مقايسه بهره توليد راديوايزوتوپ مس-61 از طريق واكنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu در سيكلوترون‌هاي بيمارستاني با استفاده از كدهاي هسته‌اي TALYS، EMPIRE و MCNPX

پيش‌زمينه و هدف: مس-61 (61Cu) راديوايزوتوپي با نيمه‌عمر 3.33 ساعت است كه يا با گسيلβ+  (61 درصد) و يا با گيراندازي الكترون (39 درصد) به ايزوتوپ نيكل-61 واپاشي مي‌شود. از اين راديوايزوتوپ‎ مي‌توان در بررسي خون‌رساني قلب و تصويربرداري از بافت‌هاي سرطاني كم اكسيژن با PET استفاده كرد. 61Cu عمدتاً از طريق بمباران هدف‌هايي از جنس روي (Zn)، نيكل (Ni) و كبالت (Co) در سيكلوترون‌هاي متوسط توليد مي‌شود. هدف از اين مطالعه، بررسي بهره توليد 61Cu تحت واكنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu در سيكلوترون‌هاي بيمارستاني بود. مواد و روش‌ كار: در اين مطالعه مداخله‌اي، توابع برانگيختگي اين واكنش‌ها توسط كدهاي TALYS-96.1 و EMPIRE-3-2-2 محاسبه‌شده و بهترين انرژي با بيشترين سطح مقطع واكنش و كمترين ناخالصي توليدي، تعيين ‌شد. توان ايستانندگي و ضخامت هدف در انرژي انتخابي توسط كد SRIM-2013 محاسبه شد. بهره توليد 61Cu با انتگرال‌گيري از فرمول بهره توليد در محيط MATLAB به دست آمد و با نتايج حاصل از شبيه‌سازي MCNPX-6.2 و نتايج تجربي مقايسه ‌شد. يافته‌ها: حداكثر بهره حاصل از كد TALYS براي واكنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu به ترتيب در انرژي‌هاي 14، 14، 9 و MeV 20 برابر با 113.29، 55.07، 498.51 و MBq/µAh 46.51 بود. حداكثر بهره حاصل از كد EMPIRE براي واكنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu به ترتيب در انرژي‌هاي 14 و MeV 9 برابر با 183.24 و MBq/µAh 497.21 بود. حداكثر بهره حاصل از كد MCNPX براي واكنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژي‌هاي 14 و‌ MeV 9 به ترتيب برابر با 90.73 و MBq/µAh 470.26 بود. حداكثر بهره تجربي واكنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژي‌هاي 14 و MeV 9 به ترتيب برابر با 155 و MBq/µAh 461.32 بود. بحث و نتيجه‌گيري: از مقايسه نتايج حاصل از شبيه‌سازي و تجربي مي‌توان دريافت كه اين نتايج در واكنش 61Ni(p,n)61Cu در انرژي‌ MeV 9 توافق خوبي باهم دارند و اين واكنش در اين انرژِي، بهترين واكنش براي توليد 61Cu در سيكلوترون‌هاي بيمارستاني است.