Нейтроный генератор для дистанционной радиотерапии и ядерной медицины Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

НЕЙТРОНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ РАДИОТЕРАПИИ И ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ

С.В. Акулиничев, В.М. Скоркин Институт ядерных исследований РАН, Москва skorkin@inr.ru

Рассмотрена перспектива использования сильноточного нейтронного генератора Т-400 (Франция) для нейтронной и нейтрон-захватной терапии. Источник нейтронов на основе нейтронного генератора является относительно недорогой и более безопасной установкой по сравнению с ядерным реактором. Для генерации нейтронов используются реакции T(d, n) 4He и D(d, n)3He при энергии дейтронов 400 кэВ. Выход быстрых нейтронов для указанных реакций составляет соответственно около 5-10 с- и 1-10 с- при токе ионов дейтерия порядка 20 мА.

Для нейтрон-захватной терапии могут использоваться как нейтроны из DT реакции так и нейтроны из DD реакции с энергией ~ 2 МэВ. Быстрые нейтроны из этих реакций конвертируются и замедляются в эпитепловые нейтроны с помощью системы формирования из вольфрама, свинца, графита и полиэтилена. Плотности потока тепловых, эпитепловых и быстрых нейтронов облучаемую поверхность были рассчитаны на основе метода Монте-Карло с помощью программы MCNP. В случае использования DT реакции имеется более высокая примесь быстрых нейтронов. Плотность потока эпитепловых нейтронов может составлять для двух

9 -2 —1 8 -2 —1

реакций 2-10 см -с и 1-10 см -с , соответственно.

На прототипе DT источника нейтронов на основе нейтронного генератора НГ-400 были измерены плотности потока тепловых нейтронов в твёрдотельном фантоме размером 20х20х20 см методом активационного анализа. Плотность потока тепловых нейтронов превышала 1-108 см-2-мКл-1. С помощью фантома была исследована биологическая эффективность вторичного излучения от захвата тепловых нейтронов в жидкокристаллических наночастицах комплекса (ДНК-Gd), содержащих ~10 атомов гадолиния. Биологические образцы с клетками и наночастицами размещались внутри фантома на глубине 5 см. При флюенсе тепловых нейтронов на биологические образца около 5-1011 см-2 и концентрации наночастиц на поверхности клеток ~10 на клетку поглощённая доза вторичного фотонного и электронного излучения составила ~30 Гр.

В активационном канале установки на основе сильноточного нейтронного генератора Т-400 возможна наработка на быстрых нейтронов радионуклидов и стабильных нуклидов для ядерной медицины. В частности перспективных а- и в -

225 А 2130- 221^. 211а. 89с 166тт

излучающих радионуклидов: Ac, Bi, Fr, At, Sr, Ho.

NEUTRON GENERATOR FOR DISTANT RADIOTHERAPY AND NUCLEAR MEDICINE

S.V.Akulinichev and V.M.Skorkin Institute for Nuclear Research of RAS, Moscow 117312

We have considered the perspectives of application of the high-current neutron generator T-400 (France) for the purposes of the neutron therapy with fast neutrons, of neutron capture therapy with thermal neutrons and the nuclear medicine. For fast neutrons with the energy of about 14 MeV the flux density may be of the order of 2-108 cm-2-s-1 and the dose rate of the order of 5 Sv/min. The flux density of slow neutrons may be

q _о _1 q _о _1

from 2-10 см- -s- to 1-10 см- -s- , depending on the reaction mechanism. Moreover, the generator may be effective for the radionuclide production for nuclear medicine. For example, the a- and в - emitting nuclides 225Ac, 213Bi, 221Fr, 211At, 89Sr, 166Ho for radio-immunotherapy may be produced with a high output.