ESTIMATION OF THERMAL & EPITHERMAL NEUTRON FLUX AND GAMMA DOSE DISTRIBUTION IN A MEDICAL CYCLOTRON FACILITY FOR RADIATION PROTECTION PURPOSES USING GOLD FOILS AND GATE 9

Abstract

The aim of this study is to characterise the neutron flux generated directly behind targets used in medical cyclotrons. The characterisation process aims at determining the feasibility of using the generated neutrons for research purposes in neutron activation analysis. The study was performed by activating gold foils placed directly behind the cyclotron targets. The thermal and epithermal neutron flux were found to be 4.5E+05 ± 8.78E+04 neutrons cm−2 s−1 and 2.13E+06 ± 8.59E+04 neutrons cm−2 s−1, respectively. The flux value is the same order of magnitude listed in the manual produced by the cyclotron manufacturer. The results are encouraging and show high potential for using the cyclotron facility as a thermal neutron source for research purposes. However, it is important radiation protection procedures be followed to ensure the safety of researchers due to the high gamma dose rate measured directly behind the target at 2.46 Sv/h using an OSL chip during the beam on time.

Radiation Sources and Doses of PET Center Staff and Patients

“…В отличие от объектов ЯМ, где используются традиционные диагностические методы, в ПЭТ-центре применяются радиационно-опасные технологии циклотронного производства позитронных радионуклидов (РН) [1], синтеза и контроля качества меченных ими радиофармацевтических лекарственных препаратов (РФЛП) [2]. При этом персонал ПЭТ-центра подвергается воздействию не только γ-излучения (как в традиционных методах ЯМ), но и нейтронного и позитронного излучения, а пациенты -высокоэнергетического γ-излучения и позитронного излучения [3,4]. В целях обеспечения радиационной безопасности (РБ) при проектировании ПЭТ-центра и разработке процедур ПЭТ такие параметры как время работы с источниками ионизирующих излучений (ИИ), расстояние до них и их экранирование должны быть оптимизированы в целях поддержания облучения на максимально низком, насколько это разумно, уровне.…”

“…Так, в мишенном материале 18 О-H 2 O, облучаемой протонным пучком, образуются значительные по величине потоки нейтронов и фотонов, а также существенно меньшие потоки дейтронов и α-частиц. Плотность потока тепловых и надтепловых нейтронов в области за мишенью, облучаемой на медицинском циклотроне, составляет (4,50±0,88)×10 5 см −2 с −1 и (2,13± 0,09)×10 6 см −2 с −1 соответственно, а мощность дозы γ-излучения − 2,46 Зв/ч [4]. Интенсивность излучения, эмитируемого облучаемым материалом мишени, не менее чем в 100 раз больше интенсивности излучения самого циклотрона (без собственной защиты, E p =12 МэВ) [12].…”

“…Максимальные потоки нейтронов образуются в фольгах из материала Havar, расположенных внутри циклотрона и на входном окне мишени, а также в материале коллиматора (Та). Наибольшая часть производимых нейтронов поглощается в различных конструкционных материалах внутри циклотрона (серебре, меди, алюминии, кремнии, нержавеющей стали, свинце), а также в бетоне стен каньона циклотрона без защиты или бетоне его собствен-условий их получения) об уровнях и способах снижения облучения персонала, осуществляющего циклотронное производство РН, синтез и контроль качества РФЛП, подготовку и проведение ПЭТ/КТ-диагностики [4][5][6], а также пациентов, проходящих процедуру ПЭТ/КТобследования [7,8] и справедливо настороженно относящихся к риску облучения.…”