Charakterizace únikového spektra neutronů z cyklotronu na produkci radiofarmak

Abstract

Radionuklidy používané pro pozitronovou emisní tomografii jsou často vyráběny pomocí kompaktních urychlovačů jako je například IBA Cyclone 18/9. Při jejich výrobě vzniká sekundární pole neutronu, které je třeba pro výpočet stínění a aktivace materiálu vhodné popsat. Možným nástrojem k popisu těchto polí jsou simulace pomocí metody Monte Carlo. V této práci bylo provedeno několik simulací s kódy Geant4 a MCNP6.2 a různými fyzikálními modely, které byly porovnány s naměřenými výsledky pomocí scintilační spektrometrie a aktivačních detektoru a také s výsledky z databáze EXFOR. Byly zjištěny velké nedostatky v popisu nízkoenergetických jaderných reakcí protonu v těchto kódech zejména pro produkci vysokoenergetických neutronu a neutronu vyzařovaných ve zpětných úhlech. Byly navrženy dva možné popisy sekundárních neutronu, které by bylo možné použít pro výpočet radiační situace okolo cyklotronu.

Radionuclides used for positron emission tomography are often produced using compact accelerators such as IBA Cyclone 18/9. During their production, a secondary neutron field is created, which must be appropriately described for the calculation of shielding and activation of materials. A possible tool to describe these fields are simulations using the Monte Carlo method. In this work, several simulations were performed with Geant4 and MCNP6.2 codes and various physical models, which were compared with the measured results using scintillation spectrometry and activation detectors, as well as with the results from the EXFOR database. Major deficiencies have been identified in the description of low-energy nuclear proton reactions in these codes, especially for the production of high-energy neutrons and neutrons emitted at back angles. Two possible descriptions of secondary neutrons have been proposed, which could be used to calculate the radiation situation around cyclotrons.