Complex of Installations for Experimental Works on Neutron Capture Synovectomy at Kiev Nuclear Reactor

Abstract

Installations for (a) irradiation of biological samples and (b) analysis of content of neutron capture nuclides including 10B were created at two horizontal channels of Kiev research nuclear reactor. Neutron spectra at the outlets of the beams from the channels were formed with neutron filters placed inside the channels. Neutron flux density distribution was investigated in the irradiate chamber. A phantom of a human knee joint was manufactured for investigating neutron fields inside biological tissues. Its elements consist of materials which have neutron-physical characteristics similar to real joint tissues ones. Boron was included in the elements simulating synovial tissue and the joint cavity. 41 diminutive activation detectors of Mn were placed in all elements of phantom: "skin", "synovium", "joint cavity" and "bones". Activation measurements with phantom on the beam had indicated that therapeutic dose of 100 Sv could be accumulated for 30 minute in tissues with content of 10B about 0.35%. At that a dose in tissues not containing boron did not exceed 0.6 Sv, what is acceptable for cartilage tissues. Key words: neutron capture synovectomy, nuclear reactor, irradiation, neutron beam, Monte Carlo Method.

На двох горизонтальних пучках Київського дослідницького реактора створені установки для досліджень по нейтронозахватної синовектомії: (а) для опромінення біологічних об’єктів та (б) визначення вмісту нейтронопоглинаючих ізотопів у біологічних зразках. Спектри нейтронних пучків на виході з каналів формувалися нейтронними фільтра- ми, розташованими у горизонтальних каналах. Для дослідження нейтронних полів у тканинах суглоба був виготовлений фантом колінного суглобу людини. Його елементи зроблені з матеріалів, що мають нейтронофізичні характеристики, близькі до характеристик тканин реального суглоба. У елементи, що імітують синовіальний шар і суглобову капсулу був введений бор. Мініатюрні активаційні детектори були розміщені в усіх елементах фантома: у "шкірі", "синовіальному шарі", "суглобовій капсулі" і "кістках". Загалом 41 детектор. Вимірювання на нейтронному пучку показали, що терапевтична доза 100 Зв у тканинах з вмістом ізотопу 10В 0.35% по масі може бути накопичена за 30 хвилин. При цьому у тканинах, які не містять бор, доза не перевищує 0.6 Зв, що прийнятно для тканин суглоба. Ключові слова: нейтроно-захватна синовектомія, ядерний реактор, опромінення, нейтронний пучок, метод Монте-Карло.