Производство фотонейтронов и радиозотопов для медицины тормозным излучением на промышленных электронных ускорителях

Кураченко Ю. А.; Онищук Е. А.; Матусевич Е. С.; Коробейников В. В.

doi:doi:10.12737/1024-6177-2019-64-5-48-53

УДК 61 ГРНТИ 76.03 ГРНТИ 76.33 ОКСО 14.04.02 ОКСО 31.06.2001 ОКСО 31.08.08 ОКСО 32.08.12 ББК 51 ББК 534 ТБК 5708 ТБК 5712 ТБК 5734 ТБК 6212

Производство фотонейтронов и радиозотопов для медицины тормозным излучением на промышленных электронных ускорителях

Опубликовано в Медицинская радиология и радиационная безопасность · Том 64, Номер 5, 2019 · Страницы 48–53 · Рубрики: Радиационная физика, техника и дозиметрия

DOI 10.12737/1024-6177-2019-64-5-48-53

Получено: 17.09.2019 Одобрено: 21.10.2019 Опубликовано: 21.10.2019 Язык публикаций: RUS

Авторы

Кураченко Ю. А. ¹ · Онищук Е. А. ² · Матусевич Е. С. ³ · Коробейников В. В. ⁴

1 Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ) (главный научный сотрудник)
г. Москва и Московская область, Россия

2 Техническая академия Росатома
г. Москва и Московская область, Россия

3 Институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ (профессор)

4 Физико-энергетический институт (главный научный сотрудник)

АННОТАЦИЯ

Цель: Изучение возможности двойного использования существующих мощных промышленных ускорителей электронов для нейтронной терапии и производства радиоизотопов медицинского назначения. Для обоих приложений проведены расчёты, и результаты нормированы на характеристики существующего ускорителя MEVEX (средний электронный ток 4 мА при моноэнергетическом пучке электронов 35 МэВ). Материал и методы: Объединяющей проблемой для обоих приложений является задача охлаждения мишени: при мощности пучка ~ 140 кВт около ее половины высвобождается непосредственно в мишени. Поэтому в качестве мишени был выбран жидкий тяжелый металл, чтобы соединить высокое качество термогидравлики с максимальной производительностью как тормозного излучения, так и фотонейтронов. Мишени были оптимизированы с использованием прецизионных кодов для задач переноса излучения и термогидравлики. Оптимизация проводилась также по установке в целом: 1) по составу материала и конфигурации блока выведения фотонейтронов и 2) по схеме генерации радиоизотопов. Результаты: Фотонейтронный блок обеспечивает приемлемое качество пучка для НЗТ с большим значением плотности потока нейтронов на выходе ~ 2·1010 см–2с–1, что на порядок выше, чем значения на выходе работавших в прошлом и проектируемых ныне реакторных пучков для нейтронозахватной терапии. Достигнутая интенсивность на выходе пучка позволит во многих случаях отказаться от фракционированного облучения. Что касается производства радиоизотопов, то в расчётах по реакции (γ, n) можно получать 43 радионуклида в 5 группах. Например, по реакции Mo100(γ,n)99Mo предшественник 99Mo главного диагностического изотопа 99mTc после облучения мишени в течение 24 ч может быть наработан с удельной активностью ~ 6 Ки/г и полной активностью мишени 1,8 кКи. Заключение: Предложенные схемы генерации и вывода фотонейтронов и тормозного излучения имеют ряд очевидных преимуществ перед традиционными методами: а) применение ускорителей электронов для производства нейтронов намного безопаснее и дешевле, чем использование реакторных пучков; б) ускоритель с мишенью и блок вывода пучка фотонейтронов с необходимым оборудованием и оснасткой можно разместить на территории клиники; в) предлагаемая мишень для нейтронозахватной терапии, охлаждаемая жидким галлием, является экологически чистым материалом, т.к. его активация относительно невелика и быстро спадает до фонового уровня.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

промышленный ускоритель электронов тормозное излучение фотонейтроны нейтронозахватная терапия производство медицинских радионуклидов

Информация Литература

Авторы:

1. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ) (главный научный сотрудник)

г. Москва и Московская область, Россия

2. Техническая академия Росатома

г. Москва и Московская область, Россия

3. Институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ (профессор)

4. Физико-энергетический институт (главный научный сотрудник)

Тип:

Статья

Страницы:

с 48 по 53

Статус:

Опубликован

Классификаторы:

УДК 61 Медицина. Охрана здоровья
ГРНТИ 76.03 Медико-биологические дисциплины
ГРНТИ 76.33 Гигиена и эпидемиология
ОКСО 14.04.02 Ядерные физика и технологии
ОКСО 31.06.2001 Клиническая медицина
ОКСО 31.08.08 Радиология
ОКСО 32.08.12 Эпидемиология
ББК 51 Социальная гигиена и организация здравоохранения. Гигиена. Эпидемиология
ББК 534 Общая диагностика
ТБК 5708 Гигиена и санитария. Эпидемиология. Медицинская экология
ТБК 5712 Медицинская биология. Гистология
ТБК 5734 Медицинская радиология и рентгенология
ТБК 6212 Радиоактивные элементы и изотопы. Радиохимия

Язык материала:

русский

Ключевые слова:

промышленный ускоритель электронов, тормозное излучение, фотонейтроны, нейтронозахватная терапия, производство медицинских радионуклидов

Список литературы

1. Кураченко Ю.А., Вознесенский Н.К., Говердовский А.А., Рачков В.И. Новый интенсивный источник нейтронов для медицинских приложений // Мед. физика. 2012. Т. 38. № 2. С. 29-38.

2. Кураченко Ю.А. Фотонейтроны для нейтронозахватной терапии // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2014. №4. С. 41-51.

3. Кураченко Ю.А., Забарянский Ю.Г., Онищук Е.А. // Оптимизация мишени для производства фотонейтронов. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2016. №3. С. 150-162.

4. Кураченко Ю.А., Забарянский Ю.Г., Онищук Е.А. Применение фотонейтронов для лучевой терапии. Мед. радиология и радиационная безопасность. 2017. Т. 62. № 3. С. 33-42.

5. High Power Linacs for Isotope Production. MEVEX: The accelerator technology company. http: //www.mevex.com/Brochures/Brochure_High_Energy.pdf.

6. X-5 Monte Carlo Team. MCNP - A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and theory. LA-UR-03-1987. 2003. 484 p.

7. Koning A., Hilaire S., Goriely S. TALYS-1.9. A nuclear reaction program. ftp: //ftp.nrg.eu/pub/www/talys/talys1.9.pdf. 2017. 554 p.

8. STAR-CD®. CD-adapco Engineering Simulation Software - CAE and CFD Software.

9. НП-059-05: Правила ядерной безопасности подкритических стендов (ПБЯ ПКС-2005). Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии. М. 2005. https: //files.stroyinf.ru/Data1/47/47666/

10. Ralph G.B., Jerry D.C., David A.P. et al. A System of 99mTc production based on distributed electron accelerators and thermal separation // Nucl. Technology. 1999. V. 126. P. 102-121.

11. Купленников Э.Л., Довбня А.Н., Цымбал В.А. и др. Оценка наработки 99Мо и 99mТс на 9Ве(d,n) генераторе ХФТИ // ВАНТ. 2012. №4. С. 155-159. https: //vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2012_4/article_2012_4_155.pdf).

12. Riley K.J., Binns P.J., Harling O.K. Performance characteristics of the MIT fission converter based epithermal neutron beam. // Phys. Med. Biol. 2003. V. 48. P. 943-958.

13. Agosteo S., Foglio Para A., Gambarini G. et al. Design of neutron beams for boron neutron capture therapy in a fast reactor. In: IAEA-TECDOC-1223. 2001. P. 1-302.

14. Кураченко Ю.А. Реакторные пучки для лучевой терапии: критерии качества и расчетные технологии // Мед. физика. 2008. V. 38. № 2. С. 20-28.

15. Agosteo S, Foglio Para A, Gambarini G, et al. Design of neutron beams for boron neutron capture therapy in a fast reactor. In: IAEA-TECDOC-1223, 2001:1-302.

16. Kurachenko YuA. Reactor beams for radiation therapy: quality criteria and computational technologies. Medicinskaya fizika. 2008;38(2):20-8. (in Russian).

Доступ и загрузка

🗂 JATS XML ❝ Цитировать 📎 Цитирований

—

Просмотры

—

Загрузки

Цитирований

Индексируется в

Производство фотонейтронов и радиозотопов для медицины тормозным излучением на промышленных электронных ускорителях

Подтверждение

Регистрация