Ю. А. КАЗАНСКИЙ, В. А. ЛЕВЧЕНКО1
Обнинский государственный технический университет атомной энергетики
1 «Моделирующие системы»
РЕАКТОРНАЯ НЕЙТРОН-ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ
УСТАНОВКА ДЛЯ КЛИНИКИ
На примере разрабатываемого проекта представлены характеристики безопасного целевого медицинского реактора, который может быть установлен в клинике для использования технологий нейтрон-захватной и нейтрон-соударной терапии онкологических заболеваний.
Нейтронная терапия онкологических заболеваний основана на нейтронных пучках специального качества, требования к которым сформулированы медицинской физикой и апробированы соответствующими технологиями лечения. Клиники используют для решения своих задач многоцелевые исследовательские реакторы, которые имеют большие мощности и располагаются вдали от онкологических центров, что ограничивает возможности медиков и значительно удорожает лечение.
Для медицинских целей желательно использовать безопасный, недорогой одноцелевой реактор с пучком нейтронов требуемых параметров и установленный в клинике.
Целью предлагаемого проекта является разработка и создание специализированного медицинского реактора для нейтронной терапии онкологических заболеваний. Данный реактор предназначен для размещения и эксплуатации непосредственно в клинике.
Основные требования к характеристикам установки МАРС – это: минимальная мощность, компактность, технологичность, дешевизна, минимальный эксплуатационный персонал, внутренне присущая безопасность и отсутствие возможности использования делящегося материала в качестве сырья для ядерного оружия.
Основные характеристики реакторной установки МАРС
Тепловая мощность, кВт................................................................................... 10
Габариты установки, м.................................................................х2.5х3.0
Срок эксплуатации, лет..................................................................................... 20
Масса топлива (UO2, 17 % обогащение), кг................................................. 37
Плотность потока эпитепловых нейтронов в пучке, н/см2/с............. 5*109
Топливо, все конструкционные материалы активной зоны реактора, материалы для защиты от излучения и фильтрации пучка нейтронов взяты из набора уже имеющихся и хорошо зарекомендовавших себя в области ядерной энергетики, радиологии и медицины. Это позволяет использовать при производстве наиболее экономичные технологические процессы и сокращает время на создание пилотной установки.
Безопасность реактора основана на следующих заложенных в проект решениях: минимальный запас реактивности (не превышает долю запаздывающих нейтронов), минимальные изменения технологических параметров на всех режимах эксплуатации (максимальное изменение температуры теплоносителя 2,5оС), постоянство входной температуры теплоносителя, минимальное количество отработавшего топлива (мощность 10 кВт и старт-стопный режим работы)
В реакторе предусмотрены два выводных пучка нейтронов, характеристики которых позволяют использовать для терапии онкологических заболеваний и нейтрон-захватную и нейтрон-соударную технологии.
Ближайший аналог – реактор TAPIRO (Италия) имеет мощность 5 кВт и топливо с обогащением 90 % по U-235. Такое высокое обогащение делает сложным использование данного реактора в клинике.
Потенциальными пользователями установки МАРС могут быть онкологические центры, имеющие необходимые помещения и квалифицированный персонал для лечения раковых опухолей посредством пучка нейтронов. Такие центры имеются практически в каждой стране в большем или меньшем количестве.
Срок создания пилотной установки при отсутствии тормозящих факторов – 3 года. Стоимость лечения онкологических заболеваний с использованием нейтрон-захватной терапии составляет 10000 $ в России и 50000 $ в Западных странах. При условии, что на одной реакторной установке будет проводиться лечение 400 пациентов в год, и полагая, что только 25 % полученных средств могут идти на компенсацию капитальных затрат, установка окупится в России за 4 года.
