Distributions of neutron yields and doses around a water phantom bombarded with 290-MeV/nucleon and 430-MeV/nucleon carbon ions

核子当たり290MeVおよび430MeVの炭素イオン入射における水ファントム周囲の中性子収量および線量分布

佐藤 大樹   ; 梶本 剛*; 執行 信寛*; 板敷 祐太朗*; 今林 洋一*; 古場 裕介*; 松藤 成弘*; 佐波 俊哉*; 中尾 徳晶*; 魚住 祐介*

Satoh, Daiki; Kajimoto, Tsuyoshi*; Shigyo, Nobuhiro*; Itashiki, Yutaro*; Imabayashi, Yoichi*; Koba, Yusuke*; Matsufuji, Naruhiro*; Sanami, Toshiya*; Nakao, Noriaki*; Uozumi, Yusuke*

重粒子線治療施設における治療室の合理的な遮蔽設計のためには、患者と重粒子線との核反応で生成される中性子の収量および線量分布を精度よく知る必要がある。本研究では、患者を模擬した水ファントムに治療で用いる核子当たり290MeVおよび430MeVの炭素イオンを入射して、生成される中性子を液体有機シンチレータからなる検出システムを用いて測定した。シンチレータは、ビーム軸に対して15から90方向に15おきに配置した。また、測定した中性子生成二重微分収量にAP照射に対する実効線量への換算係数を乗じ、測定における検出下限エネルギーである2MeV以上で積分することで、水ファントム周りの実効線量分布を導出した。得られた実験値は、モンテカルロ計算コードPHITSの計算値と比較した。その結果、PHITSは水ファントムからの中性子収量をよく再現しており、治療室を含めた重粒子線治療施設の線量分布予測において有益な評価手段であることを示した。

Double-differential neutron yields from a water phantom bombarded with 290-MeV/nucleon and 430-MeV/nucleon carbon ions were measured at emission angles of 15, 30, 45, 60, 75, and 90 using the neutron-detection system constituting of liquid organic scintillators. The angular distributions of neutron yields and effective doses around the phantom were obtained by integrating the double-differential neutron yields and applying the fluence-to-effective dose conversion coefficients. The experimental data were compared with results of the Monte-Carlo simulation code PHITS. The PHITS results showed good agreement with the measured data. From the results, we concluded that the PHITS simulation is applicable to the dose estimation at carbon-therapy facilities.