基于加速器7Li(p,n)反应的BNCT中子源及慢化体的优化设计

TL99; 硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)作为一种有效的治疗癌症的方法,在全世界范围内已被广泛认可.基于7Li(p,n)反应的加速器中子源具有反应阈值低、中子产额高、平均中子能量低、易慢化等优点,是最具潜力实现BNCT的加速器中子源.首先采用蒙特卡罗程序Geant4(GEometry And Tracking)程序模拟了不同能量的质子轰击不同厚度锂靶的中子源特性,提出用3 MeV的质子轰击0.2 mm厚度锂靶的加速器参数设计方案.随后开展了中子慢化体的模拟和优化设计研究,提出了一种"26 cm MgF2+10 cm TiF3&q...

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Published in核技术 Vol. 45; no. 5; pp. 9 - 17
Main Authors 郭志琦, 刘昌奇, 张炜忠, 户志鸣, 徐大鹏, 姚泽恩
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 兰州大学核科学与技术学院 兰州 730000%兰州大学生命科学学院 兰州 730000%兰州大学核科学与技术学院 兰州 730000 2022
兰州大学教育部中子应用技术工程研究中心 兰州 730000
Subjects
硼中子俘获治疗
中子慢化
中子源
蒙特卡罗模拟
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ISSN0253-3219
DOI10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.050201

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Summary:TL99; 硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)作为一种有效的治疗癌症的方法,在全世界范围内已被广泛认可.基于7Li(p,n)反应的加速器中子源具有反应阈值低、中子产额高、平均中子能量低、易慢化等优点,是最具潜力实现BNCT的加速器中子源.首先采用蒙特卡罗程序Geant4(GEometry And Tracking)程序模拟了不同能量的质子轰击不同厚度锂靶的中子源特性,提出用3 MeV的质子轰击0.2 mm厚度锂靶的加速器参数设计方案.随后开展了中子慢化体的模拟和优化设计研究,提出了一种"26 cm MgF2+10 cm TiF3"的组合作为慢化层结构,采用0.08 cm的6Li作为热中子吸收层、1.5 cm的Bi作为γ吸收层.在加速器质子束流15 mA的条件下,模拟获得的慢化体出口超热中子注量率达到1.16×109 n·cm-2·s-1,快中子与超热中子比率(Φepi/Φfast)为21.64,热中子与超热中子比率(Φepi/Φth)为125.23,γ成分(Dγ/Φepi)达到1.82×10-13 Gy·cm2·n-1(epi),可以满足BNCT的研究需求.
ISSN:0253-3219
DOI:10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.050201