Radyonüklitler için etkin doz hızı dönüşüm katsayılarının monte carlo yöntemi ile hesaplanması
Computing the effective dose rate conversion coefficients using the monte carlo method
Yazar: FATMA ONAT
Danışman: PROF. DR. AHMET BOZKURT
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Radyasyon Güvenliği ve Koruma Anabilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering
Dizin: Gama radyasyonu = Gamma radiation ; Nükleer radyasyon = Nuclear radiation

Özet:
Radyasyon uygulamalarında bireyleri radyasyonun olumsuz etkilerinden korumak öncelikle maruz kalınan radyasyon dozunun bilinmesini gerektirir. Yerinde ölçümler veya hesaplamalar yardımıyla yapılan bu doz tahminleri bireylerin güvenli doz limitleri dahilinde çalışıp çalışmadığına karar vermede önemlidir. Ancak organ dozu bazında ölçümler yapılamadığından, çoğu zaman süreç hesaplamalarla yürütülür. Bu tez kapsamında, bir Monte Carlo radyasyon taşıma kodu olan MCNP içerisinde voksel tabanlı bir tüm vücut modeli tanımlanarak insan bedenindeki radyasyon etkileşimleri simüle edilmiş ve fantomun 1 m uzağına yerleştirilen radyoaktif nokta bir kaynaktan yayımlanan fotonların her bir organ veya dokuda bıraktığı soğrulan dozlar belirlenmiştir. Vücut modeli olarak yetişkin referans erkek ve dişi fantomların kullanıldığı simülasyonlar sonucunda her iki fantoma ait elde edilen soğrulan organ dozları, ICRP Yayın 103 metodolojisine uygun olarak sırasıyla radyasyon ve doku ağırlık faktörleri ile çarpılıp önce eşdeğer organ dozuna ve ardından toplamlar alınarak etkin doza dönüştürülmüştür. Daha sonra hesaplanan etkin doz, kaynağın birim aktivitesine ve birim maruziyet süresine bölünerek ve ayrıca kaynak ile fantom arasındaki mesafeden de bağımsız hale getirilerek etkin doz hızı dönüşüm katsayısına dönüştürülmüştür. Simülasyonlar, fantomların 8 farklı yönelimi ve foton yayıcı 1179 farklı radyonüklit kaynak için gerçekleştirilmiş ve sonuçta her bir radyonüklit kaynağa ve kaynak yönelimine özgü etkin doz hızı dönüşüm katsayıları türetilmiştir. Tüm yönelim ve radyoizotoplar incelendiğinde, maksimum doza AP yöneliminde Cf-254 izotopunun, minimum doza ise RP yöneliminde Sm-251 izotopunun sebep olduğu gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürdeki hava kerma hızı sabiti katsayılarıyla kıyaslandığında, vücut modeli üzerinden farklı kaynak yönelimleri için geliştirilen etkin doz hızı dönüşüm katsayılarının pratik uygulamalarda radyasyon alanında yer alan bir birey için radyasyon riskini daha gerçekçi bir şekilde temsil edeceği görülmüştür.

Abstract:
In radiation applications, one needs to know the radiation dose exposed in order to protect the individuals from detrimental effects of radiation. These dose estimates are assessed from on the spot measurements or calculations and are essential in deciding whether the individuals are working within safe dose limits. However, because measurements can not be made on the basis of organ dose,  the process is usually carried out through calculations, Within the scope of this thesis study, a voxel-based whole body model defined in MCNP, which is a Monte Carlo radiation transport code, and radiation interactions inside human body were simulated and absorbed doses deposited in each organ or tissue originated from photons emitted from a radioactive point source placed 1 m away from the phantom were determined. As a result of the simulations which used adult reference male and female phantoms as body models, the absorbed organ doses from both phantoms were subsequently multiplied by the radiation and tissue weight factors, in accordance with the ICRP Publication 103 methodology, and then converted to equivalent organ doses and then added to obtain effective dose. Later, the calculated effective dose was converted to the effective dose rate conversion coefficient by dividing by the unit source activity and unit exposure time and also was made independent of the distance between the source and the phantom. Simulations were performed for 8 different orientations of the source and for 1179 different radionuclide sources emitting photons, and as a result effective dose rate conversion coefficients were derived for each radionuclide source and orientation investigated. When all the orientation and the radioisotopes were examined, it was observed that Cf-254 isotope under AP orientation caused the maximum dose while Sm-251 isotope under RP orientation caused the minimum dose. When the obtained results are compared with the air kerma rate constant in the literature, it is seen that the effective dose rate conversion coefficients developed for different source orientations using whole body models will represent the radiation risk more realistically in practical applications for an individual in a radiation field.