Формирование источника эпитепловых нейтронов на ускорителе “Прометеус” для исследовательских работ по созданию новых радиофармпрепаратов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

На медицинском ускорителе “Прометеус“ при энергии 200 МэВ был сконструирован источник быстрых и эпитепловых нейтронов и проведены измерения выхода быстрых и эпитепловых нейтронов детектором БДМН-100. Применялась тяжелая мишень NaI для получения быстрых нейтронов. На основе разработанных пяти различных защитных материалов от нейтронов был сформирован канал быстрых и эпитепловых нейтронов. С помощью нейтронного детектора БДМН-100 были измерены угловые зависимости мощности эквивалентной дозы на выходе нейтронного канала. Нейтронный источник имеет возможное применение для проведения исследовательских работ по созданию новых радиофармпрепаратов. Быстрые нейтроны можно применять для дистанционной терапии и контроля надежности электронных плат и микросхем. Также нейтронный пучок можно применять для исследования биологических объектов и клеток.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. В. Сиксин

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук Россия

Author for correspondence.
Email: antktech@inbox.ru
Russian Federation, 119991, Москва, Ленинский просп., 53

И. Ю. Щеголев

АО “Авангард”

Email: antktech@inbox.ru
Russian Federation, 215500, Сафоново, Смоленская обл., ул. Октябрьская, 78

References

  1. Сиксин В.В., Рябов В.А., Завестовская И.Н. Патент на изобретение №2808930 Устройство для формирования пучка нейтронов на протонном ускорителе комплекса “Прометеус”. Опубликовано 05.12.2023 Бюл.34.
  2. Заиди Л., Кашаева Е.А., Лежнин С.И. и др. // Ядерная физика. 2017. Т. 80(1). С. 63. https://doi.og/10.7868/S0044002717010160
  3. Butterworth K.T., McMahon S.J., Currell F.J., Prise K.M. // Nanoscale. 2012. V. 4. P. 4830.
  4. Hubbell J.H., Seltzer S.M. Tables of X-ray mass attenuation coefficients and mass energy-absorption coefficients. 1996. http://www.nist.gov/pml/data/xraycoef/
  5. Cui L., Her S., Borst G.R. et al. // Radiother Oncol. 2017. V.124. P. 344.
  6. Gerosa C., Crisponi G., Nurchi V.M. et al. // Pharmaceuticals. 2020. V.13. P. 192.
  7. Малютин Е.В., Сиксин В.В., Шемяков А.Е., Щеголев И.Ю. // Медицинская физика. 2019. № 4. С. 75.
  8. Бойко В.И., Демянюк Д.Г., Долматов О.Ю., и др. // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308. № 5. С. 77.
  9. Широков М., Юдин Н.П., Ядерная физика. Москва: Наука. 1980.
  10. Щеголев И.Ю., Емельянов В.М., Эпоксиуретановое связующее с увеличенной огнестойкостью, тепло- и термостойкостью. Патент № 2712044, АО Авангард, Российская Федерация. 2020. Бюл. № 3.
  11. Бормотов А.Н., Прошин А.П., Баженов Ю.М., Данилов А.М., Соколова Ю.А., Полимерные композиционные материалы для защиты от радиации. Москва: Палеотип, 2006. С. 26.
  12. Милинчук В.К. Радиационная химия // Соросовский Образовательный Журнал. 2000. № 4. С.26.
  13. Siksin V.V. // Bull. Lebedev Phys. Inst. 2019. V. 46. P. 19. https://doi.org/10.3103/S1068335619010068
  14. Siksin V.V. // Bull. Lebedev Phys. Inst. 2019. V. 46. P. 70. https://doi.org/10.3103/S1068335619020076
  15. Казаков В.П., Шарипов Г.Л. Радиолюминесценцияводных растворов. Москва: Наука, 1986. https://search.rsl.ru/ru/record/01001295055
  16. Алексеев В.И., Басков В.А., Дронов В.А., Львов А.И. и др. // Приборы и техника эксперимента. 2019. Т.2. С. 5. https://doi.og/10.1134/S0032816219020162
  17. Bayanov B.F., Bokhovko M.V., Kononov V.N., Kononov O.E. et al. // Nucl. Instr.& Meth. 1998. V. A413. P. 397.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Working frame of the process of precise guidance of the trajectory of a beam of protons with an energy of 100 MeV in the water phantom of the CDPI detector during a session in 2023, during which measurements of Kosl were taken. OSC-16 program window with a beam energy of 100 MeV.

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Schematic diagram of the experiment for measuring the attenuation coefficients of protective materials from neutron radiation in the 2023 sessions: 1 - proton accelerator, 2 - proton beam, 3 - water phantom of the CDPI detector, 4 - test sample of the protective material (protective screen), 5 - neutron moderator ball of the BDMN-100 detector, 6 - BDMN-100 detector unit, 7 - Bragg peak registered by the CDPI detector, 8 - orthogonal “prompt” neutrons, 9 - light-protective casing of the CDPI detector, 10 - CDPI lens, 11 - CDPI television camera, 12 - video input interface between the CDPI and the calculator, 13 - connecting cables, 14 - calculator.

Download (264KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Neutron beam attenuation coefficient depending on the mass thickness of the studied materials: N0 is the count rate in the absence of a protective screen; N is behind a protective screen; 1 is graphite [8]; 2 is boron carbide [8]; 3 is tungsten boride [8]; 4 are the results of our experiment for POW; 5, 6, 7, 8 are the results of the present experiment for the newly developed materials: 5 is T=UHMWPE with the addition of 5% amorphous boron; 6 is T+ (this is T with the addition of W); 7 is wiki-1 spheroplastic; 8 is wiki-2 spheroplastic.

Download (948KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Layout of the experiment on the “left” side of the setup: 1 – Prometheus accelerator; 2 – proton beam extracted from the accelerator; 3 – source-to-patient distance (SPD); 4 – coordinate system for referencing the beam to the x-axis, along which the dose is measured by the neutron detector; 5 – NaI crystal target for forming a fast neutron flux; 6 – direction of neutron emission from the NaI target at different angles to the proton beam direction; 7 – frame of the experimental setup on which the target 5 and neutron detector 8 were installed; 9 – detector positions in relation to the proton beam direction, which were determined by the markings on the frame; A, B, C, D, E – protective materials of various compositions creating shadow protection and forming a neutron beam in the channel; 10 – stopping points of fast neutrons in a water phantom moderator and their further slowing down to epithermal neutrons; 11 – water phantom for slowing down fast neutrons to epithermal neutrons.

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Scheme of the experiment [1] on the “right” part of the setup: F – adjustable diaphragm made of POV-40 material, which “cuts out” the required part of the neutron beam.

Download (707KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Fast neutron DER along the x-axis when the water phantom 9 is absent.

Download (745KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. DER of epithermal neutrons along the x-axis when a water phantom 9 was inside the channel.

Download (746KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences