硼中子俘獲治療中子靶設計

王君巖 孔海云 李德明

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

硼中子俘獲治療（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）是一種利用10B 在細胞尺度內發生中子俘獲核反應的二元靶向放射治療方法［1-3］。許多臨床研究表明，BNCT 對于一些復發性腫瘤和多發性腫瘤，特別是惡性膠質瘤、轉移性黑色素瘤有很好的療效［4-7］。隨著加速器技術的發展，基于加速器的 BNCT 裝置（Accelerator-Based BNCT，ABBNCT）因體積小、安全性高、污染小等優點被廣泛應用。這類裝置是由中子發生裝置與束流整形組件（Beam Shaping Assembly，BSA）組成。中子發生裝置即由加速器產生的質子束轟擊中子靶產生中子束；束流整形組件即將上述產生的中子束通過慢化準直后得到適用于BNCT 的中子束［8-10］。用于BNCT 的各項中子束性能參數應滿足IAEATECDOC-1223 報告的推薦值，其中對中子束的能量、通量、劑量以及方向性都做了要求［11］。中子靶作為AB-BNCT 的關鍵部件直接影響中子束流參數與BSA的設計。

目前AB-BNCT 的中子靶主要基于7Li（p，n）7Be與9Be（p，n）9B兩種核反應。9Be（p，n）9B反應閾值較高，為2.057 MeV。7Li（p，n）7Be 反應閾值僅為1.88 MeV，這對加速器產生質子能量要求更低，且打靶后產生中子束的慢化整形也更加容易，因此被認為更適合作為中子源的反應［12］。研究表明，2.5 MeV的質子束入射100 μm的固態鋰時，中子產額達到飽和［13］。但是鋰的熔點比較低，高功率的質子入射固態的鋰靶產生的熱量可能會造成靶的損壞。因此，鋰靶的散熱問題一直是個待解決的難題和研究熱點。

目前，BNCT采用的Li靶主要包括靜態固體靶、旋轉固體靶和液體靶。固體鋰靶主要采用靶底中布置冷卻水道、增大束流與靶的接觸面積等散熱方式。……