Calculation of dose contributions of electron and charged heavy particles inside phantoms irradiated by monoenergetic neutron

単色エネルギー中性子照射におけるファントム内での電子及び荷電重粒子による線量寄与の計算

佐藤 大樹   ; 高橋 史明  ; 遠藤 章   ; 大町 康*; 宮原 信幸*

Satoh, Daiki; Takahashi, Fumiaki; Endo, Akira; Omachi, Yasushi*; Miyahara, Nobuyuki*

中性子の生物影響評価において、生物体内での二次粒子生成を含めた放射線挙動の情報は重要である。本研究ではモンテカルロシミュレーション技術を応用することにより、中性子被ばくにおける生物体内の放射線輸送及びエネルギー沈着過程を解析した。さまざまな照射条件及び照射対象に対する荷電粒子種毎の吸収線量や沈着エネルギーの分布を、汎用粒子輸送コードPHITSを用い計算した。本研究で示すエネルギー沈着過程の微視的な解析は、PHITSのイベントジェネレータモードにより実現されたものであり、従来の線量計算手法では不可能であった。サイズの異なる球ファントムへの中性子照射シミュレーションから、電子の吸収線量への寄与が、ファントムのサイズ増加及び照射中性子のエネルギー減少に伴い増加することを明らかにした。また、マウスのボクセルファントムへの2.0MeV中性子照射により、マウス体内では吸収線量は均一に分布し、おもに荷電重粒子によりエネルギーを沈着することを示した。これらの計算を通して、モンテカルロシミュレーションが、中性子被ばくにおける電子及び重荷電粒子による線量寄与の解析に有用であることがわかった。

The radiation-transport code PHITS with an event generator mode has been applied to analyze energy depositions of electron and charged heavy particles in two spherical phantoms and a voxel-based mouse phantom upon neutron irradiation. The calculations using the spherical phantoms quantitatively clarified the type and energy of charged particles which are released through interactions of neutrons with the phantom elements and contribute to the radiation dose. The relative contribution of electrons increased with increase in the size of the phantom and with decrease in the energy of the incident neutrons. Calculation with the voxel-based mouse phantom given 2.0-MeV neutron irradiation revealed that the doses to different locations inside the body are uniform, and that the energy is mainly deposited by recoil protons. The present study has demonstrated that analysis using PHITS can yield dose distributions that are accurate enough for RBE evaluation.