Evaluating the dependency of neutron spectra and dose rate on the irradiation field size for fast neutron therapy purposes

Abstract

Циклотрон Томского политехнического университета ТПУ типа Р7М в настоящее время используется для разработки радиофармацевтических препаратов и лечения онкологических заболеваний. Для дистанционной терапии необходимы достаточно большие потоки быстрых нейтронов, которые могут создавать достаточные уровни поглощённой дозы излучения в раковой ткани не менее 0,1 гр/ мин при расстоянии источник-пациент 1 м. Целесообразно использовать реакцию 9Be (d, n) 10B с энергией дейтрона 13,6 МэВ. Средняя энергия испускаемых нейтронов рассчитывалась по коду PACE 4 (LISE++), который составлял около 5,2 МэВ, а наиболее вероятная энергия около 2,5 МэВ. Уточнены и оценены параметры полей нейтронного облучения, энергетических спектров и поглощённых доз излучения нейтронов источником 9Be(d, n) на основе циклотрона методом нейтронной активации и гамма-спектрометром в диапазоне энергий нейтронов от 0 до 14 МэВ для более эффективного лечения онкологических заболеваний. В процессе этого исследования на окно коллиматора были вставлены экспериментальные работы с фольгами Al, Fe, Cu и Cd. Исследованы различные размеры полей нейтронного облучения, которые могут регулироваться съёмным полиэтиленовым коллиматором для исследования характеристик нейтронного пучка. Результаты имитационных работ с кодами MCNP-4C и PACE 4 (LISE++) хорошо согласуются с экспериментальными данными и литературой, учитывающей некоторые важные различия в зависимости от размера коллимационного поля.