一堆三照射座布局的抗癌核素中子刀的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种抗癌核素中子刀，即实现硼或钆中子俘获治癌的一种核反应堆中子源照射装置，具体涉及一种一堆三照射座布局的抗癌核素中子刀。
【背景技术】
[0002]经过各国研宄堆60余年的硼中子俘获疗法(BNCT)应用研宄，形成了依据治疗部位不同的束流分类:
[0003]皮层肿瘤照射(0-1.5cm)——热中子束；
[0004]人体浅部肿瘤照射(1.5-4.5cm) 一一过热中子束(混合束);
[0005]人体深部肿瘤照射(4.5-7.0cm)——超热中子束；
[0006]脏器(部分或整件)的离体照射一一热中子柱。
[0007]现行BNCT临床用堆中，一座堆仅设一条热束或一条超热中子束，虽然日本的用堆一束具备三种功能(热、混、超热互换)，阿根廷采用了超热与混合的一束两用设计，但其每设定一种功能就得停堆调节束慢化剂厚度和(或)镉调节层厚度，以及进行反射、屏蔽层的调整，设定后还需复核新束的参数与性能，临床使用效率低，仅适合目前单例试治，不能满足将来例行治疗之需。
[0008]目前，国内现有技术中子源的热束仅提供动物实验或浅部肿瘤照射之用，其超热束的束流强度过低，治疗所需照射时间过长。
[0009]BNCT例行治疗装置，一次开堆不仅照射病人数量尽可能多，同时还照顾不同癌类病人可同时达标照射，目前现有技术中的中子源装置无法实现。
【发明内容】
[0010]本实用新型的目的在于提供一种一堆三照射座布局的抗癌核素中子刀，该中子刀在一次开堆后能够照射多个病人，同时还照顾不同癌类病人可同时达标照射。
[0011]实现本实用新型目的的技术方案:一种一堆三照射座布局的抗癌核素中子刀，该抗癌核素中子刀包括堆芯、左铝瓦件、右石墨瓦件、侧铍反射环、底铍反射盘、水平混合中子照射座、水平热中子柱照射座、垂直超热中子照射座，堆芯侧壁外套有侧铍反射环，堆芯底部安装有底铍反射盘；侧铍反射环的一侧外设有左铝瓦件，侧铍反射环的另一侧外设有右石墨瓦件，左铝瓦件和右石墨瓦件插入下筒体内；下筒体左侧紧接铝制水平混合束箱体壁层，下筒体另一侧紧接铝制水平热中子柱箱体壁层，与下筒体左右相接的箱体的壁层都为弧板形，水平混合束箱体壁层的外侧安装有水平混合中子照射座，水平混合中子照射座嵌在水平混合束箱体壁层内，水平热中子柱箱体壁层外侧安装有水平热中子柱照射座，水平热中子柱照射座嵌在水平热中子柱箱体壁层内，下筒体底板下方安装有垂直超热中子照射座。
[0012]所述的水平混合中子照射座包括减速过滤器、混合束反射器、混合束准直器、混合束外准直器、混合束外准直器口，水平混合束箱体壁层外侧设有减速过滤器，减速过滤器的外侧嵌在混合束反射器内，混合束准直器的内侧嵌在混合束反射器外侧内，混合束准直器的外侧外包裹有混合束外准直器，混合束准直器外侧端部处嵌有混合束外准直器口。
[0013]所述的水平混合中子照射座还包括第一中子屏蔽器、第二中子屏蔽器、混合束γ屏蔽器、第三中子屏蔽器，混合束准直器的中部外包裹有第二中子屏蔽器，混合束外准直器口位于混合束外准直器内，混合束外准直器口、混合束准直器内部形成水平混合中子束孔道；混合束外准直器外包裹有混合束γ屏蔽器和第三中子屏蔽器，混合束γ屏蔽器位于第三中子屏蔽器内侧；第一中子屏蔽器包裹在混合束反射器外部，且第二中子屏蔽器的外侧面与混合束γ屏蔽器内侧面贴合。
[0014]所述的减速过滤器由石墨层、Al层、MgF2层组合而成，混合束准直器为中空的铋制圆锥台形准直器，第三中子屏蔽器和混合束外准直器口均由含LiF质量百分比70%的聚乙烯制成，混合束外准直器材料为Pb重量百分比80%、Poly重量百分比19%、B4C重量百分比1%的Pb-B-Poly，混合束反射器和混合束γ屏蔽器由铅砖砌成，第一中子屏蔽器为B4C重量百分比10%的B-Poly板；第二中子屏蔽器由包含B4C质量百分比10%的聚乙烯板制成的圆锥台空腔、以及填充于圆锥台空腔之内的石墨块组成。
[0015]所述的水平热中子柱照射座包括第一中子减速器、热柱反射器、第二中子减速器，水平热中子柱箱体壁层外侧设有第一中子减速器，第一中子减速器外侧设有热柱反射器，热柱反射器内设有第二中子减速器，第二中子减速器中心开有热柱照射腔。
[0016]所述的水平热中子柱照射座还包括位于第一中子减速器与热柱反射器之间的第一 γ屏蔽屏，位于热柱照射腔内的第二 γ屏蔽屏，用于包裹热柱反射器的热柱中子屏蔽器，位于热柱中子屏蔽器外侧的热柱γ屏蔽器。
[0017]所述的第一中子减速器和第二中子减速器由核级石墨块皇砌而成，第一 Y屏蔽屏、第二 γ屏蔽屏的材料均为铋，热柱反射器和热柱γ屏蔽器均由铅砖砌成，热柱中子屏蔽器为B4C重量百分比10%的B-Poly板。
[0018]所述的垂直超热中子照射座包括自上而下布置的石墨慢化体、第一 Cd屏、慢化过滤器、第二 Cd屏、超热束准直器、超热束外准直器、超热束外准直器口，石墨慢化体顶部嵌在水平混合束箱体壁层与水平热中子柱箱体壁层之间。
[0019]所述的垂直超热中子照射座还包括超热束第一反射器、第一中子吸收器、超热束第二反射器、第二中子吸收器、超热束外准直器、超热束γ屏蔽器、第三中子吸收器，慢化过滤器外包裹有超热束第一反射器，超热束第一反射器外包裹有第一中子吸收器；超热束准直器上部外包裹有超热束第二反射器，超热束准直器中部外包裹有第二中子吸收器，超热束准直器下部外包裹有超热束外准直器；超热束外准直器上部外包裹有第三中子吸收器、超热束γ屏蔽器，超热束γ屏蔽器底面与第三中子吸收器顶面贴合；超热束外准直器口嵌在超热束外准直器内、且位于超热束准直器端部处，超热束准直器、超热束外准直器口内形成垂直超热中子孔道。
[0020]所述的慢化过滤器由Al层、Fluental (层、厚Al层、Fluental层依次叠加组合组成，Fluental层的质量百分比组成为69% A1F3、30% Al、I % 6LiF,超热束准直器为中空的铋制圆锥台形准直器，超热束外准直器材料为Pb重量百分比80%、Poly重量百分比19%、B4C重量百分比1%的Pb-B-Poly，超热束外准直器口由含LiF质量百分比70%的聚乙烯制成，超热束第一反射器、第二反射器和超热束γ屏蔽器均由铅砖砌成，第一中子吸收器为B4C重量百分比10 %的B-Poly板，第二中子吸收器由含B4C质量百分比10 %的聚乙烯板制成的圆锥台空腔、以及填充于圆锥台空腔之内的石墨块组成；第三中子吸收器由含LiF质量百分比70%的聚乙稀制成。
[0021]本实用新型的有益技术效果在于:
[0022](I)本实用新型的抗癌核素中子刀基于微堆容积小、功率低的特点，为了获得高的治疗剂量，治疗中子通量直接从堆芯引出，而不像大、中型堆一般通过改造反射层外的试验孔道加以引出。本实用新型的抗癌核素中子刀在布局上选择打通堆芯下方支撑重混凝土地层的方式，开发出垂直超热中子照射座的空间，安装垂直超热中子照射座的空间作为地层部分的非应用空间，不影响堆芯的工艺运输操作流程，保留了以微堆为核心的整体格局。
[0023](2)本实用新型的抗癌核素中子刀采用水平混合中子照射座、水平热中子柱照射座两套水平照射装置从堆容器下筒节侧向向外引出，挤掉了相应部位的池水，照射装置中主要配置的是中子过滤与慢化材料，对中子的吸收能力比水要低，不但不会增加堆芯的铀装量，还有节省铀装量的效果。
[0024](3)本实用新型的抗癌核素中子刀的堆芯左右两侧的部分池水被水平混合中子照射座、水平热中子柱照射座所替代，但下筒节前后两侧的相应部位无其他物项，仍为池水所占；因而在热工上，能维持对上部池水的自然循环释热。
[0025](4)围住堆芯的左、右与正下方的大面积水平混合中子照射座、水平热中子柱照射座、垂直超热中子照射座也能导出部分堆芯热量，使其自然循环、自然对流与自然导热机制基本得到保证。
[0026](5)水平混合中子照射座，水平热中子柱照射座，垂直超热中子照射座包围堆芯，使得堆芯周向、下向所泄出的中子几乎100%被照射座所截获，从而使得中子而全部最为经济地应用于医治患者，提高了治疗效果。
[0027](6)超热束照射座中慢化过滤器采用10.35cm厚Al层、15cm厚Fluental、1cm厚Al层、15cm厚Fluental组成的慢化过滤器，可使超热束出口处参数达到
1.26X 109n.cm-2.s—1，即使考虑工程施工造成的误差，也能保证超热束达到国际标准(I X 109n.cnT2.s—1)。
[0028](7)混合束照射座的减速过滤器，将慢化能力较强的材料(石墨)配置在前端和后端，慢化能力较弱的材料(Al、MgF2)配置在中间可以有效抬高中子通量。选择30cm厚石墨层、Ilcm厚Al层、9cm厚MgF2层、13cm厚石墨组成的减速过滤器，既不会因为慢化材料过长而导致中子通量偏低，也不会因为慢化材料过短而导致快中子在软组织内的干扰本底偏大。混合束的出口热中子通量和超热中子通量分别为1.1Χ109η.cm—2.s—1，5 X 10