Caracterización de la Reacción de la captura neutrónica por gadolinio
La reacción nuclear de captura neutrónica por el isótopo 157-Gadolinio (GdNC, por sus siglas en inglés) ha recibido un creciente interés en los últimos años debido a sus aplicaciones a nivel industrial en el desarrollo de detectores de neutrones y a nivel de medicina como terapia para el tratamiento...
- Autores:
-
Tellez Ardila, Diego Alexander
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Distrital Francisco José de Caldas
- Repositorio:
- RIUD: repositorio U. Distrital
- Idioma:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/11349/40372
- Palabra clave:
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La reacción nuclear de captura neutrónica por el isótopo 157-Gadolinio (GdNC, por sus siglas en inglés) ha recibido un creciente interés en los últimos años debido a sus aplicaciones a nivel industrial en el desarrollo de detectores de neutrones y a nivel de medicina como terapia para el tratamiento de tumores. Su uso en aplicaciones médicas se da como alternativa a los tratamientos convencionales de radioterapia y quimioterapia, dada la propiedad de minimización de daños por irradiación a tejidos sanos que presenta esta terapia. Dicha propiedad es consecuencia de la alta transferencia de energía lineal (LET, por sus siglas en inglés) que tienen algunas las partículas del estado final de la reacción nuclear asociada, lo cual delimita el rango de alcance de éstas al diámetro celular. El estado final de GdNC consiste de complejos procesos tanto a nivel nuclear (emisión de gammas y electrones de conversión interna) como a nivel atómico (emisión de rayos X y electrones Auger) que deben ser estudiados tanto a nivel experimental como a nivel de simulación con el fin de avanzar en la comprensión de la reacción. Aunque existen algunos trabajos publicados sobre la reacción GdNC, no existe consenso entre estos respecto a la energía cinética y al número promedio de partículas producidas por evento (yield). Más aún, en estos trabajos se deja de lado el análisis de otras cantidades de tipo cinemático y dosimétrico que pueden ayudar a mejorar el entendimiento que se tiene respecto a las características de la reacción nuclear. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal caracterizar las partículas del estado final de la reacción de captura neutrónica por el isótopo 157- Gadolinio a partir de la determinación de cantidades físicas como distribución de energía cinética, distribución de momento, distribución angular, energía depositada y la transferencia de energía lineal (LET). Para tal fin, se llevará a cabo una simulación basada en el método de Montecarlo usando Geant4, donde se irradia un blanco enriquecido de 157- Gadolinio y rodeado por un medio acuoso, a partir de un haz de neutrones con un rango de energía epitérmico y térmico. |
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El estado final de GdNC consiste de complejos procesos tanto a nivel nuclear (emisión de gammas y electrones de conversión interna) como a nivel atómico (emisión de rayos X y electrones Auger) que deben ser estudiados tanto a nivel experimental como a nivel de simulación con el fin de avanzar en la comprensión de la reacción. Aunque existen algunos trabajos publicados sobre la reacción GdNC, no existe consenso entre estos respecto a la energía cinética y al número promedio de partículas producidas por evento (yield). Más aún, en estos trabajos se deja de lado el análisis de otras cantidades de tipo cinemático y dosimétrico que pueden ayudar a mejorar el entendimiento que se tiene respecto a las características de la reacción nuclear. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal caracterizar las partículas del estado final de la reacción de captura neutrónica por el isótopo 157- Gadolinio a partir de la determinación de cantidades físicas como distribución de energía cinética, distribución de momento, distribución angular, energía depositada y la transferencia de energía lineal (LET). Para tal fin, se llevará a cabo una simulación basada en el método de Montecarlo usando Geant4, donde se irradia un blanco enriquecido de 157- Gadolinio y rodeado por un medio acuoso, a partir de un haz de neutrones con un rango de energía epitérmico y térmico.The nuclear reaction of neutron capture by the isotope 157-Gadolinium (GdNC, for its English acronym) has garnered increasing interest in recent years due to its applications both on an industrial level in the development of neutron detectors and on a medical level as therapy for tumor treatment. Its use in medical applications is presented as an alternative to conventional treatments such as radiotherapy and chemotherapy, given its property of minimizing damage through irradiation to healthy tissues. This property is a consequence of the high linear energy transfer (LET, for its English acronym) exhibited by some particles in the final state of the associated nuclear reaction, limiting their range to the cellular diameter. The final state of GdNC involves complex processes at both the nuclear level (emission of gammas and internal conversion electrons) and the atomic level (emission of X-rays and Auger electrons) that need to be studied both experimentally and through simulation to advance the understanding of the reaction. Although there are some published works on the GdNC reaction, there is no consensus among them regarding the kinetic energy and the average number of particles produced per event (yield). Moreover, these works often neglect the analysis of other kinematic and dosimetric quantities that could contribute to improving the understanding of the nuclear reaction's characteristics. The main objective of this research work is to characterize the particles in the final state of the neutron capture reaction by the isotope 157-Gadolinium by determining physical quantities such as the distribution of kinetic energy, momentum distribution, angular distribution, deposited energy, and linear energy transfer (LET). To achieve this, a simulation based on the Monte Carlo method using Geant4 will be carried out. In this simulation, an enriched target of 157-Gadolinium surrounded by an aqueous medium will be irradiated with a neutron beam having an epithermal and thermal energy range.pdfspaCC0 1.0 Universalhttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/Restringido (Solo Referencia)http://purl.org/coar/access_right/c_16ecGdNCTSimulaciónGeant4ReacciónCaracterizaciónMaestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería ElectrónicaReacción de captura neutrónicaAplicaciones médicas de GdNCTransferencia de energía linealCaracterización de partículas nuclearesGdNCTSimulationGeant4CharacterizationReactionCaracterización de la Reacción de la captura neutrónica por gadolinioCapture reaction characterization neutronics by gadoliniummasterThesisMonografíainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALTellezArdilaDiegoAlexander2023.pdfTellezArdilaDiegoAlexander2023.pdfMonografía 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