Measurement of 100- and 290-MeV/A carbon incident neutron production cross sections for carbon, nitrogen and oxygen

炭素, 窒素, 酸素に対する100MeV/A及び290MeV/A炭素入射中性子生成断面積の測定

執行 信寛*; 魚住 祐介*; 上原 春彦*; 西澤 知也*; 水野 貴文*; 高宮 大義*; 橋口 太郎*; 佐藤 大樹   ; 佐波 俊哉*; 古場 裕介*; 高田 真志*; 松藤 成弘*

Shigyo, Nobuhiro*; Uozumi, Yusuke*; Uehara, Haruhiko*; Nishizawa, Tomoya*; Mizuno, Takafumi*; Takamiya, Masanori*; Hashiguchi, Taro*; Satoh, Daiki; Sanami, Toshiya*; Koba, Yusuke*; Takada, Masashi*; Matsufuji, Naruhiro*

重粒子線がん治療は、他の放射線治療に比べて正常部位への影響が小さいなどの利点により、近年注目を集めている。この治療では、患者の体内に入射した重イオンによる核反応で、中性子, 線等の二次放射線が生成される。治療施設の放射線安全設計のためには、二次放射線の生成量や角度分布を把握することが重要である。そこで、放射性医学総合研究所HIMAC加速器で、重粒子線がん治療に利用される290MeV/Aと体内での減速を想定した100MeV/Aの炭素ビームを用い、生体を構成する炭素,窒素及び酸素からの中性子生成断面積の実験データを15度から90度の角度領域で取得した。炭素ビームを入射するターゲットは、固体の炭素、アルミニウム化合物(窒化アルミニウム,酸化アルミニウム)及びアルミニウムで構成した。窒素及び酸素の断面積データは、アルミニウム化合物に対するデータから、アルミニウム単体によるデータを差し引き導出した。検出効率をSCINFUL-QMDコードで値づけた液体有機シンチレータ(NE213)を用いて中性子を検出し、運動エネルギーは飛行時間法(TOF)で求めた。取得した実験データと粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの計算値との比較から、PHITSの核反応模型の精度を検証し、PHITSの重粒子線がん治療施設における放射線安全設計への応用についても議論する。

Heavy ion cancer therapy has been increased by reason of its clinical advantages. During the treatment, the secondary particles such as neutron and -ray are produced by nuclear reactions of a heavy ion incidence on a nucleus in a patient body. Estimation of the secondary neutrons yields data is essential for assessment of radiation safety on both of workers and public in treatment facilities. We have measured the neutron yields from carbon ion incidence on carbon, nitrogen and oxygen targets in wide angular range from 15 to 90 with 100- and 290-MeV/u.