基于加速器~7Li（p,n）反应的BNCT中子源及慢化体的优化设计

摘要

硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy,BNCT）作为一种有效的治疗癌症的方法，在全世界范围内已被广泛认可。基于~7Li（p,n）反应的加速器中子源具有反应阈值低、中子产额高、平均中子能量低、易慢化等优点，是最具潜力实现BNCT的加速器中子源。首先采用蒙特卡罗程序Geant4（GEometry And Tracking）程序模拟了不同能量的质子轰击不同厚度锂靶的中子源特性，提出用3 MeV的质子轰击0.2 mm厚度锂靶的加速器参数设计方案。随后开展了中子慢化体的模拟和优化设计研究，提出了一种“26 cm MgF2+10 cm Ti F3”的组合作为慢化层结构，采用0.08 cm的~6Li作为热中子吸收层、1.5 cm的Bi作为γ吸收层。在加速器质子束流15 mA的条件下，模拟获得的慢化体出口超热中子注量率达到1.16×10~9n·cm-2·s-1，快中子与超热中子比率(Φepi/Φfast)为21.64，热中子与超热中子比率(Φepi/Φth)为125.23，γ成分(Dγ/Φepi)达到1.82×10-13Gy·cm~2·n-1（epi），可以满足BNCT的研究需求。