مقایسه بهره تولید رادیوایزوتوپ مس-61 از طریق واکنش های 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu در سیکلوترون های بیمارستانی با استفاده از کدهای هسته ای TALYS، EMPIRE و MCNPX

پیش زمینه و هدف:

 مس-61 (61Cu) رادیوایزوتوپی با نیمه عمر 33/3 ساعت است که یا با گسیلβ+  (61 درصد) و یا با گیراندازی الکترون (39 درصد) به ایزوتوپ نیکل-61 واپاشی می شود. از این رادیوایزوتوپ‎ می توان در بررسی خون رسانی قلب و تصویربرداری از بافت های سرطانی کم اکسیژن با PET استفاده کرد. 61Cu عمدتا از طریق بمباران هدف هایی از جنس روی (Zn)، نیکل (Ni) و کبالت (Co) در سیکلوترون های متوسط تولید می شود. هدف از این مطالعه، بررسی بهره تولید 61Cu تحت واکنش های 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu در سیکلوترون های بیمارستانی بود.

مواد و روش کار:

 در این مطالعه مداخله ای، توابع برانگیختگی این واکنش ها توسط کدهای TALYS-1/96 و EMPIRE-3-2-2 محاسبه شده و بهترین انرژی با بیشترین سطح مقطع واکنش و کمترین ناخالصی تولیدی، تعیین شد. توان ایستانندگی و ضخامت هدف در انرژی انتخابی توسط کد SRIM-2013 محاسبه شد. بهره تولید 61Cu با انتگرال گیری از فرمول بهره تولید در محیط MATLAB به دست آمد و با نتایج حاصل از شبیه سازی MCNPX-2/6 و نتایج تجربی مقایسه شد.

یافته ها:

 حداکثر بهره حاصل از کد TALYS برای واکنش های 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu به ترتیب در انرژی های 14، 14، 9 و MeV 20 برابر با 29/113، 07/55، 51/498 و MBq/µAh 51/46 بود. حداکثر بهره حاصل از کد EMPIRE برای واکنش های 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu به ترتیب در انرژی های 14 و MeV 9 برابر با 24/183 و MBq/µAh 21/497 بود. حداکثر بهره حاصل از کد MCNPX برای واکنش های 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژی های 14 و MeV 9 به ترتیب برابر با 73/90 و MBq/µAh 26/470 بود. حداکثر بهره تجربی واکنش های 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژی های 14 و MeV 9 به ترتیب برابر با 155 و MBq/µAh 32/461 بود.

بحث و نتیجه گیری:

 از مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی و تجربی می توان دریافت که این نتایج در واکنش 61Ni(p,n)61Cu در انرژی MeV 9 توافق خوبی باهم دارند و این واکنش در این انرژی، بهترین واکنش برای تولید 61Cu در سیکلوترون های بیمارستانی است.