Источники нейтронов на базе ускорителей для задач нейтронной и нейтронозахватной терапии

• Автор: Кононов, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

Глава 1. Источники нейтронов на основе ускорителя

1.1. Основные расчетные соотношения

1.1.1 Выход нейтронов

1.1.2 Кинематические соотношения

1.2 Расчет дважды дифференциального выхода нейтронов

1.2.1 Реакция Т(р,п) Не

1.2.2 Реакция D(d,n)3He

1.2.3 Реакция T(d,n)4IIe
1.2.4 Реакция 7Li(p,n)7Be
1.3 Сравнение реакций
Выводы из главы
Глава 2. Оптимизация пучка эпитепловых нейтронов
2.1 Моделирование источника нейтронов в области энергий падающих протонов в припороговой области (энергия 1880 кэВ - 2 МэВ)
2.2 Моделирование источника нейтронов в области энергий протонов больше 2 МэВ..
2.3 Выбор материала замедлителя
2.3.1 Характеристики пучка нейтронов в воздухе
2.4 Дозовые распределения внутри фантома
Выводы из главы
Глава 3. Экспериментальные исследования эпитеплового источника нейтронов на базе ускорителя
3.1 Измерение потока тепловых нейтронов внутри фантома
3.2 Исследования формирователя эпитепловых нейтронов методом времени пролета ..65 Выводы из главы
Глава 4. Расчетные и экспериментальные исследования источника быстрых нейтронов на
базе ускорителя
4.1 Выход нейтронов из толстых мишеней
4.2. Пучки быстрых нейтронов для дистанционной терапии
4.2.1 Реакция 7Li(/?,«)7Be
4.2.2 Реакция 9Be(d,n)i0B
4.2.3 Реакция 7Li(d,«)24He
4.3 Измерения дозовых распределений внутри фантома для источника нейтронов на
основе реакции 7Li(d,n)24Ple
Выводы к главе
Заключение
Литература

Введение
Каждый год около двух миллионов больных раком по всему миру получают одну из форм лучевой терапии. Почти целый век это, в основном, была дистанционная фотонная (рентгеновская) и электронная терапия, а также внутриполостная терапия имплантированными радиоактивными источниками (брахитерапия).
Основные методы лечения рака представлены на рис. 1. Лучевая терапия является одним из основных методов, применяемых в онкологии, как отдельно от других, так и в сочетании с другими представленными методами. В лучевой терапии выделены три направления по частицам, воздействующим на клетки опухоли:
• электроны, как собственно электронные пучки, так и как частицы для генерации гамма-пучков на медицинских ускорителях, и уже в тканях преобразующиеся снова в электроны;
• ядра отдачи водорода, кислорода, углерода и азота от реакций с нейтронными пучками, из ядерных реакторов, мишеней циклотронов и ускорителей;
• ускоренные ионы водорода, углерода и др., разгоняемые до высоких энергий на больших ускорителях.
МРНЦ РАМН разрабатывает подход, в котором терапия гамма-источником сочетается с терапией пучком быстрых нейтронов для повышения эффективности лечения опухоли. Кроме того, используется терапия быстрыми нейтронами (дистанционная), нейтронозахватная (борнейтронозахватная) и дистанционная терапия с использованием буста (усиления эффекта) за счет введения препарата, содержащего бор.

Сочетанная 7-п терапия

ТБН ядра отдачи 'БЦр.п) 0,01-0,3 МэВ 0,01-0,3 МэВ ’УШ.п) 1-15 МэВ
БНЗТ ,,гВ(п,сх)7С! 'и(р.п) 1-104эВ
Буст ядра отдачи + '°В(п,ос)7и 7и(р,п)
Рис. I. Лучевая терапия при лечении злокачественных новообразований.
В настоящее время лучевая терапия, особенно в ее современных подходах, демонстрирует довольно высокий процент излечения (более 50% для ряда злокачественных новообразований). Однако, требуется изыскать дополнительные подходы для того, чтобы помочь пациентам со злокачественными новообразованиями, не поддающимися лечению при помощи стандартных методик радиотерапии. Соответственно, такие методы станут серьезным прорывом в применении специализированных форм лучевой терапии за последние 30 лет и расширят стандартные области ее применения. Эти методы включают протонную терапию, терапию тяжелыми ионами, терапию, использующую искусственно созданные повышенные концентрации веществ с высоким сечением взаимодействия с нейтронами внутри опухоли, нейтронную радиотерапию. Новые подходы в ряде случаев весьма эффективны и дарят надежду большому числу пациентов, которым не способна помочь традиционная лучевая терапия.

0,925 8,

0,975

1,025

1,075
1,1 48,

1,35 40,

1,875

1,925

Выход гамма-лучей из тонкого слоя мишени, в котором падающие протоны с энергией Т тормозятся на величину энергии с17, равен , , сг„ (Т| )
dYM)=-^-dTx. (20)
Рассчитанный выход гамма-лучей из толстой 7Li мишени в зависимости от энергии протонов представлен на рисунке 13. Погрешность выхода гамма-лучей определяется точностью данных по сечению и не превышает 5-7%. В области энергии протонов ниже порога 71л(р,я)7Ве реакции результаты расчета удовлетворительно согласуются с результатами измерений [23]. Для уменьшения интенсивности сопутствующих гамма-лучей из 71л(р,р ’y)7Li мишень должна иметь оптимальную толщину, соответствующую торможению протонов от начальной энергии Т до порога Т\. Расчетный выход сопутствующих гамма-лучей для мишени с оптимальной толщиной также представлен на рисунке 13.