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質子回旋加速器

發(fā)布時間:2018-10-16 文章來源: 

  質子治療是世界上普遍使用的、被廣泛證明、科學有效的最先進的癌癥治療手段之一。

  2018年1月26日,中核集團“癌癥治療230MeV超導質子回旋加速器”核心部件——高頻腔系統(tǒng)通過源地驗收。至此,中核集團已成功完成該加速器主要大型設備研制工作,標志著中核集團全面掌握該加速器設計和制造技術,下一步將進入整機總裝和測試階段,向實現(xiàn)臨床應用、造福廣大癌癥患者邁出堅實一步。我國已自主建成世界先進的質子回旋加速器,并有望投入使用后在癌癥的早期診斷與治療研究方面取得重大的突破。

  之前,質子治療關鍵設備基本被國外壟斷,中核集團在2014年即開始布局癌癥治療230MeV超導質子回旋加速器技術,力爭突破國外在這一重大醫(yī)療設備領域的壟斷地位,逐步實現(xiàn)我國惡性腫瘤、心腦血管疾病等重大疾病診斷和治療的設備國產化,力爭在國際高端醫(yī)療設備領域中占有一席之地,帶動我國核醫(yī)療技術水平的跨越式發(fā)展。

  日前,中國原子能科學研究院自主研發(fā)的世界先進質子回旋加速器建成,此次建成的100兆電子伏質子回旋加速器可將質子加速至接近一半光速,是國際上最大的緊湊型強流質子回旋加速器,也是中國目前自主創(chuàng)新、自行研制的能量最高的質子回旋加速器,無論是經濟性還是實用性上而言都達到了國際先進水平。

  作為核科學研究的重要平臺,該加速器一旦投入使用即可開展中子物理、新核素合成、質子生物醫(yī)學效應、質子輻照效應、現(xiàn)代醫(yī)療等方面研究,特別是有望在癌癥的早期診斷與治療的研究方面取得重大突破。放射性治療是目前癌癥治療的重要手段之一,與X射線和電子束照射相比,質子束對正常組織損傷小,副作用小,因此轟擊癌細胞的過程中將最大限度的保護認同正常組織。

  超導回旋加速器與同能量常溫回旋加速器相比,研制和運行成本低,在技術上具有創(chuàng)新性、市場競爭力強,代表著國際上最先進的癌癥粒子治療方向。癌癥治療230MeV超導質子回旋加速器屬于中核集團“龍騰2020”科技創(chuàng)新計劃,由原子能院自主創(chuàng)新、自行設計、具有完全自主知識產權。

  高頻腔作為該加速器的核心部件,為質子加速提供能量。高頻腔系統(tǒng)采用螺旋形結構,主體由無氧銅材料加工而成。為保證腔體性能,控制形變,原子能院回旋加速器技術研究中心技術人員,與廠家聯(lián)合攻關,解決了諸多加工工藝難題,成功研制了諧振腔系統(tǒng)。該腔體是我國首次自主研發(fā)適用于超導回旋加速器的無氧銅螺旋形4腔體組合,將有效提高超導回旋加速器的圈能量增益、提高加速器引出效率。

  據(jù)了解,癌癥是全球性疾病的主要死亡原因,質子治療適用于黑色素瘤、顱內腫瘤、眼癌、前列腺癌、肺癌、肝癌等疾病的治療,具有顯著的經濟、社會效益。

  從研究層面而言,質子回旋加速器的研發(fā)非常具有實際意義。物理學家利用加速器解決了宇宙從何而來,能量如何產生等基礎物理問題。同時它在我們的生活中也有著廣泛的應用,如在醫(yī)療方面,多數(shù)大中型醫(yī)院都利用它生產治療用同位素,以及中子測井,食物的消毒也會用到這項技術。