Integration of computation methods into radiation sterilization process

Authors have developed the computer technology for simulation of practical tasks in radiation sterilization process in accordance with Method 1, Standard ISO 11137 and IAEA Code of Practice. The technology was realized on the base of the RT-Office modules for modeling by Monte Carlo method of an absorbed dose in an irradiated heterogeneous targets with electron beam (EB), X-ray and gamma-ray and specialized software ModeSAL. The software ModeSAL was used for simulation and comparative analysis of a sterility assurance level (SAL) and a sterilizing dose for bioburden to achieve a required SAL in an irradiated product. The mathematical approach of the technology is based on the detailed and precise consideration of a self-consistent physical and geometrical models of calculation an EB, X-ray and gamma-ray dose maps in an irradiated product, a SAL, a sterilizing dose and the spatial and time uncertainties for dose provided to an irradiated product. The analysis of interrelations between parameters of EB radiation facility and values of a SAL and a sterilizing dose are considered. Разработана компьютерная технология для решения практических задач процесса радиационной стерилизации в соответствии со стандартом ISO 11137 и кодами практики МАГАТЭ. Технология реализована на основе модулей RT-Office и специализированного программного обеспечения ModeSAL. Модули RT-Office предназначены для расчета методом Монте-Карло поглощенной дозы в гетерогенных мишенях, облучаемых пучками электронов, тормозным или гамма излучением. Программное обеспечение ModeSAL использовалось для моделирования и сравнительного анализа уровня стерильности и стерилизационной дозы для микробной контаминации в облучаемом продукте. Математический подход технологии основан на детальном и корректном учете самосогласованных физических и геометрических моделей расчета поля дозы электронов, тормозного и гамма излучения, уровня стерильности и стерилизационной дозы а также пространственных и временных неоднородностей дозы в облучаемой мишени. Проводится анализ взаимосвязи между параметрами радиационного оборудования пучков электронов и величинами уровня стерильности и стерилизационной дозы

Dose field formation in thin films irradiated by electron beams: comparison of the Monte Carlo simulation with dosimetry

The simulation of the absorbed dose distribution into thin films with different thickness inserted between flat boundaries of two homogeneous materials as well as the absorbed dose distribution near to boundaries of these materials irradiated with a scanned electron beam were fulfilled. Films inserted in multi-layer targets were parallel orientated with an incident electron beam (EB). The simulation was performed by the Monte Carlo (MC) method with utilization of the software ModePEB which was designed for predictions of a dose distribution in heterogeneous targets irradiated by EB with the electron energy range from 0.1 to 25 MeV. Comparison results of MC simulation with dosimetry for electron dose distribution formation in multi-layer targets with thin films is discussed. Проведено моделирование распределения поглощенной дозы в тонких пленках разной толщины, расположенных между плоскими границами двух гомогенных материалов, а также распределения поглощенной дозы вблизи границы этих материалов, облучаемых сканирующим пучком электронов. Пленки в многослойных мишенях были ориентированы параллельно падающему пучку электронов. Моделирование проводилось методом Монте Карло с использованием программы ModePEB, разработанной для предсказаний распределения дозы в гетерогенных мишенях, облучаемых пучком электронов с энергией от 0.1 до 25 МэВ. Обсуждается сравнение результатов Монте Карло моделирования с дозиметрией для формирования распределения дозы электронов в многослойных мишенях с тонкими пленками. Проведено моделювання розподілу поглиненої дози в тонких плівках різної товщини, розташованих між плоскими границями двох гомогенних матеріалів, а також розподіл поглиненої дози біля границі цих матеріалів, що опромінюються сканованим пучком електронів. Плівки у багатошарових мішенях були орієнтовані паралельно падаючому пучку електронів. Моделювання проводилось методом Монте Карло із використанням програми ModePEB, яку розроблено для передбачення розподілу дози в гетерогенних мішенях, що опромінюються пучком електронів з енергією від 0.1 до 25 МеВ. Обговорюються порівняння результатів Монте Карло моделювання із дозиметрією для формування розподілу дози електронів у багатошарових мішенях із тонкими плівками

Experimental benchmarking of software ModeStEB for simulation electron beam processing

Introduction success of radiation technologies into practice substantially depends on development of computational dosimetry which is based on accurate and validated programs, capable effectively calculate absorbed dose in processes of an irradiation. The simulation of the absorbed dose distributions into thin polyvinylchloride dosimetric films located in the stack of plates of a reference materials irradiated with a scanned electron beam was performed. Modeling of electron beam dose distributions in the multi-layer packages was accomplished using the Monte Carlo method in a three-dimensional geometrical model with utilization of the software ModeStEB. Results of benchmarking experiment for the software ModeStEB, which is used for simulation of industrial electron beam processing, are considered.Успех внедрения радиационных технологий в практику существенно зависит от развития компьютерной дозиметрии основанной на точных и валидированных программах, способных эффективно рассчитывать поглощенную дозу в процессах облучения. Проведено моделирование распределения поглощенной дозы в тонких поливинилхлоридных дозиметрических пленках, расположенных в пакете пластин из известных материалов, который облучался сканирующим пучком электронов с энергией 10 МэВ. Моделирование распределения поглощенной дозы пучка электронов в многослойном пакете проводилось методом Монте Карло в трехмерной геометрии с использованием программы ModeStEB. Обсуждаются результаты экспериментальной проверки программы ModeStEB, которая используется для моделирования промышленных электронно-лучевых технологий. Успіх впровадження радіаційних технологій у практику суттєво залежить від розвитку комп’ютерної дозиметрії, яка грунтується на точних та валідірованих програмах, здатних моделювати поглинену дозу в процесах опромінення. Проведено моделювання розподілу поглиненої дози в тонких полівінілхлоридних плівках, розташованих у пакеті пластин із відомих матеріалів, які опромінювались скануючим пучком електронів з енергією 10 МеВ. Моделювання розподілу поглиненої дози у багатошаровому пакеті проводилось методом Монте Карло у трьох-вимірній геометрії із використанням програми ModeStEB. Обговорюються результати експериментальної перевірки програми ModeStEB, яка використовується для моделювання промислових електронно-променевих технологій

RT-office for optimization of industrial EB and X-ray processing

The conception for design of the Radiation-Technological Office (RT-Office) was developed by authors. RTOffice realize computer technologies at all basic stages of works execution on the radiation-technological lines (RTL) using irradiators of electron beam (EB), X-ray and γ-ray. The description of the programs ModeRTL and XRSoft which are intended for simulation of EB and X-ray processing is considered in the paper.Концепція Радіаційно-Технологічного Офісу (РТ-Офіс) була розроблена авторами. РТ-Офіс реалізує комп'ютерні технології на всіх етапах виконання робіт на радіаційно-технологічних лініях з випромінювачами електронів, X-ray і γ-ray. Представлено опис програм ModeRTL і XR-Soft, призначених для моделювання радіаційно-технологічних процесів.Концепция Радиационно-Технологического Офиса (РТ-Офис) была разработана авторами. РТ-Офис реализует компьютерные технологии на всех этапах выполнения работ на радиационно-технологических линиях с излучателями электронов, X-ray и γ-ray. Представлено описание программ ModeRTL и XR-Soft, предназначенных для моделирования радиационно-технологических процессов

Comparison of product irradiation technology on industrial Х-ray radiation facility

The comparison of various technologies of product irradiation with X-rays (bremsstrahlung) that is generated by industrial high-power electron beam accelerators is presented in the report. Computer modeling method was used for calculation the 3 dimensional absorbed dose distributions in the product containers on moving conveyor irradiated with scanned X-ray beams. The comparison of dose uniformity ratio in the irradiated product was performed for various technologies of product irradiation with X-ray. The variants of product containers movement in front of Xray converter in the range from 2 to 8 passes at different levels were considered.Приводится сравнение различных технологий облучения продукции тормозным излучением (ТИ), которое генерируется на промышленных ускорителях электронов большой мощности. Методом компьютерного моделирования рассчитывается 3-х мерное распределение поглощенной дозы в продукции, расположенной в контейнерах на движущемся конвейере, и облучаемой сканирующими пучками ТИ. Для различных технологий облучения продукции ТИ проведено сравнение неоднородности поглощенной дозы в облучаемой продукции. Рассматривались варианты перемещения продукции в контейнерах параллельно плоскости конвертера ТИ от двух до восьми проходов на разных уровнях.Наводиться порівняння різних технологій опромінення продукції гальмівним випромінюванням (ГВ), яке генерується на промислових прискорювачах електронів великої потужності. Методом комп'ютерного моделювання розраховується 3-вимірний розподіл поглиненої дози в продукції, розташованій в контейнерах на конвеєрі, що рухається, і опромінюваної скануючими пучками ГВ. Для різних технологій опромінення продукції ГВ проведено порівняння неоднорідності поглиненої дози в опромінюваній продукції. Розглядалися варіанти переміщення продукції в контейнерах паралельно площини конвертера ГВ від двох до восьми проходів на різних рівнях

Integration of computational methods in spectrometry of electron beams

Investigations related with developments of computer simulation and computational methods for spectrometry of sources irradiation are actual for decision of wide class of scientific tasks into industrial radiation processing. Investigations of influence of electron beam spectrum characteristics on the spatial absorbed dose distributions formation into materials with various atomic numbers were performed. Simulation of spatial distributions of electrons absorbed dose in an irradiated targets was accomplished with the Monte Carlo method by the program ModeRTL. Analysis of numerical experiments results are discussed. Дослідження, спрямовані на розвиток засобів комп’ютерного моделювання і розрахункових методів для спектрометрії джерел радіаційного випромінювання, являються актуальними для рішення широкого класу задач в промислових радіаційних технологіях. Проведено дослідження впливу спектральних характеристик пучка електронів на формування розподілу поглиненої дози у матеріалах із різними атомними номерами. Моделювання просторового розподілу поглиненої дози електронів в опромінюваних мішенях проводилось методом Монте Карло із використанням програми ModeRTL. Обговорюються результати чисельних експериментів. Исследования, направленные на развитие средств компьютерного моделирования и вычислительных методов для спектрометрии источников излучения, являются актуальными для решения широкого класса научных задач в промышленных радиационных технологиях. Проведено исследование влияния спектральных характеристик пучка электронов на формирование распределений поглощенной дозы в материалах с различными атомными номерами. Моделирование пространственных распределений поглощенной дозы электронов в облучаемых мишенях проводилось методом Монте Карло с использованием программы ModeRTL. Обсуждаются результаты численных экспериментов

Dose mapping of a gamma industrial radiation facility using a practical and computational dosimetry

Comparison results for absorbed dose mapping of the Co60 industrial radiation facility BULGAMMA of Sopharma PLC, Bulgaria using a practical and computational dosimetry are presented in the paper. The gamma radiation facility is based on JS-8500 Co60 irradiator produced by MDS Nordian, Canada. The absorbed dose distributions of gamma rays in an irradiated product on JS-8500 Co60 irradiator have been calculated using the ModeGR Monte Carlo software. The software ModeGR was designed specially for simulation of the absorbed dose distribution within multi-layer packages irradiated with gamma ray from flat panoramic Co60 source rack using a Monte Carlo method. Absorbed dose measurements into containers filled with material using Ethanol Chlorobenzene chemical dosimeters were carried out to validate the software ModeGR. The comparison results show that software ModeGR can be used as a predictive tool for detailed dose mapping in gamma irradiated product. В работе рассматривается сравнение результатов картографирования поглощенной дозы гамма излучения Co60 на промышленном радиационном оборудовании БУЛГАММА, Софарма, София, Болгария с использованием практической и компьютерной дозиметрии. Гамма радиационное оборудование основано на излучателе JS-8500 Co60 производства фирмы MDS Nordian, Canada. Расчет распределение поглощенной дозы гамма излучения в облучаемой продукции на JS-8500 Co60 излучателе проводилось методом Монте Карло программой ModeGR. Программа ModeGR была специально разработана для моделирования распределение поглощенной дозы в многослойных мишенях, облучаемых гамма излучением на плоском панорамном излучателе Co60. Измерение поглощенной дозы гамма излучения в контейнерах, заполненных материалом, проводилось химическими дозиметрами Ethanol Chlorobenzene для валидации программы ModeGR. Результаты сравнения экспериментальных и расчетных данных показали, что программа ModeGR может использоваться как инструментарий для предсказания детальной карты поглощенной дозы в гамма облученной продукции. У роботі розглядається порівняння результатів картографування поглиненої дози гама випромінювання Co60 на промисловому радіаційному обладнанні БУЛГАММА, Софарма, Софія, Болгарія з використанням практичної й комп'ютерної дозиметрії. Гама радіаційне обладнання базується на випромінювачі JS-8500 Co60 виробництва фірми MDS Nordіan, Canada. Розрахунок розподілу поглиненої дози гама випромінювання в продукції, що опромінюється на JS-8500 Co60 випромінювачі, проводився методом Монте Карло програмою ModeGR. Програма ModeGR була спеціально розроблена для моделювання розподілу поглиненої дози в багатошарових мішенях, що опромінюються гама випромінюванням на плоскому панорамному випромінювачі Co60. Вимірювання поглиненої дози гама випромінювання в контейнерах, заповнених матеріалом, проводилося хімічними дозиметрами Ethanol Chlorobenzene для валідації програми ModeGR. Результати порівняння експериментальних і розрахункових даних показали, що програма ModeGR може використовуватися як інструментарій для прогнозування детальної карти поглиненої дози в гама опроміненої продукції

Dose distribution in the heterogeneous materials irradiated by electron beams

The simulation of the absorbed depth-dose distribution (DDD) near the boundary of contacting materials with a different density and/or by effective atomic numbers of materials irradiated by a scanning electron beam was fulfilled. The experimental validation of the obtained theoretical predictions related with abnormal behavior of the DDD in heterogeneous materials was fulfilled on the radiation-technological lines with Linac LAE 13/9, INCT.Проведено моделювання розподілу поглиненої дози (РПД) на границі контактуючих матеріалів з різними щільностями і/чи атомними номерами, що опромінюються скануючим електронним пучком. Експериментальну перевірку теоретичних передбачень аномальної поведінки РПД у гетерогенних матеріалах проводили на радіаційно-технологічній лінії з лінійним прискорювачем електронів LAE 13/9, ІЯХТ, Варшава, Польща.Проведено моделирование распределения поглощенной дозы (РПД) на границе раздела веществ с различными плотностями и/или атомными номерами, облучаемых сканирующим электронным пучком. Экспериментальную проверку теоретических предсказаний аномального поведения РПД в гетерогенных материалах проводили на радиационно-технологической линии с линейным ускорителем электронов LAE 13/9, ИЯХТ, Варшава, Польша

Study of doubly strange systems using stored antiprotons

Bound nuclear systems with two units of strangeness are still poorly known despite their importance for many strong interaction phenomena. Stored antiprotons beams in the GeV range represent an unparalleled factory for various hyperon-antihyperon pairs. Their outstanding large production probability in antiproton collisions will open the floodgates for a series of new studies of systems which contain two or even more units of strangeness at the P‾ANDA experiment at FAIR. For the first time, high resolution γ-spectroscopy of doubly strange ΛΛ-hypernuclei will be performed, thus complementing measurements of ground state decays of ΛΛ-hypernuclei at J-PARC or possible decays of particle unstable hypernuclei in heavy ion reactions. High resolution spectroscopy of multistrange Ξ−-atoms will be feasible and even the production of Ω−-atoms will be within reach. The latter might open the door to the |S|=3 world in strangeness nuclear physics, by the study of the hadronic Ω−-nucleus interaction. For the first time it will be possible to study the behavior of Ξ‾+ in nuclear systems under well controlled conditions

A case of Lambl’s excrescences of the mitral valve concurrent with myocardial infarction

Lambl’s excrescences are a rare disease that is characterized by a lesion of the heart valves as filamentous growths on their surface mainly along the coaptation lines and that is mostly asymptomatic. Due to traumatic injuries during heart contractions, fibrin masses can be deposited on the surface of the growths, contributing to thromboembolic events or infection. The paper provides the data available in the literature and demonstrates a postmortem observation of Lambl’s excrescences on the ventricular surface of the mitral valve concurrent with myocardial infarction. © K.A. ROGOV3, L.V. KAKTURSKY, M.I. TARAKIN, V.M. GORLUSHKIN