基于加速器7Li(p,n)反應(yīng)的BNCT中子源及慢化體的優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭志琦 劉昌奇 張煒忠 戶志鳴 徐大鵬 姚澤恩,2

1（蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 蘭州 730000）

2（蘭州大學(xué)教育部中子應(yīng)用技術(shù)工程研究中心 蘭州 730000）

3（蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 蘭州 730000）

中子作為一種高傳能線密度（Linear Energy Transfer，LET）射線，具有較高的輻射生物效應(yīng)，所以廣泛應(yīng)用于生命及醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域［1-2］。其中硼中子俘獲療法（Boron Neutorn Capture Therapy，BNCT）是一種利用中子束和放射療法治療惡性腫瘤的方法，它在常規(guī)治療方法難以治療的惡性腫瘤（如腦膠質(zhì)腫瘤）上［3-5］有著非常廣泛的應(yīng)用前景。含10B藥物進(jìn)入人體后，會(huì)在腫瘤細(xì)胞內(nèi)富集，當(dāng)中子束照射腫瘤時(shí)，10B（n，α）7Li反應(yīng)生成高LET的α粒子和7Li核，它們能殺死≤10 μm的腫瘤細(xì)胞［6］，實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞水平上靶向選擇腫瘤細(xì)胞，這是其他常規(guī)治療方法無(wú)法比擬的，在原理上優(yōu)于目前外科手術(shù)、放射療法、化學(xué)療法、免疫療法和基因療法。BNCT發(fā)展初期，反應(yīng)堆源是主要且唯一的中子源，這限制了BNCT的推廣和發(fā)展［7-9］；20世紀(jì)90年代，基于加速器的硼中子俘獲治療（AB-BNCT）提出以后，許多國(guó)家都瞄準(zhǔn)了AB-BNCT的研究。2009年，日本成功研制出世界上第一臺(tái)基于加速器的硼中子俘獲治療的裝置。近年來(lái)美國(guó)、芬蘭、英國(guó)等十幾個(gè)國(guó)家也在開(kāi)展基于加速器的硼中子俘獲治療的研究［10］。中國(guó)的散裂中子源于2017年8月開(kāi)始研發(fā)適用于醫(yī)院的BNCT裝置，在原有的強(qiáng)流質(zhì)子加速器上研制，有望制成國(guó)內(nèi)首臺(tái)用于BNCT的加速器裝置［11］。相較于核反應(yīng)堆中子源，加速器中子源在keV能區(qū)擁有更高的中子產(chǎn)額，且伴隨放出的γ射線較少，另外還有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低及安全性高等優(yōu)勢(shì)，故其更適用于醫(yī)用BNCT。……