بخشی از مقاله
مقدمه:
در سال های اخیر درمان به روش گیراندازی نوترون توسط بور (BNCT) مورد توجه قرار گرفته است. اولین آزمایش بالینی BNCT در ارتباط با امکان درمان ملانومای پوست، در آرژانتین در 9 اکتبر 2003 توسط کمیته ی ملی انرژی اتمی (CNEA) و مرکز پزشکی هسته ای مؤسسه ی Roffo انجام شد و حدود 30 نفر از بیماران مبتلا به ملانومای پوستی در آرژانتین درمان شدند.[2 , 1] همچنین، گزارش های اخیر، در مجموعه مقالات سیزدهمین کنفرانس بین المللی NCT، امکان استفاده از BNCT علاوه بر درمان تومورهای بدخیم مغز، درمان سرطان هایی مانند ریه ، مزوتلیوما و تومورهای نخاعی، ملانوما، کبد ، تیروئید و سرطان سینه مطرح شدBNCT .[3] بر پایه ی گیراندازی نوترون و جزو واکنش های شکافت هسته ای است. زمانی که 10B غیر اکتیو، که حدود %20 از بور طبیعی را تشکیل می دهد، تحت تابش نوترون با انرژی مناسب (0/025 eV) قرار می گیرد، 11Bبرانگیخته تولید می شود. نیمه عمر این ماده ی اکتیو حدوداً
10-12 S بوده و به ذرات آلفا و لیتیوم با انرژی بالا تبدیل می شود. این تبدیل در %94 موارد ذرات آلفا((4He و لیتیوم((7Li با انرژی های1/47 MeV و0/84 MeV به همراه گامای 0/48MeV بوده و در %6 موارد ذرات
909
آلفا و لیتیوم با انرژی های1/78 MeVو 1/01MeV تولید می شود. موفقیت درمان به روش BNCT به تحویل مقادیر کافی 10B به تومور و مقدار کم آن در بافت سالم اطراف، وابسته است. تحمل بافت سالم، توسط واکنشهای جذب هسته ای که توسط هیدروژن و نیتروژن بافت طبیعی رخ می دهد، تعیین می شود.[4]
روش کار:
با توجه به هزینه های بالای چشمه های نوترون طبیعی و راکتورها، در این مقاله از شتاب دهنده ی خطی الکترونی لیناک مدل Varian 2300 C/D برای تولید الکترون های 20MeV و از تنگستن به عنوان چشمه (e , ) به صورت استوانه ای با شعاع 5 cm و ضخامت 0/26 cm استفاده شد[5]، و برای چشمه ی فوتو-نوترون، چهار ماده ی سرب، اورانیوم طبیعی، Bed2 و D2O به دلیل داشتن سطح مقطع برهمکنش ( ,n ) مناسب انتخاب شدند. با استفاده از کد محاسباتی MCNPX، ابتدا شبیه سازی چشمه های فوتو- نوترونی صورت گرفت. در این شبیه سازی ها، تنگستن در فاصله ی 50 cm از شتابدهنده ی الکترونی لیناک قرار داده شد و چشمه های فوتو- نوترونی به صورت استوانه هایی هر یک با شعاع 6-12 cm و ضخامت های مختلف 3-8 cm در مقابل تنگستن قرار گرفتند. در نتیجه با قرار دادن لایه هایی با ضخامت های متفاوت از چهار ماده ی انتخاب شده و اجرای برنامه های گوناگون، شار بهینه سازی شده ی نوترون های پر سرعت امکان پذیر گردید. همچنین، با بررسی نمودار سطح مقطع انواع برهمکنش های نوترون با ماده، با استفاده از کد MCNP4C مانند برهمکنش های الاستیک، غیر الاستیک و گیراندازی نوترون و با توجه به رابطه ی شماره (1)، مواد مناسب از نظر میزان کند کنندگی و حفظ شار نوترون های حرارتی از بین مواد گوناگون برای طراحی BSAانتخاب شدند. این مواد به ترتیب میزان کند کنندگی و حفظ شار نوترون های حرارتی، عبارتند از: BeO،
Bed2، Plexyglass، Borated paraffin ، کربن ، (PE)Polyethylene، تفلون((CF2، آب
سنگین(.(D2O
رابطه ی شماره E'n=En (A2+2 Acos + 1 ) / (A+1)2 (1)
در این رابطه En و E'n به ترتیب انرژی نوترون فرودی و پراکنده شده، A عدد جرمی ماده ی پراکنده شده و زاویه ی بین نوترون فرودی و نوترون پراکنده شده می باشد.
910
نتایج:
به دنبال شبیه سازی های انجام شده مربوط به طراحی چشمه، شار بهینه سازی شده ی نوترون های پرسرعت مربوط به سه چشمه تقریبا نزدیک به یکدیگر به دست آمد. ابعاد این سه چشمه در جداول زیر آورده شده است.
