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

Analysis and optimization of a mode of industrial product processing at an electron accelerator

By means of computer simulation, the factors determinating non-uniformity of the volume distribution of the absorbed dose at product processing by scanned electron beam, namely, the energy spectrum and scanning mode, product density and homogeneity of its distribution, as well as the distance between the objects moving through the irradiation zone, are studied. On the basis of the PENELOPE-2008 package, a code for calculating the dose distribution and its non-uniformity coefficient with due regard to the beam characteristics, surface density and velocity of the object, has been developed. Verification of the code was carried out by comparison of simulation results with the experimental data obtained using a reference polystyrene calorimeter RISO as well as by dose mapping in a standard phantom.Методом моделювання досліджені чинники, що визначають нерівномірність об'ємного розподілу поглинутої дози при обробці продукції скануючим пучком електронів: енергетичний спектр і форма розгортки пучка, щільність об'єкту та однорідність її розподілу, а також відстань між об'єктами, що переміщують через зону опромінювання. На основі програмної системи PENELOPE-2008 розроблений код для розрахунку розподілу дози і коефіцієнта його неоднорідності з урахуванням характеристик пучка, поверхневої щільності і швидкості переміщення об'єкту. Виконана верифікація коду шляхом порівняння результатів моделювання з експериментальними даними, отриманими за допомогою референтного калориметра з полістиролу RISO, а також методом картування дози в стандартному фантомі.Методом моделирования исследованы факторы, определяющие неравномерность объемного распределения поглощенной дозы при обработке продукции сканирующим пучком электронов: энергетический спектр и форма развертки пучка, плотность объекта и однородность ее распределения, а также расстояние между объектами, перемещаемыми через зону облучения. На основе программной системы PENELOPE-2008 разработан код для расчета распределения дозы и коэффициента его неоднородности с учетом характеристик пучка, поверхностной плотности и скорости перемещения объекта. Выполнена верификация кода путем сравнения результатов моделирования с экспериментальными данными, полученными с помощью референтного полистирольного калориметра RISO, а также методом картографирования дозы в стандартном фантоме

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

Development and validation of software for simulation of product processing regimes at an electron accelerator

On the basis of the PENELOPE-2008 transport code, the three fundamental SW complexes for the modelling of processes in objects of various geometry and materials exposed to the scanned electron beam have been developed. For testing, the electron range and stopping power as well as photon absorption coefficients for different materials in the particle energy range 1…30 MeV were calculated. The results obtained were compared with the reference data given in the ICRU Report 35. At the second stage of validation, the computation and measurement of the absorbed dose in the standard polystyrene calorimeter as well as the dose distribution in the rectangular phantom passing via the zone of exposure to the scanned electron beam were conducted. Application of the developed SW enables the analysis and optimization of the industrial irradiation regimes.На основі транспортного коду PENELOPE-2008 розроблено три базові комплекси програм для моделювання процесів дії скануючого пучка електронів на об'єкти різної геометрії і з різних матеріалів. Для тестування розроблених програм на їх основі були розраховані пробіг і питомі втрати енергії електронів, а також масовий коефіцієнт ослаблення фотонів у різних середовищах у діапазоні енергії частинок 1…30 МеВ. Проведено порівняння отриманих результатів з референтними даними, що містяться в доповіді 35 МКРО. На другому етапі валідації були виконані розрахунок і вимірювання поглинутої дози в стандартному калориметрі з полістиролу, а також її розподілів в прямокутному фантомі, переміщуваних через зону дії скануючим пучком електронів. Застосування розробленого ПО забезпечує можливість аналізу та оптимізації режимів промислової обробки продукції на прискорювачі електронів.На основе транспортного кода PENELOPE-2008 разработаны три базовых комплекса программ для моделирования процессов воздействия сканирующего пучка электронов на объекты различной геометрии и из разных материалов. Для тестирования разработанных программ на их основе были рассчитаны пробег и удельные потери энергии электронов, а также массовый коэффициент ослабления фотонов в различных средах в диапазоне энергии частиц 1…30 МэВ. Проведено сравнение полученных результатов с референтными данными, содержащимися в докладе 35 МКРЕ. На втором этапе валидации были проделаны расчет и измерение поглощенной дозы в стандартном полистирольном калориметре, а также ее распределений в прямоугольном фантоме, перемещаемых через зону воздействия сканируемым пучком электронов. Применение разработанного ПО обеспечивает возможность анализа и оптимизации режимов промышленной обработки продукции на ускорителе электронов

Calibration of CVD-diamond based dosimeter in high-power electron and X-ray radiation fields

Results of a study of dosimetry characteristics of a prototype of the detector based on a polycrystalline diamond film (CVD-diamond) produced in NSC KIPT are summarized. The techniques of the detector calibration against the electron and X-ray radiation dose rate are developed. The conditions of calibration were studied by means of computer simulation. For determination of detector sensitivity to electron radiation, it was placed inside of a standard polystyrene phantom. An additional filter of electrons was used at measurement in the X-ray field. Every time detector irradiation was carried out together with the Harwell Red Perpex 4034 dosimeters, which registrations provided the calibration data. The measurements, executed at the LU-10, EPOS and LU-40 linacs of NSC KIPT, have demonstrated, that the values of detector sensitivity against each type of radiation are close and conform to ones obtained earlier for the low-intensity radiation fields. Considering significant radiation durability of the CVD-diamond, it enables its application in technological dosimetry.Описаны результаты исследования дозиметрических характеристик изготовленного в ННЦ ХФТИ опытного образца детектора на основе поликристаллической алмазной пленки (CVD-алмаз). Разработаны методики калибровки детекторов по мощности поглощенной дозы электронного и тормозного излучений. Условия калибровки исследованы методом компьютерного моделирования. Для определения чувствительности детектора к электронному излучению его помещали внутри фантома из полистирола. При измерениях в поле тормозного излучения использовался дополнительный фильтр электронов. В каждом случае облучение детектора выполнялось совместно с дозиметрами Harwell Red Perspex 4034, по показаниям которых производилась калибровка. Проведенные на ускорителях ЛУ-10, ЭПОС и ЛУ-40 ННЦ ХФТИ измерения показали, что значения чувствительности детектора для каждого вида излучения близки и согласуются с полученными ранее в условиях полей излучения низкой интенсивности. Учитывая высокую радиационную стойкость CVD-алмаза, это обеспечивает возможность его применения в технологической дозиметрии.Описанo результати дослідження дозиметричних характеристик виготовленого в ННЦ ХФТІ дослідного зразка детектора на основі полікристалічної алмазної плівки (CVD-алмаз). Розроблено методики калібрування детекторів за потужністю поглинутої дози електронного та гальмівного випромінювань. Методом комп'ютерного моделювання досліджені умови калібрувань. Для визначення чутливості детектора до електронного випромінювання його розміщували усередині стандартного фантома з полістиролу. При вимірюваннях у полі гальмівного випромінювання використовувався додатковий фільтр електронів. У кожному випадку опромінювання детектора виконувалося спільно з дозиметрами Harwell Red Perpex 4034, за показаннями яких проводилося калібрування. Проведені на прискорювачах ЛУ-10, ЕПОС та ЛУ-40 ННЦ ХФТІ вимірювання показали, що значення чутливості детектора для кожного виду випромінювання є близькі і узгоджуються з такими, що одержані раніше в умовах полів випромінювання низької інтенсивності. Зважаючи на значну радіаційну стійкість CVD-алмазу, це забезпечує можливість його застосування в технологічній дозиметрії

A possibility of photonuclear production of planar ¹⁷⁹Tа sources

Age-specific reduction of the bone mass (osteoporosis) is one of the most progressing human illness throughout the world. Its diagnostic is based on a measurement of the mineral density of bone mass by radiation absorptiometry technique. In the communication, a possibility to use gamma-sources on the basis of the ¹⁷⁹Tа isotope for osteoporosis diagnostics is considered. The isotope can be produced by the ¹⁸¹Ta(γ, 2n)¹⁷⁹Tа reaction in a high-energy X-ray radiation field using a target from natural tantalum. Conditions of the ¹⁷⁹Tа planar sources production at an electron accelerator were studied. By computer simulation, an optimization of target geometry has been conducted. Yield of target isotope and admixtures have been measured at a bremsstrahlung end-point energy of 40 MeV.Вікове зниження кісткової маси (остеопороз) є одним з найбільш прогресуючих видів захворювань у світі. Його діагностика заснована на вимірюванні мінеральної щільності кісткової маси методами променевої абсорбціометрії. Розглянута можливість використання для діагностики остеопорозу гамма-джерел на основі ізотопу ¹⁷⁹Tа (ЕХ~54 кeВ; Т₁/₂=665 днів). Його можна напрацьовувати в полі високоенергетичного гальмівного випромінювання за реакцією ¹⁸¹Ta(γ, 2n)¹⁷⁹Tа у мішені з природного танталу. Досліджено умови отримання планарних джерел ¹⁷⁹Tа на прискорювачі електронів. Методом комп'ютерного моделювання проведена оптимізація геометрії мішеневого пристрою. Виміряні виходи цільового ізотопу і домішок при граничній енергії гальмівного випромінювання 40 МеВ.Возрастное снижение костной массы (остеопороз) является одним из наиболее прогрессирующих видов заболеваний в мире. Его диагностика основана на измерении минеральной плотности костной массы методами лучевой абсорбциометрии. Рассмотрена возможность использования для диагностики остеопороза гамма-источников на основе изотопа ¹⁷⁹Tа (ЕХ~54 кeВ; Т₁/₂=665 дней). Его можно производить в поле высокоэнергетического тормозного излучения по реакции ¹⁸¹Ta(γ, 2n)¹⁷⁹Tа в мишени из природного тантала. Исследованы условия получения планарных источников ¹⁷⁹Tа на ускорителе электронов. Методом компьютерного моделирования проведена оптимизация геометрии мишенного устройства. Измерены выходы целевого изотопа и примесей при граничной энергии тормозного излучения 40 МэВ

Impact of energy spread of electron beam on absorbed dose distribution

The results of numerical research on dependence of absorbed dose on energy spread of electron beam with twosided irradiation are presented in this paper. The dependence of change in value of absorbed dose in the critical point on spectrum width of electron beam is shown. The dependence of dose uptake ratio on energy spread of electron beam is found.Наведено результати чисельного дослідження впливу енергетичного розкиду електронного пучка на розподіл поглиненої дози при двосторонньому опроміненні. Показано зміну значення поглиненої дози в критичній точці в залежності від ширини спектра електронного пучка. Встановлено залежність коефіцієнта неоднорідності поглиненої дози від енергетичного розкиду електронного пучка.Приведены результаты численного исследования влияния энергетического разброса электронного пучка на распределение поглощённой дозы при двустороннем облучении. Показано изменение значения поглощённой дозы в критической точке в зависимости от ширины спектра электронного пучка. Установлена зависимость коэффициента неоднородности поглощённой дозы от энергетического разброса электронного пучка

Two-stage thermal unfolding of [Cys55]-substituted Cro repressor of bacteriophage λ

AbstractIt has been shown by scanning calorimetry and 1H NMR spectroscopy that thermal denaturation of mutant λ phage cro repressor in which Val55 was substituted for Cys, proceeds in 2 stages in contrast to the wild type protein. At neutral pH values, an additional cooperative transition has been observed at about 100°C. Calorimetric measurements on the mutant and its tryptic fragment lead to the conclusion that the two-stage character of thermal unfolding of the mutant is due to a disruption of an additional cooperative domain in the dimer molecule which is stabilized by the SS crosslink

Pd and Re isotope production in the field of mixed X,n-radiation of electron accelerator

Radioactive isotopes of palladium (¹⁰³Pd) and rhenium (¹⁸⁶Re and ¹⁸⁸Re) have found wide use in nuclear medicine. The present report deals with the conditions for their production by a photonuclear method at an electron accelerator. Studies have been made into the channels of target isotope/attendant impurity production as palladium and rhenium targets of natural isotopic composition were exposed to a mixed flux of X-ray (bremsstrahlung) with end-point energy of 40 MeV and photoneutrons. By placing a bremsstrahlung converter and the target inside a neutron moderator, data have been obtained for the effect of photoneutron spectrum on the isotope yield. The simulation technique has been used to investigate the photonuclear yield of target isotopes and major impurities as function of electron energy.Радіоактивні ізотопи паладію (¹⁰³Pd) та ренію (¹⁸⁶Re і ¹⁸⁸Re) широко використовуються в ядерній медицині. Вивчаються умови їх отримання фотоядерним методом на прискорювачі електронів. Досліджено канали напрацювання цільових ізотопів і домішок при опромінюванні мішеней з паладію і ренію природного ізотопного складу змішаним потоком гальмівного випромінювання з граничною енергією 40 МеВ і фотонейтронів. Шляхом розміщення конвертера гальмівного випромінювання і мішені усередині модератора нейтронів отримано дані щодо впливу спектра фотонейтронів на вихід ізотопів. Методом моделювання вивчена також залежність фотоядерного виходу цільових ізотопів і основних домішок від енергії електронів.Радиоактивные изотопы палладия (¹⁰³Pd) и рения (¹⁸⁶Re и ¹⁸⁸Re) широко используются в ядерной медицине. Изучаются условия их получения фотоядерным методом на ускорителе электронов. Исследованы каналы наработки целевых изотопов и примесей при облучении мишеней из палладия и рения природного изотопного состава смешанным потоком тормозного излучения с граничной энергией 40 МэВ и фотонейтронов. Путем размещения конвертера тормозного излучения и мишени внутри модератора нейтронов получены данные по влиянию спектра фотонейтронов на выход изотопов. Методом моделирования изучена также зависимость фотоядерного выхода целевых изотопов и основных примесей от энергии электронов

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