Bestämning av neutronspridningen och flödet kring en PET-cyklotron genom aktivering av 23-Na

Abstract

Vid PET-undersökningar används radioaktiva nuklider för att göra medicinska avbildningar på en patient. Nukliderna tillverkas med hjälp av en medicinsk cyklotron där en relativt stor mängd neutroner uppkommer som en biprodukt vid kärnreaktionerna varpå de aktiverar omgivningen. Ur ett strålskyddsperspektiv är det viktigt att undersöka mängden producerade neutroner, dess energifördelning och distribution runt cyklotronen. Eftersom neutroner inte har någon laddning så växelverkar de inte heller med materia och elektroner på samma sätt som laddade partiklar gör, vilket gör dem komplicerade att detektera. Detekteringen av dem baserar sig därför främst på indirekta metoder. Praktiskt taget alla neutrondetektorer innehåller ett målmaterial där neutronerna först växelverkar med materialets kärnor och sedan en mer traditionell detektor som kan mäta den sekundära strålningen. Problemet med den vanligaste utrustningen för neutrondetektering är att den sällan finns tillgänglig vid medicinska cyklotronanläggningar. I den här avhandlingen behandlas neutronflödet och dess spridning omkring den medicinska cyklotronen TR-19 vid Nationella PET centret i Åbo för att främja strålsäkerheten för personal och underlätta demonterings- och uppbyggnadsarbeten. En förmånlig och användarvänlig metod för att bestämma det termiska neutronflödet med hjälp av natriumklorid som aktiveringsobjekt presenteras och konstateras vara praktisk och fördelaktig. Natriumkloridmetoden evalueras med hjälp av aktiveringsobjekt av natriumklorid och guld med och utan ett lager av kadmium, fungerande som absorbator av termiska neutroner. Ett neutronflöde för icke-termiska och snabba neutroner föreslås även utgående från guldets inducerade aktivitet. Den termiska neutronfördelningen i cyklotronutrymmet och dess kvantitet illustreras varpå det största neutronflödet konstateras vara framför den använda målstationen. Neutronflödet i några högre energiintervall undersöks också med hjälp av metaller och deras kärnreaktioner med tröskelenergier. Några exakta neutronflöden erhölls inte men problematiken med bestämningen diskuteras och de inducerade aktiviteterna analyseras. Korrektionsfaktorer för självabsorption och spridning av neutroner i aktiveringsobjekten undersöks och påvisas användbara. Den optimala storleken på aktiveringsobjekt av natriumklorid diskuteras och för- och nackdelar med både metaller, guld och natriumklorid som aktiveringsobjekt avhandlas.