基于中子管中子发生器的硼中子俘获癌症治疗法的可行性研究

发布时间：2017-09-13 13:11

  本文关键词：基于中子管中子发生器的硼中子俘获癌症治疗法的可行性研究

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【摘要】：硼中子俘获治疗作为一种被全世界范围内广泛公认的癌症治疗方法,被全世界多所研究机构进行研究。该项研究成功的关键在于寻找到一种稳定且产额高的中子源。目前国际上的临床研究都基于反应堆中子源,但是反应堆中子源有着不可回避的缺点,如价格高,安全性差以及群众的可接受性差。基于以上考虑,本论文研究采用中子管中子发生器作为硼中子俘获癌症治疗法的中子源的可行性。相比于反应堆,中子管中子发生器从造价,安全性以及公众接受性都是有优势的。根据国际原子能机构提出的硼中子俘获治疗的中子能量标准,需要在治疗装置出口处产生能量介于0.5 e V到10 ke V的超热中子。中子管中子发生器直接产生的中子能量为14.1 Me V,其能量远高于超热中子,因此需要利用装置将中子的能量降低到超热中子范围,这样的装置被称为束流整形系统。束流整形系统主要利用中子与材料中的元素发生非弹性散射对中子进行慢化,降低中子能量。一般来讲,中子通量在中子通过束流整形系统的时候会大量降低,过低的中子通量会增长治疗时间。为了解决这个问题,整套治疗装置应该包含倍增系统,用于弥补中子数量在束流整形系统中的损失,比较理想的选择是天然铀与低浓度浓缩铀的组合。本论文研究主要采用基于蒙特卡洛方法的MCNP程序,采用软件数值模拟方式完成。本人采用MCNP 4C版本设计装置模型,充分利用中子管中子发生器体积小的优势,将多支中子管同时应用,作为硼中子俘获治疗的中子源。同时,本人分别设计了针对肝癌,脑胶质瘤以及皮肤恶性黑色素瘤的束流整形系统的倍增体、慢化体、反射体等部分,使得装置出口处的超热中子通量,快中子剂量和伽马射线剂量等指标满足国际原子能机构规定的硼中子俘获治疗标准。本论文研究结果表明,中子管中子发生器可以替代反应堆作为硼中子俘获治疗的中子源。
【关键词】：硼中子俘获治疗 中子管中子发生器 MCNP 束流整形系统
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.55
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 引言7-8
• 第一章 硼中子俘获治疗简介8-14
• 1.1 硼中子俘获治疗景8-10
• 1.1.1 硼中子俘获治疗的产生8
• 1.1.2 硼中子俘获治疗的发展历史8-9
• 1.1.3 硼中子俘获治疗国际研究现状9-10
• 1.1.4 硼中子俘获治疗中国研究现状10
• 1.2 硼中子俘获治疗的作用机理10-11
• 1.2.1 基本作用机理10
• 1.2.2 传能线密度10-11
• 1.2.3 相对生物效应11
• 1.3 硼中子俘获治疗主要治疗病症11-12
• 1.3.1 脑胶质瘤11-12
• 1.3.2 肝癌12
• 1.3.3 皮肤恶性黑色素瘤12
• 1.4 硼携带剂研究进展12-14
• 1.4.1 硼携带剂的发展12
• 1.4.2 硼携带剂的展望12-13
• 1.4.3 硼浓度测量方法13-14
• 第二章 硼中子俘获的中子源14-16
• 2.1 硼中子俘获对中子的要求14
• 2.2 中子的分类14
• 2.3 硼中子俘获中子源种类14-15
• 2.3.1 核反应堆中子源14
• 2.3.2 自发裂变中子源14-15
• 2.3.3 基于加速器的中子源15
• 2.4 中子管中子发生器15-16
• 2.4.1 中子管中子发生器的发展现状15
• 2.4.2 中子管中子发生器的工作原理15-16
• 第三章 蒙特卡洛方法与MNCP程序16-21
• 3.1 蒙特卡罗方法思想16
• 3.2 蒙特卡罗方法在粒子输运问题中的应用16
• 3.3 MCNP程序16-17
• 3.3.1 MCNP发展历史与数据库16
• 3.3.2 数据和核反应16
• 3.3.3 源指定16
• 3.3.4 计数和输出16
• 3.3.5 降低方差技巧16-17
• 3.4 中子的随机模拟过程17
• 3.5 光子的随机模拟17
• 3.5.1 简单的物理处理17
• 3.5.2 详细的物理处理17
• 3.6 对MCNP输出结果的分析17-18
• 3.6.1 平均值17
• 3.6.2 方差17-18
• 3.6.3 MCNP的计算效率18
• 3.7 实验数据来源18-21
• 第四章 模型建立和模拟结果21-46
• 4.1 肝癌硼中子俘获治疗21-31
• 4.2 脑胶质瘤硼中子俘获治疗31-39
• 4.3 皮肤恶性黑色素瘤硼中子俘获治疗39-46
• 结论46-47
• 参考文献47-51
• 在学期间发表论文情况51-52
• 致谢52

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本文编号：843895