Оптимизация нейтронно-физических характеристик специализированного медицинского реактора

• Автор: Левченко, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Реакторы источники нейтронов для лучевой терапии

1.1 Нейтронзахватная и нейтронсоударная терапия.

1.2 Существующие источники нейтронов

1.2.1 Реакторы для нейтронной терапии

1.3 Характеристики реакторов мощностью ниже 0 кВт.

1.3.1 Реактор .

1.3.2 Специальный медицинский реактор.

1.3.3 Специальный медицинский жидкотопливный реактор

1.3.4 Реактор I А.

1.3.5 Реактор ОКЕ2
Выводы к главе 1
Глава 2. Выбор и оптимизация параметров активной зоны
2.1 Вводные замечания.
2.2 Расчетные инструменты.
2.3 Активная зона медицинского реактора на основе америция
2.3.1 Жидкосолевое топливо.
2.3.2 Тврдое топливо с обогащением.
2.3.3 Тврдое топливо с ,3 обогащением.
2.4 Активная зона медицинского реактора на основе урана.
2.4.1 Топливо на основе .
2.4.2 Топливо на основе .
2.5 Сравнение топливных композиций на основе америция и урана
2.6 Активная зона с использованием стержневых твэлов
2.6.1 Вертикальное расположение твэлов
2.6.2 Горизонтальное располоэсение твэлов
2.7 Сравнение топливных композиций на основе стержневых твэлов
2.8 Активная зона реакторной установки iV.
2.8.1 Нейтронюфизические характеристики реактора МАРС
2.8.2 Расчет эффективности стержней СУЗ.
2.8.3 Вес топливных стержней.
2.8.4 Расчет реактивности, вносимой при осушении активной зоны.
Выводы к главе 2
Глава 3. Терапевтический выигрыш при нейтронзахватной терапии.
3.1 Пути увеличения значений терапевтического выигрыша
3.2 Дозовые характеристики
3.2.1 Дозы создаваемые нейтронами в клетках ткани.
3.2.2 Дозы создаваемые фотонами в клетках ткани.
3.2.3 Пути уменьшения доз гаммаизлучения и быстрых нейтронов
3.2.4 Качественные характеристики пучка.
3.3 Оптимизация системы фильтров для реактора МАРС.
Расчетная модель
Фильтры.
3.4 Сравнение характеристик пучка реактора МАРС с пучками других реакторов.
3.5 Оптимизация сценария облучения пациента.
Выводы к главе 3
Заключение.
Список литературных источников


Энергии нейтронов, выведенных из активной зоны ядерного реактора, находятся в очень широком интервале: от долей эВ до нескольких МэВ. Энергетический спектр нейтронов в пучке возможно изменять с помощью специальных фильтров и замедлителей, например повышать среднюю энергию, убирая низкоэнергетическую компоненту (для НС'Г) или оставлять эпитепловые нейтроны (для НЗТ). К числу преимуществ реакторных нейтронов для лучевой терапии по сравнению с другими источниками нейтронов относятся: высокая энергетическая и пространственно-временная стабильность нейтронных пучков; большие геометрические сечения пучков и равномерность потока по сечению; близкое к мононаправленному распространение нейтронов. Широкомасштабное внедрение нейтронной терапии в клиническую практику онкологических диспансеров и радиологических центров страны в настоящее время полностью зависит от комплектования этих медицинских учреждений интенсивными источниками нейтронов, поэтому разработка малогабаритных ядерных реакторов, ориентированных на размещение в клинике с генерацией нейтронов для лучевой терапии, представляется актуальной задачей. В работе [1,2] были наиболее четко сформулированы требования по размещению реактора непосредственно в клинике. Реактор должен быть безопасным, что может быть достигнуто, в частности, за счет минимального оперативного запаса реактивности и минимальных изменений технологических параметров на всех стадиях его эксплуатации. Экологические требования к реакторной установке формулируются как минимальное количество радиоактивных отходов (отработавшего топлива и радиоактивных материалов) на один нейтрон в терапевтическом пучке. Специализированный медицинский реактор должен быть достаточно универсальным, поскольку требования к характеристикам нейтронного пучка при разных вариантах нейтронной терапии могут заметно отличаться. Нейтронные пучки должны обладать такими свойствами, чтобы обеспечить максимальный терапевтический эффект, который определяется отношением дозы облучения опухоли к дозе облучения здоровой ткани. Диссертация представлена в трех главах и заключении. В первой главе проанализированы реакторные установки, используемые для нейтронной терапии. Детально описаны реакторы, имеющие мощность до 0кВт, как более близкие к малым аппаратам, которые можно было бы разместить в клинике. Основной особенностью существующих реакторных установок используемых для НЗТ, при всем их многообразии является то, что это многоцелевые исследовательские реакторы большой мощности. Где медицинское применение есть только одна из многих функций. Качество пучков определяется теми или иными техническими характеристиками собственно реакторной установки. Во второй главе приведены результаты исследований, проведенных автором, по выбору и обоснованию геометрии активной зоны и ее составу. В главе последовательно изложены результаты и даны выводы но конечному варианту. В главе 3 представлены результаты оптимизации выводного пучка реактора «МАРС» и сопоставлены характеристики качества полученного пучка реактора по критериям качества с известными работающими или проектируемыми установками. НЗТ для реакторных пучков нейтронов реактора «МАРС». Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что предложены и обоснованы геометрия и состав активной зоны безопасного специализированного медицинского реактора, который может быть расположен непосредственно на территории онкологического центра. Система фильтров реактора оптимизирована с целью получения максимального терапевтического эффекта. Апробация работы. Ниже перечислены международные, всероссийские и отраслевые конференции и семинары, на которых представлялись материалы диссертационной работы. IX Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров», Обнинск, г. II Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине», Троицк г. III Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине», Троицк г. Диссертация содержит 6 страниц, рисунка, таблицу. Список литературы наименований.