KRAKOW. INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ INSTITUTE OF IMUCLEAR PHYSICS 1/IHCTI/lTSdT RAEPHOI/1 «Pl/13l/1Kl/l SYSTEM SZATERÓW WIĄZKI RAPORT NO1081/B

Transkrypt

1 INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ INSTITUTE OF IMUCLEAR PHYSICS 1/IHCTI/lTSdT RAEPHOI/1 «Pl/13l/1Kl/l KRAKOW RAPORT NO1081/B SYSTEM SZATERÓW WIĄZKI TADEUSZ FRANCUZ, ARTUR JOŃCZYK WŁODZIMIERZ RADWAŃSKI, BRONISŁAW WOJNIAK KRAKÓW 1980

2 SYSTEM SZATEROW WIĄZKI BEAM SHUTTER SYSTEM CHCTEMA 3ATBOPOB WilLA Tadeusz Francuz, Artur Jończyk Włodzimierz Radwański, Bronisław Wojniak Kraków luty 1980

3 NAKŁADEM INSTYTUTU FIZYKI JĄDROWEJ W KRAKOWIE UL. RADZIKOWSKIEGO 152 Kopię kserograficzną, druk i oprawę wykonam w IFJ Kraków Wydanie/ Zam. 69/80 Nakład 50 egz.

4 U pracy opisano system'fezaterówzamykających drogę cząstek przyspieszanych, opracowany dla terapii neutronowej. System ten umożliwia działalność personelowi medycznemu w pomieszczeniu eksperymentalnym, w czasie pracy krakowskiego cyklotronu. A beam shutter system placed in the path of accelerated particles is described here. This systemycofnstructed for use in neutron therapy. It allows the medical staff to work in the experimental hall during the operation of the Cracow.cyclotron. В статье описано систему автоматических затворов ускоренных. частиц, проектированную для нейтронной терапии. Система дает возможность работы медицинскому персоналу в экспериментальном заде во время работы кракрвского циклотрона У-120.

5 Przeznaczenie W szeregu prac prowadzonych sa cyklotronach zachodzi konie czność krótkotrwałego zatrzymania, wiązki jonów bez wyłączania cyklotronu. Zrealizować to można wprowadzając na drogę wiązki przesłonęszater,zatrzymującą wiązkę w żądanym miejscu. System szaterów odcinających wiązkę cząstek przyspieszonych, opracowano w celu przystosowania cyklotronu do terapii neutro nowej rw związku z którym zaistniała potrzeba: 1* uzyskania wiązki neutronów w cyklach kilkuminutowych, o wysokiej stabilności, 2. przekazania czynności sterowania czasem naświetlania w ręce personelu medycznego, 5. zapewnienia obsłudze pełnego bezpieczeństwa. Pierwszy warunek noże być spełniony tylko przy nieprzerwanej pracy cyklotronu,gdyż czas termicznego ustalenia się parametrów po załączeniu cyklotronu t wynosi nie mniej nit 10 min.,a nawet bywa dłuższy przy wyprowadzaniu maksymalnych prądów cząstek przyspieszanych potrzebnych do terapii. W związku z powyższym zbudowano w pomieszczeniu poprzedzają cym halę eksperymentalną przesłony zdalnie sterowane dla cząstek przyspieszanych S1 i S2 /rys.1/,tak aby cyklotron mógł pracować nie narażając na promieniowanie ludzi w hali eksperymentalnej. Sterowanie szaterami Systen składa się z dwóch zdalnie sterowanych przesłon: szatera głównego 1 dodatkowego,wbudowanych szeregowo «jonowód /rys.2/ i sprzężonych!

6 Rys. 1 Usytuowanie sza terów na drodze transortu wkjzki jonów Cyklotronu U - 12Q C - Cyklotron Sl - Slatrr główny S3 - Siolrr dodatkowy 01 - Drtwi obrotów* 02 - Orzwl obrotowt M - Magnn odchylajqcy 0 - Socitwki kwodrupolowt K - Kortkcja potottnio 1 - Terapio neutronowa // - Stonowisko rodiobiotogicint HI - Stonowisko izotopowe I * 5 - Stanowiska eksperymentalne E -Pomiar tnergi P -System pulsaeji 0 -Odcinacz wiqzki

7 1. z blokadą drzwi obrotowych. D2 prowadzących do hali ekspe rymentalnej gdzie znajduje się stanowisko dla terapii, 2. z awaryjnym wyłącseniem generatora wysokiej częstotliwości /przerywa akcelerację/, 3. z centralnym pulpitem sterowniczym, 4. z dodatkowym układem sygnalizacji i sterowania szaterami w pokoju dyspozycji medycznej. Szater główny odcina wiązkę,a szater dodatkowy oddzielnie at.towany,stanowi zabezpieczającą przesłonę.tylko zamknięcie obu szaterów umożliwia otwarcie drzwi D2 do hali eksperymenta lne j.natomiast otwarcia szaterów można dokonać tylko po zam knięciu drzwi. Każde niewłaściwe uruchomienie układu otwierającego drzwi, powoduje awaryjne wyłączenie cyklotronu. Budowa szaterów Szater główny /fot.1/stanowi zwarty blok ze stopu aluminio wego, przystosowaay do szybkiego montażu i łatwej wymiany części. Wewnątrz umieszczona jest przesłona tantalowa przecinającą jonowód,którego przekrój poprzeczny w tym miejscu ma wymiary 120x40 mm.przekrój ten jest zdefiniowany przez cztery bimstopery, z których trzy są nieruchome,a czwarty stanowi otwarty szater* Bimstopery te pozwalają ustalić położenie toru wiązki przez pomiar natężenia prądu w jej częściach peryferyjnych,a to z kolei pozwala utrzymać wiązkę w zadanym torze. zater dodatkowy /fot.2/,jest zwartym zespołem wmontowanym w ażurową konstrukcję ze stopu aluminiowego,której 5 ściany stanowią pokrywy ze szkła organicznego.konstrukcję łączy się b-?zkołnierzowo z jonowodem,którego otwór o średnicy 80 mm. mogą zasłaniać dwie przesłony tantalowe.pierwsza przesłona współpracuje w wyżej opisanym systemem zabezpieczającym,a na drugiej przesłonie przymocowana jest płytka tlenku berylu służąca do obserwacji kamerą telewizyjną rozkładu wiązki. W obu szaterach przesłony wykonane są z blachy tantalowej grub.2 wa.pa. którą nalutowano lutem twardym,po stronie osłoniętej od wiązki,rurki miedziane dla chłodzącej wody destylowanej.

8 S2 SI CP DM 02 Rys»2. Schemat blokowy systemu szaterów wiązki 51 - główny ssater 52 - dodatkowy szater CP - centralny pulpit sterowniczy DM - pokój dyspozycji medycznej D2 - drzwi hali eksperyment. Nr 1. G - generator wysokiej częstotliwcści

9 Fot. 1. Szater główny

10 Fot.2. Szater dodatkowy 10

11 Przesłony są izolowane,co umożliwia pomiar natężenia prądu wiązki.izolację przesłon i bimstoperów zabezpieczają przed przebiciem miniaturowe neonówki o napięciu zapłonu 200V i prą dzie 1,5 mil włączone równolegle* Czas całkowitego otwierania lub całkowitego zamykania prze słony wynosi 1 sek.przesłony napędzają silniki prądu stałego 24 V;1OOW. Konieczność zamontowania szaterów w różnych miejscach istnie jącego jonowodn,zmusiła do opracowania dwóch różnych rozwią zań konstrukcyjnych opisanych szaterów i pozwoliły na umieszcze nie ich w najkorzystniejszych miejscach,bez przeróbek jonowodu. Obie konstrukcje szaterów oraz system sygnalizacji i stero wania został zaprojektowany i wykonany w Instytucie Fizyki Jądrowej. System szaterów wiązki pracuje bezawaryjnie już od roku dla potrzeb terapii neutronowej i naświetlań radiobiologioznych, gdzie stał się niezmiernie przydatny. Poprawa parametrów wiązki jonów przy znaczka skróceniu czasu przygotowania cyklotronu do naświetlań,zwiększeni* bezpieczeństwa pracy,uproszczenie obsługi eyklotronu 9 stanowią o tym,że opisany system stał się niezbędnym wyposażeniem cyklotronu U-12O.