ガンに対する新たな武器！中国の核破砕中性子源：ミクロの世界を「見える化」する

「一枚の紙の計画」から「国宝」の創造まで、わが国初のパルス核破砕中性子源である中国核破砕中性子源が広東省東莞市に誕生しました。核破砕中性子源科学センターの梁天嬌副所長はチームを率いて高出力ターゲットステーションで多くのゼロブレークスルーを達成し、分光計のオープン運用と科学応用を推進し、工学部が開発した技術に基づいて、がんに対する新しい「武器」の設計と開発に参加しました。現在、中国核破砕中性子源プロジェクトの第2フェーズは、今年後半に建設が開始される予定です。

中国の核破砕中性子源は粤港澳大湾区の中心的な科学施設となった（写真提供：Songhu Xuan）

中性子散乱応用の源泉はターゲットステーションの中性子性能にあり、それが「中性子工場」の生産効率と品質を直接決定すると言われています。梁天嬌氏は、中国核破砕中性子源（CSNS）の初期建設状況を紹介する中で、わが国がすでに蓄積してきた陽子加速器や中性子分光計と比較すると、優れたターゲットステーションの設計と建設がCSNSプロジェクトの大きな課題となっていると述べた。

CSNS 建設には、科学的研究とエンジニアリングという 2 つの特性があります。どうすればその物理的な進歩を確実にできるでしょうか?プロジェクトの実現可能性をどのように確保するのでしょうか?対象ステーションの設計は、物理的な性能、技術的な実現可能性、保守性などの要素を考慮して、再計算と再設計を行うために多大な時間と労力を要する、いくつかの大きな調整を経てきました。当初の固定ターゲット＋メタン減速材の水平保守計画から、回転ターゲット＋液体水素減速材の計画、さらに固定ターゲット＋液体水素減速材の分離保守計画を経て、コンパクトに結合した高中性子効率ターゲットステーションの最終計画が決定されました。ターゲット-減速材-反射材のコンパクトな結合の物理的および工学的設計により、ターゲットステーションの高い中性子効率が保証されます。

2011年9月にCSNSの建設が開始されました。これは私の国でオフサイトで建設される最初の大規模な科学プロジェクトです。 2017年8月28日10時56分18秒、スパッタリング中性子源はターゲットに命中し、最初の中性子ビームを生成しました。

CSNSは2018年に正式にオープンし、運用を開始しました。最先端の研究方法による最先端の基礎研究や重要な技術のブレークスルーのニーズを満たすだけでなく、多くの人々の生活に密接に関係する関連研究開発にも広く使用されています。核破砕中性子源は、中性子の散乱を利用して物質の微細構造と動態を検出できる「スーパー顕微鏡」のようなものです。可燃性氷を効率的かつ安全に採掘・利用するために、中性子散乱を利用して可燃性ガスメタンハイドレートの形成メカニズムと安定条件を研究することができます。工学機械の分野では、中性子散乱は大型工学部品の残留応力や金属疲労の研究に応用できます。医療・健康業界では、この技術を使用して、さまざまな時間および空間スケールでのタンパク質の変化を確認することができます...

そのうち、小角中性子散乱装置と極小角中性子散乱装置は、ナノメートルからマイクロメートルスケールの物質の微細構造を検出します。梁天嬌氏は「アイスクリームの材料をどのように調整すればもっとおいしくできるかを研究するのにも使える」と例を挙げた。同氏はまた、中性子分光計は水素やリチウムなどの軽元素を含むエネルギー物質やソフトマターの研究に有利なため、リチウム電池の研究にとっても「武器」となっていると述べた。

核破砕中性子源プロジェクトの建設で開発された技術を活用し、加速器ベースのホウ素中性子捕捉療法装置のヒト臨床試験が来年東莞で開始される予定である。ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）は癌患者に希望をもたらすでしょう。この装置の治療原理は、ホウ素薬剤が腫瘍患者の体内の癌細胞に狙いを定めて濃縮され、中性子が入射して「ホウ素薬剤を爆発させ」、癌細胞を正確に「攻撃」するというものです。 「BNCTは脳神経膠腫、黒色腫、頭頸部の再発性腫瘍に効果的な治療法であり、肺がん、肝臓がん、膵臓がんなど他の臓器の腫瘍の治療にも試みられ始めている」と梁天嬌氏は説明した。また、科学研究への投資を増やし、国際協力を強化し、技術革新と産業化のプロセスを加速させる必要があると述べ、この科学技術の成果をできるだけ早く実用化し、がん患者に役立てたいと希望した。

広東科学技術新聞メディアセンターが制作

ゲートキーパー |梁天嬌、核破砕中性子源科学センター副所長

編集者 |李万鑫

レビュー |劉暁勇