محاسبات دزیمتری سیستم فرضی P‌GNAA با استفاده از فانتوم ORNL-MIRD و کد محاسباتی مونت کارلو

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22052/5.1.19

چکیده

رشد فزاینده­ی فعالیت­های تروریستی و تهدیدات به روز و ترانزیت محموله­های غیر مجاز منجر به پیشرفت بسیار زیاد سیستم­های کشف و آشکارسازی شده است. در این مقاله جهت کشف و آشکارسازی مواد، از روش آنالیز گامای آنی در فعال­سازی نوترونی (PGNAA) استفاده شده­است. در کنار استفاده از سیستم فرضی شبیه­سازی شده می­بایست توجه ویژه­ای نیز به مباحث ایمنی پرتو و ملاحظات مربوط به فیزیک بهداشت داشت. در صورتی که میزان دز دریافتی نسبتاً زیاد باشد، اثرات قطعی پدیدار می­شود و اثرات احتمالی ممکن است در تمام سطوح پرتوگیری رخ دهد. بنابراین برای تعیین نواحی مجاز و حفاظت شده به منظور تردد پرسنل و عموم مردم از فانتوم ORNL-MIRD استفاده شد. فانتوم ORNL-MIRD مدل تحلیلی از بدن انسان را ارائه می­کند. محاسبه دز در اندام­ها نیازمند توصیف دقیق از هندسه اندام­ها و ساختار شیمیایی بافت می­باشد. در سیستم فرضی موجود از چشمه 252Cf به­عنوان مولد نوترون و آشکارساز NaI(Tl) جهت دریافت گامای منتشره استفاده شده است. در این سیستم، جهت شبیه­سازی ترابرد نوترون - فوتون از کد MCNPX2.7 استفاده گردیده است. با در نظر گرفتن جزئیات سیستم مفروض، ناحیه حفاظت­شده و ناحیه مجاز برای فعالیت پرتوکاران به­ترتیب تا شعاع 70 و 130 سانتی­متری از دستگاه به­دست آمده است. همچنین سیستم طراحی شده می­تواند ماده منفجره HMX را با وزن­های 158 و 501 گرم را به­ترتیب در مدت زمانی 1 و 10 دقیقه شناسایی نماید.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hypothetical dosimetry calculations in PGNAA by using ORNL-MIRD phantom and Monte Carlo computational code

نویسندگان [English]

  • Mahdi Amiri 1
  • sajad Bayat 2
  • hamid Shafaei dook 1
  • ayoob Hachem Bachari 1
چکیده [English]

Increasing growth of terrorist's activities and threats to date and illegal transit of cargo led to the discovery and detection systems which have a lot of development. In this paper, Prompt Gamma Neutron Activation Analysis (PGNAA) technique has been used to discovery and detection of materials. Besides using simulated hypothetical system, should also pay special attention to safety radiation and considerations related to the physics of health issues. If the amount of dose is relatively large, appeared deterministic effects and probable effects may occur at all radiation levels. Therefore, to determine allowable and protected region, ORNL-MIRD phantom has been used. ORNL-MIRD phantom provides analytical model of the human body. Calculation of doses in organs requests an exact description of the geometry of organs and the chemical constitution of tissues. At the available hypothetical system, the 252Cf source and NaI detector were used as neutron generator and emitted gamma receiver respectively. MCNPX2.7 code was exploited to simulate neutron - photon transport in this system. Considering details of the existing system, protected region within a radius of 70 cm and the allowable region for radiographers as 130 cm radius were obtained. Also the designed system is capable of detecting HMX explosive with weights of 158 gr and 501 gr at 10 and 1 minute respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Explosives
  • Radiation dosimetry
  • MCNP code
  • PGNAA technique
  • ORNL-MIRD phantom
[1] C. Bruschini. Commercial systems for the direct detection of explosives for explosive ordnance disposal tasks. Subsurface Sensing Technologies and Applications.2(3)(2001) 299-336. [3] E. Rauhala and Z. Alfassi. Chemical Analysis by Nuclear Methods. (1994), Wiley, New York. [4] A. Buffler, Contraband detection with fast neutrons. Radiation Physics and Chemistry. 71(3)(2004) 853-861. [5] T .Gozani & et al. Explosive detection system based on thermal neutron activation. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 4(12)(1989) 17-20. [6] S.K. Sharma & et al. Explosive detection system using pulsed 14MeV neutron source. Fusion Engineering andDesign. 85(7)(2010) 1562-1564. [7] F. Brooks & et al. Determination of HCNO concentrations by fast neutron scattering analysis. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 410(2)(1998) 319-328. [8] D. Brown & et al. Application of pulsed fast neutrons analysis to cargo inspection. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 353(1-3)(1994) 684-688. [9] W. Nunes & et al. Explosives detection using prompt-gamma neutron activation and neural networks. Applied radiation and isotopes. 56(6)(2002) 937-943. [10] G. Vourvopoulos and F. Schultz. A pulsed fast-thermal neutron system for the detection of hidden explosives. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 79(1-4)(1993) 585-588. [11] B. Sowerby and J. Watt. Nuclear techniques for on-line analysis in the mineraland energy industries. in 9th Pacific Basin Nuclear Conference: Nuclear Energy, Science and Technology Pacific Partnership; Proceedings of the. (1994) . Institution of Engineers, Australia. [12] C. Oliveira, J. Salgado and F. Carvalho. Optimation of PGNAAinstrument design for cement raw materials using the MCNP code. Journal of radioanalytical and nuclear chemistry. 216(2)(1997) 191-198. [15] D. Garber and R. Kinsey. BNL 325: Neutron Cross Sections. )1976(, Curves. [16] R. Sievert and G. Failla. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Health Physics (England), (1959). [17] I.C.o.r.p.C. Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection: the Skeleton: A Report of a Task Group of Committee 2 of the International Commission on Radiological Protection Adopted by the Commission in July )1994(. [18] H.O. Wyckoff. International Commission onRadiation Units and Measurements (ICRU) report to the International ExecutiveCommittee of the XIIIth International Congress of Radiology. American Journal of Roentgenology.120(1974) 708-709. [19] D. Krstić and D. Nikezić. Input files with ORNL—mathematical phantoms of the human body for MCNP-4B. Computer physics communications. 176(1)(2007) 33-37. [21] J.F. Briesmeister. MCNP version 4A. (1993), Los Alamos National Laboratory. [22] J.K. Shultis and R.E. Faw. Radiation shielding and radiological protection, in Handbook of nuclear engineering. Springer. (2010) 1313-1448.