Адрес:	630090 Новосибирск, пр. Лаврентьева 11, Институт ядерной физики
Телефон.:	(3832) 35-97-07
Факс:	(3832) 34-21-63
Эл. почта:	dimov@inp.nsk.su

Участвующие организации:

• Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), Новосибирск, Россия
• Российский федеральный ядерный центр - Всесоюзный научно исследовательский институт технической физики (ВНИИТФ), Челябинск, Россия
• Физико-энергетический институт (ФЭИ), Обнинск, Россия
• Медицинский радиологический научный центр РАМН (МРНЦ РАМН), Обнинск, Россия

• Институт нейтронной физики и реакторной технологии, Карлсруе, Германия
• J. F. Crawford, Paul Scherrer Institute, Швейцария

Предполагаемые трудозатраты на выполнение проекта в чел.-мес.: 312,9

Продолжительность проекта: 24 месяца

Краткое содержание проекта: Целью проекта является разработка концептуального проекта основанного на ускорителе источника нейтронов для нейтронной терапии в условиях госпиталя, пригодного для коммерческого использования. Достижение цели проекта осуществляется проведением необходимых исследовательских и проектных работ.

Нейтронная терапия в последние годы привлекает вс╦ возрастающее внимание благодаря высокой биологической эффективности нейтронов при взаимодействии с клетками злокачественных образований. Она реализуется в двух вариантах: нейтронозахватная терапия (НЗТ) и терапия быстрыми нейтронами (ТБН). Особенно перспективной представляется бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ), поскольку в настоящее время синтезированы содержащие изотоп ¹⁰B фармпрепараты, которые после введения в кровь пациента создают концентрацию изотопа ¹⁰B в опухолевой ткани в 3 раза большую, чем в здоровой ткани, что обеспечивает возможность избирательного поражения раковой опухоли.

В настоящем проекте предполагается осуществлять генерацию нейтронов пут╦м сброса интенсивного протонного пучка на литиевую мишень, используя пороговую реакцию ⁷Li(p,n)⁷Be. Отличительной особенностью данного проекта является работа в двух режимах: у порога реакции при энергии протонов 1,883¸ 1,890 МэВ, когда благодаря кинематической коллимации пучок нейтронов имеет хорошую направленность впер╦д и необходимый для БНЗТ спектр в области энергий 30 кэВ с высокой эффективностью использования протонов, и при энергии протонов 2,5 МэВ, когда максимум спектра нейтронов смещается до энергии 790 кэВ, необходимой для ТБН, а для БНЗТ нейтронный пучок формируется с помощью замедлителей и коллиматоров. Также отличительными особенностями данного проекта являются получение 40 миллиамперного протонного пучка, обеспечивающего время экспозиции в десятки минут для достижения необходимой терапевтической дозы 20 Гр и использование ускорителя-тандема с вакуумной изоляцией, а не ускорителя прямого действия.

Предлагаемый проект основан на богатом накопленном опыте. В ИЯФ разработан оригинальный электростатический ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией, запитываемый мощным источником высокого напряжения от высоковольтного выпрямителя производимого в ИЯФ промышленного ускорителя серии ЭЛВ. Специфика геометрии ускоряющих электродов и оптики тандема позволяет достигнуть максимальной над╦жности работы, что проверено на 1 Мэв-ном прототипе тандема, работающем в качестве инжектора в синхротрон. Над╦жность работы источника высокого напряжения проверена широким использованием ускорителей типа ЭЛВ в технологических целях во многих промышленных предприятиях и фирмах в России и за рубежом. В ИЯФ предложен и реализован поверхностно-плазменный метод генерации отрицательных ионов и разработаны базовые модификации поверхностно-плазменных источников, работающих на большинстве крупных протонных ускорителей мира. Для физики высоких энергий и генерации пучков вторичных частиц создавались линзы с тв╦рдым и жидким литием и жидкометаллические мишени. В ФЭИ имеется богатый опыт в изучении распределений рождаемых нейтронов и поглощенной дозы.

В ходе выполнения проекта будет проведено экспериментальное моделирование и исследование важнейших узлов установки, а именно: создан прототип тандемного ускорителя на полное напряжение и ток и изучена его работа в импульсном режиме; проведено макетирование перезарядной мишени в высоковольтном электроде тандема; создан квазистационарный прототип источника ионов H ^-  и изучена его работа. Будет проведено компьютерное моделирование прохождение пучка в тр╦хмерных электрических и магнитных полях с уч╦том пространственного заряда и выбрана оптимальная геометрия фокусирующей оптики. Будет обеспечена необходимая стабильность энергии протонов не хуже 0,1 %. Будет изготовлена литиевая мишень и проанализирован тепловой режим е╦ работы при больших мощностях энерговыделения.