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Tese de Doutorado
Reações de “Spallation” em Protonterapia e em Reatores acionados por feixes de prótons - Sistemas (ADS)

Data do cadastro: 22/11/2016

Publicação/Divulgação: 29/08/2016

Resp. pelo cadastro:

Orientador: S. B. Duarte

Coorientador: -

Segundo Coorientador: -

Aluno: Antonio Romero da Costa Pinheiro

Status atual: Defendida

Instituição de defesa: CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas

Resumo: Colisões próton-núcleo são estudadas em faixas de energia de interesse para aplicações terapêuticas e reatores ADS (Accelerator Driven System). O processo de reação é simulado à luz de uma nova abordagem para as reações de “spallation”, onde a fase rápida da reação, a cascata intranuclear, é reformulada. Exploramos o efeito da massa efetiva durante a evolução temporal de todas as partículas envolvidas na reação. Ao final da fase de cascata é formado um núcleo residual quente, que se desexcita pela evaporação de partículas em competição com o processo de fissão, caracterizando a fase lenta da reação, evaporação nuclear. Neste trabalho, consideramos os canais prováveis cinematicamente de interação nucleonnucleon na faixa de energia de interesse durante a fase cascata, onde os resultados obtidos para cada história evolutiva constituem uma amostragem da dinâmica do sistema, dentro de um método de Monte Carlo. Na fase rápida, ocorre a emissão de partículas energéticas a partir de um processo de pré-equilíbrio do núcleo composto. Na fase lenta, o núcleo residual se encontra em equilíbrio térmico, as partículas evaporadas, em maior quantidade, são menos energéticas quando comparadas àquelas emitidas na fase de cascata. Assim, partículas são emitidas em ambas fases. Ressaltamos que o processo de evaporação compete com a fissão nuclear, produzindo ao final de toda reação de spallation o núcleo residual de evaporação ou fragmentos de fissão. Visando aplicações em protonterapia, uma simulação computacional com base no Có- digo de Monte Carlo MultiColisional (MCMC) é realizada para levarmos em conta a interação entre o feixe de prótons (50 – 250 MeV) e núcleos atômicos, que constituem o tecido orgânico. A deposição de energia leva à destruição de regiões tumorais. Entretanto, o efeito de produção de partículas secundárias dentro do plano de tratamento é pouco explorado. Neste sentido, tanto a modelagem do processo de reação nuclear de spallation como a propagação das partículas produzidas no tecido sadio, que circunda a região tuxvi moral, deve ser discutidas e analisadas por serem elementos de extrema importância para subsidiar o plano de tratamento clínico. Fizemos simulações com os núcleos de massa leve, carbono (C), nitrogênio (N), oxigênio (O) e núcleos de massa intermediária, fósforo (P) e cálcio (Ca). Os elementos, a pouco citado, são os mais frequentes na composição do material orgânico. Além disso, consideramos a produção de partículas secundárias da reação p+Ti (próton+titânio) com o intuito de descrever um planejamento em que a região inclui alguma prótese clínica.

Área:

Data da defesa: 29/08/2016

Banca: S. B. Duarte; Jesús Lubián Rios; Antonio Delfino Junior; A. C. dos Reis; Ignácio Alfonso de Bediaga e Hickman; Marcelo Chiapparini; G.A.Alves


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