Temat 5. PRACE APARATUROWE I METODYCZNE Główne prace w tej dziedzinie prowadzone były w DAI, DC, w zakładach: NZ21, NZ22, NZ58, oraz w pracowni Pow. Zakładzie 52. zadanie 1. Budowa detektorów i infrastruktury badawczej dla eksperymentów fizyki i nauk pokrewnych DAI 1. Udział w pracach inżynieryjno-technicznych przy montażu stellaratora W-7X w Greifswald, Niemcy (kontynuacja). Kilkunastoosobowy zespół inżynieryjno-techniczny z IFJ PAN kierowany przez inżynierów z DAI kontynuował prototypowe zadanie jakim było przygotowanie elementów i zainstalowanie systemu zasilania nadprzewodzących cewek na kolejnych trzech modułach. W ramach tego zadania zespół IFJ PAN zaproponował dodatkowe usprawnienia wykonywanych prac, które zostały zaakceptowane. Opisy wykonanych prac znajdują się m.in. w: A. Z.Sulek, L.Hajduk, M.Stodulski, Contribution to the WENDELSTEIN 7-X stellarator construction, EUROATOM Mobility Annual Report 2009, March 2010 B. Sprawozdanie merytoryczne do Projektu: 40/N-W7X/2007/0 - Realizacja przez IFJ PAN zadań badawczych i inżynieryjnych związanych z budową stellaratora Wendelstein 7X, Maj, 2010 C. J.Błocki, L.Hajduk, J.Kotula, M.Stodulski, Z.Sułek, Contribution IFJ PAN to the construction of the WENDELSTEIN 7-X stellarator (2008-2009), IFJ PAN Report No. 2039/PP, 2010 2. Wykonanie elementów oprzyrządowania do diagnozowania stanu plazmy w stellaratorze W7-X w Greifswald (kontynuacja). Przeprowadzono, pomyślnie zakończone testy 3 prototypów polichromatorów, wykonanych w 2009 roku. Rozpoczęto produkcję kolejnych 27 sztuk tych urządzeń, seria ma być ukończona do lipca 2011. 3. Udział w pracach inżynieryjno-technicznych przy budowie lasera X-FEL w Hamburgu (kontynuacja). Kontynuowano przygotowania do testów komponentów akceleratora: krio-modułów, wnęk rezonansowych i magnesów nadprzewodzących. W ramach przygotowań: przeprowadzono pierwsze testy prototypów, zdefiniowano zakres testów, opracowywane i weryfikowane są procedury i harmonogramy testów. W ramach wspomagania grup DESY kontynuowano również prace nad oprogramowaniem maszyny do pomiaru kształtu i odkształceń pół-wnęk rezonansowych. 4. Udział w pracach inżynieryjno-technicznych dla teleskopów Czerenkova w ramach Polskiej sieci projektu Cherenkov Teleskope Array (kontynuacja). Opracowano kompletny projekt teleskopu o średnicy czaszy 6 m, obejmujący: optymalizacje elementów strukturalnych (materiał, wymiary), obliczenia deformacji i naprężeń pod obciążeniami: grawitacyjnymi, temperaturowymi i wiatrem, analizę modalną, a także oszacowanie kosztów wykonania struktury, zweryfikowane u potencjalnych wykonawców. Aktualnie analizowane są opcjonalne rozwiązania pod kątem obniżenia kosztów. 5. Udział w pracach inspekcyjnych i elektrycznych w trakcie modyfikacji akceleratora LHC, CERN, Szwajcaria (kontynuacja). 55
Kontynuowano zadania z lat poprzednich w ramach grupy ELQA, przygotowano dane o stanie i parametrach poszczególnych magnesów i łączy, będące podstawą do opracowania zakresu prac i poprawek w LHC przy następnym wyłączeniu maszyny w 2013 roku. W ramach pomocy grupie QP (Quench Protection) ekipa 6 osób z Instytutu w styczniu 2010 została oddelegowana do przygotowania i położenia nowego systemu kabli QP w tunelu LHC. 6. Udział w pracach inżynieryjno-technicznych w trakcie eksploatacji eksperymentu ATLAS oraz w jego przyszłych modyfikacjach, CERN, Szwajcaria (kontynuacja). Kontynuowano prace badawczo-rozwojowe nad systemem chłodzenia z użyciem innych czynników chłodniczych, w tym nad stanowiskiem do chłodzenia dwutlenkiem węgla. 7. Udział w pracach projektowych i inżynieryjno-technicznych dla detektora LumiCal w ramach kolaboracji FCAL (kontynuacja). Kontynuowano prace koncepcyjne i warsztatowe nad prototypem detektora LumiCal. 8. Udział w pracach inżynieryjno-technicznych dla terapii hadronowej (kontynuacja). Kontynuowano prace modyfikacyjne elementów stanowiska do terapii hadronowej. Wykonano fantomy gałek ocznych, a także indywidualne kolimatory i modulatory piku Bragga dla pacjentów. Wyniki prac dały przyczynki do opublikowanych z udziałem pracowników DAI 10 publikacji w czasopismach wyróżnionych w JCR. zadanie 2. Modernizacja i eksploatacja cyklotronu AIC-144 dla potrzeb terapii hadronowej DC 1. Rozwój systemu diagnostyki i monitoringu wiązek terapeutycznych Wykonanie napędu tarczy z folią rozpraszającą wiązkę przed stanowiskiem terapeutycznym (współpraca z ZIBJ, Dubna). 3. Optymalizacja transportu i stabilności wiązek na stanowisku terapeutycznym Przeprowadzono dwie symulacje pełnej radioterapii terapii z wykorzystaniem symulanta i fantomu do naświetlania. Przepracowano 1600 godzin z wiązką dla celów terapii hadronowej. 4. Modernizacja systemu chłodzenia cyklotronu. Wykonano układ stabilizacji temperatury wody chłodzącej cyklotron wprowadzając falownik regulujący wydajność pompy wodnej. zadanie 3. Opracowanie systemu rozpraszania wiązki dla stanowiska protonoterapii oka przy nowym cyklotronie w Narodowym Centrum Radioterapii Hadronowej Centrum Cyklotronowe Bronowice Zakład NZ58 Prowadzono prace koncepcyjne i obliczeniowe dotyczące rozmieszczenia elementów nowego stanowiska radioterapii protonowej nowotworów oka przy cyklotronie Proteus C-235. Zaproponowano lokalizacje izocentrum nowego stanowiska oraz określono zakres odległości, w którym musi zostać umieszczony układ rozpraszania i formowania wiązki, aby zapewnić minimalne straty prądu wiązki na systemie rozpraszania. 56
zadanie 4. Kontynuacja prac nad zastosowaniem metody magnetohydrodynamicznego uzdatniania wody oraz metody filtracji w polu magnetycznym Zakład NZ52 Pracownia POW W 2010 roku wykonano pomiary skuteczności działania w instalacji laboratoryjnej i półtechnicznej skonstruowanych w IFJ PAN prototypów urządzenia magnetohydrodynamicznego przeznaczonego do odżelaziania wody w polu magnetycznym. Dokonano zgłoszenia patentowego (w ramach programu Patent +) na w/w wynalazek. Wdrożenie wynalazku jest przewidywane w 2011 roku w Kopalniach i Zakładach Chemicznych Siarki Siarkopol Grzybów. UTRZYMANIE INFRASTRUKTURY BADAWCZEJ Utrzymanie specjalnych urządzeń badawczych 1. Cyklotron izochroniczny AIC-144 Jest to jedyny akcelerator w Polsce i w Europie Środkowo-Wschodniej, umożliwiający przyspieszanie protonów do energii ok. 60 MeV, umożliwiającej prowadzenie radioterapii protonowej nowotworów oka, prowadzenie prac naukowo badawczych w tym zakresie oraz prac z zakresu radiochemii (produkcja izotopów, analiza aktywacyjna). Na bazie tego urządzenia, we współpracy z ośrodkami medycznymi, w 2010 r. została ukończona budowa stanowiska radioterapii protonowej nowotworów oka. Obecnie cyklotron AIC-144 jest eksploatowany w cyklu dwuzmianowym (średnio po około 14 godzin dziennie), przez 5 dni w tygodniu. 2. Stanowisko do radioterapii protonowej nowotworów oka i badań, przy cyklotronie izochronicznym AIC-144 Jest to jedyne w Polsce stanowisko, na którym będzie można prowadzić radioterapię protonową nowotworów oka oraz prowadzić badania, które wymagają wiązki protonowej o energii do 60 MeV. Z początkiem 2011 r. planowane są pierwsze serie naświetlań pacjentów. W Europie działa jedynie sześć stanowisk radioterapii protonowej oka, pięć z nich funkcjonuje przy dużych instytutach naukowych, które udostępniają czas cyklotronu dla potrzeb prowadzenia radioterapii protonowej nowotworów oka. Stanowisko jest jedynym w Polsce urządzeniem pozwalającym prowadzić również prace badawcze dotyczące radioterapii protonowej, a w szczególności prace nad efektami radiobiologicznymi wiązek protonowych oraz dozymetrii protonów dla potrzeb radioterapii. Umożliwia też badania nad nowymi detektorami, które mogą mieć zastosowanie do dozymetrii wiązek protonowych wykorzystywanych w radioterapii. 3. Akcelerator typu Van de Graaffa z układem mikrowiązki jonowej oraz z komorą do naświetlania pojedynczymi jonami. Akcelerator dostarcza napięcie o wartości do 2.5 MV przy prądzie wiązki (na końcowych stanowiskach pomiarowych) w zakresie od ok. 1000 jonów/sek. do kilku na. Ze swoimi systemami badawczymi jest to jedyny układ tego typu w Polsce i jeden z niewielu w Europie środkowo-wschodniej. Urządzenie znajduje zastosowanie w badaniach składu pierwiastkowego (szczególnie pierwiastków śladowych) próbek biomedycznych, geologicznych, środowiskowych i innych (np. obiektów sztuki). Stanowisko do naświetlania pojedynczymi jonami wykorzystywane jest w badaniach odpowiedzi komórkowej na promieniowanie jonizujące. 4. Tomograf magnetycznego rezonansu 4.7 T z wyposażeniem 57
Tomograf doświadczalny magnetycznego rezonansu 4.7T stanowi główne urządzenie Pracowni Tomografii MR, stanowiącej Środowiskowe Laboratorium Badań Biomedycznych. Urządzenie służy do różnego typu eksperymentów MRI/MRS in vivo. 5. Mikrowiązka rentgenowska Jest to urządzenie wytwarzające wielozadaniową mikrowiązkę rentgenowską o średnicy ogniska ok. 2 µm (FWHM). Stanowisko (trakt) do pomiarów metodą mikrotomografii komputerowej umożliwia nieniszczące obrazowanie struktury wewnętrznej obiektów o rozmiarach od setnych części milimetra do kilku centymetrów, ze zdolnością rozdzielczą ok. 2 µm, przy powiększeniu w zakresie 1 1500 razy. Jest jednym z dwóch stanowisk badawczych w Polsce o tak wysokiej zdolności rozdzielczej. 6. Impulsowy generator neutronów 14 MeV Urządzenie jest obecnie jedynym w Polsce impulsowym generatorem neutronów prędkich 14 MeV (ponadto z możliwością pracy w reżimie ciągłym, a także impulsowym w zakresie neutronów termicznych), co pozwala włączyć się polskim grupom badawczym, zajmującym się rozwojem metod detekcji neutronów, do europejskiego projektu, zakrojonego na najbliższe 30 lat, wykorzystania syntezy termojądrowej, jako przyszłościowego źródła energii. 7. Dwuwiązkowy implantator jonów Implantator jonów, jest jednym z trzech tego rodzaju urządzeń w Polsce, natomiast jest jedynym i unikalnym urządzeniem, które posiada możliwość stosowania dwóch wiązek, a także pozwala zarówno implantować jony jak i pokrywać cienkimi powłokami powierzchnię obiektów trójwymiarowych. Rozwój sieci lokalnej LAN oraz współpraca z akademicką siecią MAN 1. Rozwój szybkiej transmisji danych oraz utrzymanie systemów operacyjnych w klastrach komputerów i stacjach roboczych w IFJ PAN. W 2010 roku została całkowicie zmodernizowana struktura głównego drzewa lokalnej sieci LAN łączącej poszczególne budynki instytutu. Dzięki dotacji na projekt POIG Wykorzystanie technologii obliczeń elastycznych w rozległych sieciach komputerowych w badaniach naukowych i gospodarce udało się zmodernizować przepustowość głównych gałęzi drzewa do 10 Gbitów na sekundę przy jednoczesnym zapewnieniu połączenia zapasowego na wypadek awarii połączenia głównego na poziomie nie mniejszym niż 1 Gbit na sekundę. Zostały utworzone 4 punkty dystrybucyjne umożliwiających podłączenia do 300 urządzeń komputerowych poprzez okablowanie strukturalne. Wszystkie punkty dystrybucyjne zostały przystosowane do możliwości zainstalowania w nich również bezprzewodowych punktów dostępowych umożliwiających podłączenie dalszych 80 przenośnych urządzeń komputerowych w odległości nie większej niż 40 m od punktu dystrybucyjnego. Cały zmodernizowany odcinek sieci LAN umożliwia pracę urządzeń końcowych z prędkością 2 Gbitów na sekundę, oraz pracę z prędkością do 20 Gbitów na sekundę pomiędzy poszczególnymi punktami dystrybucyjnymi a punktem centralnym. Kontynuowano też modernizację istniejącego okablowania strukturalnego wewnątrz instytutu umożliwiającego wykorzystanie pełnej funkcjonalności zastosowanego sprzętu sieciowego. Kontynuowano przebudowę znacznej części światłowodowej lokalnej sieci LAN oraz zewnętrznego połączenia do sieci MAN. Modernizacja tej części pozwala na transmisje pomiędzy poszczególnymi klastrami obliczeniowymi wewnątrz IFJ na poziomie 20 Gbitów na sekundę, oraz wymianę danych pomiędzy klastrem GRID TIR 3 58
w Instytucie a klastrem GRID TIR 2 w MAN na poziomie do 4 Gbitów na sekundę z zapewnieniem dynamicznego wyboru drogi transmisji. 2. Zakupy oprogramowania, zapewnienie bezpieczeństwa i integralności sieci komputerowej. Zapewnienie bezpieczeństwa w sieci polegało na ciągłym monitorowaniu ruchu sieciowego w lokalnej sieci LAN jak również połączeń z siecią WAN oraz na konsultacjach z lokalnymi administratorami systemów Unix/Linux w zakresie bezpieczeństwa jak i na monitorowaniu w sieci alertów wirusowych. Zakupiono kilkuset licencji oprogramowania antywirusowego zarządzanego centralnie wraz subskrypcją na używanie tego oprogramowania przez następne 3 lata. Dokonywano systematycznej modernizacji sytemu operacyjnego oraz oprogramowania antywirusowego skanera poczty elektronicznej. Poddano również ciągłej aktualizacji dodatkowe programy filtrujące dla systemu poczty ograniczające do zadawalającego poziomu otrzymywanie wiadomości niepożądanych typu SPAM. Poddano kontroli używany serwis wirtualnej sieci prywatnej VPN na routerze brzegowym umożliwiającym bezpieczne szyfrowane połączenia z dowolnego miejsca na świecie z komputerami w instytucie. Systematycznemu monitorowaniu poddano poprawność wykorzystywania serwisu DHCP wewnątrz Instytutu umożliwiającego obsługę prawie 800 klientów. Kontynuowano prace nad systemem autoryzacji użytkowników Radius i możliwością zintegrowania tego systemu z innymi systemami autoryzacji np. autoryzacji użytkowników sieci WI-FI. Rozpoczęto wdrażanie systemu monitorowania i zarządzania urządzeniami sieciowymi i komputerowymi przy użyciu protokołu SNMP. Biblioteka IFJ PAN Instytut należy do kilku konsorcjów w ramach Wirtualnej Biblioteki Nauki: - AIP, APS, Springer, Elsevier, Nature, Science, Web of Science. Instytut opłaca ze środków statutowych: - dostęp do wersji on-line Oxford Journals czasopisma Radiation Protection Dosimetry - prenumeratę czasopism drukowanych zagranicznych: Nature, Phys Rep, Nucl Phys A, B, B-Proc Suppl. - prenumeratę czasopism drukowanych polskich: Acta Physica Polonica A, Acta Physica Polonica B wraz z APP B Proc. Suppl., Nukleonika, Polish Journal of Medical Physics and Engineering - prenumeratę czasopism popularnonaukowych i fachowych, prenumeratę prasy codziennej, - zakup książek naukowych. 59