, ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ДОЗОВЫЕ ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЙ В ФАНТОМЕ,
ОБЛУЧАЕМОМ НА ПУЧКЕ ГЭК-4 ИРТ МИФИ
Методом Монте-Карло по программе MCNP-4с2 выполнены расчеты дозовых распределений излучений в тканеэквивалентном фантоме при облучении на пучке ГЭК-4 ИРТ МИФИ и показана необходимость снижения вклада быстрых нейтронов при НЗТ на этом пучке.
Расчеты дозовых полей в фантоме из ткани проводились методом Монте-Карло в упрощенной цилиндрической геометрии. Параметры облучения соответствовали условиям облучения на пучке ГЭК-4 ИРТ МИФИ.
Облучаемый фантом представлял собой цилиндр радиусом 15 см и длиной 16 см, ось которого совпадала с осью пучка реактора. Геометрия рассматриваемой композиции приведена на рисунке.
Рис. 1. Геометрия задачи
Пучок ГЭК-4 моделировался дисковым мононаправленным источником радиусом 3 см, излучение которого падало нормально на торцевую поверхность фантома.
Для имитации условий облучения при НЗТ в фантом вводился 10В, при этом его концентрация принималась равномерной по ячейкам фантома, независимой от радиуса и равной 30 мг 10В /г ткани при х от 1 до 2 см (раковая опухоль) и r от 0 до 3 см и 10 мг 10В /г ткани в остальном пространстве. Для сравнений проводились расчеты без 10В.
Решение задачи проводилось в два этапа: решалась нейтрон – фотонная задача, в которой определялись характеристики полей нейтронов и вторичных фотонов, образующихся при прохождении нейтронов реакторного пучка в фантоме; отдельно решалась фотонная задача переноса в фантоме фотонов источника, представляющего собой паразитное фотонное излучение пучка реактора. Использовались ранее полученные и экспериментально подтвержденные спектры падающего нейтронного и фотонного излучений пучка ГЭК-4.
В качестве расчетных функционалов были выбраны: для нейтронной компоненты реакторного пучка: плотности потоков нейтронов различных энергетических групп (тепловые с энергией E < 0,46 эВ; эпитепловые с энергией 0,46 эВ < Е < 10 кэВ; быстрые с энергией Е > 10 кэВ), мощность кермы нейтронов различных энергетических групп, мощность кермы протонов, возникающих при взаимодействии нейтронов с азотом ткани, и мощность кермы альфа-частиц при введении в ткань бора, мощность кермы вторичных фотонов, образующихся при взаимодействии нейтронов с тканью. Для фотонной компоненты реакторного пучка: мощность кермы фотонов в облучаемой ткани.
Анализ полученных данных позволил сформулировать следующие выводы.
· Показана нечувствительность всех дозовых характеристик полей излучений в фантомах, за исключением альфа-излучения, к введению бора в концентрациях, используемых при НЗТ.
· Основной вклад в керму в раковой ткани дает альфа-излучение, возникающее в ней под действием тепловых нейтронов. Величина поглощенной дозы в раковой ткани примерно в 3 раза выше, чем в прилегающей к ней здоровой ткани. С учетом взвешивающих коэффициентов, учитывающих биологическое проявление воздействия радиации, эта разница достигает примерно 5 раз.
· Формирование кермы в здоровых тканях существенно зависит от качества пучка. Для пучка ГЭК-4 она определяется быстрыми нейтронами, керму которых необходимо снизить, по крайней мере, в несколько раз. Сравнениями кермы фотонного и нейтронного излучений в фантомах показано, что вклад фотонного излучения, особенно на толщине фантома более 10 см, может быть значительным, и его необходимо учитывать при планировании облучений НЗТ.
