دراین رساله برهم کنش ذرات با مواد مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل سوم مشخصات کد mcnp و کارت های مربوط معرفی شده است. سپس در فصل چهارم، با استفاده از روش مونت کارلو (کد mcnp)، جنس و ضخامت حفاظ های مناسب برای انواع چشمه های تابش (الکترون و فوتون) مورد بررسی قرار گرفته است و شار ذرات روی حفاظ ها با استفاده از کدmcnp در انواع چشمه تابشی محاسبه شده است. هم چنین اثر کمیت های مانند کیفیت و مقدار انرژی چشمه تابشی و جنس موازی ساز به کاررفته در سر چشمه تابشی در تضعیف شار ذرات در جاذب های گوناگون، بررسی قرار شده است. نتایج به صورت نمودارهای شار ذرات برحسب ضخامت حفاظ ها و شار ذرات بر حسب انرژی ذرات ارائه شده است. در بخش بعدی، یک اتاق واقعی درمان که در آن شتابدهنده خطی الکترونی mev 4 قرار گرفته، شبیه سازی شده است. دیوار های اتاق تا ضخامت cm 60 با بتون معمولی و سپس با دیگر بتون های سنگین پوشانده شده اند .سپس نمودار های تضعیف شار فوتون ها در بتون معمولی و دیگر بتون های سنگین رسم و با یکدیگر مقایسه شده اند. در بخش پایانی، سر شتابد هنده خطی الکترونیmev 4 در اتاق راهرودار قرار گرفته است. دیوار های اتاق با بتون معمولی پوشانده شده اند. سپس شار فوتون ها در قسمت های مختلف اتاق از جمله در وسط اتاق و نزدیک ورودی اتاق، محاسبه شده است. هم چنین شار فوتون ها بر حسب انرژی آنها در نقاط مختلف اتاق راهرودار از جمله در مرکز مشترک، وسط اتاق و نزدیک در ورودی اتاق، ترسیم شده است.

میدان نوترونی قلب راکتور باعث تولید رادیوایزوتوپ هایی در خنک کننده جاری در مدار اولیه یک نیروگاه هسته ای می شودکه بعضاً تابش های پر انرژی وخطرناک از خود ساطع می کنند. انرژی تابش وهمچنین مقدار اکتیوته این رادیوایزوتوپ ها به عنوان چشمه های پرتوزای موجود در خنک کننده جاری در مدار اولیه چنان است که از دیدگاه حفاظت در برابر اشعه حایز اهمیت می باشد. ازاین رو میبایست تدابیری جهت حفظ و نگهداری کارکنان شاغل در نیروگاه در مقابل پرتوهای گسیل شده از چشمههای یاد شده به کار برد تا مقدار دز دریافتی کارکنان حین کار در تاسیسات هستهای کمتر از حد مجاز تعیین شده باشد. در این پروژه، ابتدا انواع چشمه های موجود در خنک کننده یک نیروگاه pwr) یا(wwer مورد بررسی قرار گرفته اند، ودر ادامه اکتیویته ویژه چشمه هایی که در شرایط کاری راکتور از دیدگاه حفاظ سازی قابل بررسی می باشند در نیروگاه (wwer-1000) بوشهر موردمحاسبه قرار گرفته اند. پس از شناسایی پارامترهای چشمه، اعم از انرژی واپاشی، میزان اکتیویته ویژه و نیمه عمر واپاشی وهمچنین در نظر گرفتن مشخصات حفاظ خنک کننده(حفاظ ثانویه) به کار رفته در نیروگاه بوشهر، بخشی از مدار اولیه نیروگاه که حاوی خنک کننده پرتوزا می باشد توسط کدmcnp شبیه سازی شده است. آهنگ دز ناشی از چشمه های یاد شده برای هریک از اجزاء مداراولیه که حاوی خنک کننده پرتوزا می باشند به طور جداگانه و در نهایت آهنگ دز کل در یکی از قسمت های ساختمان za نیروگاه بوشهر ( (central hall ?0801 at el. 21.500 که پرسنل در شرایط کاری راکتور جهت نظارت وبازرسی اجازه حضور در آن را دارند، مورد محاسبه قرار گرفته است. مدت زمان حضور پرسنل در محل آلوده به پرتو با توجه به آهنگ دز و بیشینه حد دز تعیین شده برای هر فرد شاغل محاسبه شده است. همچنین نتایج بدست آمده با نتایج ارایه شده توسط سازنده نیروگاه بوشهر موردمقایسه قرار گرفته اند. ننتایج بدست آمده حاکی از آن است که یک فرد با در نظر گرفتن ضریب ایمنی 5، می تواند به مدت 500 ساعت در سال در محل فوق حضور یابد.

چگالی سنجی به وسیله پرتوگاما به عنوان یک روش غیرمخرب و توانمند برای اندازه گیری نسبت حجمی گاز و رژیم جریان در لوله های شامل جریانهای دو فازی و چند فازی مورد استفاده قرار می گیرد. اساس کار در این روش اندازه گیری تضعیف پرتوگاما می باشد. هدف این پروژه این است که با استفاده از یک چشمه گامای کم انرژی (241 am) نسبت حجمی گاز و رژیم جریان محاسبه گردد. محدوده نسبت حجمی گاز را برای رژیم های جریان bubbly,annular و droplet پوشش می دهد. سپس با استفاده از طیف های حاصل از شبیه سازی رژیم های جریان با کد mcnp به عنوان ورودی شبکه عصبی، نسبت حجمی گاز و رژیم جریان با خطای پایینی محاسبه می گردد. با توجه به نتایج و نمودارهای حاصل، عملکرد و ساختار سیستم های مبتنی بر این روش مورد تایید قرار می گیرد.

هدف اصلی در رادیوتراپی، اعمال حداکثر دز به ناحیه موتور به همراه حداقل آسیب رسانی به سلولهای سالم می باشد. درمان با استفاده از ریز باریکه های ایکس (microbeam radiation therapy) یکی از روشهای نوین رادیوتراپی است که می تواند برای معالجه تومورهای سیستم عصبی مرکزی (cns) به ویژه در کودکان زیر سه سال، هنگامیکه روشهای دیگر درمانی دارای ریسک بالا باشند، به کار رود. در این روش از پرتوهای ایکس سینکروترون به صورت صفحات باریک موازی (با ضخامت 25m و فاصله مرکز به مرکز 200m) استفاده می شود. نتایج پیش بالینی mrt نشان می دهد که بافتهای سالم آسیب دیده توسط سلولهای مخاطی مویرگهای اطراف ترمیم می شوند. در سالهای اخیر، تحقیقات زیادی در ارتباط مستقیم با روش mrt نظیر میکرودزیمتری عملی با قدرت تفکیک بالا و روشهای شبیه سازی مونت کارلو (egs4, penelope, geant4) به منظور تخمین توزیع دز در هندسه ها و انرژیهای مختلف پرتو ایکس انجام شده است. در این میان، کد geant4 یک بسته نرم افزاری انعطاف پذیر و جامع را برای شبیه سازی مدرن در اختیار کاربران قرار داده است. به طوریکه برنامه نویسی مبتنی بر منطق شی گرایی در کد کامپیوتری geant4 سبب شده که گسترش مدل از طریق وراثت کلاسها به سادگی انجام پذیرد. در این پروژه با استفاده از کد geant4، مدلی به منظور شبیه سازی دز جذبی در فانتوم حاوی pmma و یا آب (شامل تومورهای فرضی) طراحی شده است. همچنین از این مدل برای مطالعه روشهای درمانی پرتودهی دو و یا چند جهته با باریکه های ایکس نیز استفاده شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از مدل برای پروفیل توزیع دز ناشی از پرتو میکرونی ایکس در انرژیهای مختلف فوتون نشان می دهد که در محدوده انرژی 80-100 kev افت دز سریعتر می باشد. علاوه بر این پراکندگی کامپتون و تا حدی اثر فوتوالکتریک در مسیر پرتو و در اطراف مسیر پرتو نیز اثر فوتوالکتریک، برهمکنش غالب می باشند. پروفیل دز شبیه سازی شده افزایش قابل ملاحظه دز جذبی را در مسیر و اطراف باریکه های ایکس را پس از اضافه نمودن عناصر سنگین (طلا و یا گادولونیوم) نشان می دهد. البته این افزایش دز جذبی برای طلا در مسیر پرتوها و برای گادولونیوم در اطراف مسیر پرتوها محسوس تر است. مشاهده می شود که دز جذبی در ناحیه تومور نشاندار شده با طلا و گادولونیوم نسبت به بافت سالم، به ترتیب 47.6% و 26.8% افزایش داشته است.