炭素イオンがん治療二次被ばく評価用重イオン核反応模型の研究

炭素イオンがん治療において正常組織に対する低線量被ばくを見積もる際には、高精度の粒子輸送計算が必要であるが、炭素イオンや核反応二次イオンであるα粒子による原子核反応の計算には課題が多く残っている。核反応模型では炭素イオン等による核反応からの生成粒子のエネルギー、収量を示す二重微分断面積（DDX）が必要となる。本研究では、クラスター分裂過程を取り入れた核内カスケード（INC）模型を新しく提案し、大きな散乱角での各種クラスター生成DDXの再現性を向上させ、これに基づく計算コードの開発を目的とする。本研究では医療応用に特化して炭素イオン炭素イオン核反応と、これに付随するα粒子核反応の理論模型を高度化する。このため、実験によりDDXデータを取得・整備して、低エネルギー領域のα粒子核反応に対して成功した独自の模型を高エネルギーのα粒子核反応、炭素イオン炭素イオン核反応に拡張し、(C, px)反応から（C, C’x）反応まで全ての反応チャネルの二重微分断面積計算を可能にする。量子医科学研究所において2022年度実施した実験は合計6日間であり、230 MeV/uのαビームと、100 MeV/uの炭素イオンビームを用いて、各種放出粒子に対して二重微分断面積を広いエネルギー範囲に渡って測定を行った。αビーム実験では、ｔと3Heのスペクトルに大きな違いが観察されたため実験の技術的問題が疑われた点について確認ができた。同様の違いは炭素入射では観察されないことも確認できた。、取得したデータは、低エネルギー領域で開発された解析方法により分析され、その結果低エネルギーで観察された反応の特徴として挙げられた中性子スペクトルと陽子スペクトルの類似性や、ｔと3Heの収量比などの傾向を確認することが出来、フラグメンテーション機構の理解を深めることができた。

炭素イオンがん治療において正常組織に対する低線量被ばくを見積もる際には、高精度の粒子輸送計算が必要であるが、炭素イオンや核反応二次イオンであるα粒子による原子核反応の計算には課題が多く残っている。核反応模型では炭素イオン等による核反応からの生成粒子のエネルギー、収量を示す二重微分断面積（DDX）が必要となる。本研究では、クラスター分裂過程を取り入れた核内カスケード（INC）模型を新しく提案し、大きな散乱角での各種クラスター生成DDXの再現性を向上させ、これに基づく計算コードの開発を目的とする。本研究では医療応用に特化して炭素イオン炭素イオン核反応と、これに付随するα粒子核反応の理論模型を高度化する。このため、実験によりDDXデータを取得・整備して、低エネルギー領域のα粒子核反応に対して成功した独自の模型を高エネルギーのα粒子核反応、炭素イオン炭素イオン核反応に拡張し、(C, px)反応から（C, C’x）反応まで全ての反応チャネルの二重微分断面積計算を可能にする。量子医科学研究所において2022年度実施した実験は合計6日間であり、230 MeV/uのαビームと、100 MeV/uの炭素イオンビームを用いて、各種放出粒子に対して二重微分断面積を広いエネルギー範囲に渡って測定を行った。αビーム実験では、ｔと3Heのスペクトルに大きな違いが観察されたため実験の技術的問題が疑われた点について確認ができた。同様の違いは炭素入射では観察されないことも確認できた。、取得したデータは、低エネルギー領域で開発された解析方法により分析され、その結果低エネルギーで観察された反応の特徴として挙げられた中性子スペクトルと陽子スペクトルの類似性や、ｔと3Heの収量比などの傾向を確認することが出来、フラグメンテーション機構の理解を深めることができた。