با پيشرفت تكنولوژي و استفاده روزافزون از فناوري هسته¬اي در زمينه¬هاي مختلف ، كنترل پرتوهاي گسيل -شده از جمله پرتوهاي گاما و نوترون با قابليت نفوذ بالا ، از اهميت بالايي برخوردار است. بتن از مناسب ترين و پركاربردترين مصالح براي ساخت حفاظ تابش¬هاي هسته¬اي نوترون و گاما مي¬باشد؛ زيرا علاوه بر دارا بودن خواص سازه¬اي مناسب، بسيار متنوع بوده و با تركيب مواد مختلف با چگالي¬هاي گوناگون مي¬توان بتني با ويژگي هاي متفاوت بدست آورد. ديواره¬هاي ساخته شده از بتن معمولي، ضخيم است و در صورت محدود بودن فضاي قابل استفاده و يا مواردي كه افزايش شدت پرتوها، منجر به افزايش بيش از حد ضخامت حفاظ¬ مي شود، مي توان ضخامت بتن مورد نياز را با استفاده از بتن سنگين كاهش داد. در اين پژوهش با استفاده از كاني بوردار الكسيت، بتن سنگين ساخته شده است. ازكاني گالنا نيز به عنوان ماده پايه جهت افزايش چگالي نمونه¬ها استفاده شده است. نمونه¬هاي ساخته شده از نظر چگالي، تضعيف پرتو گاما و استحكام فشاري مورد آزمايش قرار گرفته¬اند. نتايج بدست آمده از آزمايشات چگالي (3cm/gr9/3- 64/3 چگالي) و ضخامت لايه نيم جذب(cm 84/2 با توجه به پرتوهاي گاماي صادره از چشمه 60Co)، نشاندهنده مناسب بودن و كاربردي بودن تركيب اين كاني ها در تضعيف پرتويي است.. علاوه بر آزمايش، شبيه سازي با روش مونت كارلو با كد MCNP نيز براي بررسي حفاظ سازي نوتروني و فوتوني بتن هاي ساخته شده انجام شده كه مقايسه نتايج حاكي از تطابق خوب آزمايشات و محاسبات است.

ارائه روش جديد در پرتودرماني كارسينوماي لب با طراحي اپليكاتور مخصوص افزايش دهنده دوز در راستاي درمان يكي از جمله رايجترين سرطان هاي لب كه معمولا 25% تا 30% سرطان هاي رايج دهان را تشكيل مي دهد با استفاده از بيم الكتروني مي باشد. روش مزبور يكي از موثرترين راه‌هاي مقابله با تومورهاي سرطاني به خصوص در مرحله I رشد تومور مي باشد. هدف از آن روش پرتودرماني رساندن بيشترين دز اشعه به ناحيه تومورال حين مصون ماندن بافت سالم مجاور آن مي باشد. زيرا در پرتودرماني وجود گراديان دز زياد ميان ناحيه تومورال و ارگان هاي در خطر، ايده آل مي باشد. پرتودرماني با بيم الكتروني از جمله مفيدترين درمان ها براي كارسينوم لب بوده و از جمله ويژه گي هاي بيم الكتروني مي توان به همگوني توزيع دز براي تابش به تومور و كاهش آسيب به بافت هاي سالم در عمق بيشتر نسبت به تومور اشاره كرد. براي پرتودرماني تومورهاي كوچك كارسينوم لب٬ دز اشعه در حدود 45-50 Gy استفاده مي‌شود. اين در حالي است كه براي تومورهاي بزرگ علاوه بر دز ذكر شده٬ استفاده از دز اضافي در حدود 25 Gy با استفاده از براكي تراپي توصيه مي شود. بنابراين ارائه راهكار جهت درمان تومورهاي بزرگ لب به روش پرتودرماني بسيار مفيد و كاربردي بوده و از اهميت ويژه برخوردار است. لازم به ذكر است كه در اين روش براي اولين بار قطعه دهاني افزايش دهنده دز اشعه براي تومور لب طراحي و ارزيابي مي شود. در طراحي و ارزيابي روش و همچنين قطعه دهاني از علوم مهندسي مكانيك٬ فيزيك پزشكي و پرتوپزشكي استفاده خواهد شد. با آن كه ارائه روش ها و الگوريتم هاي دقيق و صحيح در پرتودرماني از مهمترين فعاليت هاي كشورها در زمينه درمان سرطان مي باشد٬ ولي تا جايي كه محققان اطلاع دارند اين اولين روش درمان در نوع خود با استفاده از قطعه دهاني افزايش دهنده دز تومور مي باشد.

براي نگهداري پسمانهاي سطح بالا (high level waste) از كانتينرهاي ويژه اي كه معمولا از فولاد يا بتون ساخته مي شوند استفاده مي شود. مرتضوي و همكارانش قبلا موفق به ساخت نوعي بتون با چگالي بالا گرديدند كه از نقطه نظر دانسيته ، تضعيف پرتو گاما و هزينه، نسبت به تمامي بتونهاي با چگالي بالايي كه تاكنون ساخته شده اند، ارجحيت داشت و گزارش مربوط به آن در سال 2007 ميلادي منتظر گرديد. با توجه به اينكه در تحقيق مورد اشاره هيچ اقدامي براي بهينه سازي بتون ساخته شده به منظور حفاظ سازي در برابر نوترون انجام نشده بود در اين پژوهش با افزودن كاني كلمانيت به بتون، كوشش گرديده است تا علاوه بر تضعيف شار نوترون از طريق تسخير نوترونها در بور از توليد موادي كه بواسطه برخورد نوترون با بتون فعال مي شوند، جلوگيري گردد. براي توليد اين بتون علاوه بر مواد اصلي تشكيل دهنده بتون يعني سيمان، ميكروسيليس، و آب در نسبتهاي آزمايشي مشخصي مورد استفاده قرار گرفت، از كاني هاي گالنا (محتوي سرب) و كلمانيت قرار گرفت، از كاني هاي گالنا (محتوي سرب) و كلمانيت (محتوي بور كه جاذب نوترون است) استفاده گرديد. نمونه هاي ساخته شده از نظر چگالي، تضعيف پرتور، استحكام و ... مورد آزمايش قرار گرفتند. چگالي نمونه هاي بتون ساخته شده در اين تحقيق بسيار بالا بوده و در حد 4100 تا 4580kg/m3 قرار داشت. اندازه گيري لايه نيم جذب نمونه هاي بتون براي تضعيف پرتوهاي گاماي 1/25 MeV تابش شده از كبالت - 60 ، لايه نيم جذبي معادل 2/49cm را نشان داد. مقاومت فشاري نمونه هاي ساخته شده نيز قابل توجه بوده و از تغييراتي معادل kg/m2 و 464- 398 قرار داشت. مقايسه چگالي، لايه نيم جذب براي پرتوهاي گاما با نمونه هاي گزارش شده در ساير مطالعات در ايران و ساير كشورها از منحصر به فرد بودن اين نمونه ها حكايت دارد. بدين ترتيب با استفاده از يك تركيب بهينه از عوامل تشكيل دهنده بتون، به ويژه بهره گيري از كاني كلمانيت كه به وفور در كشور يافت مي شود، ساخت حفاظهاي پرتوي با قابليتهاي بسيار بالا در نگهداري پسمانهاي سطح بالا نظير ميله هاي سوخت مصرف شده در راكتور هاي هسته اي امكان پذير شده است.

مرتضوي و همكارانش قبلا موقق به ساخت نوعي بتون با چگالي بالا گرديدند كه از نقطه نظر دانسيته، تضعيف پرتو گاما و هزينه، نسبت به تمامي بتونهاي با چگالي بالايي كه تاكنون ساخته شده اند، ارجحيت داشت و گزاترش مربوط به آن در سال 2007 ميلادي منتشر گرديد. با توجه به اينكه در تحقيق مورد اشاره هيچ اقدامي براي بهينه سازي بتون ساخته شده به منظور حفاظ سازي در برابر نوترون انجام نشده بود، در اين پژوهش با افزودن كاني داتوليت به بتون، كوشش گرديده است تا علاوه بر تضعيت شار نوترون از طريق تسخير نوترونها در بور از توليد موادي كه به واسطه برخورد نوترون با بتون فعال ميشوند، جلوگيري گردد. براي توليد اين بتون علاوه بر مواد اصلي تشكيل دهنده بتون يعني سيمان، ميكروسيليس، و آب كه در نسبتهاي آزمايشي مشخصي مورد استفاده قرار گرفت، از كاني هاي گالنا (محتوي سرب) و داتوليت (محتوي بور كه جاذب نوترون است) استفاده گرديد. نمونه هاي ساخته شده از نظر چگالي، تضعيف پرتو، استحكام و ... مورد آزمايش قرار گرفتند. چگالي نمونه هاي بتون ساخته شده در اين تحقيق بسيار بالا بوده و در حد 4420 تا 465kg/m3 قرار داشت. اندازه گيري لايه نيم جذب نمونه هاي بتون براي تضعيف پرتوهاي گاماي 1/25MeV تابش شده از كبالت 60، لايه نيم جذبي مادل 2/56cm را نشان داد. مقاومت فشاري نمونه هاي ساخته شده نيز قابل توجه بوده از تغييراتي معادل kg/m2و522-448 قرار داشت. مقايسه چگالي، لايه نيم جذب براي پرتوهاي گاما و مقاومت فشاري نمونه هاي بتون ساخته شده در اين تحقيق با نمونه هاي گزارش شده در ساير مطالعات در ايران و ساير كشورها از منحصر به فرد بودن اين نمونه ها حكايت دارد. بدين ترتيب با استفاده از يك تركيب بهينه از عوامل تشكيل دهنده بتون، به ويژه بهره گيري از كاني داتوليت كه به فور در كشور يافت مي شود، ساخت حفاظهاي پرتوي با قابليتهاي بسيار بالا در بخشهايي نظير راكتورهاي هسته اي امكان پذير شده است.

با قالب گيري از ريه طبيعي انسان، ريه مصنوعي از جنس سيليكون ساخته شد. قفسه سينه از جنس پلكسي گلاس و به صورت دو جداره ساخته شد. فضاي بين جداره ها از آب پرشد تا قدرت سيگنال MRI تصويربرداري رزونانس مغناطيسي افزايش يابد. كيسه اي نازك به حجم 1/5 ليتر از سيليكون به عنوان ديافراگم مصنوعي ساخته شد و در قفسه سينه جايگذاري شد. براي شبيه سازي عمل دم و بازدم از پمپ پيستوني استفاده شد و همچنين از موتور و گيربكس به منظور ايجاد حركت رفت و برگشتي بهره گرفته شد. فانتوم ها اغلب براي ارزيابي تكنيك هاي تصويربرداري و براي ارزيابي دقت و صحت تصاوير يا دستگاه خاص استفاده مي شود. مهم ترين ويژگي فانتوم ها تكرارپذيري بالاي آن ها است. در پرتودرماني براي تحليل و شبيه سازي حركت ارگان ها، زماني كه يك توالي يا پروتكل جديد نياز به سنجش مي باشد، مي توان از فانتوم متحرك استفاده كرد. با اين حال اكثر فانتوم ها براي اهداف خاص ساخته شده اند كه معمولاً فاقد حركت مي باشند. لازم به ذكر است كه يك فانتوم ايستا نمي تواند براي شبيه سازي و اعتبارسنجي حركات به كار رود. استفاده از يك فانتوم متحرك و پويا با حركت شبه انسان، تحت عنوان فانتوم تنفسي به عنوان ابزاري براي ارزيابي پرتودرماني ريه با قابليت تصويربرداري رزنانس مغناطيسي، بسيار مفيد و كاربردي خواهد بود. به بياني ديگر فانتوم تنفسي مي تواند در شبيه سازي دقيق، سريع، آسان و ارزان حركت ريه و تومور آن استفاده شود.