Комп’ютерна модель системи формування потоків теплових запізнилих нейтронів для ядерної медицини

Анотація

В роботі в середовищі Geant 4 була розроблена комп’ютерна модель осередку системи формування потоків терапевтичних пучків сповільнених нейтронів, яка заснована на використанні запізнілих нейтронів поділу. Сутність такого джерела нейтронів полягає в тому, що при взаємодії потужного електронного пучка з комбінованою мішенню з вольфраму та мішенню яка містить подільний матеріал, відбувається реакція поділу; в результаті якої випромінюються нейтрони. Якщо перенести активовану таким чином мішень на декілька десятків метрів в систему формування потоків нейтронів, яка складається з отеплювача, захисту, коліматору та відбивача, ми отримаємо компактне джерело нейтронів для ядерної медицини. Вагомою перевагою такого джерела нейтронів є відсутність гама фону від прискорювача електронів та комбінованої мішені, при цьому буде непотрібна громіздка система захисту. В середовище Geant 4 була розроблена геометрія цього осередку та проведена низка експериментів на 10⁷ нейтронів. При цьому використовувався фізичний лист QGSP BIC HP. Дослідження енергетичних спектрів нейтронів довело, що більше половини нейтронів, потоки яких формуються за допомогою такого осередку системи формування мають енергію < 20 кеВ, яка є придатною для використання в терапевтичних цілях. Аналіз отриманих в комп’ютерному експерименті даних дав можливість розробити модифікований осередок системи формування потоків терапевтичних пучків сповільнених нейтронів, який відрізняється від базового, наявністю цільного отеплювача з поліетилену з отворами для активованих мішеней, та відбивача з графіту. Аналіз отриманих даних довів, що в цьому разі кількість теплових нейтронів, які потрапляють на детектор зростає у 10 разів в порівнянні з базовим осередком, а енергія 80% частинок не перевищує 5 кеВ, що значно краще підходить для терапевтичних цілей.