Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание ускорительного источника эпитепловых нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
бор-нейтронозахватная терапия, злокачественная опухоль, ускоритель заряженных частиц, эпитепловые нейтроны, система формирования пучка

Цель проекта:
1. Создание ускорительного источника эпитепловых нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей. 2. Создание новых экспериментальных образцов ряда элементов ускорительного источника эпитепловых нейтронов для получения в длительном стабильном режиме стационарного протонного пучка с энергией 2,5 МэВ и с током 3 мА, для формирования потока эпитепловых нейтронов, удовлетворящего требованиям БНЗТ.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Разработка, изготовление и испытание новых экспериментальных образцов следующих элементов ускорительного источника эпитепловых нейтронов: газовой обдирочной мишени, нейтроногенерирующей мишени, системы формирования пучка нейтронов, компактного источника высокого напряжения, тракта транспортировки ионного пучка, изоляторов проходного изолятора.
Проведение экспериментальных исследований по изучению рентгеновского и гамма-излучения при поглощении протонов в различных конструкционных материалах, по взаимодействию ионного пучка с остаточным и обдирочным газом, по увеличению тока и энергии протонного пучка.

2. Получение в длительном стабильном режиме стационарного протонного пучка с энергией 2,5 МэВ и с током 3 мА.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Ускорительный источник эпитепловых нейтронов для возможности проведения бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей в онкологических клиниках.

2. Многие научные и технологические решения новые. Планируется получение не менее 4-х патентов.

3. Работа определяет мировой уровень в части получения пучка нейтронов, наилучшим образом удовлетворяющего требованиям БНЗТ. Из всех разрабатываемых проектов только проект компании Hitachi для национального онкологического центра в Токио может обеспечить такео же высокое качество пучка нейтронов.

4. Проведение теоретических, расчетных и экспериментальных работ. Основной риск связан с обеспечением высоковольтной прочности ускоряющих зазоров при увеличении тока ионного пучка.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Основная область применения: источник эпитепловых нейтронов для БНЗТ.
Результаты могут быть использованы для создания источников быстрых нейтронов для терапии быстрыми нейтронами, моноэнергетических нейтронов для калибровки детекторов темной материи, резонансных гамма-квантов для оперативного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, для генерации позитронов.

2. Бор-нейтронозахватная терапия злокачественных опухолей.

3. Внедрение новой методики лечения злокачественных опухолей в клиническую практику.

4. Проведение совместных исследований в рамках международного сотрудничества. Изготовление источников эпитепловых нейтронов для клиник и научных центров.

Текущие результаты проекта:
Разработана новая система формирования пучка нейтронов, в которой впервые предложено использовать составной замедлитель из фторидов магния и алюминия и составной отражатель из свинца и графита. Такая система позволяет сформировать пучок нейтронов в наибольшей степени соответствующего требованиям БНЗТ.
Разработана и изготовлена новая нейтроногенерирующая мишень, в которой тонкий литиевый слой напыляется на охлаждаемые водой танталовые трубочки. Применение тантала позволяет создать мишень с максимальным временем эксплуатации, определяемым радиационным блистерингом, и с минимальным уровнем сопутствующего нежелательного гамма-излучения, генерируемого при поглощении протонов в мишени. При изготовлении мишени используется минимальное количество конструкционных материалов, что позволяет заметно уменьшить активацию и не мешать формировать качественный нейтронный пучок. Изготовление такой мишени стало возможным после отработки технологии пайки танталовых трубочек в медный корпус.
Разработан и изготовлен компактный источник высокого напряжения (секционированный выпрямитель) с так называемой «перевернутой» геометрией. В источнике высоковольтный терминал размещен внизу, что позволяет разместить проходной изолятор ускорителя внутри источника питания и существенно уменьшить высоту всего ускорительного источника нейтронов. Данная схема позволяет обеспечить непосредственное соединение соответствующих секций с промежуточными электродами ускорителя и отказаться от применения делителя.