Caratterizzazione delle perdite di fascio al CNAO

This thesis work is part of the radioprotection and has a main objective: to investigate how the secondary radiation produced by the CNAO synchrotron is shielded from the barriers. For this purpose the work is divided into two parts. In the first part we will analyze the ability of the concrete to attenuate the radiation of secondary neutrons with the use of a theoretical spherical geometry within which will be produced pencil beam and sent to targets of appropriate thickness (with the aim to completely stop the beam primary and produce secondary radiation). During this phase of work the values of attenuation length and source term will be provided for primary beams of 400 MeV/u (typically used to treat tumor targets placed at a depth of about 27 cm) and 120 MeV/u, 200 MeV/u e 300 MeV/u (used for tumor targets placed at minimum and intermediate depths). In the second phase of the work we want instead to check the weight of the precautionary hypotheses made in the shielding design phase. In particular, the shields have been designed under the hypothesis of continuous operation at maximum current and at maximum energy. Today, thanks to the vast amount of data concerning the machine operating regime, it is clear that only for a negligible period of time is used at maximum energy and current. The initial hypotheses will then be compared with a realistic case in which we consider the real distribution of energy sampled in the year 2017 and the current sampled in the same year.

Questo lavoro di tesi si inserisce nell'ambito della radioprotezione ed ha un obiettivo principale: indagare come la radiazione secondaria prodotta dal sincrotrone del CNAO viene schermate dalle barriere. A tale scopo il lavoro si divide in due parti. Nella prima parte verrà analizzata la capacità del calcestruzzo di attenuare la radiazione dei neutroni secondari con l’impiego di una geometria teorica sferica all’interno del quale verranno prodotti pencil beam ed inviati su target di adeguato spessore (con lo scopo di fermare completamente il fascio primario e produrre la radiazione secondaria). Durante questa fase del lavoro verranno forniti i valori di lunghezza di attenuazione e termine sorgente per fasci primari da 400 MeV/u (usati tipicamente per trattare bersagli tumorali posti ad una profondità di circa 27 cm) e da 120 MeV/u, 200 MeV/u e 300 MeV/u (usati per bersagli tumorali posti a profondità minima ed intermedia). Nella seconda fase del lavoro si vuole invece verificare il peso delle ipotesi cautelative fatte in fase di progettazione delle schermature. In particolare le schermature sono state progettate sotto l’ipotesi di funzionamento continuo alla massima corrente e alla massima energia. Oggi grazie alla vasta mole di dati circa il regime di funzionamento della macchina si evince che solo per un periodo trascurabile di tempo viene usata alla massima energia e corrente. Le potesi iniziali verranno allora confrontate con un caso realistico in cui si considera la reale distribuzione di energia campionata nell’anno 2017 e la corrente campionata nello stesso anno.