О чем мечтает новосибирский лауреат премии "Вызов"
...В корпусе ИЯФа, где работает лауреат, пахнет свежей стружкой. Здесь упаковывают части установки для БНЗТ, которую вскоре отправят в Москву - в Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н. Н. Блохина.
Бор-нейтронозахватная терапия уже несколько десятилетий признана эффективным методом лечения самых опасных форм рака - глиомы и глиобластомы головного мозга. В организм больного вводят препарат изотопа Бор 10, который накапливается в опухоли. Затем пациента облучают потоком нейтронов. В результате поглощения нейтрона бором происходит ядерная реакция с большим выделением энергии в опухолевой клетке, что приводит к ее гибели.
Но до сих пор методика, способная "излечить неизлечимое", не имеет широкого применения. Дело в том, что успешные эксперименты по терапии самых тяжелых больных были проведены на АЭС - пациентов облучали потоком нейтронов из ядерного реактора. Это сложно и небезопасно.
Требовалось создать прибор, который при включении давал бы поток нейтронов с нужными характеристиками, а при его выключении не оставалось бы никакой радиации. И чтобы его можно было разместить в обычной клинике. Над решением проблемы работали во всем мире. А решили ее в новосибирском Академгородке - в ИЯФ СО РАН. Как это было, рассказывает лауреат премии.
Сергей Таскаев: В конце 1980-х перед физическим сообществом была поставлена задача - создать источник нейтронов для БНЗТ - не быстрых и не медленных, а с промежуточной энергией. При этом пучок должен был быть очень интенсивным. Многие пробовали, но не получалось. Вообще-то это не моя специальность, я ведь физик-плазмист. Но так получилось, что Григорий Иванович Сильвестров - заведующий ускорительной лабораторией - заразил меня идеей. Я был поражен красотой предложенной методики и просто в нее влюбился. А Григорий Иванович, он был уже в солидном возрасте, сказал: "Хочется сделать что-то такое, что полезно человечеству", и я загорелся.
Честно говоря, я тогда не верил, что мы дойдем до конечного результата - лечения больных. Но было ощущение, что по крайней мере часть задачи решим - не победим, так согреемся! Было понятно, что для генерации пучка нейтронов оптимальна реакция слияния ядра Лития 7 с протоном, в результате которой образуется нейтрон с нужной энергией и ядро Бериллия 7. То есть литиевую мишень нужно облучать пучком протонов относительно низкой энергии, но с большим током. Но ускорителей протонов с такими параметрами не существовало - те, что были, давали ток на порядок меньше, чем нужно.
Мы предложили тандемный электростатический ускоритель оригинальной конструкции. Нам все говорили: такая конструкция работать не будет! Но мы его сделали, получили нужное напряжение, а вот ток пучка протонов оказался не больше, а, наоборот, на порядок меньше, чем у конкурентов. То есть в сто раз ниже, чем было нужно.
В этот момент энтузиазм у многих иссяк, а инициатор проекта - Григорий Иванович - вскоре ушел из жизни. И, наверное, главная моя заслуга в том, что я не опустил руки, а сформировал новую команду из молодых сотрудников и студентов, которые просто не знали, что "это работать не будет". А потому не боялись пробовать новое. И у нас все получилось.
Самая красивая фишка в том, что мы сделали работающую литиевую мишень, а потом я прочел в научном журнале статью о том, что да - это идеальная мишень для БНЗТ, но, к сожалению "нереализуемая" - с мягким и химически активным литием очень сложно работать. Позже я встретился с авторами статьи - они были удивлены: "Ну, вы и молодцы!"
Сергей Юрьевич, под вашим руководством сделано уже три установки для БНЗТ: экспериментальная в ИЯФе, вторая - для клиники в китайском Сямыне и третья - для онкоцентра имени Н. Н. Блохина. Но ведь это не копии?
Сергей Таскаев: На каждой следующей мы вносим изменения, накапливаем опыт - бывают и проблемы. Так, мы сделали установку для онкоцентра в Москве, измерили параметры пучка протонов и обнаружили, что они вполне приемлемы для нужд БНЗТ, но уступают нашей экспериментальной установке. Провели исследования и выяснили, что в первый раз нам случайно повезло - попали в яблочко. Теперь в следующей машине будем использовать эти знания для улучшения параметров. Кстати, заказ на четвертую установку уже есть.
А что касается установки в Китае, то там вполне успешно проходят клинические испытания, и в мае этого года они вышли на новую стадию испытаний, кстати, пригласив меня на это событие.
Но ведь источник нейтронов можно использовать и для других задач?
Сергей Таскаев: Когда мы получили пучок нужный для БНЗТ, то пару дней порадовались, и мне стало ясно, что нельзя останавливаться на достигнутом. Это, пожалуй, вторая моя заслуга в этой истории. Если бы мы превратились в завод по производству медицинских приборов, то все бы погибло - никто не спешил их внедрять. А мы стали искать коллег для применения источников в научных целях. Сегодня наша установка в ИЯФе продолжает работать по отработке методики БНЗТ, но в большей степени используется уже для других целей. Самое яркое достижение - получение фундаментальных знаний: измерение сечений ядерных реакций. Изучены уже более двадцати реакций, результаты внесены в мировые базы данных. В следующем веке у человечества есть шанс освоить чистую - безнейтронную - термоядерную энергетику. И мы измерили сечение важной для этого реакции: протон - Бор 11.
А если на вашей установке облучать мишень не протонами, а ионами дейтерия?
Сергей Таскаев: Дейтериевый пучок на литиевой мишени дает максимальный выход нейтронов. Мы использовали его для тестирования радиационной устойчивости материалов и оборудования для Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе и строящегося в Кадараше (Франция) термоядерного реактора ИТЕР.
В ИЯФе начали говорить о нейтронном коллайдере, но как управлять пучком частиц, не имеющих электрического заряда?
Сергей Таскаев: В начале этого года мы поняли, что яркость пучка нейтронов просто феноменальная. И я закинул для обсуждения идею нейтронного коллайдера. Бросил камень - по воде пошли круги. На семинаре в ИЯФе наши теоретики подвергли сомнению интерпретацию данных классического, вошедшего в учебники, эксперимента Штерна-Герлаха, в котором частицы с ненулевым магнитным моментом отклоняются из-за градиента магнитного поля. Чтобы подтвердить или опровергнуть их гипотезу нужно провести эксперимент, добавив к нашей установке сильный магнит.
Но если нам удастся отклонить пучок нейтронов с помощью магнитного поля, то можно будет захватить его и направить в кольцевой накопитель. Магнитный накопитель нейтронов мы пристроим к работающему в ИЯФе коллайдеру ВЭПП-4, и у нас будет нейтронно-электронный коллайдер. Можно будет впервые провести прямое изучение физики нейтрона. Ведь все свойства этой частицы были измерены не напрямую, а косвенным образом - в связанных состояниях нейтрона в составе ядра. А следующий шаг - создание уже нейтрон-нейтронного коллайдера.
Вернемся к премии. Уже решили, на что потратите полученную сумму?
Сергей Таскаев: Обновлю машину, чтобы меньше тратить времени на ее обслуживание и ремонт. У меня еще столько дел в науке...