Регистрация / Вход
Прислать материал

14.604.21.0065

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.604.21.0065
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук"
Название доклада
Разработка компактного нейтронного источника высокой интенсивности для бор-нейтронозахватной терапии онкологических заболеваний
Докладчик
Скалыга Вадим Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка основных систем, создание и исследовательские испытания макета компактного нейтронного источника высокой интенсивности для бор-нейтронозахватной терапии онкологических заболеваний
Актуальность и новизна исследования
Проект позволит разработать компактный нейтронный D-D генератор с достаточно высокой плотностью нейтронного потока (свыше 10^10 cm^-2 s^-1), который сможет заменить ядерные реакторы и ускорители. Продукт будет отличаться высочайшей конкурентоспособностью ввиду существенно меньших габаритов и стоимости, простотой эксплуатации, отсутствия вредных побочных продуктов, возможности установки источника в уже существующих помещениях с незначительной доработкой в плане радиационной безопасности
Описание исследования

В ходе проведенных разработок были использованы стандартные и оригинальные методики. Для экспериментальных исследований параметров плазмы макета компактного нейтронного источника при использовании для ее нагрева СВЧ излучения с частотой 75 ГГц был использован метод одиночного зонда Ленгмюра, а также метод определения концентрации плазмы по уширению контуров спектральных линий атомов вследствие эффекта Штарка. Для экспериментальных исследований параметров ионного пучка, формируемого в макете компактного нейтронного источника, при использовании для нагрева плазмы СВЧ излучения с частотой 75 ГГц, был использован метод измерения тока пучка с помощью цилиндра Фарадея, метод измерения пространственного распределения ионного пучка с помощью цилиндра Фарадея с малым входным отверстием, для определения состава ионного пучка был использован метод магнитостатического анализатора, а для измерения эмиттанса ионного пучка был использован «пеппер-пот» метод. Для экспериментальных исследований параметров нейтронного потока, генерируемого макетом компактного нейтронного источника при использовании для нагрева плазмы СВЧ излучения с частотой 75 ГГц, был использован метод измерения нейтронного потока с помощью системы нескольких пропорциональных нейтронных счетчиков с различным амплитудным откликом.

Результаты исследования

В ходе работ проведены экспериментальные исследования параметров плазмы макета компактного нейтронного источника при использовании для ее нагрева СВЧ излучения с частотой 75 ГГц. Продемонстрирована возможность существенного увеличения плотности плазмы вплоть до 2∙1014 см-3.

Также проведены экспериментальные исследования параметров ионного пучка, формируемого в макете компактного нейтронного источника, при использовании для нагрева плазмы СВЧ излучения с частотой 75 ГГц. Продемонстрирована возможность снижения эмиттанса пучка до рекордного значения 0,03 π∙мм∙мрад.

Также в ходе работ проведены экспериментальные исследования параметров нейтронного потока, генерируемого макетом компактного нейтронного источника при использовании для нагрева плазмы СВЧ излучения с частотой 75 ГГц. Использование более плотных ионных пучков позволило поднять плотность нейтронного выхода с мишени до 1010 с-1см-2.

Разработаны программы и методики исследовательских испытаний макета компактного нейтронного источника.

Корректировка эскизной конструкторской документации на макет компактного нейтронного источника по результатам экспериментальных исследований.

Проведена доработка макета компактного нейтронного источника.

Проведены исследовательские испытания макета компактного нейтронного источника.

Проведено сопоставление результатов, полученных с использованием разработанного макета компактного нейтронного источника и ближайших аналогов.

Разработано ТЗ на  проведение ОКР по теме «Создание опытно-промышленного образца компактного нейтронного источника высокой интенсивности для бор-  нейтронозахватной терапии»

Разработано технико-экономического обоснования разработки продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера.

Проведено обобщение и оценка результатов ПНИ.

Разработаны рекомендации по дальнейшему использованию результатов ПНИ.

Практическая значимость исследования
Результаты исследований будут способствовать существенному прогрессу в области лечения онкологических заболеваний. В ходе работ будет создан макет компактного нейтронного источника. После этого станет возможна разработка и создание прототипа компактных, недорогих и эффективных источников нейтронов, пригодных для размещения в клиниках. Результаты смогут быть использованы для постановки НИР и ОКР и в дальнейшем для создания принципиального нового продукта, не имеющего аналогов, как в России, так и во всем мире. Источник нейтронов, который может быть создан в ходе дальнейшей работы, позволит существенно удешевить методику лечения онкологических заболеваний с использованием бор-нейтронозахватной терапии, обеспечит возможность безопасного размещения таких систем в уже существующих клиниках, что принципиально повысит доступность данного метода лечения. После проведения клинических испытаний и принятия необходимых протоколов лечения такие нейтронные источники смогут использоваться в клиниках по всему миру для лечения заболеваний, в случае которых другие существующие методы малоэффективны. Количество организаций, в которых будет целесообразна установка подобного оборудования, составляет как минимум несколько сотен. Каждая установка такого типа сможет обслуживать до 1000 пациентов в год.
Прямыми потребителями ожидаемых результатов являются компании производители медицинского оборудования для лучевой терапии, а также научно-исследовательские центры по всему миру, занимающиеся разработками в области бор-нейтронозахватной терапии (более 100). При сотрудничестве с такими партнерами может быть создан конечный коммерческий компактный нейтронный источник для медицинских приложений. Данный продукт не будет иметь аналогов на рынке, будет являться уникальным, поэтому потенциальными потребителями являются все клиники, специализирующие на лечение онкологических заболеваний.