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論文

Features of accelerator-based neutron source for boron neutron capture therapy calculated by Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)

松谷悠佑; 楠本多聞*; 谷内淑恵*; 平田悠歩; 三輪美沙子*; 石川正純*; 伊達広行*; 岩元洋介; 松山成男*; 福永久典*

AIP Advances (Internet), 12(2), p.025013_1 - 025013_9, 2022/02

https://doi.org/10.1063/5.0077782

ホウ素中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy: BNCT)は、腫瘍細胞選択的にホウ素薬剤を集積させ、 $^{10}$ Bと熱中性子の核反応から発生する線やLiイオンを利用して、腫瘍細胞に効率的に治療する放射線療法である。近年開発の進む加速器型(病院設置型)中性子源により、将来的に数多くの医療施設でBNCTが普及すると期待されている。加速器型中性子源で、BNCTに用いる熱外中性子は $^{7}$ Li(p,n) $^{7}$ Be反応により生成する。様々な種類の放射線や粒子の挙動を模擬できる放射線輸送計算コードPHITSでは、近年の改良により、日本国内の評価済み核データライブラリー(JENDL-4.0/HE)を使用して $^{7}$ Li(p,n) $^{7}$ Be反応からの中性子生成の推定が可能となった。本研究では、病院設置型BNCTの治療効果の評価へ向けて、PHITSで考慮されている中性子発生断面積や中性子エネルギー分布の基礎的検証を行った。さらに、熱中性子や反跳陽子の発生数を試算し、BF $_{3}$ ガス計数管や固体飛跡検出器CR-39の測定値と比較した。その結果、これらの検証により、PHITSコードがLiターゲットを使用して加速器から生成された中性子を正確に予測できることを確認した。この成果は、PHITSコードが加速器型中性子場の正確な評価と加速器型BNCTの治療効果の予測に有用であることを示すものである。

論文

Verification of dose estimation of Auger electrons emitted from Cu-64 using a combination of FNTD measurements and Monte Carlo simulations

楠本多聞*; 松谷悠佑; 馬場健太郎*; 小川原亮*; Akselrod, M. S.*; Harrison, J.*; Fomenko, V.*; 甲斐健師; 石川正純*; 長谷川純崇*; et al.

Radiation Measurements, 132, p.106256_1 - 106256_4, 2020/03

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2020.106256

被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)

Cu-64を使用した放射線内用療法は、放出される低エネルギーオージェ電子によって腫瘍細胞にエネルギー付与を集中させる。先行研究では、Cu-64水溶液を蛍光固体飛跡検出器(FNTD)の表面に付着させることで、FNTD表面におけるオージェ電子のエネルギー付与の検出に成功した。一方、核種より放出される放射線にはベータ線や陽電子も含まれるため、オージェ電子の寄与率については不明瞭ある。本研究では、放射線粒子輸送計算コードPHITSならびにGEANT4を用いてFNTD内の深部線量分布を定量的に解析し、オージェ電子がもたらす空間線量分布について評価した。PHITSとGEANT4により計算された深部線量分布はほぼ等価であり、FNTDを用いた実測値と良い一致を示した。一方で、Cu-64線源から放出されるオージェ電子を無視したPHITSの計算結果では、FNTD表面近くで実測により確認されたエネルギー付与を適切に再現することができなかった。この結果より、オージェ電子がCu-64線源近傍の腫瘍細胞に高い殺傷効果を誘導し、線源から離れた正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが証明された。

口頭

高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENによるレーザー駆動イオン加速実験

西内満美子; 榊泰直; 匂坂明人; 前田祥太; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉浩一; 福田祐仁; 松川兼也*; et al.

no journal, ,

レーザー駆動型のイオン線は、その類稀な特徴より医療応用をはじめとして多くの応用の分野から着目を浴びている。その中の一つとして、既存の加速器へのインジェクターがある。重イオンを高エネルギーまで加速する加速器の小型化には、できるだけ電荷質量比(Q/M)が高く、高電流密度を持つイオン源が必要不可欠となる。一方、原子力機構関西研においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能となる。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。

口頭

超高強度超短パルスレーザーの薄膜照射で発生する電子スペクトル計測

前田祥太; 西内満美子; 榊泰直; 匂坂明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉浩一; 福田祐仁; 松川兼也*; et al.

no journal, ,

原子力機構では、超高強度超短パルスレーザーと薄膜を相互作用させて高エネルギーイオン発生の研究を行っている。装置の巨大化を抑えつつ発生イオンを高エネルギー化するためには、照射条件を最適化しなければならない。最適化するパラメータの決定には、イオンと同時に発生する電子や中性子、X線の情報から、プラズマ中の物理現象を知る必要がある。そこで本研究では、レーザープラズマ相互作用で発生した電子の温度を精度よく測るために、1-200MeVのブロードバンドなスペクトル検出器を開発した。検出器は、永久磁石と蛍光板およびCCDカメラで構成される。本発表では、まず、兵庫県立粒子線医療センターにて行った4・9・12・15MeVの準単色電子を用いての蛍光板発光特性の調査結果を報告する。次に、粒子輸送モンテカルロ計算コード「PHITS」を用いた計算機上での模擬実験により、データ解析手法を検証したので報告する。

口頭

レーザー駆動粒子線加速の中性子計測とその評価

榊泰直; 西内満美子; 前田祥太; 匂坂明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Y.*; 小倉浩一; 福田祐仁; 松川兼也*; et al.

no journal, ,

原子力機構が研究を進めているレーザー駆動イオン加速においては、高強度フェムト秒レーザーによって数十MeVのイオン加速という世界でトップクラスのイオン加速が可能な状況になっている。このエネルギー領域は、原子核反応が可能な領域であり、加速イオンを用いた小型原子核実験用レーザー加速器施設などの展開が大いに期待される。これまでに、アルミニウム薄膜(1m厚)によるレーザー駆動イオン加速実験において、レーザー照射角度(45度, 6.5度入射)をパラメータとして実験しその時発生するイオンをCR39固体飛跡検出器、電子温度計測用電子スペクトロメータなどと共に、中性子をNE213液体シンチレータ, $^{3}$ He中性子検出器,積算線量計等を用いて計測してきたが、その結果をシミュレーション解析し、物理的な現象解明を進めた上でその進捗を報告する。