مطالعه‌ی اثرات زیستی نوترون‎‌های سریع ( mev14-2) با روش مونت‌کارلو بر ساختار اتمی ماده‌ی وراثتی سلول‌های زنده

مطالعه‌ی حاضر به بررسی اثرات مستقیم پرتوهای نوترون سریع در محدوده‌ی انرژی 2 تا mev 14 و محاسبه‌ی شکست‌های تک رشته‌ای و دو رشته‌ای ساختار اتمی dna به روش مونت کارلو می‌پردازد. بدین منظور از ابزار geant4 و بسته‌ی انرژی‌های پایین geant4-dna استفاده شد. ساختار اتمی dna استخراج شده از بانک داده پروتیین و ماده‌ی آب به عنوان محیط زیستی انتخاب شدند. در فیزیک لیست مرتبط به انرژی‌های پایین، طول گام در مرتبه نانومتر و کم تر است و از سوی دیگر مسیر آزاد متوسط نوترون‎‌ها در محدوده‌ی مورد بحث در مرتبه‌ی سانتی متر به دست آمد. با این شرایط اجرای برنامه با استفاده از رایانه محاسباتی نیز طولانی خواهد بود. در نتیجه طیف ذرات ثانویه‌ی ناشی از برهم کنش نوترون با اتم‌های مولکول‌های آب به هدف تابیده شد. طیف ذرات ثانویه با کمک کتابخانه endf و محاسبات نظری استخراج شد. با این روش مدت زمان اجرای برنامه به بیش از تقریباً یک دهم کاهش یافت. سپس اثر بخشی بیولوژیکی نسبی، rbe، نوترون‌ها با انتخاب پرتوهای گامای کبالت 60، به عنوان تابش مرجع محاسبه شد. نتایج، رفتار تقریباً ثابتی را برای rbe برحسب تابعی از انرژی پیش‌بینی می‌کند که هم خوانی بسیار خوبی نیز با پژوهش‌های دیگر دارد.

Study of Biological Effects of Fast Neutrons (214 MeV) Using Monte Carlo Method on DNA Atomic Model

This study investigates the direct effect of fast neutrons with the energy ranging from 2MeV to 14MeV, and calculates the singlestrand break and doublestrand break on the Deoxyribon Nucleic Acid (DNA) atomic structure, using Monte Carlo method. To this end, Geant4 toolkit and its low energy extension, known as Geant4DNA, were used. The DNA atomic structure extracted from the Protein data bank and water was selected as a substance for the biological matter. The step length in low energy extension works is in the range of nanometer and less. On the other hand, the average free paths of neutrons in the energy rang from 2MeV to 14MeV was obtained in the unit of centimeters. Under these circumstances, running the program using a computing system will also be lengthy. As a result, the spectrum of secondary particles from neutron interactions with the atoms of water molecules was targeted. The Evaluated Nuclear Data File (ENDF) and the theoretical calculation were used to extract secondary particle spectra. This method reduces the execution time to more than about onetenth. Then, the relative biological effectiveness (RBE) of the neutrons were also simulatedusing 60Co γrays as the reference quality. The model succeeded in reproducing the general behavior of RBE as a function of neutron energy, which agrees well with the data reported in the literature.