<p>Neutron-carbon interactions have been studied with a focus on charged-particle production of relevance to radiation protection and medical applications, such as cancer therapy. The measurements have been performed using the particle-detection setup, MEDLEY, and the 96 MeV neutron beam at the The Svedberg Laboratory in Uppsala.</p><p>Double-differential cross sections of inclusive charged-particle production are compared with recent calculations from models based on the GNASH code including direct, preequilibrium and compound processes. For protons, the shapes of the cross-section spectra are reasonably well described by the calculations. For the other particles- <i>d</i>, <i>t</i>, ³He and α- there are important discrepancies, in particular for ³He-ions and α-particles, concerning both shape and magnitude of the spectra.</p><p>Using the new cross sections, partial as well as total KERMA coefficients have been determined. The coefficients have also been compared to previous experimental results and model calculations. The <i>p</i>, <i>d</i> and <i>t</i> KERMA coefficients are in good agreement with those from a previous measurement. For the helium isotopes, there are no previous measurements at this energy. The KERMA coefficients are considerably higher (by up to 30%) than those predicted by the calculations.</p><p>The KERMA results indicate that protons and α -particles are the main contributors to the dose. A 6x6x6 cm³ carbon phantom, exposed to a broad and a pencil-like beam, is used for the computation of the absorbed doses deposited by these two particles in spheres of 1 μm in diameter, located at various positions in the phantom. The maximum doses are deposited at ~3 cm from the surface of neutron impact for protons and within 1 cm for α-particles. For the pencil beam, deposited doses are spread over regions of ~1.5 cm and ~300 μm transverse to the beam for protons and α-particles, respectively. The results are consistent with previous integral measurements at lower energies.</p>

Neutron-carbon interactions have been studied with a focus on charged-particle production of relevance to radiation protection and medical applications, such as cancer therapy. The measurements have been performed using the particle-detection setup, MEDLEY, and the 96 MeV neutron beam at the The Svedberg Laboratory in Uppsala. Double-differential cross sections of inclusive charged-particle production are compared with recent calculations from models based on the GNASH code including direct, preequilibrium and compound processes. For protons, the shapes of the cross-section spectra are reasonably well described by the calculations. For the other particles- d, t, 3He and α- there are important discrepancies, in particular for 3He-ions and α-particles, concerning both shape and magnitude of the spectra. Using the new cross sections, partial as well as total KERMA coefficients have been determined. The coefficients have also been compared to previous experimental results and model calculations. The p, d and t KERMA coefficients are in good agreement with those from a previous measurement. For the helium isotopes, there are no previous measurements at this energy. The KERMA coefficients are considerably higher (by up to 30%) than those predicted by the calculations. The KERMA results indicate that protons and α -particles are the main contributors to the dose. A 6x6x6 cm3 carbon phantom, exposed to a broad and a pencil-like beam, is used for the computation of the absorbed doses deposited by these two particles in spheres of 1 μm in diameter, located at various positions in the phantom. The maximum doses are deposited at ~3 cm from the surface of neutron impact for protons and within 1 cm for α-particles. For the pencil beam, deposited doses are spread over regions of ~1.5 cm and ~300 μm transverse to the beam for protons and α-particles, respectively. The results are consistent with previous integral measurements at lower energies.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Dosimetric quantities are necessary for evaluate the human exposures to radiation quantitatively and to describe relationships between the dose and biological effects caused by the interaction of radiation with the organs and tissues, providing a basis for estimating risks in radiological protection. Anthropomorphic simulators are threedimensional representations of the human body and coupled to a radiation transport code provides conversion coefficients for estimating the equivalent and effective doses through physical quantities, such as air kerma (Kair). In most published papers the exposure scenarios consist of simulators implemented in the standing posture. In this work we developed exposure scenarios in the Visual Monte Carlo (VMC) code using a female adult voxel simulator in standing and sitting postures. The simulator was irradiated by a plane source of monoenergetic photons with energy from 10 keV to 2 MeV in the antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), right lateral (RLAT) and left lateral (LLAT) irradiation geometries. The conversion coefficients for equivalent and effective doses in terms of air kerma (H/Kair and E/Kair) were calculated for both scenarios and compared. The results show that the relative difference of conversion coefficients for the organs of the head and thorax was not significant (less than 5%) since the anatomic position of the organs is the same in both postures. The relative difference is more significant for organs of abdominal region, such as the ovaries (71% for photon energy of 20 keV), the bladder (39% at 60 keV) and the uterus (37% at 100 keV), especially when the simulator is irradiated in AP geometry. In this same irradiation geometry, the conversion coefficients E/Kair presented relative differences until 27% (at 10 keV), due to a change in absorbed dose of organs with relevant wT , which are located in the anterior portion of the simulator. Thus, the calculation of conversion coefficients HT / Kair and E/Kair using anthropomorphic simulators in different postures is important for more precisely estimating of individual dose in real scenarios of radiation exposure. / Grandezas dosimétricas são necessárias para avaliar exposições dos seres humanos à radiação de modo quantitativo e para descrever relações entre a dose e os efeitos biológicos causados pela interação da radiação com os órgãos e tecidos, fornecendo uma base para estimativas de riscos em proteção radiológica. No âmbito computacional, os simuladores antropomórficos são representações tridimensionais do corpo humano que quando acoplados a um código de transporte de radiação fornecem coeficientes de conversão para estimativa de dose equivalente e dose efetiva através de grandezas físicas, como por exemplo, o kerma no ar (Kar). Na literatura, os cenários de exposição são, em geral, formados por simuladores implementados na postura vertical (em pé). Neste trabalho, foram elaborados cenários de exposição no código Visual Monte Carlo utilizando um simulador voxel adulto feminino nas posturas vertical e sentada. O simulador foi irradiado por uma fonte plana de fótons monoenergéticos de 10 keV a 2 MeV nas geometrias de irradiação antero-posterior (AP), postero-anterior (PA), lateral direita (RLAT) e lateral esquerda (LLAT). Os coeficientes de conversão de dose equivalente e dose efetiva em termos do kerma no ar (HT/Kar e E/Kar ) foram calculados para ambos cenários e comparados. Os resultados mostram que a diferença relativa entre os coeficientes de conversão HT /Kar?? para os órgãos da cabeça e do tórax não foi significante (menor que 6%) devido à posição anatômica dos órgãos ser a mesma para ambas posturas. Entretanto, a diferença relativa é significante para órgãos da região abdominal inferior, como ovários (71% para fótons de 20 keV), bexiga (39% em 60 keV) e útero (37% em 100 keV), principalmente quando o simulador é irradiado na geometria AP. Nesta mesma geometria, os coeficientes de conversão E/Kar apresentaram diferenças mais evidentes (27% em 10 keV), devido uma mudança na dose absorvida de órgãos com fatores de ponderação teciduais (wT ) relevantes, situados na porção anterior do simulador. Assim, o cálculo dos coeficientes de conversão HT /Kar e E/Kar utilizando simuladores antropomórficos em diferentes posturas é importante para estimar mais precisamente a dose em indivíduos submetidos a cenários reais de exposição à radiação.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Atualmente, a caracterização dos resíduos radioativos gerados na operação do reator nuclear de pesquisas IEA-R1 está em curso. O reator IEA-R1 é um reator do tipo piscina aberta, moderado e refrigerado por água leve, utilizando dois leitos de resinas de troca iônica e de carvão ativado para purificação de água de refrigeração. Estes meios filtrantes são substituídos quando já não são capazes de manter a qualidade da água dentro dos limites exigidos e são tratados como rejeitos radioativos. Contendo produtos de fissão, ativação e actinídeos que escapam do núcleo do reator para a água da piscina, apresentam altas taxas de dose devido à quantidade de emissores gama de meias-vidas curtas e intermediárias, emissores alfa, elementos transurânicos de meia-vida longa bem como emissores beta puros. A caracterização destes rejeitos, consequentemente, requer métodos de análise radioquímica que incluem a amostragem e o processamento das amostras, resultando em doses elevadas para os trabalhadores. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consistiu em correlacionar os resultados das análises radioquímicas de amostras de rejeitos, com os resultados das medições radiométricas, utilizando a modelagem das taxas de dose em diferentes distâncias da superfície dos embalados. As taxas de dose medidas foram comparadas com os resultados de cálculos . Massa, volume e geometria das fases sólidas e líquidas de cada um dos tambores também foram determinadas, uma vez que o teor de água varia amplamente entre diferentes tambores, e são essenciais para estimar as atividades totais em cada tambor. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-21T11:20:13Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-21T11:20:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A calibração, por definição, é o processo pelo qual se estabelece uma relação entre valores de medição de um padrão, com as suas respectivas incertezas, e as indicações com as incertezas associadas do instrumento de medição a ser calibrado. Um protocolo de calibração descreve a metodologia a ser aplicada em um processo de calibração. O método escolhido para a obtenção deste protocolo foi o da espectrometria de feixe de raios X associada à simulação pelo método de Monte Carlo, fundamentado no fato de que ambos são considerados métodos absolutos na determinação de parâmetros de feixes de radiação. Neste trabalho foi utilizado o método de Monte Carlo utilizado para obter a função resposta do detector utilizada para a correção dos espectros obtidos do feixe primário de radiação X; deste modo foram calculadas as taxas de kerma destes feixes e comparadas aos valores obtidos com as câmaras de ionização padrão secundário do Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN (LCI/IPEN). Foram obtidos os coeficientes de calibração para o sistema padrão com diferenças em relação ao fornecido pelo laboratório primário entre 1,3% e 15,3%. Os resultados obtidos indicaram a viabilidade do estabelecimento deste protocolo de calibração utilizando a espectrometria como padrão de referência, com incertezas relativas de 0,62% para k=1. As incertezas associadas ao método proposto foram satisfatórias, para um laboratório padrão secundário e comparáveis a um laboratório primário. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP