Регистрация / Вход
Прислать материал

14.604.21.0066

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.604.21.0066
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук
Название доклада
Создание ускорительного источника эпитепловых нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей
Докладчик
Таскаев Сергей Юрьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью исследования является создание ускорительного источника эпитепловых нейтронов, удовлетворяющего требованиям бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей. Достижения поставленной цели осуществляется путем разработки экспериментальных образцов ряда узлов ускорительного источника нейтронов, проведения модернизации установки, получения стационарного протонного пучка с током не менее 3 мА, генерации нейтронов, проведения in vitro и in vivo исследований и измерения параметров протонного пучка и нейтронного потока.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время перспективной методикой лечения злокачественных опухолей рассматривается бор-нейтронозахватная терапия, обеспечивающая избирательное уничтожение клеток опухоли путем накопления в них стабильного нерадиоактивного изотопа бор-10 и последующего облучения потоком эпитепловых нейтронов. Новизна предлагаемого подхода заключается в том, что для получения сильноточного протонного пучка предложено использовать новый тип ускорителя заряженных частиц - ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией, отличающийся высоким темпом ускорения ионов и, как следствие, малыми размерами, что важно для размещения установки в онкологической клинику. Для генерации нейтронов предложено использовать литиевую мишень, несмотря на низкую температуру плавления лития и его высокую химическую активность. Реализация реакции 7Li(p,n)7Be позволяет получить нейтронный пучок наилучшего для БНЗТ качества.
Описание исследования

При проведении исследований использованы следующие методики.

1. Аналитический обзор современной научно-технической литературы.

2. Проведение теоретических исследований, численных расчетов траекторий заряженных частиц в электрических и магнитных полях, численных расчетов методом Монте-Карло переноса нейтронов и гамма-излучения.

3. Разработка, изготовление и испытание экспериментальных образцов ряда элементов ускорительного источника нейтронов.

4. Модернизация источника нейтронов изготовленными экспериментальными образцами.

5. Проведение экспериментальных исследований для определения параметров протонного пучка и нейтронного потока, а также определения влияния нейтронного потока на жизнеспособность клеточных культур и лабораторных животных.

6. Разработка проекта технического задания на изготовление опытного образца компактного ускорительного источника эпитепловых нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии.

Результаты исследования

В результате проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Экспериментально измерена мощность дозы рентгеновского и гамма-излучения при поглощении протонов с энергией 2 МэВ в различных конструкционных материалах. Определено, что поглощение протонов в тантале и молибдене сопровождается минимальным уровнем мощности излучения. Применение тантала или молибдена при изготовлении подложки нейтроногенерирующей мишени, на которую напыляется литиевый слой, рекомендовано для минимизации уровня нежелательного рентгеновского и гамма-излучения при проведении БНЗТ.

2. Обнаружен и экспериментально измерен нежелательный поток вторичных заряженных частиц в ускорителе. Определены процессы, приводящие к появлению вторичных заряженных частиц. Предложены и реализованы средства подавления потока вторичных заряженных частиц.

3. Методом численного моделирования оптимизирована система формирования пучка нейтронов.

4. Методом численного моделирования определена степень завышения показаний дозиметра смешанного излучения ДВГН-01 на основе ТЛД 7Li и 6Li.

5. Разработаны и изготовлены экспериментальные образцы газовой обдирочной мишени, тонкой нейтроногенерирующей мишени, системы формирования пучка нейтронов, компактного источника высокого напряжения, тракта транспортировки пучка отрицательных ионов водорода, изоляторов проходного изолятора.

6. Осуществлена модернизация установки путем оснащения изготовленными экспериментальными образцами.

7. В результате проведенной модернизации установки улучшена высоковольтная прочность вакуумных ускоряющих зазоров и ток протонного пучка увеличен до 5 мА - рекордного значения среди ускорителей заряженных частиц, разрабатываемых в мире.

8. Измерены характеристики нейтронного потока. Впервые в мире на ускорительном источнике нейтронов изучено влияние нейтронного излучения на жизнеспособность клеточных культур, инкубированных в среде бора, и иммунодефицитных мышей с привитой опухолью. Продемонстрировано соответствие нейтронного потока требованиям БНЗТ.

9. Разработан проект технического задания на опытный образец компактного ускорительного источника эпитепловых нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии в условиях онкологических клиник.

Практическая значимость исследования
Практическая значимость исследования состоит в том, что экспериментально продемонстрирована возможность создания комактных ускорительных источников эпитепловых нейтронов, которые могут размещаться в онкологических клиниках с целью проведения бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей, в частности, для лечения глиобластомы, неподдающейся лечению никакими другими способами.
Уникальные характеристики разработанного ускорительного источника эпитепловых нейтронов - компактность, рекордное значение тока протонного пучка и плотности потока нейтронного излучения, идеальный для БНЗТ спектр нейтронного излучения - неизбежно вызовут интерес со стороны медицинских учреждений и научных организаций в мире.