امکان سنجی استفاده از شتاب دهنده های لیزری الکترون برای کاربرد در bnct

نوترون تراپی با بور یا bnct یک روش نوین در درمان تومورهای مغزی است. در این روش پس از تزریق داروی حامل بور و جذب آن در تومور، منطقه تومور توسط نوترون های با شدت و انرژی مناسب پرتودهی می شود. تخلیه ی انرژی حاصل از واکنش گیر اندازی نوترون توسط بور در ناحیه سلولی باعث نابودی آن می گردد. تاکنون چشمه های نوترونی مختلفی از جمله رآکتورهای هسته ای، انواع شتا ب دهنده ها، رادیوایزوتوپ ها، مولدهای نوترون و .... جهت استفاده در bnct مورد استفاده و یا بررسی قرار گرفته اند. امروزه تحقیقات وسیعی پیرامون ساخت یک چشمه نوترون با قابلیت نصب در بیمارستان در حال انجام می باشد که مهمترین آنها چشمه های فوتونوترون بر پایه شتابدهنده خطی الکترون است. در این نوع چشمه ها نوترون طی دو فرآیند ((e,? و (?,n) تولید می شود. علاوه بر شتابدهنده های خطی، شتابدهنده های لیزری نیز که قادرند ذرات باردار را در فواصل کوتاه تا انرژی های بالا شتاب دهند در زمینه های مختلف مورد توجه قرار گرفته اند. در این پروژه امکان استفاده از شتاب دهنده های لیزری الکترون جهت تولید فوتونوترون برای bnct مورد ارزیابی قرار گرفته است. یک شتابدهنده لیزری نوعی 3×?10?^10 الکترون در ثانیه با انرژی میانگین mev170 تولید می کند. به منظور ارزیابی امکان استفاده از این شتابدهنده درbnct ابتدا هدف مناسب، از نظر جنس و هندسه، برای تولید فوتونوترون طراحی و بهینه سازی گردید. مواد مختلفی از جمله سرب، بیسموت، تانتالیوم و تنگستن با هندسه های استوانه ای، کروی، نیم استوانه ای و نیم کره ای مورد بررسی قرار گرفتند. نوترون های تولید شده دارای طیف انرژی وسیعی می باشند که به طور معمول برای درمان مناسب نیستند و لازم است تا از نظر شدت و انرژی بهینه گردد، به این منظور یک مجموعه ی شکل دهنده ی طیف شامل کندکننده، بازتابنده، موازی کننده و فیلترها طراحی و بهینه سازی گردید. معیار بهینه سازی دستیابی به یک باریکه نوترون فوق حرارتی با کمترین میزان آلودگی به نوترون های حرارتی و سریع و نیز پرتوهای گاما در نظر گرفته شد. طراحی بهینه شامل فلوئنتال با ضخامت cm80 به عنوان کند کننده، سرب با ضخامت cm20 به عنوان بازتابنده و برای کاهش آلودگی های ناشی از نوترون های حرارتی وپرتوهای گاما cm1/0 بیسموت به عنوان فیلتر گاما و cm5/1لیتیوم-6 به عنوان فیلتر نوترون های حرارتی به دست آمد. در این حالت شار نوترون فوق حرارتی از مرتبه ?10?^4 ( n)?(cm^2 s) به دست می آید که با مقدار مورد نیاز برای درمان (?10?^9 ( n)?(cm^2 s)) فاصله ی چشم گیری دارد. نتایج نهایی نشان می دهد که با توجه به تکنولوژی لیزرهای فعلی، این نوع شتاب دهنده ها کارایی لازم برای تولید نوترون با شدت مناسب برای درمان را ندارند ولی می توان از این نوع چشمه ها در مطالعات دزیمتری نوترون و تحقیقات بیولوژیک استفاده نمود. همچنین با استفاده از صفحات شکافت پذیر به عنوان تکثیر کننده نوترون می توان میزان شار نوترون های فوق حرارتی را افزایش داد. کلیه مراحل فرآیند تولید نوترون و همچنین ترابرد نوترون در مجموعه شکل دهنده ی طیف توسط کد مونت کارلوی mcnpx شبیه سازی شد.