低浓化医院中子照射器（IHNI-1）堆芯的物理方案设计

采用蒙特卡罗程序MCNP／4B模拟计算了功率为30kW的低浓化医院中子照射器的堆芯物理参数,设计了合理的堆芯布置方案、235U富集度、控制棒价值、后备反应性和停堆深度,得到固有安全性较高、寿期达10年且无需换料、采用低浓化UO2燃料的医院中子照射器的堆芯物理设计方案,为后续反应堆工程设计以及硼中子俘获治疗肿瘤用中子束的设计提供理论依据。     

医院中子照射器建造

医院中子照射器装置于2007年开始建造,2008年12月完成了反应堆厂房建造,2009年3月完成了相关系统的安装和调试。2009年12月7日首次达到临界,2010年1月22日达到满功率运行。物理调试结果表明,医院中子照射器反应堆最终后备反应性为4.2 mk,满功率最大可连续运行时间为12 h,功率波动小于0.3%;4.2 mk反应性释放实验表明,反应堆在229 s时达到85.7 kW的最大峰值功率,随后,由于燃料元件多普勒效应和慢化剂的负温度效应会非能动地把功率限制在允许的安全水平之下,反应堆具有良好的固有安全特性。     

医院中子照射器试运行

医院中子照射器及其辅助系统于2010年年初完成热调试试验,随后投入试运行至今,共开堆99次(天),累积释放能量1 832.42 kW.h(折合积分中子注量为2.198 9×1017cm-2)。试运行期间实验数据显示,医院中子照射器及其辅助系统满足规定的运行限值和条件,未发生任何事故,具有很好的安全性与可靠性,达到了设计要求。     

BNCT医院中子照射器辐射场特性参数初步测量

为验证BNCT医院中子照射器的设计效果,对其辐射场的特性参数如中子能谱、中子通量密度及其空间分布、中子和γ吸收剂量率及其空间分布等进行了测量。针对该照射器的特点,建立了一套由多球谱仪、235U裂变电离室、金箔、组织等效正比计数器和热释光探测器组成的测量系统,利用蒙特卡洛计算方法优化设计探测器的结构,以提高超热能区的分辨率和甄别不同能量成分中子的能力。初步测量结果表明,该照射器的中子通量密度达到了预期设计要求。     

医院中子照射器PGNAA系统初步设计及测量

完成了医院中子照射器(IHNI)瞬发γ中子活化分析(PGNAA)系统的初步设计,并按照设计完成系统搭建。该系统探测器屏蔽部分和中子束屏蔽部分内层均为天然LiF粉末,外层为铅屏蔽层。使用该系统进行的硼浓度测量实验结果表明,该系统可测量10B浓度为10 ppm(1 ppm=10-6),体积为2 mL的样品,10B元素测量灵敏度为0.822 cps(s-1)/ppm。同时发现天然LiF粉末会在待测能区产生较高本底,影响测量精度。     

事故工况下医院中子照射器I型堆瞬态特性研究

采用RELAPS/SCDAP/MOD3.4程序对医院中子照射器Ⅰ型堆(IHNI-1)在事故工况下的瞬态特性进行研究,对意外大反应性引入和池水丧失事故工况进行了计算和分析,计算结果表明:IHNI-1堆具有良好的固有安全性,在发生大反应性引入和池水丧失事故时,最终能够稳定在较低功率,确保反应堆安全.     

医院中子照射器I型堆超热中子束流孔道的优化设计

采用蒙特卡罗程序(Monte Carlo neutron and photo transport code,MCNP)对医院中子照射器Ⅰ型堆(IHNI-1)超热中子束流孔道的慢化层、反射层进行了优化设计。首先对FLUENTAL、Al等材料组成的6种慢化体方案进行了分析比较,给出了孔道出口处超热中子通量密度较大的两种设计方案;基于此两种慢化体设计方案,在保持束流孔道外框尺寸不变情况下,对慢化体周围的反射层进行了分析比较,给出了反射层的推荐方案;基于慢化体和反射层优化方案,最后给出了超热中子束流孔道出口处束流参数的空间分布。     

基于WIMS和MCNP耦合程序的医院中子照射器I型堆燃耗计算

建立了基于WIMS和MCNP的临界-燃耗耦合计算方法,并对此方法进行了验算.通过栅元和组件问题的分析计算以及西安脉冲堆燃耗实验对比,验证了此耦合程序的可靠性和正确性.最后应用此耦合程序对医院中子照射器Ⅰ型堆的燃耗进行了计算和分析.     

医院中子照射器I型堆热中子束流孔道等效平面源的模拟计算

采用蒙特卡罗程序MCNP模拟计算了医院中子照射器Ⅰ型堆(IHNI-1)热中子束流孔道出口处的等效平面源.对B堆芯进行了临界搜索计算,模拟计算了热中子束流孔道及出口处中子、γ的束流参数,应用等效平面源模型建立了BNCT等效中子、γ平面源.为人体头颅等效模型剂量分布的快速计算提供了较为可靠的平面源.     

迈入新世纪的硼中子俘获疗法（BNCT）

扼要叙述进入21世纪之际,硼中子俘获疗法(boron neutorn capture therapy,BNCT)在国际范围内的一些显著进展,包括BNCT的临床定位、肿瘤复发的探索、硼浓度的定量探测、靶向掺硼药物的开发以及我国医院中子照射器的问世.这些BNCT长期开发中的瓶颈趋于缓解,预示了BNCT个性化与例行化的前景更为清晰.     

硼中子俘获治疗人脑胶质母细胞瘤的前景和困惑

硼中子俘获疗法是一种可以选择性杀伤肿瘤细胞的放射疗法,其产生的α粒子对临床治疗新诊断和复发的脑胶质母细胞瘤有较好的疗效.发达国家20世纪五六十年代就已进入临床试验,但一直受到硼携带载体和中子源发展的限制.现就其治疗脑胶质母细胞瘤的前景做一综述.     

硼中子俘获疗法治疗脑胶质瘤及难治性垂体腺瘤的现状及展望

硼中子俘获疗法在脑胶质瘤治疗研究中已经取得很大进展,但由于脑胶质瘤的特性以及缺乏与肿瘤高亲和力的掺硼药物,硼中子俘获治疗的效果并不十分理想.此外,难治性垂体腺瘤具有很多与脑胶质瘤相同的特点,硼中子俘获疗法可能具有一定的意义.文章重点介绍硼中子俘获疗法治疗脑胶质瘤的研究现状和治疗难治性垂体腺瘤的可能性.     

叶酸靶向含硼脂质体的制备及其包封率的测定

制备具有良好靶向性及包封率高的硼脂质体,为硼中子俘获治疗方法的研究与应用建立了一个有效的靶向给药途径.采用复乳法及薄膜—超声分散法制备叶酸靶向硼脂质体,利用高效液相色谱法检测4—羟基苯硼酸4—Hydroxyphenylboronicacid (HBA)脂质体、2—噻吩硼酸2—thiophenylboric acid(TBA)脂质体、4—叔丁基苯硼酸4—tert-Butylphenylboronic Acid(BBA)脂质体的含量及包封率,以包封率为评价指标,采用单因素法优化脂质体的制备处方和工艺条件.筛选出HBA、TBA、BBA最优的色谱条件,分别绘制出标准曲线,结果表明在1 ～ 100 μg/mL范围内线性关系良好.HBA、TBA、BBA脂质体在最优制备处方和工艺条件下包封率分别为25.7％、38.9％、94.8％.BBA脂质体优化后的制备处方和工艺条件如下:胆固醇与磷脂质量比为1∶1,药脂比为1∶50,pH值为7.4,按该处方工艺制备的BBA脂质体包封率在94.8％.制备叶酸靶向脂质体的优选处方和制备工艺稳定可行,质量控制方法简单、准确,包封率高.     

分群结构对IHNI-1堆动态参数计算结果的影响研究

基于WIMS和CITATION程序的计算结果,编制了动态参数计算程序CKPWC(calculating kinetic parameters based on WIMS and CITATION),对医院中子照射器Ⅰ型堆(in-hospital neutron irradiator mark 1 reactor,IHNI-1)的动态参数计算进行了研究.首先使用WIMS计算出均匀化栅元截面以及69群通量,再使用CITATION进行四群扩散计算,最后编制动态参数计算程序,计算了IHNI-1动态参数(缓发中子有效份βeff和中子代时间Λ).经过比较研究发现,分群结构对动态参数的计算结果有很大的影响.给出了计算IHNI-1缓发中子份额和中子代时间的最佳四群分群结构.使用文章中的最佳分群结构思想对西安脉冲堆动态参数进行了验证计算,计算结果与设计值符合一致,说明给出的IHNI-1动态参数计算结果具有一定的可信性.