中性子の発生方法がネック BNCT用中性子源（その２）

素晴らしい治療法のBNCTだが、ネックというか弱点は中性子源だ。実用的な強度の中性子ビームを得るのは結構大変で、現時点では原子炉に頼るしか良い方法が無い。そこで現在は京都大学の熊取の研究用原子炉と東海村の二箇所だけが使われている。

これを解消するにはどうしたらよいのだろうか。日本に５５基存在する発電用や研究用の各種原子炉に照射用サイトを設置したらどうか？確かにそういった考えもあると思う。けれども、そういった高信頼運転を必要とする原子炉から中性子を取り出したりすると、原子炉の運転状況が変わってしまい運転特性で読めない部分ができるとか、逆に原子炉の出力変動が医療用の照射のタイミングと合わないので、強度の調整ができず危険、とか対テロ対策とか、患者さんや治療関係者の放射線防護、原子力関係者の感染防護などを考えると、現実的にはほぼ不可能だ。

そこでもう少し手軽に照射できないか、という事で加速器を使用した中性子源がいくつか考えられている。日本国内で最初に名乗りをあげたのはＦＦＡＧではないだろうか？これはサイクロトロンに少しシンクロトロンの機構を使って大電流を可能にした装置だ。概ね１０ＭｅＶ前後まで陽子・重陽子を加速するもののようだ。だが、私はこれは直感的にあまり良い方法とは思えなかった。原理は問題は無いと思うが、病院で日常的に使用するには少し装置が大きすぎる。

また、「メガ電子ボルトの陽子」なんて簡単に言うけれども、加速器を運転する電気代もバカにならない。大電流なんて言うけれども、１ＭｅＶは１００万ボルト。１ｍＡだって１ＫＷになるのだ。

化学エネルギーの１０万倍～１００万倍も強い核エネルギーレベルの重粒子を打ち込んで核をバラバラにして中性子を取り出す・・・この加速器を駆動する電力は石油を燃やして得られたものなのだから、非常に効率が悪い。

そこで私とその仲間は現在加速器駆動dd核融合反応をベースにした中性子発生装置で検討してみようとしている。この反応は核融合で発熱反応である。従って反応を引き起こす（駆動に必要な）エネルギーよりも出てくるエネルギーのほうが大きく量子エネルギー効率が良い。つまり必要な運転エネルギーを小さくできる可能性がある。（しかし反応確率を高めるのが問題だが・・・）

核融合の中でもＤＴ（重水素とトリチウム）の反応は数１０ＫｅＶの医療用レントゲン装置程度の電源で加速した重陽子でも反応が起こる。そこでざっと過去の文献を見てみると、発生点で１０の１４乗個という、なかなか実用的な数字が出ている。

これは大変素晴らしいのだが、問題はトリチウムだ。これは水素の同位体で環境に広がると人体にも浸透して行き、体内の分子に組み込まれて内部被爆を引き起こすという、かなり厄介な物質だ。その上、核爆弾の威力を高めるのにも使えるので、核拡散の防止のためにも無闇に動かせない。

従ってトリチウムを使用する反応は、一筋縄では行かない。

そこで、次に検討したのはＤＤ核融合反応だ。これは重水素核同士を衝突させて核融合反応をさせる。この反応の閾値は概ね０．３５ＭｅＶだが量子効果によって０．１ＭｅＶ程度から確率が低いながら反応が開始する。

しかし残念なのが反応率の低さだ。ＤＴ反応と比較すると、３０分の一から２００分の一しか反応しない。同じ構造の加速管では中性子の出力が非常に微弱になってしまう。

また、実用まで単純に電流を増やそうと思うと、こんどは熱でターゲットが焼損しかねない。そこで冷却がきちんとできるようにターゲットの形状の工夫が必要になってくる。

（文：窪田　敏之）

第七回日本中性子捕捉療法学会学術大会

明日、明後日に日程で７回日本中性子捕捉療法学会学術大会が開催される。

私も明後日に「加速器によるDD・DT核融合反応を応用したBNCT用中性子源の文献的検討」という演題で発表する。

要旨としては超小型加速器を使用してコストの安い実用的な中性子源を開発したい、という内容だ。BNCTは普及期を迎えているのではないかと思う。これまでの原子炉や大型加速器だけではなく、こういう低価格化の取り組みが重要ではないかと思っている。

実際、DT核融合反応を使用してBNCTに必要以上な中性子の数を確保しているといった報告が内外でちらほら見られるので決して不可能ではない。DD核融合はさらに簡便だが若干出力が弱く、強度の確保が難しいといった見方がある。しかし加速器の効率の改善、BNCTの薬学の進歩によってそれほど強い中性子でなくても効果が出やすくなる、などの理由によって実用化できる可能性が高いと思っている。

学術大会では一日目の最後に懇親会のパーティもあり、内外の様々な研究者と知り合いになれるのが楽しみだ。

（文：窪田　敏之）

ビーム精工さんをご訪問

昨日は五橋の技術顧問の須田さんと財務顧問間々田さんを伴って大田区のビーム精工を訪問した。ビーム精工様からは衛藤会長と三宅さんが参加。その他まだ名前は出せないが某一流核技術者も参加して今後のBNCT用中性子源に関して色々とディスカッションをした。

内外の論文や各種ドラフト等を検討した。その結果、ビーム精工の持っているdd核融合反応中性子発生管をベースにした装置で、BNCT用の中性子源を構成する事は充分に検討可能という事になった。

ミーティングの後、同社に置いてある中性子発生管の実物を触らせてもらった。大きさは実に５００ｍｌのペットボトル程度。この中にイオンビーム源、加速装置、重水素吸蔵ターゲットと全ての要素が組み込んである。こんなに小さいのに「加速器駆動型DD核融合反応による中性子ビーム発生装置」なのだ。しかも既に実用になっている。

BNCTは非常に複雑な技術で医学・薬学・核技術・電子工学・IT工学など非常に広い分野の技術に跨っており、各分野の専門家の協力を仰がなくては優れたものになりえない。

来週は放射線による腫瘍の治療の専門家を訪問する予定になっている。また５月中には前の記事で触れた早川教授を訪問しようと思う。

（文：窪田　敏之）