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

مس-61 (61Cu) راديوايزوتوپي با نيمه‌عمر 33/3 ساعت است که يا با گسيلβ^+ (61 درصد) و يا با گيراندازي الکترون (39 درصد) به ايزوتوپ نيکل-61 واپاشي مي‌شود. از اين راديوايزوتوپ‎ مي‌توان در بررسي خون‌رساني قلب و تصويربرداري از بافت‌هاي سرطاني کم اکسيژن با PET استفاده کرد. 61Cu عمدتاً از طريق بمباران هدف‌هايي از جنس روي (Zn)، نيکل (Ni) و کبالت (Co) در سيکلوترون‌هاي متوسط توليد مي‌شود. هدف از اين مطالعه، بررسي بهره توليد 61Cu تحت واکنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu، natZn(p,x)61Cu، 61Ni(p,n)61Cu و natNi(p,x)61Cu در سيکلوترون‌هاي بيمارستاني بود.
مواد و روش‌ کار: در اين مطالعه مداخله‌اي، توابع برانگيختگي اين واکنش‌ها توسط کدهاي TALYS-1/96 و EMPIRE-3-2-2 محاسبه‌شده و بهترين انرژي با بيشترين سطح مقطع واکنش و کمترين ناخالصي توليدي، تعيين ‌شد. توان ايستانندگي و ضخامت هدف در انرژي انتخابي توسط کد 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-2/6 و نتايج تجربي مقايسه ‌شد.
يافته‌ها: حداکثر بهره حاصل از کد TALYS براي واکنش‌هاي 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 29/113، 07/55، 51/498 و MBq/µAh 51/46 بود. حداکثر بهره حاصل از کد EMPIRE براي واکنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu به ترتيب در انرژي‌هاي 14 و MeV 9 برابر با 24/183 و MBq/µAh 21/497 بود. حداکثر بهره حاصل از کد MCNPX براي واکنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژي‌هاي 14 و‌ MeV 9 به ترتيب برابر با 73/90 و MBq/µAh 26/470 بود. حداکثر بهره تجربي واکنش‌هاي 64Zn(p,α)61Cu و 61Ni(p,n)61Cu در انرژي‌هاي 14 و MeV 9 به ترتيب برابر با 155 و MBq/µAh 32/461 بود.
بحث و نتيجه‌گيري: از مقايسه نتايج حاصل از شبيه‌سازي و تجربي مي‌توان دريافت که اين نتايج در واکنش 61Ni(p,n)61Cu در انرژي‌ MeV 9 توافق خوبي باهم دارند و اين واکنش در اين انرژِي، بهترين واکنش براي توليد 61Cu در سيکلوترون‌هاي بيمارستاني است.