Davide Fontanarosa Torino, 18 aprile 2005 • Simulazione con Geant4 di un prototipo per la fotoconversione neutronica a partire da elettroni da 25 MeV da acceleratore ospedaliero e successiva moderazione, per BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) nell’ambito del progetto PhoNeS (Photon Neutron Source)
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Davide Fontanarosa Torino, 18 aprile 2005 Simulazione con Geant4 di un prototipo per la fotoconversione neutronica a partire da elettroni da 25 MeV da.
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Davide Fontanarosa Torino, 18 aprile 2005
• Simulazione con Geant4 di un prototipo per la fotoconversione neutronica a partire da elettroni da 25 MeV da acceleratore ospedaliero e successiva moderazione, per BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) nell’ambito del progetto PhoNeS (Photon Neutron Source)
Che cos’è ?
• È un È un toolkittoolkit per la simulazione dell’interazione delle particelle con la materia
• È un esperimento di produzione, distribuzione e gestione software, con una Collaborazione Internazionale e la partecipazione di vari esperimenti, laboratori e istituti
• È stato creato utilizzando una programmazione rigorosa e tecnologie Object Oriented, implementate nel flessibile linguaggio C++
Titanium shell (50 µm)
Silver core (250 µm)
4.5 mm
Medical physics
Chi sono gli utenti di ?
Borexino
Astroparticle and underground physics
ZEPLIN III ATLAS
BaBar
HEP and accelerator physics
Astrophysics andray astronomyGLAST F.Longo talk
La flessibilità di Geant4 e la disponibilità di molti modelli fisici lo rendono uno strumento largamente usato in campi tra loro estremamente differenti
http://geant4.web.cern.ch/geant4/urd
Simulazione della testata dell’acceleratore di elettroni “VARIAN 2100C”
1000 redux rebuilt I configurazione:più D2O meno Pb
Log(Energia/MeV)
-10 -8 -6 -4 -2 0
1
10
100
redux rebuilt II configurazionemeno D2O, più Pb
Log(Energia/MeV)
-8 -6 -4 -2 0 2
1
10
100 RR target nucleo D2O
Log(Energia/MeV)
PhoNeS RR: gli spettri
PhoNeS redux rebuilt: i neutroni recuperati con il moderatore!
Simulazioni compiute con 107 eventi
-10 -8 -6 -4 -2 0
10
100
1000
Moderatore C aggiunto
Log(Energia/MeV)
PhoNeS RR: neutroni “recuperati” con il moderatore
Conclusioni
• Le simulazioni della testata hanno confermato l’affidabilità di Geant4 nel confronto con le misure e, soprattutto, con la letteratura. Inoltre sembrano suggerire un notevole vantaggio nell’utilizzo di elettroni diretti• Nella prima configurazione del fotoconvertitore–moderatore la distribuzione dei neutroni è molto promettente• La moderazione in D2O è stata ottimizzata: un ulteriore aumento della sua presenza non migliora la distribuzione dei neutroni in maniera sensibile• La distribuzione dei fotoni, con la riduzione della zona a bassa energia grazie alla coibentazione della cavità con 1 mm di Pb, sembra essere accettabile, considerando il basso assorbimento e la produzione all’interno del tessuto umano• Il prezzo da pagare per la riduzione del peso è la perdita di una considerevole quantità di neutroni. Una possibile soluzione potrebbe essere la costruzione di un apparato modulare, in cui ognuna delle parti possa essere spostata indipendentemente• In termini di mass budget conviene usare l’acqua pesante (1.11 g/cm^3) al posto del carbonio (2.26 g/cm^3) ma non in termini economici• Una valutazione dell’impatto economico è in corso