Математическое моделирование режимов работы многоцелевого изохронного циклотрона АИЦ-144

• Автор: Киян, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. Общая характеристика работы.

2. Содержание диссертационной работы

3. Постановка общей задачи и ретроспектива ее решения.

4. Описание основных параметров и магнитной системы ЛИЦ4.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

1.1. Постановка задачи по моделированию основного режима работы АИЦ4.

1.2. Порядок проведения магнитных измерений и подготовки исходных данных

1.3. Математические модели для расчета токов в главной, в двадцати концентрических катушках АИЦ4 и обеспечение устойчивости решения.
1.4. Математическая модель для расчета токов в двух нарах гармонических катушек АИЦ4.
1.5. Численный контроль точности расчета изохронного магнитного поля
1.6. Выводы.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТАННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
2.1. Описание комплекса профамм x
2.2. Описание динамически связанной библиотеки .
2.3. Выводы.
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ X
3.1. Моделирование основного режима работы АИЦ4 протоны, кинетическая энергия вывода Ек 0,5 МэВ, частота ВЧгенсратора ,., МГц .
3.2. Результат ы запуска и эксплуатации АИЦ4 в основном режиме его работы
3.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Аналитические формулы М.М. Гордона для расчета изохронных магнитных полей в циклотронах с малой величиной азимутальной вариации магнитного поля.
2. Отчеты с результатами физических экспериментов, проведенных на АИЦ4
3. Письма и отзывы дирекции ИЯФ ПА 1 о проделанной работе
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Комплекс программ Cyclotron Operator HELP Program Complex -, установленный на сервере АИЦ-4 и используемый для моделирования новых режимов работы циклотрона. Динамически связанная библиотека GaussDLL, включающая в свой состав комплекс программ матрично-векторных операций и решения СЛАУ с вещественными коэффициентами, размещенная на сайте ОИЯИ в библиотеке готовых программ JINRLIB [К ]. А«™. А, ±5 % соответственно [К7]+[К]. Смоделированный с помощью созданного программного обеспечения основной режим работы АИЦ-4 был установлен на циклотроне в июне года без эмпирической подстройки токов в концентрических катушках и частоты ВЧ-генератора. Для настройки медицинских приборов и аппаратуры, которая проводилась в течение около двух лет с момента установки смоделированного режима работы на АИЦ-4. Для проведения успешной протонной терапии меланомы глаза у первой партии пациентов, впервые проведенной в Польше на ЛИЦ-4 в период с февраля по апрель года [К]+[К]. С помощью комплекса программ Cyclotron Operator HELP Program Complex для основною режима работы ЛИЦ-4 в апреле года была проведена оптимизация параметров магнитной системы циклотрона [К]. Выведенный пучок ускоренных протонов был успешно использован в ИЯФ І1АІ1 для производства радиоизотопов, нарабатываемых с целью проведения научных исследований в области ядерной спектроскопии. С помощью комплекса программ Cyclotron Operator HELP Program Complex в июле года на ЛИЦ-4 было проведено моделирование двух вариантов основного режима его работы: протоны, кинетическая энергия вывода Ек~ /,5 МэВ, частота ВЧ-генератора Fr/ = ,5/, МГц. АИЦ-4 в сентябре и октябре года. Измерение тока пучка выведенных протонов проводилось в ионоводе после прохождения пучком двух корректирующих магнитов и двух квадрупольных линз. Коэффициент вывода пучка ускоренных ионов рассчитывался по измеренным значениям как отношение тока внешнего пучка в ионоводе к току внутреннего пучка на конце плато его значений перед электростатическим дефлектором (на радиусе R - см). После проведения оптимизации параметров магнитной системы АИЦ-4 коэффициент вывода пучка ускоренных ионов для указанных вариантов основного режима работы циклотрона составил Кех1 = ±2 % и Кги - ±2 % соответственно (Прил. Практическая значимость разработанных методов и комплексов программ документально подтверждена: отчетами о проведенных на ЛИЦ-4 в период с по год физических экспериментах, подписанными начальником ЦО ИЯФ ГІЛН (Прил. ИЯФ ПАН к дирекции ЛИТ ОИЯИ BD// от апреля года об успешных результатах лечения раковой опухоли глаза у первых девяти пациентов (Прил. З). АИЦ-4, могут найти широкое практическое применение в процессе эксплуатации аналогичных ускорителей, расположенных в различных российских и зарубежных научно-экспериментальных центрах. Апробация работы. VI Международный семинар по проблемам ускорителей заряженных частиц памяти B. II. Саранцева, 8- сентября, . Алушта, Украина. XXI Russian Particle Accelerator Conference (RuPAC ), September -October 3, . Zvenigorod, Russia. The International Conference Mathematical Modeling and Computational Physics (MMCP ), July 7-, . Dubna, Russia. Всероссийская конференция (с международным участием): Информационнотелекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем. Москва, Россия. IX Международный семинар по проблемам ускорителей заряженных частиц памяти В. П. Саранцева - сентября, . Алушта, Украина. Результаты, включенные в диссертацию, докладывались на семинарах ИЯФ ПАН, Лаборатории информационных технологий и Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований (ЛИТ ОИЯИ, ЛЯП ОИЯИ). Публикации. Материалы диссертации опубликованы в печатных работах, из которых 7 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК (в одном зарубежном и трех российских) [К2], [К5], [Кб], [К8], [К9], [К ], [К ], 3 статьи в научных сборниках [К]+[К], 2 статьи в сообщениях ОИЯИ [КЗ], [К4] и 2 аннотации докладов в материалах конференций [К 1 ], [К7], а также в виде 1 распространяемого программного продукта [KJ. Личный вклад автора.