Studio di macchine Plasma Focus destinate alla produzione di radioisotopi per diagnostica PET e di fasci di radiazioni per terapia oncologica

Il Plasma Focus (PF) è un dispositivo in grado di generare, accelerare, comprimere e confinare in una ridotta regione di spazio un gas ionizzato allo stato di plasma. Tale plasma può essere portato in condizioni di densità e temperatura sufficienti ad innescare reazioni di fusione nucleare con processi analoghi a quelli che si verificano nelle stelle. A tali reazioni consegue produzione di isotopi differenti al variare del tipo e della quantità (in genere pochi centesimi di mole) di gas immessi in una opportuna camera da vuoto. In funzione del tipo di reazione e’ poi tecnicamente possibile produrre oltre agli isotopi fasci di particelle e radiazioni. I processi coinvolti avvengono per mezzo della scarica ripetuta di un banco di condensatori a tensione relativamente alta (qualche decina di kV); tali scariche hanno durata temporale dell’ordine di alcune diecine di microsecondi; all’interno di tale intervallo temporale la produzione di isotopi e dei fasci di particelle annessi avviene in poche decine di nanosecondi. Tale comportamento dinamico fa sì che i fenomeni di produzione siano totalmente controllabili e sicuri in analogia con i tubi a raggi X e gli acceleratori oggi in uso. Tipologie di produzione: - reazioni termonucleari utili alla produzione diretta di radioisotopi a breve vita media; - neutroni veloci - fasci di elettroni relativistici - raggi X a bassa energia. Tipologie di applicazioni biomediche immediate: - produzione endogena di radioisotopi in forma gassosa per PET e, ad esempio 18F dalla reazione O16(He3,p)F18, e 15O dalla reazione N14(d,n)O15; - produzione di neutroni epitermici (<10-20 KeV) mediante rallentamento dei neutroni prodotti dalla reazione di fusione deuterio-trizio per utilizzo in BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) per radioterapia di tumori cerebrali profondi; - produzione di neutroni termici per successiva termalizzazione per terapia col boro (BNCT) di tumori diffusi tramite autotrapianto (espianto, irraggiamento, reimpianto); - radioterapia interstiziale ed intraoperatoria per piccole masse tumorali (dimensione tipica inferiore al centimetro) tramite irraggiamento fotonico a bassa energia e ad altissimo dose-rate prodotto per ogni scarica della macchina dagli impulsi di elettroni relativistici (con energia inferiore a 1 MeV) retroemessi; la particolare tipologia del fascio consentirebbe anche di operare con tecniche ecoguidate