| ||||||
Наука - практике В ОИЯИ разрабатывают
|
Трехмерная компьютерная модель циклотрона (магнит и ускоряющая система): 1 – ускоряющие резонаторы; 2 – сектора магнита; 3 – ярмо магнита; 4 – сверхпроводящая обмотка магнита; 5 – траектория пучка; 6 – фаска вдоль траектории пучка |
MSC-230 будет иметь ряд технических преимуществ перед другими медицинскими циклотронами: высокий темп ускорения, который достигается четырьмя резонаторами, позволяющими избежать потерь в процессе ускорения; внутренний источник протонов, способный обеспечить в невысоком поле высокий коэффициент захвата в ускорение; низкий уровень магнитного поля для обеспечения высокой интенсивности пучка и его эффективного вывода из ускорителя.
Основные технические решения были предложены и применены в результате проведения уникального компьютерного моделирования магнитной системы и детального расчета динамики пучка на циклотроне. Динамика пучка характеризует то, каким образом и насколько устойчиво ведет себя пучок в ускорителе под действием внешних и собственных электромагнитных полей.
Концепция медицинского протонного ускорителя ОИЯИ для флэш-терапии была опубликована в журнале "Письма в ЭЧАЯ" в 2021 году. Позднее она была защищена патентом на изобретение "Компактный сверхпроводящий циклотрон для протонной терапии пучками со сверхвысокой мощностью дозы", который был получен ОИЯИ 14 июля 2022 года (авторы: Олег Карамышев, Галина Карамышева, Иван Ляпин, Владимир Малинин, Дмитрий Попов, Григорий Трубников, Григорий Ширков, Степан Ширков). В патенте подробно изложено описание проекта. По сравнению со статьей, опубликованной раньше, чем был получен патент, имеется существенное отличие: поверхность, образованная скосом торцевой кромки материала, по краю секторов магнита в области зоны вывода пучка, повторяющая форму траектории частиц в циклотроне.
"В любом циклическом ускорителе самым сложным действием является вывод пучка, поэтому любое улучшение условий для вывода пучка значимо, - прокомментировала Галина Карамышева. - Фаска по сектору вдоль траектории позволит максимально довести пучок дальше по радиусу, что способствует эффективному выводу. Вывод пучка с меньшим напряжением на дефлекторе позволит увеличить надежность работы дефлектора и добиться большей эффективности вывода. Чтобы получить высокоинтенсивный пучок на выходе из ускорителя, необходимо иметь эффективный источник протонов, обеспечить эффективный захват пучка в ускорение в центральной области циклотрона, эффективный вывод и добиться отсутствия потерь в процессе ускорения. И всему этому способствует именно низкий уровень магнитного поля изохронного циклотрона и та самая фаска вдоль траектории, которая была запатентована".
Отдельной важной задачей в этом направлении является доставка необходимой дозы протонов точно в цель после вывода пучка из циклотрона. Для этих целей сотрудники ЛЯП Сергей Доля и Виктор Смирнов разработали способ изменения конечной энергии протонного пучка, используемого для флэш-терапии. А устройство для формирования пилообразного напряжения на конденсаторе тех же авторов позволит оптимизировать процедуру формирования необходимого для лечения пучка протонов.
В апреле 2022 года был заключен договор между ОИЯИ и АО "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Д.В.Ефремова" на разработку и изготовление ускорительного комплекса на базе сверхпроводящего циклотрона MSC-230. Договором предусмотрены разработка технической документации, изготовление узлов и систем ускорителя, его сборка, наладка и пробный запуск в "НИИЭФА", последующая транспортировка в ОИЯИ, сборка и полномасштабный запуск в Дубне через два года.
Пресс-служба ОИЯИ
|