Design study of compact medical accelerator using superconducting rf quadrupole for boron neutron capture therapy

超伝導高周波四重極リニアックを用いたボロン中性子捕獲療法のための小型医療用加速器の設計研究

片山 領*; 加古 永治*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*; 梅森 健成*; 近藤 恭弘   

Katayama, Ryo*; Kako, Eiji*; Yamaguchi, Seiya*; Michizono, Shinichiro*; Umemori, Kensei*; Kondo, Yasuhiro

超伝導高周波四重極リニアック(RFQ)のボロン中性子捕獲療法(BNCT)用の加速器中性子源への応用可能性について研究した。この論文は純ニオブを用いて、4.2Kで運転する超伝導RFQを用いて陽子または重陽子を加速し、ベリリウムまたはリチウムターゲットに照射することで中性子を得る、超伝導加速器のBNCTへの適用可能性を議論した初めての論文である。我々は次の観点からシステム評価を行った。(1)冷凍機に要求される冷却能力、(2)全系での必要電力、(3)全系の占有面積。その結果、超伝導加速器のBNCTへの応用は可能であり、特に2.5MeVの超伝導RFQを用いた重粒子ビームとリチウムターゲットのシステムが最適であるとの結論を得た。

We investigated the feasibility on the application of a superconducting radio frequency (SRF) niobium cavity to an accelerator-based neutron source for boron neutron capture therapy (BNCT). This paper presents a first feasibility study on the application of a SRF niobium cavity to an accelerator-based neutron source for BNCT, assuming that a superconducting radio frequency quadrupole (SC-RFQ) composed of pure bulk niobium at 4.2 K accelerates the proton/deuteron beams to a beryllium or lithium target for the neutron production of BNCT. We evaluated the feasibility on the following three criteria: comparison of the cooling capacity of the refrigerator to the amount of heat, power consumption of AC, and size of the BNCT system. This study demonstrated that the application of the SRF cavity for the rf-linac-based neutron source of BNCT is feasible, and the 2.5 MeV deuteron SC-RFQ and lithium target system is the optimum.