بهينه سازي طيف نوتروني در بيم تيوب شمال غربي راكتور تحقيقاتي تهران جهت استفاده در روش درماني نوترون تراپي با بور، توسط كد محاسباتي مونت كارلو

Optimization of neutron spectrum in northwest beam tube of Tehran research reactor for BNCT, by MCNP code

به‌منظور دست‌يابی به طيف نوترونی با مؤلفه‌های مناسب برای به‌كارگيری در روش گيراندازی نوترون توسط بور، لازم است مجموعۀ شكل‌دهندۀ طيف نوترونی شامل كند‌كننده، موازی‌كننده، فيلتر نوترون‌های حرارتی و فيلتر پرتوهای گاما در سر راه بيم عبوری قرار داده شود. بيم تيوب شمال‌غربی راكتور تحقيقاتی تهران به‌علت دارا بودن بهينه‌ترين شرايط شار، از ميان سه بيم‌تيوب شمالی انتخاب گرديد و توسط كد محاسباتی مونت كارلو، مجموعۀ شكل‌دهندۀ بيم در طی چهار مرحلۀ مذكور، شبيه‌سازی و بهينه شد. حالت نهايی طراحی بهينه، شامل 78 سانتی‌متر هوا به‌عنوان فضای خالی، 40 سانتی‌متر آهن و52 سانتی‌متر آب سنگين به‌عنوان كند‌كننده، 30 سانتی‌متر آب معمولی يا معادل90 سانتی‌متر اكسيد آلومينيوم به‌عنوان بازتابنده، 1 ميلی‌متر ليتيوم به‌عنوان فيلتر نوترون ‌حرارتی و 3 ميلی‌متر بيسموت به‌عنوان فيلتر پرتوهای گاما می‌باشد. با اين پيكربنديِ مجموعۀ شكل‌دهندۀ طيف نوترونی، بهترين نتايج برای مؤلفه‌های مناسب برای روش گيراندازی نوترون توسط بور به‌دست می‌آيد.

In order to gain the neutron spectrum with proper components specification for BNCT, it is necessary to design a Beam Shape Assembling (BSA), including moderator, collimator, reflector, gamma filter and thermal neutrons filter, in front of the initial radiation beam from the source. According to the result of MCNP4Csimulation, the Northwest beam tube has the most optimized neutron flux between three north beam tubes of Tehran Research Reactor (TRR). So, it has been chosen for this purpose. Simulation of the BSA was done in four above mentioned phases. In each stage, ten best configurations of materials with different length and width were selected as the candidates for the next stage. The last BSA configuration includes: 78 centimeters of air as an empty space, 40 centimeters of Iron plus 52 centimeters of heave-water as moderator, 30 centimeters of water or 90 centimeters of Aluminum-Oxide as a reflector, 1 millimeters of lithium (Li) as thermal neutrons filter and finally 3 millimeters of Bismuth (Bi) as a filter of gamma radiation. The result of Calculations shows that best neutron flux and spectrum will be achieved for BNCT by using this BSA configuration for TRR Northwest beam tube.