Ottimizzazione dei parametri caratteristici di un magnete superconduttore tramite analisi FEM pilotate da algoritmi genetici

Prefazione Oggetto di questa tesi è stata l’ottimizzazione dei parametri caratteristici di un magnete superconduttore di una testata isocentrica (gantry), una struttura meccanica rotante che, muovendo la parte terminale di una linea di trasporto di particelle pesanti (adroni), permette di irradiare da differenti direzioni un paziente affetto da tumore, tecnica nota con il nome di Adroterapia. Tale studio è stato motivato dalla necessità di disporre, per la deflessione del fascio di particelle, di un magnete di tipo superconduttore. Tali magneti sono caratterizzati da peso e da ingombri nettamente inferiori rispetto a quelli dei magneti convenzionali, gli unici attualmente impiegati in questo tipo di applicazioni. Questa soluzione permette di ridurre sensibilmente le dimensioni della struttura meccanica di sostegno, con conseguente abbattimento dei costi dell’apparecchiatura. Obiettivo dell’ottimizzazione è stata la determinazione della geometria dei conduttori, della loro disposizione e delle correnti in esse circolanti, al fine di ottenere un campo magnetico il più omogeneo possibile, per poter “guidare” il fascio di particelle sul bersaglio tumorale con elevata precisione. E’ stata quindi condotta un’analisi strutturale per valutare le deformazioni indotte dalle forze di Lorentz sulla struttura meccanica di contenimento delle bobine. I passi fondamentali seguiti possono essere così sintetizzati: • costruzione di un modello agli Elementi Finiti 2D ed uno 3D completamente parametrici;