JPH08511619A - 中性子用減速材及びその用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高速度中性子、特に核分裂中性子をエピサーマル中性子へ減速するために用いられる減速材に関する。減速材の主な構成成分は、フッ化アルミニウムとアルミニウム金属であって、それらは、実質的に細孔の無い高密度な複合物に形成されていて、アルミニウム金属が２０乃至５０%-vol、フッ化アルミニウムが５０乃至８０%-vol含まれている。さらに、ほう素中性子獲得療法（ＢＮＣＴ）のような、ガン腫瘍の中性子獲得療法において、本発明による減速材の用途が述べられている。

Description

【発明の詳細な説明】 中性子用減速材及びその用途 本発明は、高速度中性子、特に核分裂中性子を、エピサーマル中性子へ減速す るために用いられる減速材に関する。 更に、本発明は、本発明による中性子用減速材の新規な用途に関する。 本発明に関する従来技術としては、ニューヨーク、プレナム紙のオットー Ｋ ．ハーリング、ジョン Ａ．バーナード、及びロバート Ｇ．ザメンホッフによ って編集され、マサーチューセッツ洲ケンブリッジにあるマサーチューセッツ工 科大学で、１９８９年３月２９日から３１日に開催された“中性子獲得療法のた めの中性子ビームの設計、開発、及び運用についての国際ワークショップの会報 ”の引用論文が参照される。 ほう素中性子獲得療法（ＢＮＣＴ）は、患者に対し、血液の循環を通して、ほ う素原子が包含された分子成分が添加されていて、且つガン組織の中に入る道を 探す作用剤が投与されるということにその基礎が置かれている。中性子流がガン 組織の位置に向けられ、該中性子流中にある中性子は、ほう素の中に吸収され、 ほう素をリチウムとヘリウムに分裂させ、ガン細胞を非常に局部的に正確に破壊 し、その他の組織は殆ど破壊しない。 ＢＮＣＴにおいて、ほう素中性子獲得の式は、次の通りである。 ¹⁰Ｂ＋ｎ＞⁷Ｌｉ ＋alpha＋２．７９ＭｅＶ（６．１％） ＞⁷Ｌｉ^*＋alpha＋２．３１ＭｅＶ（９３．９％） ＞⁷Ｌｉ ＋gamma＋０．４８ＭｅＶ ほう素中性子獲得療法は、患者に相当の負担を生じさせる。外科手術、及び麻 酔は必要とされない。治療チームにとって、放射線負担は、いずれにしても、従 来の放射線療法の適用と違いはない。 ＢＮＣＴにおいては、低速度中性子、或いは熱中性子が用いられてきた。その 透過深度は、患者の頭蓋骨が、治療時間中、切開されなければならない程小さい ものであ る。これに対して、高速度のエピサーマル（epithermal）中性子は、頭部内にお いて、ほう素原子による獲得では減速されない。そして、この場合には、頭蓋骨 は切開しなくてもよい。 ほう素中性子療法において、治療される体の部分領域における、熱中性子流の 分布を生み出す試みがなされている。例えば、頭部では、流れ分布は、治療され る領域において、どちらかといえば広く十分な最大深さを有している。この目的 は、もし体内に入るまで熱運動化されないエピサーマル中性子が、外部源から治 療される体の部分へ通過されるならば、最良に達成される。治療目的に最も適す る中性子源は、研究用原子炉であって、それは、優先的に高速度核分裂中性子を 生み出す。この高速度核分裂中性子は、高速度中性子の比率が十分低くなるよう に１ｅＶから１０ｋｅＶのエネルギー範囲に制御されて、エピサーマル中性子へ 減速されなければならない。従来技術から知られるように、浮遊アルミニウム、 酸化アルミニウム、フッ化アルミニウム、シリコン等のように、減速材として、 多くの異なった材料が提案されてきた。 フッ化アルミニウムは、多孔性粉末として役に立つ好適な複合材であるが、そ れとは別に、細孔の無い高密度な材料を作成することは不可能である。多孔性は 、必要な材料厚さを増し、治療位置を本来の源から甚だしく離すことになり、そ のため、達成され得る有効強度を下げてしまうという原理上の欠点がある。 本発明の目的は、上記欠点が除去され得ることを示す、中性子のための新規な 減速材を提供することにある。 上述された目的、及び後に出てくる目的を達成する観点において、本発明によ る減速材は、減速材の主な構成成分が、フッ化アルミニウムとアルミニウム金属 であって、実質的に細孔の無い高密度な複合材に形成されていることが主な特徴 とされている。 本発明によれば、上で明らかにされた減速材は、ガン組織のほう素中性子獲得 療法（ＢＮＣＴ）において使われる。 以下、本発明は、研究用原子炉を用いたＢＮＣＴ療法の原理の図解である、添 付図面における概要図を参照して詳しく述べられる。 図において、研究用原子炉は、ＢＮＣＴ療法において用いられるように示され ている。自体公知の方法で、原子炉は、炉心１０と、該炉心を取り囲んでいるグ ラファイ トの反射器１１と、水で満たされていてアルミニウム壁を備えたタンク１２、を 含んでいる。ＢＮＣＴ本体は、いわゆる熱円柱の中の炉心１０の周囲に配置され たグラファイトの代わりに、エピサーマルビーム（epithermal beam）を必要と し、且つ本発明による材料から作られる減速片１５と、ガンマ遮蔽体１３と、を 配置することによって構成されている。頭部Ｈ内に放射線治療されるべきガン腫 瘍がある患者Ｐは、鉛遮蔽体１４と、重水素／リチウムのエピサーマル熱中性子 遮蔽体１７とによって包囲されている。原子炉のコンクリート枠は、参照番号１ ６で表示されている。患者Ｐが可能な限り自由に中性子ビーム中に位置され得る ように、熱円柱は、原子炉のコンクリート壁をより薄く切断することによって水 平方向に拡大されている。放射空間Ｒは、ガンマ遮蔽体と中性子遮蔽体で区画さ れていて、ほう素化された重コンクリートユニットを用いることによって原子炉 ホールから隔離されている。 既成の計算によれば、減速片１５に最適の減速材は、フッ素に対するアルミニ ウムの原子比が、明らかに、アルミニウム対フッ素１：３よりも高い材料である 。本目的は、フッ化アルミニウム中の細孔がアルミニウム金属で満たされている 複合材を作成することによって達成される。複合材の製造は、例えば、いわゆる ＨＩＰ技術（ＨＩＰ＝熱間静水圧処理）を用いて実行される。必要に応じ、材料 に対して、ガンマ線の強い捕獲源を同時に形成することなしに熱中性子の成分を 除去することが望まれるならば、リチウムのような、例えばフッ化リチウムの形 で、熱中性子を吸収する物質の添加量を少なくすることが可能である。 本発明による減速材においては、アルミニウムの量は、２０乃至５０%-vol（ 体積比パーセント）、フッ化アルミニウムの量は、５０乃至８０%-volが好まし い。フッ化アルミニウムに対するアルミニウムの混合比が上記範囲であって、減 速片１５中に、遊離アルミニウムの無い、統合化され且つ連続的な三次元的に編 み目状のマトリックスが形成されていて、そのマトリックスは減速片１５も一緒 に保持し、その内部空間は完全に且つ高密度にフッ化アルミニウムで満たされて いる。熱中性子を吸収するフッ化リチウムの量は、約１パーセントが好ましい。 本発明による材料で作られた減速片１５は、典型的な寸法７００×１０００× １０００ｍｍを有していて、図において示される寸法Ｌ₂は、Ｌ₂＝７００ｍｍで ある。 図において示される寸法Ｌ₁とＬ₃は、典型的にはＬ₁＝１０５０ｍｍ、Ｌ₃＝１０ ００ｍｍである。 以下に特許請求の範囲が与えられており、本発明の様々な詳細は、該請求の範 囲で明らかにされた発明思想の範囲内におけるバリエーションを示していて、実 施例のみで上で述べられているものとは異なっている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高速度中性子、特に核分裂中性子を、エピサーマル中性子へ減速するための 減速材において、減速材の主な構成成分が、フッ化アルミニウムとアルミニウム 金属であって、実質的に細孔の無い高密度な複合物に形成されていることを特徴 とする減速材。 ２．２０乃至５０%-volのアルミニウムと５０乃至８０%-volのフッ化アルミニウ ムを含むことを特徴とする請求項１に記載の減速材。 ３．アルミニウム金属以外の減速材から作られる減速片１５の中に、連続的で三 次元的な編み目形状のマトリックスが形成されていて、その内部の残留空間がフ ッ化アルミニウムによって実質的に完全に満たされていることを特徴とする請求 項２に記載の減速材。 ４．減ずることの困難な高エネルギーのガンマ線を生じないようにするフッ化リ チウムのように、熱中性子を吸収するような物質が添加されていることを特徴と する請求項１乃至３の何れかに記載の減速材。 ５．上記フッ化リチウムが、約１%-volの量になるように添加されていることを 特徴とする請求項４に記載の減速材。 ６．ガン腫瘍の中性子獲得療法のための、請求項１乃至５の何れかに記載の減速 材の用途。 ７．ほう素中性子獲得療法のための、請求項６に記載の用途。 ８．体の内部に入るまで発熱化作用を及ぼさないエピサーマル中性子が、外部源 から治療されるべき体の部分Ｈへ通過せしめるようにする請求項１乃至５の何れ かに記載の減速材の用途。 ９．中性子源が、高速度核分裂中性子を優先的に生み出し、高速度中性子の比率 が十分に低く保たれるように、エピサーマル中性子を制御して１ｅＶ乃至１０ｋ ｅＶのエネルギー範囲に抑える研究用原子炉である請求項６乃至８の何れかに記 載の用途。