Фотонейтроны для нейтронозахватной терапии

29.12.2014 2014 - №04 Применение ядерных методов и средств

Ю.А. Кураченко

https://doi.org/10.26583/npe.2014.4.05

Статья является расширенным переводом сообщения на международной конференции RuPAC 2014 (Обнинск [1]). Проанализированы возможности организации нейтронозахватной терапии (НЗТ) на базе мощного ускорителя электронов средних энергий с энергией электронов 35 МэВ и средним током 4 мА. Подобные ускорители существуют и доступны на международном рынке. Материалом мишени выбран галлий, поскольку его наведенная активность спадает довольно быстро, выход нейтронов достаточен для организации НЗТ, а для характерного режима использования пучка спад активности материала мишени до фоновых значений происходит через четверо суток после выключения. Этот металл обладает необходимыми термогидравлическими характеристиками как теплоноситель – низкой температурой плавления и широким диапазоном температур жидкого состояния. Разработаны, исследованы и обоснованы расчетные модели генерации нейтронов, транспорта излучений в блоке вывода пучка и оптимизации характеристик пучка для НЗТ. Созданы расчетные технологии на базе транспортных кодов семейства MCNP, основанных на методе Монте-Карло. Для формирования требуемого спектра нейтронов и подавления мощного гамма-излучения мишени исследован ряд материалов и выбран оптимальный из них по совокупности характеристик (дифторид свинца). Показано, что по общепринятым характеристикам «in air» и «in phantom» сформированный пучок вполне соответствует требованиям НЗТ и в целом превосходит существующие и проектируемые реакторные пучки для радикальной нейтронозахватной терапии. Сопоставление выполнялось по «эталонному» для НЗТ пучку FCB Массачусетсткого технологического института (MIT, США), пучку эпитепловой колонны реактора TAPIRO (Италия) и пучку проектируемого специализированного реактора МАРС (Россия).

Ссылки

1. RuPAC 2014: XXIV Russian Particle Accelerators Conference. OCTOBER 6 – 10, 2014, OBNINSK, RUSSIA / Available at http://www.ippe.ru/ninf/konsem/RuPAC2014-Scientific-Program.pdf.
2. Кураченко Ю.А., Говердовский А.А., Рачков В.И. Новый интенсивный источник нейтронов для медицинских приложений // Медицинская физика. – 2012. – №2. – С. 29 – 38.
3. Кураченко Ю.А., Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Критерии качества нейтронных пучков для лучевой терапии // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2008. – №1. – С. 139 – 149.
4. Кураченко Ю.А. Реакторные пучки для лучевой терапии: критерии качества и расчетные технологии // Медицинская физика. – 2008. – №2 (38). – С.20-28.
5. Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С., Левченко А.В. Критерии качества реакторных пучков для нейтронозахватной терапии // Альманах клинической медицины. – Т. XVII. Часть 1. – М., 2008. – С. 329-333.
6. Kurachenko Yu. A. et al. Beam’s removing block for the MARS medical reactor, VI InternationalConference NUCLEAR AND RADIATION PHYSICS. – Almaty, Kazakhstan, 2007. Abstracts, p. 574.
7. Kurachenko Yu. A. Neutron Therapy Beam’s Performance Criteria, VII International Conference NUCLEAR AND RADIATION PHYSICS. – Almaty, Kazakhstan, 2009. Abstracts, PP. 268-269.
8. Кураченко Ю.А. Реакторные пучки для лучевой терапии. Расчетные модели и вычислительные технологии. Монография. / Palmarium Academic Publishing, OmniScriptum GmbH&Co. RG, Saarbrьcken, Deutschland (ISBN: 978-3-8473-9842-4) 2013. 372 p.
9. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч. I. / Под ред. чл.-корр. АН СССР К.А. Большакова. – М.: Высшая школа. –1976. 368 с.
10. Иванова Р.В. Химия и технология галлия.– М.: Металлургия. –1973. – 392 с.
11. Denise B Pelowitz, MCNPX USER’S MANUAL Version 2.4.0 - LA-CP-07-1473.
12. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and Theory. Authors: X-5 Monte Carlo Team //LA-UR-03-1987.April 24, 2003.
13. The Basics of Boron Neutron Capture Therapy. Доступно по адресу http://web.mit.edu/nrl/www/bnct/facilities/facilities.html
14. MIT BNCT Facilities. Fission Converter Beam (FCB). Доступно по адресу http://web.mit.edu/nrl/www/bnct/facilities/MIT BNCT Facilities.htm
15. Burn K.W. et al. Final Design and Construction Issues of the TAPIRO Epithermal Column, Report at ICNCT-XII, Oct. 9-13, 2006. ICNCT2006@antm.or.jp., http://icnct-12.umin.jp/
16. Reattore TAPIRO: ENEA Internal Document, DISP/TAP/85-1, 1985. In: Design of neutron beams for boron neutron capture therapy in a fast reactor/Current status of neutron capture therapy,IAEA-TECDOC-1223, 2001.
17. G. Rosi et al. ROLE OF THE TAPIRO FAST RESEARCH REACTOR IN NEUTRON CAPTURE THERAPY IN ITALY. Calculations and measurements // IAEA-CN-100/97. In: Research Reactor Utilization, Safety, Decommissioning, Fuel and Waste Management Proceedings of an international conference 10–14 November 2003 Santiago, Chile. PP. 325-338.
18. Кураченко Ю.А., Моисеенко Д.Н. МАРС и TAPIRO: реакторы малой мощности для нейтроно-захватной терапии // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2010. – №1. – С. 153 – 163.
19. Кураченко Ю.А. Оптимизация блока вывода пучка медицинского реактора МАРС // Альманах клинической медицины. – Т. XVII. Часть 1. – М., 2008. – С. 334-337.
20. Zamenhof R.G., Murray B.W., Brownell G.L., Wellum G.R., Tolpin E.I. Boron Neutron Capture Therapy for the Treatment of Cerebral Gliomas. 1: Theoretical Evaluation of the Efficacy of Various Neutron Beams, Med. Phys., 2: 47-60 (1975).

нейтронозахватная терапия электронный ускоритель фотонейтроны галлий активация мишени защита пациента превосходные характеристики пучка современные медицинские технологии

Ссылка для цитирования статьи: Кураченко Ю.А. Фотонейтроны для нейтронозахватной терапии. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2014. – № 4. – С. 41-51. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2014.4.05 .