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Type: Tese de Doutorado
Title: Mapeamento do fluxo e estimativa do termo fonte de radiação de campos neutrônicos gerados pelo cíclotron GE PETtrace-8
Authors: Jhonny Antonio Benavente Castillo
First Advisor: Teogenes Augusto da Silva
First Co-advisor: Marco Aurélio de Sousa Lacerda
First Referee: Antonella Lombardi Costa
Second Referee: Alexandre Soares Leal
Third Referee: Telma Cristina Ferreira Fonseca
metadata.dc.contributor.referee4: Evaldo Simões da Fonseca
Abstract: O uso de técnicas de espectrometria em uma instalação de cíclotron é fortemente aconselhável para a completa caracterização do campo de radiação neutrônico. Nos últimos anos, diversos estudos de espectrometria de nêutrons vêm sendo realizados no cíclotron do Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (CDTN). O objetivo principal deste trabalho é propor uma metodologia para o mapeamento do fluxo e estimativa do termo fonte de radiação de campos de nêutrons gerados pelo cíclotron GE PETtrace-8. O método de análise por ativação neutrônica com folhas de ativação de ouro, índio e níquel foi utilizado para medir as atividades induzidas em pontos específicos na casamata do cíclotron. As irradiações das folhas de ativação foram realizadas utilizando o método de irradiações intermitentes para otimizar o campo de radiação durante a produção do 18F. O estudo do espectro de nêutrons foi realizado utilizando três termos fontes de radiação. O primeiro termo fonte foi construído em base aos dados fornecidos pelo fabricante do cíclotron, utilizando as seções de choque de nêutrons da biblioteca ENDF/B-VII. Os outros dois termos fontes de radiação foram propostos considerando o processo de irradiação utilizado na rotina da produção do 18F. Ambos os termos fontes utilizaram as seções de choque de prótons LA150H e para o 18O foram utilizadas as seções de choque do modelo físico CEM03 (Cascade-exciton model) e TENDL (TALYS - based Evaluated Nuclear Data Library). Os resultados dos termos fontes em relação aos resultados experimentais, em termos das taxas de fluência, taxas de reação e taxas de equivalente de dose de nêutrons, mostraram que se encontram na mesma ordem de grandeza aos obtidos por Ogata e colaboradores, Fujibuchi e colaboradores, e Gallerani e colaboradores, para o mesmo cíclotron; e por Mendez e colaboradores para um cíclotron de fabricação diferente. Os modelos dos termos fontes de radiação propostos foram validados para obter os espectros gerados durante a produção de 18F quando a água enriquecida em 18O é bombardeada com feixe primário de prótons de 16,5 MeV. Finalmente, o modelo do termo de fonte de radiação LA150H TENDL-2015 é o que mais se aproxima aos resultados experimentais e pode ser utilizado para o estudo no desenvolvimento de novos dosímetros, melhoria da blindagem e no auxílio de estudos futuros de descomissionamento de instalações cíclotrons PET que produzem 18F por meio das reações nucleares 18O(p, n)18F para o caso de feixes de prótons com energias de até 16,5 MeV.
Abstract: The use of spectrometric techniques in a cyclotron facility is strongly advised for the complete characterization of the neutron radiation field. In recent years, several studies of neutron spectrometry have been carried out at the Cyclotron of the Development Center of Nuclear Technology (CDTN). The main objective of this work is to propose a methodology for mapping of the flux and estimate of the radiation source term of neutron fields generated by the GE PETtrace-8 cyclotron. The method of neutron activation analysis with gold, indium and nickel activation foils was used to measure the activities induced at specific points in the cyclotron bunker. The irradiations of the activation foils were performed using the intermittent irradiation method to optimize the radiation field during 18F production. The study of the neutron spectrum was performed using three radiation source terms. The first source term was constructed based on data provided by the cyclotron manufacturer using the neutron cross sections of the ENDF/B-VII library. The other two were proposed considering the irradiation process used in the routine of 18F production. Both radiation source terms used the LA150H proton cross sections and for the 18O, the cross sections of the physical model CEM03 (Cascade-exciton model) and TENDL (TALYS-based Evaluated Nuclear Data Library) were used. The results of the source terms in relation to the experimental results, in terms of neutron fluence rates, reaction rates and dose equivalent rates, showed that are in the same order of magnitude as those obtained by Ogata et al, Fujibuchi et al, and Gallerani et al., for the same cyclotron; and by Mendez et al. for a different manufacturing cyclotron. The models of the proposed radiation source terms were validated to obtain the spectra generated during the 18F production when water enriched at 18O is bombarded with a proton beam of 16.5 MeV. Finally, the model of the LA150H - TENDL - 2015 radiation source term is closest to the experimental results. This radiation source term can be used for the study in the development of new dosimeters, improved shielding and in the support of future decommissioning studies, concerning PET cyclotrons producing 18F by 18O(p,n)18F nuclear reactions, for the case of proton beams with energies up to 16.5 MeV.
Subject: Nêutrons
Engenharia nuclear
Análise por ativação nuclear
Radiação
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ASAFKE
Issue Date: 27-Jun-2017
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