Uso do Método de Monte Carlo para caracterização adicional de materiais para aplicação em blindagem de fótons

Autores

DOI:

https://doi.org/10.29384/rbfm.2021.v15.19849001610

Palavras-chave:

radiologia diagnóstica, camada semirredutora, Geant4, blindagem

Resumo

As blindagens são uma parte fundamental na radioproteção. A construção de curvas de transmissão para um material utilizado como blindagem é importante para a definição da espessura necessária da blindagem. O principal objetivo deste trabalho é desenvolver um método para caracterizar novos materiais para blindagem de fótons usando a ferramenta computacional Geant4. As amostras irradiadas, denominadas Traço A, B e C, foram produzidas no Laboratório de Resistência de Materiais da UCPel. As validações experimentais de caracterização das amostras foram realizadas pelo teste da camada semirredutora (CSR), medida de kerma e medidas de Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), sendo os dois primeiros validados por meio de simulações. Os resultados de RBS e do imageamento mostraram a influência da granularidade dos agregados do concreto na homogeneidade e reprodutibilidade das amostras. A validação da aplicação foi feita por meio da verificação dos espectros teóricos e simulados, da geometria de radiação e caracterização do material. Os espectros teóricos e simulados foram validados por testes estatísticos, sendo considerados equivalentes. A geometria de radiação foi validada utilizando um visualizador e as ferramentas de verificação da geometria disponibilizadas pelo Geant4. Espera-se, com esses resultados, fazer medidas experimentais e criar curvas de transmissão simuladas para aplicações na radiologia diagnóstica e radioterapia.

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Referências

1. Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Brasil) [homepage on the Internet]. Resolução da Diretoria Colegiada - RDC nº 330. Diário Oficial da União, 20/12/2019. Disponível em: <https://www.in.gov.br/web/dou/-/resolucao-rdc-n-330-de-20-de-dezembro-de-2019-235414748?inheritRedirect=true>. Acesso em: 09/03/2021.
2. Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN-NN-3.01). Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica. 2005.
3. Archer, BR. History of the shielding of diagnostic x-ray facilities. Health physics 69.5. 1995. p. 750-758.
4. Edwards M, Bushong SC, Dalrymple GV, Kereiakes, JG, Gibbs, SJ. Implementation of the Principle of As Low As Reasonably Achievable (ALARA) for Medical and Dental Personnel. Technical report nº 107, National Council on Radiation Protection and Measurements, 1990. Disponível em: <https://ncrponline.org/publications/reports/ncrp-reports-107/>. Acesso em: 10/03/2021.
5. Hansson, SO. ALARA: What is reasonably achievable?. Radioactivity in the Environment. Vol. 19. Elsevier, 2013. p. 143-155.
6. Quinn AD, Taylor CG, Sabharwal T, Sikdar T. Radiation protection awareness in non-radiologists. The British journal of radiology, 70(829), 102-106, 1997.
7. Hendee WR, Edwards FM. ALARA and an integrated approach to radiation protection. In Seminars in nuclear medicine (Vol. 16, No. 2, pp. 142-150). WB Saunders, 1986.
8. Archer BR, Gray JE, Dixon RL, Eide WR, Hubbard LB, Kearsley EE, et al. Structural Shielding Design for Medical X-Ray Imaging Facilities. Technical report nº 147, National Council on Radiation Protection and Measurements, 2004.
9. Xavier AM, Moro JT, Heilbron PF. Princípios Básicos de Segurança e Proteção Radiológica, revisada. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2006.
10. Santos RR, Real JV, Friedrich BQ, da Luz RM, da Silva AM. SHIELD 1.0: desenvolvimento de um programa de cálculo de blindagem em radiodiagnóstico. Revista Brasileira De Física Médica, 7(2). 2015. p. 75-78.
11. Archer BR, Thornby JI, Bushong SC. Diagnostic x-ray shielding design based on an empirical model of photon attenuation. Health physics, v. 44, n. 5, p. 507-517, 1983.
12. S. Agostinelli, J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis, et al. Geant4 - a simulation toolkit. Nuclear instruments and methods in physics research section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 506(3):250–303, 2003.
13. J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis, et al. Geant4 developments and applications. IEEE Transactions on nuclear science, 53(1):270–278, 2006.
14. J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis, et al. Recent developments in Geant4. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 835:186–225, 2016.
15. Geant4 Collaboration - Geant4 Homepage - Book For Application Developers. Disponível em: <https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/ForApplicationDeveloper/html/>. Acesso em: 10/03/2021.
16. Pires MM, do Nascimento CD, Souza EG, Kruger K, Hoff G. Utilização de sulfato de bário como constituinte de concreto para blindagem de salas de radiologia, Revista Matéria. 2021, no prelo.
17. Firmino, SF. Transmissão e fluência de fótons na área de radiodiagnóstico para diferentes configurações de feixes e blindagens [dissertação]. Porto Alegre (RS): Universidade Federal do Rio Grande do Sul; 2010.
18. Johns HE, Cunningham JR. The physics of radiology. Illinois, USA; 1983.
19. Erik AA, Kavaz E, Ilkbahar S, Kara U, Erik CE, Tekin HO. Structural and photon attenuation properties of different types of fiber post materials for dental radiology applications. Results in Physics, v. 13, 2019.
20. Waly ESA, Al-Qous GS, Bourham MA. Shielding properties of glasses with different heavy elements additives for radiation shielding in the energy range 15–300 keV. Radiation Physics and Chemistry, v. 150, p. 120-124, 2018.
21. Seenappa L, Manjunatha HC, Chandrika BM, Chikka H. A study of shielding properties of x-ray and gamma in barium compounds. Journal of Radiation Protection and Research [internet]. 2017 Mar 30;42(1):26-32. Available from: http://dx.doi.org/10.14407/jrpr.2017.42.1.26.
22. Thomas, DJ. ICRU report nº 85: fundamental quantities and units for ionizing radiation, Radiation Protection Dosimetry, Volume 150, Issue 4, July 2012.
23. Meng IM, Azman NZ. Polymer Composites and Nanocomposites for x-rays shielding. Springer, 2020.
24. Olukotun SF, Gbenu ST, Oladejo OF, Sayyed MI, Tajudin SM, Amosun AA, et al. Investigation of gamma ray shielding capability of fabricated clay-polyethylene composites using EGS5, XCOM and Phy-X/PSD. Radiation Physics and Chemistry, v. 177, p. 109079, 2020.
25. Rodriguez, DG, Bastos RO, Ikeoka RA, Appoloni CR, Bandeira AM. Gamma‐ray spectrometry in the characterization of diverse‐geometry archaeological ceramics. Archaeometry, 2020.
26. G.G. Marmitt, PowerMEIS simulation code, 2019. Disponível em: <http://tars.if.ufrgs.br/>. Acesso em: 10/03/2021.
27. Geant4 Collaboration - Geant4 Homepage - PhysicsListGuide - Docs - Electromagnetic physics constructors - EM Opt4. Disponível em: <https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/PhysicsListGuide/html/electromagnetic/Opt4.html#em-opt4>. Acesso em: 24/02/2021.
28. Cranley, K. Catalogue of diagnostic x-ray spectra and other data. The Institute of Physics and Engineering in Medicine Report, 1997.
29. Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Brasil). Diretrizes de proteção radiológica em radiodiagnóstico médico e odontológico. Portaria nº 453. Diário oficial da União, 01/06/1998.

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Publicado

2021-09-29

Como Citar

Amaral Lourenço, N. ., Hoff, G., Borba, I., Moreira de Pires, M., das Dores do Nascimento, C., Granemann Souza, E., Severo Garcia, T., Trombini, H., & Gustavo Pereira, L. (2021). Uso do Método de Monte Carlo para caracterização adicional de materiais para aplicação em blindagem de fótons. Revista Brasileira De Física Médica, 15, 610. https://doi.org/10.29384/rbfm.2021.v15.19849001610

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