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Modellierung und Simulation von Strahlenschutzszenarien

Modellierung und Simulation von Strahlenschutzszenarien mit Personen für den Einsatz in Messtechnik und Dosimetrie
Voxelmodelle
Abb. 1: Abbildung des am Institut erstellten Voxelmodells des Lawrence Livermore National Laboratory Realistic Torso Phantoms (dargestellt mit Voxel2MCNP)
Geometrisches Modell eines Phoswichdetektors für in vivo Messungen.
Abb. 2: Geometrisches Modell eines Phoswichdetektors für in vivo Messungen.

Das Team Modellierung arbeitet gemeinsam mit den Teams der externen und internen Dosimetrie  mit Unterstützung des in vivo Messlabors an der Modellierung von Strahlenschutzszenarien und deren Simulation mit Monte Carlo Strahlentransport-Codes. Der Fokus liegt dabei auf Methoden zur numerischen Bestimmung von Zähleffizienzen und Dosisumrechnungsfaktoren mit Körpermodellen des Menschen.

Das bislang erstellte Modellinventar umfasst Modelle der Einrichtung, wie u. a. Detektoren und Räume des in vivo Messlabors sowie Voxelmodelle diverser Kalibrierphantome, die zur Bestimmung der Zähleffizienz eingesetzt werden. Durch Segmentierung von CT- und MRT-Aufnahmen werden neue Voxelmodelle erstellt. Mit den Modellen der Kalibrierphantome ist eine Validierung der Simulationen möglich.

Detektoren in der Gammaspektrometrie müssen besonders bei niederenergetischer Photonenstrahlung unterhalb von 100 keV, wie sie bei vielen wichtigen Radionukliden (z.B. Pu-239, Pb-210, Am-241) vorkommt, sorgfältig modelliert werden, damit die Vergleichbarkeit von Simulation und Realität gewährleistet ist. Verschiedene Strahlentransportcodes implementieren unterschiedliche Algorithmen, die es zu beherrschen gilt.

Das Team Modellierung beschäftigt sich mit der Erstellung von individuell an den Probanden angepassten Körpermodellen. Damit können systematische Fehler bei der Zähleffizienzkalibrierung und in der Dosimetrie verringert werden. Wichtig bei der Erstellung individueller Modelle ist die Vermessung des menschlichen Körpers. Anthropometrische Parameter (z.B. Körpergewicht, -größe, Brustumfang, Brustwandstärke) haben je nach Anwendungsfall mehr oder weniger Einfluss auf die Dosis oder Zähleffizienz. Eine routinetaugliche Vermessung des Menschen und virtuelle Methoden zur Vermessung der Modelle sind dazu Voraussetzung.

Zur Handhabung der virtuellen Strahlenschutzszenarien wurde die Software Voxel2MCNP entwickelt. Mit ihrer Hilfe werden Szenarien modelliert, interaktiv visualisiert und in ein Format gebracht, mit dem die Strahlentransportsimulation durchgeführt werden kann.

 

 

Ansprechpartner: Debora Leone 

 

Beteiligte Mitarbeiter

 

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