08-2-1127-2016
   
 
 
Перспективные разработки систем ускорителей
и коллайдеров нового поколения
для фундаментальных и прикладных целей
  
Руководители темы:    Трубников Г.В.
Ширков Г.Д.
Гикал Б.Н.

Участвующие страны и международные организации:
Беларусь, Бельгия, Германия, Грузия, Италия, Китай, Молдова, Россия, Словакия, ЦЕРН, ЮАР.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:
Разработка систем и элементов ускорителей нового поколения в ОИЯИ, прикладные исследования на ускорителях, участие ОИЯИ в создании проектов международных ускорительных комплексов, участие ОИЯИ в разработке концепции создания пилотного научно-клинического центра протонной терапии.
 
Проект по теме:
  Наименование проекта Руководители проекта Шифр проекта
Лаборатория    Ответственные от лаборатории Статус
1. Создание испытательных стендов для тестирования отдельных систем
циклотрона MSC-230 

 Карамышева Г. А.
Яковенко С. Л.

08-2-1127-1-2024/2025

Техпроект
ЛЯП Власов А.И. Галкин Р.В., Герасимов В.А., Гоншиор А.Л., Гурский С.В., Доля С.Н., Евсеева И.В., Карамышев О.В, Киричков Н.В., Киян И.Н., Лепкина О.Е., Ломакина О.В., Ляпин И.Д., Малинин В.А., Малыш Д.А., Пальников И.М., Петров Д.С., Попов Д. В., Рогозин Д.В., Романов В.М., Рыбаков Н.А., Седов Л.Д., Синица А.А., Скрипка Г.М., Федоренко С.А., Чеснов А.Ф., Ширков Г.Д., Ширков С.Г.
ЛФВЭ Борисов В.В., Никифоров Д.Н., Новиков М.С., Ходжибагиян Г.Г.
ЛИТ Карамышева Т.В.
 

Краткая аннотация и научное обоснование:
Разработка сверхпроводящего протонного циклотрона MSC-230 позволит создать источник интенсивного пучка протонов, открывающий возможности проведения модернизации оборудования для точного контроля и подведения высокой мощности дозы для исследований метода Флэш терапии.  MSC-230 может стать первым образцом для серии специализированных медицинских ускорителей подобного типа. Циклотрон должен обеспечить ток до 1 мкА при работе в непрерывном режиме и до 10 мкА в импульсном режиме при  энергии протонов 230 МэВ.

Для  успешного пуска циклотрона MSC-230, требуется моделирование и проведение испытаний на стендах    прототипов отдельных элементов  циклотрона, таких как источник протонов, дефлектор.  Формирования магнитного поля циклотрона будет осуществляться с помощью разрабатываемой  системы измерения магнитного поля.

Актуальность проекта, ориентированного на моделирование и испытания циклотрона и его систем, обусловлена прежде всего важностью создания отечественного ускорителя для протонной терапии наиболее современными методами, отличающегося уникальной интенсивностью пучка, а также актуальностью медико-биологических исследований, которые будут проводиться на МSC-230.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Запуск циклотрона MSC-230 с параметрами пучка достаточными для тестирования  аппаратуры и лечения пациентов современными методами протонной терапии.

Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Исследование работоспособности отдельных систем циклотрона: дефлектора, источника протонов.

Создание системы измерения магнитного поля, включая  калибровочный магнит. 

Определение медико-технических условий для проекта создания центра протонной терапии.

Активности темы:
  Наименование активности Руководители Сроки реализации
Лаборатория    Ответственные от лаборатории Статус
1. Совершенствование методов,
технологий, режимов планирования и проведения лучевой терапии		 Мицын Г.В.
2024-2025
Реализация
ЛЯП Агапов А.В., Александрова И.В., Белокопытова К.В., Бреев В.М., Гаевский В.Н., Грицкова Е.А., Густов С.А., Дима С.Н., Донская Г.В., Индюкова М.Д., Клочков И.И., Молоканов А.Г., Писарева С.А., Рзянина А.В., Углова С.С., Швидкий С.В.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Данный проект является  продолженим исследований на пучках протонов, начатых в ЛЯП ОИЯИ еще в 1967 году. В проекте предполагаются следующие работы: участие в подготовке  медико-технических условий для проекта создания центра протонной терапии, расчет трактов транспортировки пучка к облучательным установкам, разработка и изготовление детекторов для дозиметрического сопровождения флэш-терапии, разработка и апробация всех технологических этапов планирования и проведения протонной терапии.  Планируется проведение медико-биологических исследований на линейный ускоритель электронов ЛЯП (ЛИНАК-200), на котором предполагается сформировать пучок электронов с энергией 20-25 МэВ для облучения клеточных культур и малых лабораторных животных (мышей, крыс).

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Изготовления и проведение испытаний модификаторов пика Брэгга протонного пучка (гребенчатых фильтров) с применением 3Д печати для будущего радиологического центра на основе ускорителя MSC-230.

Изготовление и испытание тонкостенных многопроволочных и стриповых ионизационных камер.

Формирование пучка электронов с энергией 20-25 МэВ на ускорителе ЛИНАК-200 для проведения медико-биологических исследований.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Продолжение работ в области радиобиологических исследований по широкому спектру направлений: применение наночастиц тяжелых металлов в качестве радиомодификаторов при проведении радиотерапии, изучение радиобиологических основ возникновения флэш-эффекта, исследования влияния ионизирующих излучений разного качества на структуры и функции центральной нервной системы. 
2. Исследования в области
фотоинжекционных систем

Ноздрин М.А.

Кобец В.В.

2024-2025

Реализация
ЛЯП Афанасьев А.В., Дятлов А.С., Журавлев П.П., Шокин Д.С., Юненко К.Е.
ЛФВЭ Блеко В.В., Гаранжа Н.И., Гуран Й., Скрыпник А.В., Шабратов В.Г.

Краткая аннотация и научное обоснование:
В большинстве современных лазеров на свободных электронах и других установках, требующих электронного пучка высокого качества, используются инжекторы на основе фотокатода, позволяющие обеспечить более высокое качество пучка в сравнении с термо-инжектором. Рассматривается возможность замены термоинжектора ускорителя ЛИНАК‑200 на фотоинжектор, что приведёт к уменьшению эмиттанса пучка, расширит возможности по профилирования импульса во времени и в перспективе позволит создать на базе ЛИНАК-200 лазер на свободных электронах в диапазоне от далекого ИК до УФ и мягкого рентгена.
 

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Создание стенда фотоинжектора с энергией электронов до 6 МэВ на базе ВЧ-пушки S‑диапазона.

Заключение о возможности замены термоинжектора ускорителя ЛИНАК-200 на фотоинжектор с целью улучшения качества пучка и вариативности его параметров.

Исследование квантового выхода различных «прозрачных» фотокатодов на основе ультратонких углеродных плёнок: в зависимости от методики напыления, углеродных фаз и структур, допирующих элементов и их концентрации, формы катода и т.п.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Проектирование и монтаж оборудования стенда: система транспортировки лазерного излучения на фотокатод, вакуумная и СВЧ системы, система синхронизации импульсов лазерного драйвера с ВЧ-системой, фокусировка и диагностика пучка.

Разработка систем безопасности.
3. Участие в разработке концепции
и совместного проекта с ФМБА России создания пилотного научно-клинического центра протонной терапии

 Ширков Г.Д.

2024-2025

Подготовка проекта
ЛЯП  Ширков С.Г., Яковенко С.Л.
ЛФВЭ Столыпина Л.Ю.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Федеральное медико-биологическое агентство (ФМБА) России выразило намерение принять участие совместно с ОИЯИ в разработке совместной концепции (а в перспективе, и проекта) создания пилотного научно-клинического центра протонной терапии на базе существующего медицинского центра МСЧ № 9 ФМБА в г. Дубна и на основе создаваемого в ОИЯИ ускорителя MSC-230. Задачами центра станут разработка и развитие современных методик и технологий лучевой терапии, медицинских технологий и диагностики для применения лучевой терапии, передовые научные исследования в области радиобиологии, экспериментальное облучение и в дальнейшем лечение пациентов.

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Подготовка проекта создания центра протонной терапии.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Разработка медико-технических условий для проекта создания центра протонной терапии.
 
 
Сотрудничество по теме:
Страна или международная организация Город Институт Статус Участники
Беларусь Минск ИФ НАНБ Обмен визитами Выблый Ю.П.
        Кульчицкий Ю.А. + 1 чел.
      Совместные работы Выблый Ю.П.
        Кульчицкий Ю.А. + 1 чел.
    НИИ ЯП БГУ Обмен визитами Барышевский В.Г. + 6 чел.
      Совместные работы Барышевский В.Г. + 6 чел.
Бельгия Лувен-ля-Нёв IBA Совместные работы Ионген И.
Германия Гамбург DESY Совместные работы Валкер Н.
        Мних И.
        Моглиа Ф.
Грузия Тбилиси HEPI-TSU Совместные работы Хубуа Д.И. + 1 чел.
Италия Пиза INFN Совместные работы Бедески Ф.
Китай Хэфэй ASIPP Совместные работы Кайжонг Динг
        Чен Ген
        Янтао Сонг
Молдова Кишинев МолдГУ Совместные работы Чумак Д.
Россия Москва ИМБП РАН Совместные работы Штемберг А.С.
        Шуршаков В.А.
    ФМБА Совместные работы Борисевич И.В.
        Калинин И.В.
        Ларионова И.И.
        Ратманов М.А.
        Скворцова В.И.
        Туренко О.Ю.
        Яковлева Т.В.
    ФМБЦ Совместные работы Осипов А.Н.
  Нижний Новгород ИПФ РАН Совместные работы Гачева Е.И.
        Зеленогорский В.В.
        Потемкин А.К.
        Хазанов Е.А.
  Петропавловск-Камчатский КамГУ Соглашение Исрапилов Д.И.
    КФ ФИЦ ЕГС РАН Соглашение Макаров Е.О.
  Пущино ИТЭБ РАН Совместные работы Дюкина А.Р.
        Шемяков А.Е.
  Саратов СГУ Соглашение Бучарская А.Б.
Словакия Братислава IEE SAS Соглашение Гуран Й.
ЦЕРН Женева ЦЕРН Совместные работы Брюннинг О.
        Гейд Ж.К.
        Мергелькуль Д.
        Мэно-Дюран Э.
        Росси Л.
ЮАР Сомерсет-Уэст iThemba LABS Соглашение Вандевордэ Ш.