A PRELIMENARY DESIGN OF A NEUTRON BEAM AT THE TAJURA RESEARCH REACTOR CORE FOR BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY USING THE MONTE CARLO METHOD: PART I: OPTIMIZING THE CRITICAL CORE CONTROL SETTINGS FOR THE SELECTION OF THE HORIZONTAL CHANNEL

Ramadan Muftah Kuridan, and Mustafa Ali Ben-Ghazail*



Nuclear Engineering Department,
Alfateh University, Tripoli, Libya

*Reactor department,
Tajura Nuclear Research Center, Tripoli, Libya

الملخص



بناءً على نتائج الحسابات النيترونية والفوتونية التي أجريت على مفاعل الأبحاث بتاجوراء بواسطة البرنامج المتخصص (الكود) MCNP-4C وجد أن القناة الأفقية رقم ستة هي الأنسب من بين القنوات الأخرى لإنتاج حزمة نيترونية فوق حرارية الغرض منها علاج أورام المخ المستعصية بطريقة أسر البورون للنيترونات الحرارية (BNCT). مكّنت الحسابات النيترونية من الوصول إلى ترتيب أمثل لمنظومة التحكم والحصول على بعض النتائج المرضية من خلال دراسة تأثير إدخال أنواع مختلفة من أعمدة التحكم لأعماق متباينة في قلب المفاعل على المفاعلية؛ فمثلاً الفيض فوق الحراري في بداية القناة أكبر بكثير من 109 n/cm2.s وهي القيمة المطلوبة في طريقة BNCT عند موضع المريض في نهاية القناة ، ولكن القيم العالية لكل من الفيضين النيترونيين الحراري والسريع وفيض الفوتونات تحتاج إلى تخفيض كبير بواسطة المرشحات والمهدئات قبل وصول الحزمة إلى نهاية القناة لأنها مؤدية للأنسجة السليمة.


ABSTRACT



The neutron and photon calculations of the Tajura research reactor core carried out using the code MCNP-4C led to the choice of the horizontal channel (HC) number (VI) for the production of an epithermal neutron beam. The beam should be capable of treating brain tumors based on the method of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). The neutronic analysis of the core reactivity and control rod worth and settings are also performed by the same code and revealed satisfactory results such that the epithermal neutron beam at the inlet of the channel is well above the required value of 109 n/cm2.s at the patient position at the outlet. Fast and thermal neutron and photon fluxes are still too high. BNCT requires that they must be as low as possible particularly the photon dose should be lower than 1Gy/hr. Therefore, filtering and moderation are needed for the reduction of the overall dose to normal healthy tissue.