Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка оборудования опытного образца компактного медицинского циклотрона для оснащения центров позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и однофотонной компьютерной томографии (ОФЭКТ) в рамках сотрудничества с Университетом г. Ювяскюля, Финляндия

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.527.11.9009

Цель работы: проведение совместных опытно-конструкторских и/или опытно-технологических работ с иностранными научными организациями по приоритетным направлениям Программы, представляющим взаимный интерес.

Этапы проекта

1
12.10.2007 - 30.11.2007
1. Разработано и выдано подразделениям - исполнителям Техническое за-дание на разработку циклотронного комплекса «Медицинский ком-пактный циклотрон МСС – 30/15».
2. Выбраны и согласованы основные рабочие характеристики циклотро-на: конструктивное исполнение и величина средней индукции основно-го электромагнита, рабочая частота ускоряющего высокочастотного поля, состав и параметры узлов системы внешней инжекции ионов и системы транспортировки пучков к удаленным мишеням.
3. Определен состав оборудования циклотронного комплекса и составле-на схема деления комплекса на составные части (схема прилагается).
4. Разработаны технические задания для ведущих исполнителей систем циклотрона:
- на расчетные работы по системам,
- на основной электромагнит, магниты и линзы систем внешней инжекции и транспортировки пучка,
- на систему ускоряющую,
- на систему высокочастотного питания,
- на систему внешней инжекции,
- на систему транспортировки пучка,
- на систему электропитания,
- на систему управления,
- на систему водоохлаждения и термостабилизации,
- на систему вакуумную,
- на пневмосистему,
- на систему магнитных измерений,
- на испытательный стенд.
5. Проведен трехмерный расчет динамики пучков отрицательных ионов водорода и дейтерия в тракте системы внешней инжекции. Рассмотрены два варианта группирования ионов в высокочастотном банчере.
6. По трехмерной программе выполнен расчет распределения электро-магнитных полей в ускоряющей системе. Система состоит из двух зер-кально симметричных резонаторов, триммера автоматической подстройки частоты и ввода ВЧ – мощности. Для выбранной рабочей частоты и задан-ной амплитуды ВЧ – напряжения определены мощность активных потерь в резонаторе и его узлах, распределение плотности высокочастотных то-ков и тепловыделений по электропроводящим поверхностям, чувстви-тельность частоты ВЧ – колебаний к изменению геометрических парамет-ров.
7. Проведены трехмерные расчеты динамики ионов в зоне ускорения и геометрии полюсов основного электромагнита, обеспечивающей изохрон-ное магнитное поле. Ввиду значительной сложности проблемы эта работа выполняется методом последовательных приближений. По рассчитанной динамике ионов определяется геометрия полюсов магнита и распределе-ние магнитного поля в зоне ускорения, проводится новый расчет динами-ки ионов и корректирующий расчет геометрии полюсов электромагнита. В настоящее время выполнено необходимое количество итераций, расчет доведен до уровня, позволяющего провести разработку конструкторской документации основного электромагнита. В частности, определены разме-ры и диапазон перемещения шиммов, обеспечивающих изменение распре-деления магнитного поля при изменении типа ускоряемых ионов. Рассчи-таны положения перезарядных устройств и каналов вывода ускоренных пучков из циклотрона. Показана возможность одновременного вывода двух пучков одноименных ионов в двух противоположных направлениях.
После изготовления электромагнита и измерения реальной топологии магнитного поля будут выполнены корректировочный расчет геометрии полюсов и доработка секторов на станке с ЧПУ. Эта работа обычно про-водится за несколько итераций.
8. По расчетным значениям эмиттанса выведенных из циклотрона пучков протонов и дейтронов рассчитана динамика пучков в каналах системы транспортировки. Определен состав оборудования системы транспорти-ровки.
9. Проведен расчет распределения давлений остаточного газа в вакуум-ной камере циклотрона, в трактах внешней инжекции и транспортировки пучков, определен состав оборудования вакуумной системы.
10. Разработаны и выданы технические задания на конструирование ос-новных систем циклотронного комплекса: основного электромагнита, сис-темы ускоряющей, системы внешней инжекции, систем электропитания, водоохлаждения и термостабилизации, магнитных измерений, вакуумной системы.
11. Система высокочастотного питания состоит из модуля управления и усилителя ВЧ - мощности. Модуль управления включает в себя синтезатор частоты и блоки стабилизации, проектируется ведущим исполнителем ВЧ – системы на базе покупных изделий. При определении поставщика уси-лителя ВЧ - мощности учтен опыт работы системы ВЧ – питания в составе циклотронов СС – 18/9 в г. Турку и пос. Песочный, Санкт – Петербург (поставщик – Российский институт мощного радиостроения). При наладке и вводе циклотронов в эксплуатацию выявлены существенные дефекты усилителя. В связи с этим согласованы технические характеристики и за-ключен контракт на поставку ВЧ – усилителя с QEI Corporation, США (за счет собственных средств ФГУП «НИИЭФА»).
12. Пневмосистема состоит из покупных изделий, кроме пневмоцилинд-ров, разрабатываемых в составе основного электромагнита.
13. Разработана схема построения системы управления и определены не-обходимые покупные изделия. Разработка программного обеспечения проводится на более поздних этапах работы после разработки алгоритмов управления системами циклотрона.
14. Разработаны требования к помещениям для размещения оборудования циклотрона, Е.330.937 ТЗ ЕХ.
15. Внебюджетные работы Университета г. Ювяскюля, Финляндия:
- Подготовка и согласование задания на проектирование здания для раз-мещения циклотрона.
- Подготовка к проектированию здания для размещения циклотрона.
Развернуть
2
01.12.2007 - 31.12.2007
Определены технические характеристики и выбрано конструктивное исполнение циклотрона с вертикальным расположением медианной плоскости.
2. Выполнены следующие расчетно – теоретические работы:
• методом последовательных итераций, предусматривающих определение геометрии полюсов электромагнита (по трехмерной программе) и трехмерный расчет динамики пучков отрицательных ионов водорода и дейтерия в рабочей полости электромагнита, обеспечивающей изохронное магнитное поле, определены расчетная геометрия полюсов и изохронные траектории ускоряемых частиц, включая выпуск из циклотрона пучков протонов и дейтронов после перезарядки;
• расчет параметров и распределения электромагнитных полей в ускоряющих резонаторах (по специальной трехмерной программе);
• расчет распределения давления остаточных газов в тракте системы внешней инжекции и в рабочей полости электромагнита, уточнение состава необходимых средств высоковакуумной откачки;
• трехмерный расчет динамики пучков отрицательных ионов водорода и дейтерия с учетом кулоновского взаимодействия в тракте системы внешней инжекции;
• расчет параметров фокусирующих элементов в трактах систем внешней инжекции и транспортировки пучков к удаленным мишеням.
3. На основе технических заданий на конструирование разработаны сборочные чертежи основных систем: электромагнита циклотрона, 1А.518.125, системы внешней инжекции, Е.331.415, резонансной системы, 1А.267.300, системы транспортировки пучков к удаленным мишеням, Е.331.429.
4. Определены покупные изделия и узлы циклотрона, которые могут быть исполнены по ранее разработанной документации.
5. Выбран Поставщик усилителя мощности системы ВЧ – питания, согласованы параметры усилителя и заключен контракт на поставку ВЧ – усилителя с QEI Corporation, США (за счет собственных средств ФГУП «НИИЭФА»).
6. Разработана документация и начато сооружение стенда магнитных измерений.
7. Проведены предварительные патентные исследования, подготовлен и выпущен отчет о патентных исследованиях.
8. Подготовлена пояснительная записка Е.330.937ПЗ на 93 листах.
9. Выпущен технический проект, содержащий ведомость технического проекта Е.330.937ТП, пояснительную записку и 14 чертежей.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
1. Разработана конструкторская документация оборудования циклотрона:
- электромагнита циклотрона, 1А.518.125;
- опоры электромагнита с механизмами перемещения и рамой, 1А.518.157;
- устройств, размещаемых в вакуумной камере: трех пробников, Е.331.389, Е.331.442 и Е.331467, ввода ВЧ – мощности водоохлаждаемого, Е.331.447, пробника ВЧ, Е.331.691, триммера АПЧ, Е.330.218, устройства обдирочного, Е.331.465;
- камеры ускорительной, 1А.267.301;
- резонансной системы 1, 1А.267.300;
- резонансной системы 2, 1А.267.302;
- системы внешней инжекции, Е.331.415,
- системы транспортировки пучков к удаленным мишеням, Е.331.429, с входящими в систему узлами: электромагнитом корректирующим, 1А.822.212, линзой квадрупольной. 1А.822.162, цилиндром Фарадея, Е.315.414, датчиком плотности пучка, Е.315.618.
В настоящее время ведется технологическая обработка документации.
2. Выполнена разработка системы электропитания. Разработаны стойки питания системы внешней инжекции, высоковольтная, Е.331.398, и низковольтная, Е.331.339. Электропитание электромагнита циклотрона, а также линз и магнитов системы транспортировки будет осуществляться от трех стоек, поставляемых фирмой BRUKER. Все условия поставки согласованы, Контракт находится в стадии подписания.
3. Выбран Поставщик усилителя мощности системы ВЧ – питания, согласованы параметры усилителя и заключен контракт на поставку ВЧ – усилителя с QEI Corporation, США (за счет собственных средств ФГУП «НИИЭФА»).
4. Разработана система водоохлаждения оборудования циклотрона: блок водоохлаждения, Е.331.469, блок ионно – обменной очистки, Е.331.469, гидрошкафы циклотрона, Е.331.472, системы инжекции, Е.331.471, систем ВЧ и электропитания, Е.331.475, линеек транспортировки пучка, Е.331.473 и Е.331.474.
5. Вакуумная система состоит, в основном, из покупных изделий. Разработаны принципиальные схемы и полные перечни покупных изделий. Подготовлен договор на поставку вакуумного оборудования.
6. Разработана принципиальная схема пневмосистемы, Е.331.464, полностью состоящей из покупных изделий.
7. Система автоматизированного управления размещается в двух стойках: стойке АСУ, Е.332.127, и стойке питания и обеспечения, Е.332.127. Разработаны принципиальные схемы и полные перечни покупных изделий.
8. Завершено сооружение стенда «Циклотрон», предназначенного для проведения магнитных измерений и автономных испытаний основных узлов циклотрона.
9. Университетом г. Ювяскюля, Финляндия, обеспечена разработка проектной документации здания для размещения циклотрона. К настоящему времени готовность документации ~ 80%. В 3 квартале планируется начало строительства.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Разработана рабочая технологическая документация оборудования опытного образца циклотрона, Е.330.937 Т. Заключен договор с фирмой «BRUKER BioSpin S.A.», Франция, на поставку системы питания электромагнита циклотрона, линз и магнитов системы транспортировки. Разработаны проекты: ЦИКЛОТРОН МСС – 30/15, технические условия, ТУ 6913-110-08626377-2008 г. и ЦИКЛОТРОН МСС – 30/15, Е.330.937 ТО, техническое описание и инструкция по эксплуатации. Разработан бизнес – план: Организация серийного производства медицинских компактных циклотронов МСС – 30/15.
Сооружен и сдан в эксплуатацию стенд «Циклотрон». Изготовлен и исследован опытный образец электромагнита, предназначенный для отработки технологии автоматизированных измерений топографии магнитных полей.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.7 Проведение опытно-конструкторских и опытно-технологических работ по тематике, предлагаемой бизнес-сообществом
Тема
Доклинические исследования инновационного радиофармацевтического препарата, на основе аминокислоты, меченной 18F, для дифференциальной диагностики онкологических заболеваний методом позитронной эмиссионной томографии
Продолжительность работ
2013 - 2015, 27 мес.
Бюджетные средства
33 млн
Количество заявок
1
Тема
Доклинические исследования радиофармацевтического препарата на основе пептидного аналога альфа-меланоцит-стимулирующего гормона для диагностики меланомы и ее метастазов методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии.
Продолжительность работ
2015 - 2017, 30 мес.
Бюджетные средства
33 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение опытно-конструкторских и опытно-технологических работ совместно с иностранными научными организациями по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение» Программы.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 13 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
0
Тема
Проведение опытно-конструкторских и опытно-технологических работ совместно с иностранными научными организациями Италии по приоритетным направлениям Программы
Продолжительность работ
2007 - 2008, 12 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
5
Тема
Проведение опытно-конструкторских и опытно-технологических работ совместно с иностранными научными организациями стран Евроазиатского экономического союза по приоритетным направлениям Программы
Продолжительность работ
2007 - 2008, 12 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
5