Форум Протвино


Яндекс.Метрика

Написать Админу: protvino-forum@mail.ru
 
Вернуться   Форум города Протвино > Протвино - город > Ядерная медицина
Регистрация Справка Пользователи Календарь Поиск Сообщения за день Все разделы прочитаны

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
  #1  
Старый 20.04.2021, 17:57
Аватар для Владимир Аникеев
Владимир Аникеев Владимир Аникеев на форуме
ce est moi
(офицер)
 
Регистрация: 11.06.2008
Сообщения: 3,901
Вес репутации: 2339
Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть Владимир Аникеев . Такую репутацию нельзя пошатнуть
Термомеханический и электромагнитный анализ сверхпроводящего демонстрационного магнита для адронной терапии

Термомеханический и электромагнитный анализ сверхпроводящего демонстрационного магнита для адронной терапии
Thermomechanical and electromagnetic analyses on a superconducting demonstrator magnet for Hadron Therapy - Vernassa, Gianluca - CERN-THESIS-2021-030

Abstract

Цитата:
The work of this thesis consists in the structural and electromagnetic analysis of a superconducting demonstrator magnet for the project GaToroid at CERN (European Organization for Nuclear Research). The magnet is the result of the joint efforts of the Mechanical Engineering (EN-MME-EDS) and Technology (TE-MSC-MDT) departments of CERN. Its purpose is to validate models and technologies currently available for the realization of a novel gantry for hadron therapy. This thesis traces the development phases of the magnet and presents its consequent responses in terms of stress state and field map.
The outcome is a multiphysics numerical model that will be soon compared to experimental evidence for validation.

Работа над диссертацией состоит в структурном и электромагнитном анализе сверхпроводящего демонстрационного магнита для проекта GaToroid в ЦЕРНе (Европейская организация ядерных исследований). Магнит является результатом совместных усилий отделов машиностроения (EN-MME-EDS) и технологий (TE-MSC-MDT) ЦЕРН. Его цель - проверить модели и технологии, доступные в настоящее время для реализации нового гентри для адронной терапии. Этот тезис прослеживает фазы развития магнита и представляет его последующие реакции с точки зрения напряженного состояния и карты поля.
В результате получится мультифизическая численная модель, которую вскоре будут сравнивать с экспериментальными данными для проверки.
Table of Contents
Цитата:
1. Introduction to Hadron Therapy ...................................................................................1
1.1. A timeline of Radiotherapy and Hadron therapy ....................................................1
1.2. Physical and biological effects of accelerated ions.................................................4
1.2.1 Linear Energy Transfer (LET).........................................................................8
1.2.1 Relative Biological Effectiveness (RBE) ........................................................9
2. Technical aspects of hadron therapy and the GaToroid idea....................................10
2.1 Accelerators for hadron therapy............................................................................10
2.2 Gantries for hadron therapy ..................................................................................13
2.3 Availability of hadron therapy treatment facilities ...............................................16
2.4 GaToroid ...............................................................................................................17
3. The GaToroid Project ...................................................................................................19
3.1 Components of the GaToroid gantry.....................................................................19
3.1.1 Vector magnet................................................................................................19
3.1.2 Toroidal Gantry..............................................................................................20
3.2 Proton gantry.........................................................................................................21
3.3 Carbon ion gantry..................................................................................................22
3.4 Demonstrator.........................................................................................................25
4. Superconductivity ..........................................................................................................30
4.1 Basics of superconductivity ..................................................................................30
4.2 Superconductors type I and II ...............................................................................33
4.3 Superconductors for the GaToroid magnets .........................................................35
4.3.1 Practical superconductors for accelerator magnets........................................35
4.3.2 ReBCO Superconductors...............................................................................35
4.3.3 Superconductors for the proton gantry ..........................................................36
4.3.4 Superconductors for the C-ion Gantry...........................................................37
5. Finite Element Analyses................................................................................................39
5.1 The general framework .........................................................................................39
5.2 Mechanics .............................................................................................................43
5.3 Electromagnetics...................................................................................................44
5.4 Modeling techniques.............................................................................................46
6. Demonstrator mechanics...............................................................................................48
6.1 Geometry...............................................................................................................48
6.2 Material models.....................................................................................................58
6.2.1 Elastic properties............................................................................................58
6.2.2 Thermoelastic properties................................................................................59
6.2.3 Mechanical strength of ReBCO tapes............................................................61
6.2.4 Resin inserts...................................................................................................61
6.3 Load case scenarios and boundary conditions......................................................62
6.4 Analyses’ results ...................................................................................................64
6.4.1 Bolts’ preloading............................................................................................64
6.4.2 Cryogenic cooldown ......................................................................................65
6.4.3 Powering and magnetic forces.......................................................................71
6.5 Second design iteration .........................................................................................72
6.5.1 Results............................................................................................................73
7. Demonstrator magnetics ...............................................................................................77
7.1 Preliminary studies and validation of the finite element approach .......................77
7.2 Field calculations on the curved geometry............................................................79
7.3 Field calculations with cable jumps......................................................................82
7.4 Magnetic instrumentation positioning...................................................................84
Conclusions.........................................................................................................................90
Bibliography.......................................................................................................................91
List of Symbols...................................................................................................................94
Appendix A.........................................................................................................................97
Appendix B.........................................................................................................................98
Цитата:
Conclusions
The work done throughout the design process of the demonstrator magnet has brought to a final geometric configuration that is going to be manufactured in the short term. Starting from an ideal coil, whose shape is driven by only functional requirements, geometric variations have been implemented to address different requirements, coming from the structural, the manufacturing and the operating necessities.
The new features have defined new boundary conditions to the finite element models with which the response of the magnet has been evaluated. The stress state assessment has evidenced the presence of possibly harmful phenomena for the integrity of the coil, and design changes have been suggested to mitigate such effects. With this final geometry, electromagnetic analyses have been performed to evaluate the magnetic field quality, taking as a reference the desired field map for optimal beam delivery. Moreover, these calculations offered an assessment of the impact of different modeling approximations onto the field map, representing a reference for further decisions in electromagnetic modeling.
Finally, the field map has found direct practical application in the decision of the magnet sensor’s positioning, and it will represent the reference map to which experimental
measurements will be compared.

Выводы
Работа, проделанная в процессе проектирования демонстрационного магнита, привела к окончательной геометрической конфигурации, которая будет изготовлена ​​в ближайшее время. Начиная с идеальной катушки, форма которой определяется только функциональными требованиями, были реализованы геометрические вариации для удовлетворения различных требований, исходящих от структурных, производственных и эксплуатационных требований.
Новые функции определили новые граничные условия для конечно-элементных моделей, с помощью которых был оценен отклик магнита. Оценка напряженного состояния подтвердила наличие возможных вредных явлений для целостности змеевика, и были предложены конструктивные изменения для смягчения таких эффектов. С этой окончательной геометрией был выполнен электромагнитный анализ для оценки качества магнитного поля, взяв в качестве эталона карту желаемого поля для оптимальной доставки пучка. Более того, эти расчеты позволили оценить влияние различных приближений моделирования на карту поля, что послужило ориентиром для дальнейших решений в области электромагнитного моделирования.
Наконец, карта поля нашла прямое практическое применение при принятии решения о расположении магнитного датчика, и она будет представлять собой справочную карту, с которой экспериментальные измерения будут сравниваться.
Источник


Как мне кажется, этот труд окажется полезным для тех медицинских физиков, что обучают и обучаются практике лечения пучками протонов и ионов. Ну а язык нынче не помеха Google- и Яндекс- переводчики, как видно выше, вполне справляются, да и иллюстраций много...

__________________
Бритва Хэнлона: Никогда не приписывайте злому умыслу то, что вполне можно объяснить глупостью.
(англ. Hanlon's Razor «Never attribute to malice that which can be adequately explained by stupidity»).
Ответить с цитированием
Ответ


Здесь присутствуют: 1 (пользователей - 0 , гостей - 1)
 
Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете прикреплять файлы
Вы не можете редактировать сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Быстрый переход

Праздники сегодня

 

Реклама на форуме

Помочь форуму:

https://yoomoney.ru/to/4100154088247  

 

 
Часовой пояс GMT +3, время: 01:00.


vBulletin v3.6.2, Copyright ©2000-2021, Jelsoft Enterprises Ltd.
Русский перевод: zCarot, Vovan & Co
Администрация форума не несет ответственности за содержание сообщений на форуме.