتی، کد MCNPXProduction of semiconductors such as silicon doped with phosphorus has many applications in the production of electronic components and various industries such as aerospace. The process of impurity making, which is called silicon doping, can be done by both chemical and nuclear methods. Since the uniformity of the injected impurities is not suitable in the chemical method, the methods of silicon doping by neutron irradiation method are strongly followed in the world. In this work, the potential of the thermal column of Tehran Research Reactor for silicon doping is investigated using MCNPX simulation code. The results show that the thermal neutron flux as well as the ratio of thermal to fast neutron flux in the optimal location are 1.2×1012 n/s.cm2 and 441, respectively, which shows that the thermal column of the Tehran research reactor can be a suitable place for silicon doping.
Keywords: Silicon doping, Tehran research reactor, Thermal column, MCNPX code -
در این پژوهش به بررسی میزان معادل دز رسیده به نواحی حساس ناحیه سر و گردن در پروتون تراپی سرطان نازوفارنکس پرداخته شده است. برای این منظور، با استفاده از اطلاعات کلینیکی، یک تومور متوسط طراحی و درون فانتوم مرد بزرگسال ICRP جایگذاری شد. براساس داده های پزشکی، هشت جهت پرتودهی در اطراف گردن انتخاب شد. سپس با توجه به نوع و ضخامت بافت های قرار گرفته در مسیر پرتو در هر جهت، بیم مناسب طراحی گردید. از آن جایی که در مسیرهای تابش دهی دو نوع بافت نرم و استخوانی وجود دارند، ابتدا تاثیر وجود بافت استخوانی در جابه جایی قله براگ به دقت بررسی گردید. نتایج حاکی از آن است که به ازای اضافه کردن هر cm 1 بافت استخوان در مسیر قله براگ به طور میانگین بین 6/0 تا cm 8/0 به عقب کشیده می شود. هم چنین نشان داده شد که میزان جابه جایی قله درنتیجه افزایش ضخامت استخوان به ازای هر انرژی از یک تابع درجه دوم تبعیت می کند. سپس با توجه به وسعت حجمی تومور و با استفاده از نتایج حاصل شده، پیوستار گسترده بیم پروتون بهینه برای هر مسیر تابش دهی طراحی گردید. هشت مسیر پرتودهی در این پژوهش درنظر گرفته شده و معادل دز نواحی مختلف سر و گردن در هر مسیر و در مجموع به ازای معادل دز درمانی تومور محاسبه گردید. نتایج نشان می دهند که در مجموع مغز و تیرویید بیش ترین معادل دز را دارند.
کلید واژگان: نازوفارنکس، پروتون تراپی، قله براگ، پیوستار SOBP، کد محاسباتی MCNPXIn the present work, dose equivalents of radiosensitive organs in head and neck region have been calculated during nasopharynx proton therapy. For this purpose, a middle-size tumor was designed with the use of clinical information, and was then incorporated into the adult male ICRP phantom. According to the medical data, eight radiation paths around the neck were selected. After that, appropriate proton beams for each radiation paths were designed considering the type and thickness of tissues in the beam path. Since both of soft tissue and bone are existed in pathways of radiation, firstly, the effect of the existence of bone tissue in the path of protons on the position of the Bragg peak was studied. Results showed that when the thickness of bone tissue within the phantom increased by 1 cm, the Bragg peak was pulled back about 0.6 to 0.8 cm. It was also found that the displacement of the Bragg peak by increasing the bone thickness follows a polynomial function for each proton energy. Considering the thickness of the tumor, optimized SOBP were designed for each of eight directions. Finally, doses to different sensitive organs of head and neck region were computed in terms of the therapeutic dose of the tumor. Results indicated that thyroid and brain received higher doses in comparison with other organs.
Keywords: Nasopharynx, Proton therapy, Bragg Peak, SOBP, MCNPX code -
یکی ازمهم ترین گروه هایی که میتوانند در معرض تابش های هسته ای قرار بگیرند، زنان باردار و جنین آن ها می باشند. این گروه از افراد می توانند به صورت تکنسین در مراکز هسته ای در مجاورت بیماران تحت درمان یا مراکز تشخیصی پزشکی هسته ای حضور داشته باشند، هدف از مقاله تعیین میزان دز دریافتی توسط تکنسین های خانم است که به طور غیر مستقیم درمجاورت تابش های هسته ای قرار دارند. جهت صحت سنجی نتایج شبیه سازی کامپیوتری مقایسه ای با نتایج تجربی انجام گرفته از بخش پزشکی هسته ای بیمارستان امام حسین(ع) واقع در شاهرود صورت گرفت،که آنالیز آماری انجام گرفته روی نتایج نشان می دهد که تفاوت معنی داری بین نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی وجود ندارد.
کلید واژگان: رادیوداروی تکنسیوم-99، شبیه سازی مونت کارلو، برنامه MCNPX، آهنگ دزتابشیOne of the most important groups that can be exposed to nuclear radiation is pregnant women and their fetus. This group of people can be technicians at nuclear centers located in the patients undergoing treatment or nuclear medicine diagnostic centers. The purpose of the paper is to determine the rate of doses received by female technicians who are indirectly in the vicinity of nuclear radiation. In order to verify the results of computer simulation, a comparison was made with experimental results from the nuclear medicine department of Imam Hossein Hospital in Shahroud. The statistical analysis of the results showed that there was a significant difference between the simulation results and there are no experimental results.
Keywords: Radiopharmaceutical 99mTC feature, Monte Carlo simulation, MCNPX code, Radiation dose -
براکی تراپی، نوعی درمان سرطان پروستات است که منبع پرتو در بافت سرطانی و یا در نزدیکی آن کاشته می شود. هدف این مقاله، محاسبه عدم قطعیت دز دریافتی بافت پروستات، ناشی از جابجایی چشمه ها و تورم در غده پس از کاشت دانه های پرتوزا است. از کد MCNPX 2.6 و پروتکل TG-43U1 برای شبیه سازی چشمه براکی تراپی ید-125 مدل 6711Amersham (با فعالیت mCi 0/5) و فانتوم ORNL استفاده شد. طرح درمانی شامل 76 چشمه، حاوی ماده پرتوزای ید-125 است که به دو شکل دانه ای و نقطه ای در سه حجم اولیه 30/02 ، 38/01 و cm3 52/01 و سه گام زمانی مختلف در پروستات کاشته شده اند. سه گام زمانی شامل لحظه ی پس از کاشت، روز صفرم و روز سی ام پس از کاشت است. در گام نخست دز معادل پرتو در سه حجم مختلف برای دو توزیع دانه ای و نقطه ای در بافت سالم و سرطانی محاسبه شد. در گام دوم، مکان چشمه ها از موقعیت پیش فرض منحرف و منجر به تغییر در نحوه توزیع دز می گردد. با جابجایی در سه جهت چپ-راست (mm 1/8)، درون سو-برون سو (mm 2/1) و بالا-پایین (mm3/4)، دز معادل پرتو محاسبه شد. حداکثر عدم قطعیت دز پروستات تحت درمان با چشمه های دانه ای، به حجم cm352/01 و مقدار 20 %+ مشاهده شد. در گام سوم، علاوه بر تغییر مکان چشمه ها، تورم 12 % نسبت به حجم آغازین آن، مشاهده که منجر به دریافت دزی کمتر نسبت به مرحله قبل شد.در این طرح درمانی، اثر جابجایی چشمه ها و تورم به میزان 12 % بررسی شد. عدم قطعیت در جابجایی چشمه ها در روز صفرم پس از کاشت، حدود 20% ± محاسبه شد. همچنین تاثیر دو عامل ذکر شده پس از سی روز از کاشت در پروستاتی با حجم cm3 58/25 با چشمه های نقطه ای، کاهش 21/04 % در مقادیر دز بافت سالم و سرطانی را نسبت به لحظه ی پس از کاشت نشان داد. حداکثر خطای کد 0/03 % است.
کلید واژگان: سرطان پروستات، براکی تراپی، کد MCNPX، چشمه ید-125، جابجایی چشمه، تورم، دز دریافتی، عدم قطعیتBrachytherapy, is a method to treat prostate cancer in which a radiation source is placed inside or next to the cancer affected tissues. Purpose of this article is to determine the uncertainty level of received dose in prostate tissue due to the relocation of the placed radiation sources and inflation in prostate after positioning the radiation seeds. To simulate the model 6711 Amersham (activity level equal to 0.5 mCi) iodine-125 brachytherapy source, we used MCNPX 2.6 code and TG-43U1 protocol, and we used ORNL phantom. Treatment plan included 76 sources consisting iodine-125 radioactive, once placed in the form of seeds and once applied in the form of beads in three initial volume: 30.02, 38.01 and 52.01 cm3 and three different time steps were placed in prostate phantom. Three-time steps were investigated, including the moment after placing, the zero days and thirty days after placing. In the first step, the obtained dose of radiation in three different prostate volumes, for both seed distribution and bead distribution in healthy and cancerous tissue, was calculated. In the second step, position of the sources was relocated from the assumption, and causes a change in dose distribution. Considering the movements in 3 directions of left-to-right (1.8 mm), intra-exterior (2.1 mm), up-down (3.4 mm) after implantation the equivalent dose was calculated. The maximum uncertainty of received dose in a prostate with seed implanted sources and the volume of 52.01 cm3 and it was reported as +20%. At the third step, in addition to the change in the location of sources, inflation rate of 12% was observed in comparison with the primary volume at the first step of treatment process which resulted in a smaller dose rather than the previous stage.In this treatment plan, relocating of the sources and 12% inflation of the tumor were analyzed. Uncertainty of source relocating was calculated as ±20% in zero-day of positioning. Also, 12% inflation of the tumor and source relocation after 30 days, in a prostate with the volume of 58.25 cm3 curing by point sources, shown 21.04% reduction in received dose for healthy and cancer tissues since the moment of placing. The maximum error of MCNPX code was calculated 0.03%.
Keywords: Prostate Cancer, Brachytherapy, MCNPX Code, Iodine-125 Source, Source Relocating, Inflation, Absorbed Dose, Uncertainty -
آشکارسازی تابش برای تعیین مقدار دز تابش لازم است. با توجه به نوع آشکارساز و روش تعیین دز، ممکن است آشکارسازی در سطوح مختلف انجام می گیرد. حداقل سطح آشکارسازی، شمارش تعداد پالس ها است. به طور معمول، خروجی یک آشکارساز تابش به صورت مستقیم در تعیین مقدار دز تابش قابل استفاده نیست. با تغییر و اصلاح تابع پاسخ و یا خروجی آشکارساز، سعی می شود ارتباط و تناسبی بین خروجی آشکارساز با مقدارمعادل دز ایجاد گردد. برای این منظور روش های متعدد سخت افزاری و نرم افزاری به کار برده می شود تا مقادیر معادل دز بدست آید. در روش های سخت افزاری لایه هایی به عنوان تعدیل کننده، جبران کننده، کندکننده و غیره استفاده می شود. در روش های نرم افزاری نیز فرآیندهای داده برداری و پردازش آنها مانند بازیابی، پیچش، واپیچش و غیره استفاده می شود. روش داده برداری گزینشی از چندین کانال انرژی، از روش های نرم افزاری بوده و در این مقاله ارایه شده است. در این روش، دستیابی به پاسخ دزیمتری فوتون در بازه انرژی MeV 411/0 تاMeV 3 براساس داده های یک آشکارساز یدورسدیم پرداخته شده است. با استفاده از شبیه سازی کد MCNPX تابع پاسخ آشکارساز برای تابش گاما تعیین گردیده و سپس ضرایب کالیبراسیون برای محاسبه ی دز محاسبه شده است. در نهایت پاسخ انرژی آشکارساز یدورسدیم برای دزیمتری تابش گاما برای چندین کانال انرژی تعیین گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش ارایه شده، دقت بالایی در دزیمتری تابش گاما دارد.
کلید واژگان: آشکارسازی، تابع پاسخ، دزیمتری، تابش گاما، کد MCNPXRadiation detection is essential for determining of radiation dose. Depend on the detector and dosimetry method, detection process is performed in different levels. Pulse counting is the first level of detection. Typically, the output of a radiation detector for determining value of the radiation dose cannot be used directly. Through changing the response function or the readout detector, is trying to create relevance and proportionality between detector readout and value of the dose equivalent. For this purpose, there are various software methods and hardware methods are obtained dose equivalent values. Software methods such as convolution, Deconvolution, etc. and hardware methods such as additional of layers of modulators, etc have been used. Selective data sampling of multi-channel energy is a software method which has been studied in this paper. The main purpose of this method, is obtaining the response of photon dosimetry at different energies. The response function of NaI(TL) 3”×3” detector for 0.411 MeV to 3 MeV gamma-rays has been simulated by using MCNPX code, and for calculating dose, the calibration coefficients were determined. Finally, the response energy of the detector has been drawn for photon dosimetry of the channels with multiple energy range. Results show that presented dosimety method has high level precision.
Keywords: Detection, Response Function, Dosimetry, Gamma Radiation, MCNPX Code -
در این تحقیق میزان توزیع دز در اطراف سامانه رطوبت و چگالی سنج هسته ای MC-1DR واقع در دانشگاه شهرکرد با کد MCNPX شبیه سازی شده و با مقادیر اندازه گیری مقایسه شده است. با توجه به عدم تقارن سیستم و موقعیت چشمه های نوترون و گاما مقدار دز معادل در فاصله های 5 و 30 و 100 سانتیمتری و در جهت های مختلف تعیین شده است. به دلیل هندسه پیچیده جداره های داخلی سامانه و عدم داده های دقیق در مورد ترکیبات آلیاژی دیواره های داخلی و خارجی و ساختمان داخلی چشمه ها، بین نتایج تجربی و شبیه سازی در بعضی از نقاط اختلاف هایی مشاهد شده است. در حالت کلی نتایج نشان می دهد زمانی که چشمه گاما در داخل سامانه قرار دارد بیشترین دز در زیر دستگاه و کمترین در پشت دستگاه قرار دارد. همچنین در سمت چپ دستگاه دز نوترون و در قسمت راست دز گاما بیشتر است. در مقایسه با حداکثر دز مجاز در روز، mrem 12، زمان استفاده از دستگاه حداکثر یک ساعت و در فاصله m 1 از آن توصیه می شود.
کلید واژگان: آهنگ دز معادل، سامانه MC-1DR، کد MCNPXIn this study, distribution of dose rate around the nuclear gauge device MC-1DR which located in shahrekord university was simulated by MCNPX code and was compared whit the measured values. Due to the asymmetry of device and neutron and gamma source positions, the dose rates were determined at a distance of 5, 30 and 100 cm in different directions. Base on the complex geometry of the inside of device, there are discripency between measured and simulated results in the some points. In general, the values show when the gamma source is positioned in safe mode. The maximum and minimum of dose rate are in below and back of the device. Also, in the left side neutron dose and in the right side gamma dose is greatest. Finally, for safe operating one hour is at most recommended at a distance of 1m in compare with standard threshhold, 12mrem per day.
Keywords: Equivalent dose rate, MC-1DR system, MCNPX code -
اخیرا یک کولیماتور جدید برای رادیوگرافی نوترونی بر پایه استفاده از کانال پرتودهی E راکتور تحقیقاتی تهران طراحی، ساخته و با موفقیت تست شده است. آزمون های اولیه نشان می دهد که این سیستم قابلیت استفاده صنعتی جهت تصویر برداری از نمونه های مختلف را دارد. یک گام مهم و اساسی در این مسیر طراحی و ساخت یک اتاق با ابعاد مناسب و با در نظر گرفتن ملاحظات ایمنی پرتویی می باشد. پژوهش حاضر در مورد آنالیز اتاق پیشنهاد شده از نظر ملاحظات دزیمتری است که با استفاده از کد MCNPX انجام شده است. به این منظور بعد از شبیه سازی کامل هندسه اتاق، کف اتاق و نیز دیوار استخر راکتور، دز در قسمت های مختلف بیرون اتاق و پشت دیوارها محاسبه گردید. نتایج نشان میدهد که دیوارها و چیدمان در نظر گرفته شده میتواند دز در بیرون اتاق را تا حد 10 میکروسیورت بر ساعت کاهش دهد که این مقدار از نظر ملاحظات ایمنی پرتویی قابل قبول میباشد.
کلید واژگان: راکتور تحقیقاتی تهران، سیستم رادیوگرافی نوترونی جدید، حفاظ سازی، دزیمتری، کد MCNPXRecently, a new Neutron Radiography (NR) beam line has been designed, constricted, installed and tested based on the use of E-beam tube of Tehran Research Reactor (TRR). Initial tests have been shown that the system can be used for different samples and purposes such as nuclear plates and rods fuels. For this end the system need a suitable irradiation room which should be installed at the NR beam port. The present work is the analyses of the proposed irradiation room in view of irradiation safety. To do this, using MCNPX Monte Carlo code the proposed room structure and neutron beam catcher have been simulated and then neutron/gamma dose have been calculated at different locations around the room walls. The results show that the designed room and beam catcher have good performance in case of reduce the total neutron and gamma dose to 10 μSv/h which is desired value in view of radiation protection issue.
Keywords: Tehran Research Reactor, new neutron radiography system, sheilding, dosimetry, MCNPX code
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.