Л. М. БАРКОВ, Б. Ф. БАЯНОВ, В. П. БЕЛОВ, Ю. И. БЕЛЬЧЕНКО, М. А. БОХОВКО2, Г. Е. ДЕРЕВЯНКИН, Г. И. ДИМОВ, А. С. ДОНИН, А. Н. ДРАНИЧНИКОВ, В. Н. КАРАСЮК, В. Н. КОНОНОВ2, О. Е. КОНОНОВ2, Н. К. КУКСАНОВ, Г. С. КРАЙНОВ, А. С. КРИВЕНКО, В. Е. ПАЛЬЧИКОВ, М. В. ПЕТРИЧЕНКОВ, В. В. ПРУДНИКОВ, В. Я. САВКИН, Р. А. САЛИМОВ, Г. И. СИЛЬВЕСТРОВ, А. Н. СКРИНСКИЙ, Г. Г. СМИРНОВ4, И. Н. СОРОКИН, А. С. СЫСОЕВ3, С. Ю. ТАСКАЕВ, М. А. ТИУНОВ, С. Н. ФАДЕЕВ, В. В. ШИРОКОВ

Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, Новосибирск

2ГНЦ РФ Физико-энергетический институт, Обнинск

3Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск

4РФЯЦ Институт технической физики, Снежинск

ОСНОВАННЫЙ НА УСКОРИТЕЛЕ ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ ДЛЯ НЕЙТРОНОЗАХВАТНОЙ ТЕРАПИИ
ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ

Нейтронозахватная терапия рака [1] привлекает вс╦ возрастающее внимание благодаря высокой биологической эффективности, избирательности и достигнутому прогрессу в клинических испытаниях на реакторах.

Для действительно широкого внедрения данной методики в лечебную практику был предложен оригинальный нейтронный источник на основе компактного и недорогого ускорителя, которым можно было бы оснастить практически каждую онкологическую клинику [2]. Суть предложения состоит в следующем. Пучок отрицательных ионов водорода инжектируется в электростатический ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией и после перезарядки отрицательного иона водорода в протон в перезарядной мишени на выходе из тандема формируется протонный пучок, ускоренный до энергии, соответствующей удвоенному потенциалу высоковольтного электрода. При сбросе протонного пучка на литиевую мишень в результате пороговой реакции 7Li(p,n)7Be генерируется поток нейтронов. При энергии протонов 2,5 МэВ образующиеся нейтроны имеют широкий спектр энергий вплоть до 790 кэВ и терапевтический нейтронный пучок формируется с помощью замедлителей, коллиматоров и отражателей. Наиболее привлекательный режим генерации нейтронов реализуется при энергии протонов 1,9 МэВ, что на 20 кэВ выше порога реакции. В этом случае рожденные нейтроны имеют низкую среднюю энергию ~30 кэВ, направлены впер╦д и могут быть прямо использованы для терапии. Отличительными особенностями проекта являются получение 40 мА протонного пучка, обеспечивающего время экспозиции в десятки минут для достижения необходимой терапевтической дозы 20 Гр.

В настоящее время ведутся работы по всем составным частям предложенного источника нейтронов. Осуществлена генерация 5 мА стационарного пучка отрицательных ионов водорода из поверхностно-плазменного источника с пеннинговской геометрией электродов. Разрабатывается проект тандемного поверхностно-плазменного источника с мультипольными магнитными стенками. Проводится численное моделирование транспортировки пучка отрицательных ионов водорода. Рассмотрены различные варианты перезарядной мишени [3] и определена мишень для реализации. На модернизированном имеющемся 1 МэВ ускорителе-тандеме проведены эксперименты по изучению высоковольтной прочности и автоэмиссионной нагрузки вакуумных зазоров с электродами большой площади [4]. Началось проектирование 2,5 МэВ ускорителя-тандема и его сооружение в выделенном 3-х уровневом защищенном зале [5]. Собран источник напряжения 1,25 МВ на основе секционированного выпрямителя ускорителя электронов ЭЛВ. Предложены и рассмотрены несколько вариантов нейтронообразующих мишеней [6] и изготовлен первый образец мишени с жидкометаллическим охлаждением [5]. Изготовлен теплообменник с водяным охлаждением и насос для прокачки жидкометаллического теплоносителя. Ведутся расчеты пространственно-энергетического распределения нейтронов источника и сопутствующего g , пространственного распределения поглощенной дозы и оптимизация физической защиты.

В данной работе описывается проект, текущее состояние его реализации и планы.

Список литературы

1. G. L. Locher, Biological Effects and Therapeutic Possibilities of Neutrons, Am. J. Roentgenol. Radium Ther. 36 (1936) 1.

2. B. Bayanov et al. Accelerator based neutron source for the neutron-capture and fast neutron therapy at hospital. Nucl. Inst. And Meth. In Phys. Res. A 413/2-3 (1998) 397-426.

3. Г. Е. Деревянкин и др. Перезарядная мишень 40 мА 2 МэВ ускорителя-тандема. Препринт ИЯФ 2001-23. Новосибирск. 2001.

4. Yu. Belchenko et al. APAC'01 Second Asian Particle Accelerator Conference. September 17-21, 2001, Beijing, China.

5. Yu. Belchenko et al. Proc. of IV ISTC Scientific Advisory Committee Seminar on "Basic Science in ISTC Activities". Akademgorodok, Novosibirsk, April 23-27, 2001, p. 138-147.

6. V. Belov et al, Neutron producing target for neutron capture therapy. Proc. 9th Intern. Symp. on Neutron Capture Therapy for Cancer, October 2-6, 2000, Osaka, Japan, p. 253.