Evaluación computacional de la contribución de la captura neutrónica por 14N a la dosis absorbida en una muestra de tejido enriquecido con 10B
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2023-03-16
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Descripción
El tejido se compone principalmente de elementos como hidrógeno, carbono, oxígeno y nitrógeno. Entre ellos, el nitrógeno tiene la mayor sección transversal de captura de neutrones. En una reacción de captura de neutrones de nitrógeno (NNCR), se emite un protón energético que pierde rápidamente su energía a lo largo de su recorrido, y se espera una alta probabilidad de que dicha energía liberada se deposite dentro del tejido en cuestión. Por lo tanto, aunque el porcentaje de nitrógeno (en masa) sea del orden del 3% en un tejido típico, su efecto es significativo y no puede ignorarse. En este trabajo se simula la reacción de captura de neutrones por 14N utilizando el kit de herramientas GEANT4 con el objetivo de caracterizar la reacción en términos de cantidades cinemáticas, energias depositadas y contribucion de dosis de las particulas secundarias. Finalmente se encontro que la dosis absorbida asociada con los protones secundarios de la reacción de captura neutrónica por nitrógeno se encuentra entre los valores de 3.1×−14 Gy y 4.7×−14 Gy para valores de energía del haz de neutrones incidentes entre 0.025 y 1.000 eV, respectivamente. Estos valores establecen que el correspondiente valor porcentual es cerca del 17 % del total de la dosis asociada al tejido y la dosis absorbida asociada con los átomos de 14C secundarios de la reacción de captura neutrónica por nitrógeno se encuentra entre 2.2×−15 y 3.4×−15 Gy para energías del haz incidente entre 0.025 y 1.000 eV, respectivamente. Estos valores establecen que el correspondiente valor porcentual es cercano al 1 % del total de la dosis asociada al tejido.
Resumen
Tissue is primarily made up of elements such as hydrogen, carbon, oxygen, and nitrogen. Among them, nitrogen has the largest neutron capture cross section. In a nitrogen neutron capture reaction (NNCR), an energetic proton is emitted that rapidly loses its energy along its path, and a high probability is expected that this released energy will be deposited within the tissue in question. Therefore, even if the percentage of nitrogen (by mass) is on the order of 3% in a typical tissue, its effect is significant and cannot be ignored. In this work, the 14N neutron capture reaction is simulated using the GEANT4 toolkit in order to characterize the reaction in terms of kinematic quantities, deposited energies, and secondary particle dose contribution. Finally, it was found that the absorbed dose associated with the secondary protons of the neutron capture reaction by nitrogen is between the values of 3.1×−14 Gy and 4.7×−14 Gy for energy values of the incident neutron beam between 0.025 and 1.000. eV, respectively. These values establish that the corresponding percentage value is about 17% of the total tissue-associated dose and the absorbed dose associated with secondary 14C atoms from the nitrogen neutron capture reaction is between 2.2×−15 and 3.4× −15 Gy for incident beam energies between 0.025 and 1.000 eV, respectively. These values establish that the corresponding percentage value is close to 1% of the total tissue-associated dose.
Palabras clave
NCT, Geant4, Simulación, Captura neutrónica, Dosis, Tejido
Materias
Licenciatura en Física --Tesis y disertaciones académicas, Captura neutrónica por 14N, Dosimetría neutrónica, Tejido enriquecido con 10B