A boron neutron capture enhanced fast neutron therapy assembly has been designed for the Fermilab Neutron Therapy Facility (NTF). This assembly uses a tungsten filter and collimator near the patient¡¯s head, with a graphite reflector surrounding the head to significantly increase the dose due to boron neutron capture reactions. The assembly was designed using Monte Carlo radiation transport code MCNP version 5 for a standard 20x20 cm2 treatment beam. The calculated boron dose enhancement at 5.7-cm depth in a water-filled head phantom in the assembly with a 5x5 cm2 collimation was 21.9% per 100-ppm B-10 for a 5.0-cm tungsten filter and 29.8% for an 8.5-cm tungsten filter. The corresponding dose rate for the 5.0-cm and 8.5-cm thick filters were 0.221 and 0.127 Gy/min, respectively. To validate the design calculations, a simplified BNCEFNT assembly was built using four lead bricks to form a 5x5 cm2 collimator. Five 1.0-cm thick 20x20 cm2 tungsten plates were used to obtain different filter thicknesses and graphite bricks/blocks were used to form a reflector. Measurements of the dose enhancement of the simplified assembly in a water-filled head phantom were performed using a pair of tissue-equivalent ion chambers. One of the ion chambers is loaded with 1000-ppm natural boron (184-ppm 10B) to measure dose due to boron neutron capture. The measured dose enhancement at 5.0-cm depth in the head phantom for the 5.0-cm thick tungsten filter is (16.6 ¡À 1.8)%, which agrees well with the MCNP simulation of the simplified BNCEFNT assembly, (16.4¡À 0.5)%. The error in the calculated dose enhancement only considers the statistical uncertainties. The total dose rate measured at 5.0-cm depth using the non-borated ion chamber is (0.765 ¡À 0.076) Gy/MU, about 61% of the fast neutron standard dose rate (1.255Gy/MU) at 5.0-cm depth for the standard 10x10 cm2 treatment beam. The increased doses to other organs due to the use of the BNCEFNT assembly were calculated using MCNP5 and a MIRD phantom.

Within this thesis two twin experiments consisting of neutron capture and photon scattering on the neighbour isotopes 77Se / 78Se and 195Pt / 196Pt have been analysed to gain qualitative and quantitative information about the photon strength function and level density in the respective compound nuclei. For the analysis and simulation of both experimental types a new Monte Carlo simulation using a fast and efficient, extreme statistical treatment of radiative nuclear deexcitations, was developed. Furthermore the influence of fluctuations of transition widths on photon scattering were investigated and quantified. It could be shown that those lead to an enhancement of elastic scattering processes. The data analysis of both twin experiments reveals non-Lorentzian extra E1 photon strength below the neutron separation energy.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Linköpings universitet, 2007. / Härtill 4 uppsatser. I publikationen felaktig serieuppgift: Linköping studies in health sciences ; 989.

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Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

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Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-09T18:28:55Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-09T18:28:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07611.pdf: 2728562 bytes, checksum: f4e2c166198e6ed56d8ad3f09429fc60 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A instalação do IPEN para pesquisas em BNCT (Terapia por Captura de Nêutrons em Boro) utiliza o canal de irradiação número 3 do reator IEA-R1, no qual tem-se um campo misto de radiação nêutrons e gama. As pesquisas em andamento necessitam que o campo de radiação, na posição de irradiação de amostra, tenha na composição os nêutrons térmicos maximizados e os componentes de nêutrons epitérmicos, rápidos e radiação gama minimizados. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar se o campo de radiação atual na instalação é adequado aos trabalhos em BNCT. Para cumprir com este objetivo, uma metodologia para dosimetria de nêutrons térmicos e radiação gama em campos mistos de altas doses, que não era disponível no IPEN, foi implantada no Centro de Engenharia Nuclear do IPEN, utilizando dosímetros termoluminescentes TLDs 400, 600 e 700. Para as medidas de fluxo de nêutrons térmicos e epitérmicos foram utilizados detetores de ativação de ouro aplicando a técnica de razão de cádmio. Um simulador antropomórfico cilíndrico composto de discos de acrílico foi desenvolvido e testado na instalação e para obter valores teóricos do fluxo de nêutrons e a dose ao longo do simulador antropomórfico foi utilizado o código computacional DOT 3.5. Na posição correspondente a aproximadamente metade do comprimento do cilindro do simulador antropomórfico, foram obtidos os seguintes valores: fluxo de nêutrons térmicos (2,52 ± 0,06).108n/cm2s, epitérmicos (6,17 ± 0,26).107n/cm2s, dose absorvida devido a nêutrons térmicos de (4,2 ± 1,8)Gy e devido a radiação gama (10,1 ± 1,3)Gy. Os valores obtidos mostram que os fluxos de nêutrons térmicos e epitérmicos são adequados para os estudos em BNCT, porém, a dose devido a radiação gama está elevada, indicando que a instalação deve ser aprimorada. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A técnica de captura de nêutrons em Boro é uma técnica promissora de tratamento de câncer, ela usa do alto LET das partículas provenientes da reação 10B(n,α)7Li para destruir as células cancerígenas. O desenvolvimento desta técnica começou em meados da década de 50 e até hoje ela é alvo de estudos e pesquisas em diversos centros espalhados pelo mundo, no Brasil construiu-se uma instalação que tem como objetivo realizar pesquisas em BNCT, esta instalação está localizada junto ao canal de irradiação número três do reator nuclear de pesquisa IEA-R1 e possui uma blindagem biológica projetada para atender as normas de radioproteção. Esta blindagem biológica foi desenvolvida para permitir que se realizem experimentos com o reator ligado a potência máxima, fazendo com que não seja necessário ligar e desligar o reator para se irradiar amostras. Entretanto quando se abre o canal de irradiação o background do salão de experimentos do salão de experimentos aumenta e esta variação de background inviabiliza a realização das medidas do grupo de pesquisa em difração de nêutrons que utiliza o canal de irradiação número seis. Este trabalho tem como objetivo acrescentar melhorias na blindagem a fim de reduzir ao máximo essa variação de background fazendo com que seja possível realizar medidas na instalação de pesquisas em BNCT sem interferir nas medidas do grupo de pesquisa do canal de irradiação seis. Para isto, utilizou o código MCNP5, dosímetros termoluminescentes e detectores de ativação tipo folha para planejar melhorias na blindagem biológica. Calculou-se com o auxílio do código uma melhoria que consegue reduzir em média o fluxo térmico em 71,2 ± 13 % e verificou-se experimentalmente uma redução média de 70 ± 9 % na dose devido aos nêutrons térmicos. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP