مقدمه:

در سال های اخیر درمان به روش گیراندازی نوترون توسط بور (BNCT) مورد توجه قرار گرفته است. اولین آزمایش بالینی BNCT در ارتباط با امکان درمان ملانومای پوست، در آرژانتین در ۹ اکتبر ۲۰۰۳ توسط کمیته ی ملی انرژی اتمی (CNEA) و مرکز پزشکی هسته ای مؤسسه ی Roffo انجام شد و حدود ۳۰ نفر از بیماران مبتلا به ملانومای پوستی در آرژانتین درمان شدند.[۲ , ۱] همچنین، گزارش های اخیر، در مجموعه مقالات سیزدهمین کنفرانس بین المللی NCT، امکان استفاده از BNCT علاوه بر درمان تومورهای بدخیم مغز، درمان سرطان هایی مانند ریه ، مزوتلیوما و تومورهای نخاعی، ملانوما، کبد ، تیروئید و سرطان سینه مطرح شدBNCT .[3] بر پایه ی گیراندازی نوترون و جزو واکنش های شکافت هسته ای است. زمانی که ۱۰B غیر اکتیو، که حدود %۲۰ از بور طبیعی را تشکیل می دهد، تحت تابش نوترون با انرژی مناسب (۰/۰۲۵ eV) قرار می گیرد، ۱۱Bبرانگیخته تولید می شود. نیمه عمر این ماده ی اکتیو حدوداً

۱۰-۱۲ S بوده و به ذرات آلفا و لیتیوم با انرژی بالا تبدیل می شود. این تبدیل در %۹۴ موارد ذرات آلفا((۴He و لیتیوم((۷Li با انرژی های۱/۴۷ MeV و۰/۸۴ MeV به همراه گامای ۰/۴۸MeV بوده و در %۶ موارد ذرات

۹۰۹

آلفا و لیتیوم با انرژی های۱/۷۸ MeVو ۱/۰۱MeV تولید می شود. موفقیت درمان به روش BNCT به تحویل مقادیر کافی ۱۰B به تومور و مقدار کم آن در بافت سالم اطراف، وابسته است. تحمل بافت سالم، توسط واکنشهای جذب هسته ای که توسط هیدروژن و نیتروژن بافت طبیعی رخ می دهد، تعیین می شود.[۴]

روش کار:

با توجه به هزینه های بالای چشمه های نوترون طبیعی و راکتورها، در این مقاله از شتاب دهنده ی خطی الکترونی لیناک مدل Varian 2300 C/D برای تولید الکترون های ۲۰MeV و از تنگستن به عنوان چشمه (e , ) به صورت استوانه ای با شعاع ۵ cm و ضخامت ۰/۲۶ cm استفاده شد[۵]، و برای چشمه ی فوتو-نوترون، چهار ماده ی سرب، اورانیوم طبیعی، Bed2 و D2O به دلیل داشتن سطح مقطع برهمکنش ( ,n ) مناسب انتخاب شدند. با استفاده از کد محاسباتی MCNPX، ابتدا شبیه سازی چشمه های فوتو- نوترونی صورت گرفت. در این شبیه سازی ها، تنگستن در فاصله ی ۵۰ cm از شتابدهنده ی الکترونی لیناک قرار داده شد و چشمه های فوتو- نوترونی به صورت استوانه هایی هر یک با شعاع ۶-۱۲ cm و ضخامت های مختلف ۳-۸ cm در مقابل تنگستن قرار گرفتند. در نتیجه با قرار دادن لایه هایی با ضخامت های متفاوت از چهار ماده ی انتخاب شده و اجرای برنامه های گوناگون، شار بهینه سازی شده ی نوترون های پر سرعت امکان پذیر گردید. همچنین، با بررسی نمودار سطح مقطع انواع برهمکنش های نوترون با ماده، با استفاده از کد MCNP4C مانند برهمکنش های الاستیک، غیر الاستیک و گیراندازی نوترون و با توجه به رابطه ی شماره (۱)، مواد مناسب از نظر میزان کند کنندگی و حفظ شار نوترون های حرارتی از بین مواد گوناگون برای طراحی BSAانتخاب شدند. این مواد به ترتیب میزان کند کنندگی و حفظ شار نوترون های حرارتی، عبارتند از: BeO،

Bed2، Plexyglass، Borated paraffin ، کربن ، (PE)Polyethylene، تفلون((CF2، آب

سنگین(.(D2O

رابطه ی شماره E’n=En (A2+2 Acos + 1 ) / (A+1)2 (1)

در این رابطه En و E’n به ترتیب انرژی نوترون فرودی و پراکنده شده، A عدد جرمی ماده ی پراکنده شده و زاویه ی بین نوترون فرودی و نوترون پراکنده شده می باشد.

۹۱۰

نتایج:

به دنبال شبیه سازی های انجام شده مربوط به طراحی چشمه، شار بهینه سازی شده ی نوترون های پرسرعت مربوط به سه چشمه تقریبا نزدیک به یکدیگر به دست آمد. ابعاد این سه چشمه در جداول زیر آورده شده است.