低速中性子の線量評価における反跳中性水素原子の寄与に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680548
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 遠藤 暁 広島大学, 工学部, 助教授 (90243609)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星 正治 広島大学, 原爆放射能医学研究所, 教授 (50099090)
• Keywords: Proton track code / Track simulation / W value / Neutron dosimetry / Recoil particle

Research Abstract

生物効果が大きくなる中速中性子線のエネルギー付与は、弾性散乱によって生成される反跳陽子によってその90%が与えられる。反跳陽子のエネルギー分布は0エネルギーまでの連続分布となり、特に低エネルギーの成分が主である。従って、中性子線の生物影響を扱う際には、陽子線のトラック端(陽子線止まりぎわ)が大きく寄与する。しかしながら、この陽子のトラック端における陽子線の振る舞いはよく知られておらず、特に、反跳された陽子が生体物質中において電子を捕獲し中性の水素原子核に変わる効果は、これまで考慮されてこなかった。中性化した水素原子では電離を起こせないと指摘されており、水素原子がどのように生体内でエネルギーを付与して行くかは線量評価、線量測定にも重要な現象である。中性子線の生物影響研究の基礎として、陽子線のトラック端での現象を正しく理解し、低中速中性子線量測定法を確立することが本研究の目的である。
本研究年度においては、陽子線の電離、励起、電荷交換(陽子の中性化)反応を考慮し、陽子線のトラック端を取り扱える計算コードの製作を行なった。その結果、電化交換反応を取り入れた状態で、陽子線のエネルギー損失関数をよく再現し、低エネルギーの陽子線はエネルギーの半分を水素原子に変化した後に付与していることがわかった。
また、中性子の生成する反跳核のエネルギー分布を計算するコードも合わせて製作し、このコードを用いて中性子の実効W値の計算を行った。中性子線の実効W値はkeVエネルギー領域で急激に大きくなり、電離箱を用いた線量測定では、この補正が(5keV中性子に対し)50%にも及ぶことを示した。更に、これらの結果を基に中性子の線量付与過程において中性水素原子のエネルギー付与率を計算し、1MeV中性子エネルギー付与過程においておよそ20%が電荷交換反応の過程によるという結果を得た。これらの結果は、次ページに示すように国際会議および論文発表している。

Research Products

• [Publications] S.Endo et al.: "Calculation of neutron W value for neutron doshimetry below the MeV"Phys.Med.Biol.. 45. 947-953 (2000)
• [Publications] S.Endo et al.: "Calculation of the neutron sensitivity for a TE-TE chamber below the MeV energy region"Jpn.J.Med.Phys. 20. 34-35 (2000)
• [Publications] S.Endo et al.: "A Monte Carlo track structure code for low energy protons"Proc.IRPA 10^<th>, Hiroshima. P-3b-208 (2000)
• [Publications] S.Endo et al.: "Simulation of proton neutralization effect for neutron dosimetry"ICMP proceedings,Chicago. (2000)