質子治療機房中次級中子反射分布的模擬研究

李 想 高宇楠 高 韓 閆聰沖,2 湯 薇 孫 亮,2

1（蘇州大學放射醫學與輻射防護國家重點實驗室蘇州215123）2（江蘇省高校放射醫學協同創新中心蘇州215123）

質子在腫瘤的放射治療中具有獨特的深度劑量特性，可以利用它來顯著降低目標體積近端和遠端正常組織的劑量，所以原則上質子療法比常規光子療法更具有實質性的臨床優勢［1-2］。但在治療過程中質子束打靶后會產生次級中子，而次級中子能量較高，最高可達質子最大能量，所以質子加速器治療機房中會存在復雜的次級輻射，對于輻射防護來說次級中子是重要目標之一［3］。質子加速器機房中多采用普通混凝土中嵌入鐵板進行屏蔽。中子與物質的相互作用比較復雜，主要有散射和吸收兩種，其作用方式與中子能量有關。鐵本身并不是非常有效的中子屏蔽材料，但由于它的自身屬性，可以通過非彈性散射減慢能量高于847 keV的中子［4-7］。而能量低于這個閾值的中子在鐵中只能通過彈性散射損失能量，這種屏蔽效率非常低，所以鐵屏蔽對能量低于1 MeV的中子的防護能力較差。與鐵發生非彈性散射后，穿過鐵屏蔽層的中子能量大多在1 MeV左右，混凝土（或者其他氫化材料）可以有效吸收大部分較低能量的中子，所以在混凝土中嵌入鐵板的屏蔽設計理論上對質子機房中的中子防護最為有效。關于質子機房屏蔽中鐵、混凝土以及二者組合的屏蔽屬性已經存在大量的研究［8-10］，屏蔽墻中混凝土和鐵板的厚度不變時，混凝土和鐵的對中子的反應截面決定了鐵屏蔽的嵌入位置越是靠近機房內部，次級中子在機房外造成的影響越小。……