131Cs Radyoizotopunun Üretildiği Bazı Nükleer Reaksiyonların Uyarılma Fonksiyonları

Abstract

Nükleer fizikteki sürekli devam eden gelişmeler nükleer teknolojiye önemli katkılar sağlamakta ve bağlantılı olan birçok alanda da önemli gelişmeler olmasını sağlamaktadır. Bunun başlıca sebepleri çekirdeğin yapısı ve özelliklerinin anlaşılması ile nükleer reaksiyonların fiziksel teorilerinin geliştirilmesidir. Özellikle sağlık ve teknoloji alanında kullanılan nükleer reaksiyonların tesir kesitlerinin bilinmesi, reaksiyonun olası sonuçlarının kullanılması hakkında fikir vermektedir. Bazı durumlarda nükleer reaksiyonların tesir kesitlerini deneysel olarak bulmak hem maliyet hem koşullar bakımından mümkün olmaz. Reaksiyon tesir kesitleri, teorik olarak çeşitli nükleer reaksiyon kodlarıyla hesaplanmaktadır. Kanser tedavisinde kullanılan diğer radyoizotoplara göre 131Cs, daha kısa yarı ömre ve daha yüksek enerjiye sahip olmasından dolayı son yıllarda kanser tedavilerinde kullanılmaya başlanılmıştır. Bu çalışmada 131Cs radyoizotopunun elde edilmesinde kullanılan, deneysel verileri EXFOR kütüphanesinde mevcut olan 133Cs(γ,2n), 133Cs(p,x), 127I(α,γ) ve 131Xe(p,n) reaksiyonlarının uyarılma fonksiyonları incelenmiştir. TALYS 1.95 nükleer kod programı ile elde edilen teorik sonuçlar ile EXFOR veri kütüphanesinden alınan veriler karşılaştırılmıştır.

Keywords

• Nükleer reaksiyonlar
• EXFOR
• Tesir kesiti
• TALYS 1.95

Excitation Functions of Some Nuclear Reactions of 131Cs Radioisotope Production

Abstract

Continuous advances in nuclear physics make significant contributions to nuclear technology and provide significant advances in many related fields. The main reasons for this are understanding the structure and properties of the nucleus and developing physical theories of nuclear reactions. Knowing the cross-section of nuclear reactions used especially in the field of health and technology gives an idea about the possible results of the reaction. In some cases, it is not possible to experimentally find cross sections of nuclear reactions both in terms of cost and conditions. The reaction cross sections are calculated theoretically with various nuclear reaction codes. 131Cs has been used in cancer treatments in recent years due to its shorter half-life and higher energy compared to other radioisotopes used in cancer treatment. In this study, the excitation functions of 133Cs (γ,2n), 133Cs (p,x), 127I (α,γ) and 131Xe (p,n) reactions used to produce 131Cs radioisotope and whose experimental data are available in the EXFOR library were investigated. The theoretical results obtained with the TALYS 1.95 nuclear code program and the experimental data obtained from the EXFOR library were compared.

Keywords

• Nuclear reactions
• Cross section
• TALYS 1.95
• EXFOR

References

1. A. Özen, M. Saynak, V. Çaloğlu, ve M. Uzal, “Prostat kanseri brakiterapisinin radyobiyolojik temelleri” Okmeydanı Tıp Dergisi, 33(2): 99-107, 2017.
2. M. Murphy, K. Piper, and L. Greenwood, “Evaluation of the new cesium-131 seed for use in low-energy x-ray brachytherapy” Medical Physics, 31(6): 1529-1538, 2004.
3. EXFOR, (Experimental Nuclear Reaction Data File), Brookhaven National Laboratory, National Nuclear Data Center, Database Version of 2020-03-02
4. A. Lepretre, H. Beil, R. Bergere, P. Carlos, A. De Miniac, A. Veyssiere, and K. Kernbach, “A study of the giant dipole resonance of vibrational nuclei in the 103 ≤ A ≤ 133 mass region” Nuclear Physics, Section A, 219: 39-60, 1974.
5. B.L. Berman, R. L. Bramblett, J. T. Caldwell, H. S. Davis, M. A. Kelly, and S. C. Fultz, “Photoneutron Cross Sections for As75, Ag107, and Cs133”, Physical Reviews 177, 1745, 1969.
6. V.V. Varlamov, B.S. Ishkhanov, V.N. Orlin, and N.N. Peskov, “Data on photoneutron reactions from various experiments for 133Cs, 138Ba and 209Bi nuclei”, Physics of Atomic Nuclei, 79: 501-502, 2015.
7. C. Riehl, “Reactions (p,pxn) sur le cesium”, Journal of Physics and Radium 22, 770-771, 1961.
8. G.G. Kiss, T. Szücs, Zs. Török, Z. Korkulu, Gy. Gyürky, Z. Halasz, Zs. Fülöp, E. Somorjai, and T. Rauscher, “Investigation of α-induced reaction on 127I for the astrophysical γ process”, Physical Review C 86, 035801, 2012.

9. R.V. Carlson, and P.J. Daly, “Excitation functions for (3He,γ) and (4He,γ) reactions”. Nuclear Physics A, 102: 161-176, 1967.
10. F. Tarkanyi, A. Hermanne, S. Takacs, R.A. Rebeles, P. Van den Winkel, B. Kiraly, F. Ditroi, and A.V. Ignatyuk, “Cross section measurements of the 131Xe(p,n) reaction for production of the therapeutic radionuclide 131Cs” Applied Radiation and Isotopes, 67: 1751-1757, 2009.
11. J. Lilley, “Nükleer fizik ilkeler ve uygulamalar” (Çeviri Editörü: A. Aydın, İ.H. Sarpün, E. Tel, ve A. Kaplan), Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara, 2018.
12. H. Özdoğan, “Fe, Zr, Nb ve Ag füzyon reaktörleri yapısal elementlerinin tesir kesitlerinin nükleer reaksiyon modelleri kullanılarak incelenmesi”, Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 2018.
13. A. Koning, S. Hilaire, and S. Goriely, TALYS 1.95 Nuclear Research and Consultancy Group (NRG), The Netherlands, 2019.