CA2976737A1 - Systeme d'irradiation comportant un support de cibleries dans une enceinte de radioprotection et un dispositif de deflection de faisceau d'irradiation - Google Patents
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Abstract
La présente demande concerne un système d'irradiation d'une cible (1), comportant un accélérateur de particules (10) configuré pour au moins émettre un faisceau d'irradiation (11) selon un axe, un support de cibleries (20) à l'extérieur de l'accélérateur, comportant au moins un port (21) configuré pour recevoir une ciblerie (22) pour une cible à irradier, et une enceinte de radioprotection (30) entourant le support de cibleries (20). L'accélérateur de particules (10) est positionné en dehors de l'enceinte (30). Le support de ciblerie (20) est fixe par rapport à l'accélérateur de particules (10). Le port (21) est désaxé par rapport à l'axe du faisceau d'irradiation (11) et le système (1) comporte un dispositif de déflection (40), positionné dans l'enceinte de radioprotection (30) et configuré pour dévier le faisceau d'irradiation (11) en direction du port (21) de la ciblerie (22) dans laquelle la cible à irradier est introduite.
Description
SYSTEME D'IRRADIATION COMPORTANT UN SUPPORT DE CIBLERIES
DANS UNE ENCEINTE DE RADIOPROTECTION ET UN DISPOSITIF DE
DEFLECTION DE FAISCEAU D'IRRADIATION
La présente demande concerne un système d'irradiation d'une cible, et en particulier un système d'irradiation comportant un accélérateur de particules.
Les accélérateurs de particules sont des équipements qui ont pour but de produire des faisceaux caractérisés en premier lieu par la nature des particules (protons, électrons, etc.), l'énergie des particules et le courant du faisceau. Selon l'application pour laquelle l'accélérateur est utilisé
(production de radio-isotopes, radiothérapie par rayons X ou Gamma, production de neutron, etc.) le faisceau peut interagir avec différents types de cibles, par exemple principalement :
- Des cibles au coeur desquelles ont lieu des réactions nucléaires, comme par exemple les cibles utilisées avec des cyclotrons pour la production de radio-isotopes pour imagerie par Tomographie par Emission de Positons (TEP ou PET en anglais) ;
- Des cibles de butée d'arrêt qui ont pour but de stopper et de caractériser le faisceau lors des phases de réglage de l'accélérateur.
Or, l'interaction entre le faisceau et la cible peut donner lieu à
différents types de réactions et par voie de conséquence à différents types de rayonnements de la part de la cible.
En effet, une cible irradiée émet typiquement à son tour un rayonnement comportant notamment des neutrons et des photons à haute énergie, typiquement sous forme de rayons X ou Gamma. Ces neutrons et photons sont dits primaires lorsqu'ils sont produits directement par la réaction nucléaire qui se produit dans la cible et secondaires lorsqu'ils sont issus des réactions entre les neutrons et photons primaires et de la matière environnante.
Un cyclotron est un accélérateur de particules souvent utilisé en imagerie médicale pour la production d'isotopes radioactifs à très courte demi-vie, voire de demi-vie égale ou inférieure à deux heures comme par exemple
DANS UNE ENCEINTE DE RADIOPROTECTION ET UN DISPOSITIF DE
DEFLECTION DE FAISCEAU D'IRRADIATION
La présente demande concerne un système d'irradiation d'une cible, et en particulier un système d'irradiation comportant un accélérateur de particules.
Les accélérateurs de particules sont des équipements qui ont pour but de produire des faisceaux caractérisés en premier lieu par la nature des particules (protons, électrons, etc.), l'énergie des particules et le courant du faisceau. Selon l'application pour laquelle l'accélérateur est utilisé
(production de radio-isotopes, radiothérapie par rayons X ou Gamma, production de neutron, etc.) le faisceau peut interagir avec différents types de cibles, par exemple principalement :
- Des cibles au coeur desquelles ont lieu des réactions nucléaires, comme par exemple les cibles utilisées avec des cyclotrons pour la production de radio-isotopes pour imagerie par Tomographie par Emission de Positons (TEP ou PET en anglais) ;
- Des cibles de butée d'arrêt qui ont pour but de stopper et de caractériser le faisceau lors des phases de réglage de l'accélérateur.
Or, l'interaction entre le faisceau et la cible peut donner lieu à
différents types de réactions et par voie de conséquence à différents types de rayonnements de la part de la cible.
En effet, une cible irradiée émet typiquement à son tour un rayonnement comportant notamment des neutrons et des photons à haute énergie, typiquement sous forme de rayons X ou Gamma. Ces neutrons et photons sont dits primaires lorsqu'ils sont produits directement par la réaction nucléaire qui se produit dans la cible et secondaires lorsqu'ils sont issus des réactions entre les neutrons et photons primaires et de la matière environnante.
Un cyclotron est un accélérateur de particules souvent utilisé en imagerie médicale pour la production d'isotopes radioactifs à très courte demi-vie, voire de demi-vie égale ou inférieure à deux heures comme par exemple
2 les éléments suivants : 18F (fluor 18) : 109,7 minutes, 68Ga (gallium 68) :
67,7 minutes, 11C (carbone 11) : 20,4 minutes. D'autres types d'accélérateurs de particules sont bien entendu envisageables comme par exemple un accélérateur linéaire (LINAC) ou un synchrocyclotron.
Par exemple, un cyclotron produisant un faisceau de protons (p) à 12 MeV et 20 A (microampères) interagissant avec une cible comportant de l'eau enrichie à 95% en 180 (oxygène 18) produit du 18F (fluor 18) accompagné d'un flux de neutrons (n) et de photons dans une certaine proportion, par exemple typiquement 6*1011 Gis (Gamma par seconde) et 4*1 011 n/s (neutrons par seconde). Cette réaction est par exemple notée : 180 p -> 18F n.
Selon un autre exemple, l'interaction entre le même faisceau de protons (p) mais cette fois avec une cible comportant du 14N (azote 14) produira du "C (carbone 11) et des photons et des neutrons de forte énergie, mais dans des proportions différentes de celles de la réaction précédente, par exemple typiquement 1*1 012 Gis et 2*109 n/s à 20 A.
Le débit de dose cumulé à proximité des cibles est donc considérable (plusieurs Sv (Sievert, avec 1 Sv = 1 m2.s-2 = 1 J.kg-1) par seconde au contact d'une cible de production de 18F et un faisceau de 20 A de protons à 12 MeV (mégaélectronvolt)). Ces rayonnements intenses sont ionisants et donc dangereux pour l'Homme et l'environnement. L'intensité de ces rayonnements est environ un million de fois supérieure à celle des radiations émises par un cyclotron à source d'ions externe produisant le faisceau décrit ci-dessus, c'est-à-dire de 20 A de protons à 12 MeV. Dans le cas d'un cyclotron à source d'ions interne, le rayonnement émis par l'accélération des ions dans le cyclotron est plus important, ce qui réduit ce rapport de l'ordre du million entre les intensités de rayonnements d'un cyclotron et d'une cible, mais la cible demeure la source de rayonnement principale.
Dans l'exemple cité ci-dessus, le spectre d'énergie des particules émises par l'accélérateur possède un maximum se situant en moyenne aux alentours de 2 MeV; il existe donc des particules pouvant être émises à des énergies supérieures. Le rayonnement issu des cibles est susceptible d'interagir à son tour avec des éléments de l'environnement voisin (air,
67,7 minutes, 11C (carbone 11) : 20,4 minutes. D'autres types d'accélérateurs de particules sont bien entendu envisageables comme par exemple un accélérateur linéaire (LINAC) ou un synchrocyclotron.
Par exemple, un cyclotron produisant un faisceau de protons (p) à 12 MeV et 20 A (microampères) interagissant avec une cible comportant de l'eau enrichie à 95% en 180 (oxygène 18) produit du 18F (fluor 18) accompagné d'un flux de neutrons (n) et de photons dans une certaine proportion, par exemple typiquement 6*1011 Gis (Gamma par seconde) et 4*1 011 n/s (neutrons par seconde). Cette réaction est par exemple notée : 180 p -> 18F n.
Selon un autre exemple, l'interaction entre le même faisceau de protons (p) mais cette fois avec une cible comportant du 14N (azote 14) produira du "C (carbone 11) et des photons et des neutrons de forte énergie, mais dans des proportions différentes de celles de la réaction précédente, par exemple typiquement 1*1 012 Gis et 2*109 n/s à 20 A.
Le débit de dose cumulé à proximité des cibles est donc considérable (plusieurs Sv (Sievert, avec 1 Sv = 1 m2.s-2 = 1 J.kg-1) par seconde au contact d'une cible de production de 18F et un faisceau de 20 A de protons à 12 MeV (mégaélectronvolt)). Ces rayonnements intenses sont ionisants et donc dangereux pour l'Homme et l'environnement. L'intensité de ces rayonnements est environ un million de fois supérieure à celle des radiations émises par un cyclotron à source d'ions externe produisant le faisceau décrit ci-dessus, c'est-à-dire de 20 A de protons à 12 MeV. Dans le cas d'un cyclotron à source d'ions interne, le rayonnement émis par l'accélération des ions dans le cyclotron est plus important, ce qui réduit ce rapport de l'ordre du million entre les intensités de rayonnements d'un cyclotron et d'une cible, mais la cible demeure la source de rayonnement principale.
Dans l'exemple cité ci-dessus, le spectre d'énergie des particules émises par l'accélérateur possède un maximum se situant en moyenne aux alentours de 2 MeV; il existe donc des particules pouvant être émises à des énergies supérieures. Le rayonnement issu des cibles est susceptible d'interagir à son tour avec des éléments de l'environnement voisin (air,
3 équipement, murs etc.) et d'activer ces éléments. En fonction des matériaux utilisés pour la ciblerie, des isotopes radioactifs à demi-vies courtes voire longues (c'est-à-dire de demi-vie d'au moins 100 jours, voire de plusieurs années) peuvent être créés, ce qui représente un inconvénient pour ce type de technologies.
Il est donc important de protéger les personnes et l'environnement des rayonnements ionisants pour limiter les risques d'irradiation et d'activation des éléments de l'environnement lors du fonctionnement de l'accélérateur. En particulier, il convient de protéger les personnes et l'environnement du rayonnement issu de la cible.
Afin de protéger les personnes et l'environnement de ces rayonnements ionisants, de tels systèmes sont souvent installés dans des casemates lourdes, encombrantes et chères. En effet, les murs d'une casemate sont généralement très épais : de l'ordre de 2 mètres d'épaisseur de béton.
Or, il n'est pas toujours possible de construire une casemate dans les installations existantes, comme dans un service hospitalier par exemple.
Le développement de certaines applications est par conséquent entravé par des contraintes associées aux possibilités d'installation de ces systèmes d'irradiation.
Pour réduire cet encombrement, les accélérateurs de particules sont parfois équipés d'une enceinte de radioprotection dite locale . Celle-ci permet de réduire les flux de radiations dans la casemate mais pas de se dispenser d'une casemate.
A titre d'exemple pour une telle radioprotection, afin d'atténuer au moins les photons à haute énergie, primaires et/ou secondaires, issus de la cible, il est par exemple intéressant d'utiliser des matériaux dits denses . Le béton et le plomb sont souvent utilisés comme matériaux denses en particulier pour des raisons de coûts et de facilité de mise en oeuvre.
Toutefois, dans un objectif de compacité et de réduction de masse, il peut être intéressant d'utiliser des matériaux encore plus denses, comme par exemple du tungstène.
L'atténuation des neutrons se fait possiblement en deux étapes, à
savoir par exemple, dans un premier temps, ralentir les neutrons, puis dans un
Il est donc important de protéger les personnes et l'environnement des rayonnements ionisants pour limiter les risques d'irradiation et d'activation des éléments de l'environnement lors du fonctionnement de l'accélérateur. En particulier, il convient de protéger les personnes et l'environnement du rayonnement issu de la cible.
Afin de protéger les personnes et l'environnement de ces rayonnements ionisants, de tels systèmes sont souvent installés dans des casemates lourdes, encombrantes et chères. En effet, les murs d'une casemate sont généralement très épais : de l'ordre de 2 mètres d'épaisseur de béton.
Or, il n'est pas toujours possible de construire une casemate dans les installations existantes, comme dans un service hospitalier par exemple.
Le développement de certaines applications est par conséquent entravé par des contraintes associées aux possibilités d'installation de ces systèmes d'irradiation.
Pour réduire cet encombrement, les accélérateurs de particules sont parfois équipés d'une enceinte de radioprotection dite locale . Celle-ci permet de réduire les flux de radiations dans la casemate mais pas de se dispenser d'une casemate.
A titre d'exemple pour une telle radioprotection, afin d'atténuer au moins les photons à haute énergie, primaires et/ou secondaires, issus de la cible, il est par exemple intéressant d'utiliser des matériaux dits denses . Le béton et le plomb sont souvent utilisés comme matériaux denses en particulier pour des raisons de coûts et de facilité de mise en oeuvre.
Toutefois, dans un objectif de compacité et de réduction de masse, il peut être intéressant d'utiliser des matériaux encore plus denses, comme par exemple du tungstène.
L'atténuation des neutrons se fait possiblement en deux étapes, à
savoir par exemple, dans un premier temps, ralentir les neutrons, puis dans un
4 PCT/FR2016/050652 deuxième temps, piéger les neutrons. Les neutrons sont par exemple ralentis par chocs élastiques avec de la matière. Les composés hydrogénés (eau, certains polymères etc...) sont par exemple bien adaptés pour ralentir les neutrons. Une fois les neutrons ralentis, ils sont par exemple piégés par un piège à neutrons ou poison à neutrons . Du bore peut par exemple être utilisé afin de capturer les neutrons. Une solution consiste par exemple à
charger un matériau riche en hydrogène, comme par exemple du polyéthylène, en bore, à hauteur de quelques pourcents, typiquement 1% à 8% (atomique).
Dans le cadre de la présente demande, riche signifie que la teneur en hydrogène est égale ou supérieure à environ 30% voire 40% en concentration atomique dans le matériau chargé.
Cependant, la capture des neutrons génère à son tour des photons à
haute énergie dits secondaires qui doivent à leur tour être atténués.
Ainsi, pour atténuer ces différents rayonnements, une enceinte de radioprotection pour une cible telle qu'une cible de production de 18F
comporte par exemple une succession de couches de matériau riche en hydrogène comportant un poison à neutrons et de couches de matériau dense.
Afin d'atténuer à la fois les neutrons et les photons à haute énergie, primaires et secondaires, ces fonctions peuvent éventuellement être confondues, par exemple en chargeant une résine avec du bore et un matériau dense comme le plomb ou le tungstène.
En outre, du fait que les cibles sont généralement positionnées à
proximité immédiate de la région d'accélération, voire montées directement en sortie de l'accélérateur de particules utilisé, l'enceinte de radioprotection englobe donc à la fois la cible et l'accélérateur de particules.
Il en résulte qu'une telle enceinte de radioprotection n'empêche donc pas les rayonnements issus de la cible d'activer significativement l'accélérateur de particules et que la masse de la radioprotection reste importante (typiquement 40 à 80 tonnes pour des cyclotrons produisant des protons de 10 à 18 MeV, auxquelles il faut rajouter 10 à 20 tonnes pour l'accélérateur de particules lui-même).
Ces solutions permettent donc de réduire les risques associés aux rayonnements non-rémanents mais ne protègent pas l'accélérateur d'une activation par les rayonnements issus de la cible et, du fait de leur masse, ne facilitent pas l'implantation des accélérateurs, voire sont parfois bloquantes
charger un matériau riche en hydrogène, comme par exemple du polyéthylène, en bore, à hauteur de quelques pourcents, typiquement 1% à 8% (atomique).
Dans le cadre de la présente demande, riche signifie que la teneur en hydrogène est égale ou supérieure à environ 30% voire 40% en concentration atomique dans le matériau chargé.
Cependant, la capture des neutrons génère à son tour des photons à
haute énergie dits secondaires qui doivent à leur tour être atténués.
Ainsi, pour atténuer ces différents rayonnements, une enceinte de radioprotection pour une cible telle qu'une cible de production de 18F
comporte par exemple une succession de couches de matériau riche en hydrogène comportant un poison à neutrons et de couches de matériau dense.
Afin d'atténuer à la fois les neutrons et les photons à haute énergie, primaires et secondaires, ces fonctions peuvent éventuellement être confondues, par exemple en chargeant une résine avec du bore et un matériau dense comme le plomb ou le tungstène.
En outre, du fait que les cibles sont généralement positionnées à
proximité immédiate de la région d'accélération, voire montées directement en sortie de l'accélérateur de particules utilisé, l'enceinte de radioprotection englobe donc à la fois la cible et l'accélérateur de particules.
Il en résulte qu'une telle enceinte de radioprotection n'empêche donc pas les rayonnements issus de la cible d'activer significativement l'accélérateur de particules et que la masse de la radioprotection reste importante (typiquement 40 à 80 tonnes pour des cyclotrons produisant des protons de 10 à 18 MeV, auxquelles il faut rajouter 10 à 20 tonnes pour l'accélérateur de particules lui-même).
Ces solutions permettent donc de réduire les risques associés aux rayonnements non-rémanents mais ne protègent pas l'accélérateur d'une activation par les rayonnements issus de la cible et, du fait de leur masse, ne facilitent pas l'implantation des accélérateurs, voire sont parfois bloquantes
5 pour une installation dans des bâtiments préexistants.
Pour éviter l'activation de l'accélérateur de particules par la cible, une possibilité réside dans le fait de déporter la cible à distance de l'accélérateur, ce qui permet ainsi de se dispenser d'englober l'accélérateur de particules dans l'enceinte de radioprotection et ainsi de limiter les rayonnements au plus près de la cible.
L'activation de l'accélérateur est alors beaucoup plus faible lorsque la cible est déportée et radio-protégée que lorsque la cible est montée directement sur l'accélérateur et que l'ensemble est radio-protégé.
Ceci permet aussi de considérablement réduire la taille, et donc la masse, de l'enceinte de radioprotection puisqu'elle peut alors ne plus contenir l'accélérateur de particules.
En revanche, il est encore possible que des rayonnements remontent le long du faisceau d'irradiation émis par l'accélérateur de particules et activent l'intérieur de l'accélérateur. Ceci est particulièrement gênant pour les neutrons qui rebondissent contre les surfaces métalliques de l'accélérateur par choc élastique. Dans le cas où les contraintes d'installation induisent d'éviter la construction de murs épais, ce retour neutronique est d'autant plus gênant car il génère à lui seul un débit de dose important.
L'utilisation d'une cible déportée permet donc de réduire grandement la masse de la radioprotection, mais demeurent des risques d'irradiation de l'environnement liés à une telle fuite neutronique.
Par ailleurs, pour certaines applications, il peut être intéressant de pouvoir utiliser différentes cibles avec un même accélérateur.
Une solution envisageable est alors de déplacer la cible sélectionnée face au faisceau d'irradiation.
Pour éviter l'activation de l'accélérateur de particules par la cible, une possibilité réside dans le fait de déporter la cible à distance de l'accélérateur, ce qui permet ainsi de se dispenser d'englober l'accélérateur de particules dans l'enceinte de radioprotection et ainsi de limiter les rayonnements au plus près de la cible.
L'activation de l'accélérateur est alors beaucoup plus faible lorsque la cible est déportée et radio-protégée que lorsque la cible est montée directement sur l'accélérateur et que l'ensemble est radio-protégé.
Ceci permet aussi de considérablement réduire la taille, et donc la masse, de l'enceinte de radioprotection puisqu'elle peut alors ne plus contenir l'accélérateur de particules.
En revanche, il est encore possible que des rayonnements remontent le long du faisceau d'irradiation émis par l'accélérateur de particules et activent l'intérieur de l'accélérateur. Ceci est particulièrement gênant pour les neutrons qui rebondissent contre les surfaces métalliques de l'accélérateur par choc élastique. Dans le cas où les contraintes d'installation induisent d'éviter la construction de murs épais, ce retour neutronique est d'autant plus gênant car il génère à lui seul un débit de dose important.
L'utilisation d'une cible déportée permet donc de réduire grandement la masse de la radioprotection, mais demeurent des risques d'irradiation de l'environnement liés à une telle fuite neutronique.
Par ailleurs, pour certaines applications, il peut être intéressant de pouvoir utiliser différentes cibles avec un même accélérateur.
Une solution envisageable est alors de déplacer la cible sélectionnée face au faisceau d'irradiation.
6 Or une telle solution nécessite généralement de casser un vide préexistant dans le système, changer la cible, puis refaire le vide avant de pouvoir réutiliser le système.
De plus, pour que l'irradiation de la cible soit la plus optimale possible, il est nécessaire que la cible soit positionnée le plus en face possible du faisceau. Ceci a pour effet de créer une ligne de fuite directe pour les rayonnements ionisants (neutrons et photons à haute énergie) de la cible vers le cyclotron. Ceci a deux conséquences. La première est qu'une partie du cyclotron est encore capable d'être activée. La deuxième est que les neutrons qui remontent la ligne faisceau rebondissent par choc élastique sur les pièces métalliques du cyclotron et crée ainsi une source de rayonnement secondaire qui doit être blindée.
Le document US5608224 décrit par exemple un dispositif comportant un barillet permettant d'utiliser différentes cibles. Si cette solution permet alors de changer de cible sans casser le vide, elle vise parallèlement à assurer que la cible à irradier soit le mieux possible positionnée dans le collimateur du faisceau d'irradiation. Une telle solution ne permet alors pas de résoudre le problème du retour de neutrons vers l'accélérateur de particules.
L'objet de la présente demande vise à résoudre au moins en partie, les inconvénients précités.
A cet effet, est proposé, selon un premier aspect, un système d'irradiation d'une cible, comportant au moins :
- un accélérateur de particules configuré pour au moins émettre un faisceau d'irradiation selon un axe, - un support de cibleries, positionné à l'extérieur de l'accélérateur en vis-à-vis du faisceau d'irradiation, comportant au moins un port configuré pour recevoir une ciblerie configurée pour recevoir une cible à irradier, et - une enceinte de radioprotection entourant le support de cibleries, l'accélérateur de particules étant positionné en dehors de l'enceinte, le système étant caractérisé en ce que le support de ciblerie est fixe par rapport à l'accélérateur de particules et en ce que le port est désaxé par rapport à
l'axe du faisceau d'irradiation, et en ce que le système comporte un dispositif de
De plus, pour que l'irradiation de la cible soit la plus optimale possible, il est nécessaire que la cible soit positionnée le plus en face possible du faisceau. Ceci a pour effet de créer une ligne de fuite directe pour les rayonnements ionisants (neutrons et photons à haute énergie) de la cible vers le cyclotron. Ceci a deux conséquences. La première est qu'une partie du cyclotron est encore capable d'être activée. La deuxième est que les neutrons qui remontent la ligne faisceau rebondissent par choc élastique sur les pièces métalliques du cyclotron et crée ainsi une source de rayonnement secondaire qui doit être blindée.
Le document US5608224 décrit par exemple un dispositif comportant un barillet permettant d'utiliser différentes cibles. Si cette solution permet alors de changer de cible sans casser le vide, elle vise parallèlement à assurer que la cible à irradier soit le mieux possible positionnée dans le collimateur du faisceau d'irradiation. Une telle solution ne permet alors pas de résoudre le problème du retour de neutrons vers l'accélérateur de particules.
L'objet de la présente demande vise à résoudre au moins en partie, les inconvénients précités.
A cet effet, est proposé, selon un premier aspect, un système d'irradiation d'une cible, comportant au moins :
- un accélérateur de particules configuré pour au moins émettre un faisceau d'irradiation selon un axe, - un support de cibleries, positionné à l'extérieur de l'accélérateur en vis-à-vis du faisceau d'irradiation, comportant au moins un port configuré pour recevoir une ciblerie configurée pour recevoir une cible à irradier, et - une enceinte de radioprotection entourant le support de cibleries, l'accélérateur de particules étant positionné en dehors de l'enceinte, le système étant caractérisé en ce que le support de ciblerie est fixe par rapport à l'accélérateur de particules et en ce que le port est désaxé par rapport à
l'axe du faisceau d'irradiation, et en ce que le système comporte un dispositif de
7 déflection, positionné dans l'enceinte de radioprotection et configuré pour dévier le faisceau d'irradiation en direction du port de la ciblerie dans laquelle la cible à
irradier est introduite.
La solution proposée ici consiste ainsi à utiliser un dispositif de déflection de faisceau qui permet de diriger le faisceau vers une cible introduite dans une ciblerie montée sur un port fixe et positionné hors de l'angle solide de fuite du faisceau d'irradiation ou permettant d'adresser une parmi des multiples cibleries pré-positionnées sur différents ports. Le dispositif de déflection fait ainsi office de sélecteur de cible, ou de changeur de cibles par analogie.
De préférence, le support de cible comporte au moins deux ports, par exemple cinq ports.
Par exemple, au moins l'un des ports, voire tous les ports sont désaxés par rapport à l'axe du faisceau d'irradiation émis par l'accélérateur de particules.
Selon un exemple de réalisation, les ports sont disposés dans un même plan.
Et par exemple, le plan dans lequel les ports sont disposés est un plan horizontal.
Selon un autre exemple de réalisation, les ports sont disposés dans un volume.
Il devient alors possible d'atteindre différentes cibles entourées d'une radioprotection tout en minimisant les lignes de fuite. Ainsi le débit de dose à
proximité de la ciblerie correspondante et de l'accélérateur de particules et l'activation des équipements aux alentours, c'est-à-dire des éléments de l'environnement, sont faibles tout en ayant une masse de radioprotection réduite.
L'enceinte de radioprotection permet d'atténuer les rayonnements rémanents et non-rémanents générés par l'interaction entre la cible et le faisceau et la combinaison entre l'utilisation d'un dispositif de déflection de faisceau et d'une enceinte de radioprotection rapprochée autour des cibleries permet de réduire, voire supprimer, les lignes de fuites directes de rayonnement des cibles vers l'accélérateur de particules tout en permettant de réduire la
irradier est introduite.
La solution proposée ici consiste ainsi à utiliser un dispositif de déflection de faisceau qui permet de diriger le faisceau vers une cible introduite dans une ciblerie montée sur un port fixe et positionné hors de l'angle solide de fuite du faisceau d'irradiation ou permettant d'adresser une parmi des multiples cibleries pré-positionnées sur différents ports. Le dispositif de déflection fait ainsi office de sélecteur de cible, ou de changeur de cibles par analogie.
De préférence, le support de cible comporte au moins deux ports, par exemple cinq ports.
Par exemple, au moins l'un des ports, voire tous les ports sont désaxés par rapport à l'axe du faisceau d'irradiation émis par l'accélérateur de particules.
Selon un exemple de réalisation, les ports sont disposés dans un même plan.
Et par exemple, le plan dans lequel les ports sont disposés est un plan horizontal.
Selon un autre exemple de réalisation, les ports sont disposés dans un volume.
Il devient alors possible d'atteindre différentes cibles entourées d'une radioprotection tout en minimisant les lignes de fuite. Ainsi le débit de dose à
proximité de la ciblerie correspondante et de l'accélérateur de particules et l'activation des équipements aux alentours, c'est-à-dire des éléments de l'environnement, sont faibles tout en ayant une masse de radioprotection réduite.
L'enceinte de radioprotection permet d'atténuer les rayonnements rémanents et non-rémanents générés par l'interaction entre la cible et le faisceau et la combinaison entre l'utilisation d'un dispositif de déflection de faisceau et d'une enceinte de radioprotection rapprochée autour des cibleries permet de réduire, voire supprimer, les lignes de fuites directes de rayonnement des cibles vers l'accélérateur de particules tout en permettant de réduire la
8 masse de la radioprotection, possiblement d'un facteur 5 à 15, tout en conservant une radioprotection efficace.
Par exemple, l'enceinte de radioprotection comporte une alternance d'au moins une couche comportant un matériau dense et d'au moins une couche comportant un matériau riche en hydrogène comportant un poison à
neutrons.
Par exemple, le matériau riche en hydrogène est du polyéthylène (PE) chargé en bore en tant que poison à neutrons à hauteur d'environ 5% à
7% (atomique).
Par exemple, le matériau dense est du tungstène (W) et/ou du plomb (Pb).
Et optionnellement, l'enceinte de radioprotection comporte en outre une pièce supplémentaire de radioprotection qui entoure les cibleries montées sur le support de ciblerie. La pièce supplémentaire est par exemple positionnée au sein d'une paroi de l'enceinte de radioprotection. Une telle pièce est par exemple fixée sur le support de cibleries.
De préférence, la couche de radioprotection positionnée au plus proche des cibleries, la pièce supplémentaire le cas échéant, est en matériau dense.
En d'autres termes, une couche de radioprotection de l'enceinte de radioprotection à proximité d'une surface interne de l'enceinte est une couche de matériau dense.
Dans un exemple de réalisation, l'enceinte de radioprotection comporte une paroi qui comporte une épaisseur supplémentaire de matériau riche en hydrogène positionnée entre la pièce supplémentaire de radioprotection des cibleries et la couche de matériau dense la plus interne.
Dans un exemple de réalisation donné à titre illustratif, la pièce supplémentaire de radioprotection est en tungstène (W) et présente une épaisseur comprise entre environ 5 cm et environ 15 cm, par exemple d'environ 6 cm ou 11 cm.
La paroi de l'enceinte de radioprotection comporte ensuite par exemple :
Par exemple, l'enceinte de radioprotection comporte une alternance d'au moins une couche comportant un matériau dense et d'au moins une couche comportant un matériau riche en hydrogène comportant un poison à
neutrons.
Par exemple, le matériau riche en hydrogène est du polyéthylène (PE) chargé en bore en tant que poison à neutrons à hauteur d'environ 5% à
7% (atomique).
Par exemple, le matériau dense est du tungstène (W) et/ou du plomb (Pb).
Et optionnellement, l'enceinte de radioprotection comporte en outre une pièce supplémentaire de radioprotection qui entoure les cibleries montées sur le support de ciblerie. La pièce supplémentaire est par exemple positionnée au sein d'une paroi de l'enceinte de radioprotection. Une telle pièce est par exemple fixée sur le support de cibleries.
De préférence, la couche de radioprotection positionnée au plus proche des cibleries, la pièce supplémentaire le cas échéant, est en matériau dense.
En d'autres termes, une couche de radioprotection de l'enceinte de radioprotection à proximité d'une surface interne de l'enceinte est une couche de matériau dense.
Dans un exemple de réalisation, l'enceinte de radioprotection comporte une paroi qui comporte une épaisseur supplémentaire de matériau riche en hydrogène positionnée entre la pièce supplémentaire de radioprotection des cibleries et la couche de matériau dense la plus interne.
Dans un exemple de réalisation donné à titre illustratif, la pièce supplémentaire de radioprotection est en tungstène (W) et présente une épaisseur comprise entre environ 5 cm et environ 15 cm, par exemple d'environ 6 cm ou 11 cm.
La paroi de l'enceinte de radioprotection comporte ensuite par exemple :
9 ¨ L'épaisseur supplémentaire de matériau riche en hydrogène d'une épaisseur comprise entre environ 5 cm et environ 15 cm, et est en PE
chargé en bore à 5% ;
¨ La couche de matériau dense la plus interne d'une épaisseur comprise entre environ 3 cm et environ 8 cm, et est en tungstène (W) ;
¨ Une couche de matériau riche en hydrogène suivante d'une épaisseur comprise entre environ 25 cm et environ 40 cm, et est en PE chargé
en bore à 5%;
¨ Une couche de matériau dense suivante d'une épaisseur comprise entre environ 2 cm et environ 8 cm, et est en plomb (Pb) ; et ¨ Une couche de matériau riche en hydrogène la plus externe d'une épaisseur comprise entre environ 15 cm et environ 30 cm, et est en PE chargé en bore à 5%.
Une telle enceinte comporte alors quatre couches et une optionnelle épaisseur supplémentaire, outre une éventuelle pièce supplémentaire.
Les valeurs d'épaisseur sont bien entendu données à titre indicatif ainsi d'évoquer un ordre de grandeur et peuvent varier de quelques centimètres, par exemple de +/- 5 cm.
Une telle enceinte est particulièrement compacte.
Un ordre de grandeur de l'épaisseur de la paroi est alors compris entre environ 50 cm et environ 100 cm, en particulier entre environ 60 cm et environ 75 cm.
Dans un exemple particulièrement intéressant, l'enceinte de radioprotection comporte au moins une paroi sphérique.
Une telle paroi présente par exemple un diamètre extérieur au maximum égal à environ 3 m (mètres), voire 2 m.
Selon un autre exemple de réalisation, l'enceinte de radioprotection comporte au moins une paroi à géométrie parallélépipédique, ce qui permet de réduire des coûts de production. Au moins l'une de ses dimensions en largeur, longueur ou hauteur est alors possiblement au maximum égal à environ 3 m (mètres), voire 2 m.
Un tel système permet donc de réduire les risques d'exposition aux rayonnements et minimise les contraintes de masses et de volumes pour l'installation d'un tel système, par exemple en milieu hospitalier.
Il est toutefois à noter qu'il existait un fort préjugé de l'Homme du 5 Métier contre l'idée de pouvoir utiliser un tel dispositif.
En effet, au vu des gammes d'énergie habituelles du faisceau d'irradiation, le dispositif de déflection doit également mettre en oeuvre des énergies importantes.
Ceci est d'autant plus notable que pour avoir une déviation
chargé en bore à 5% ;
¨ La couche de matériau dense la plus interne d'une épaisseur comprise entre environ 3 cm et environ 8 cm, et est en tungstène (W) ;
¨ Une couche de matériau riche en hydrogène suivante d'une épaisseur comprise entre environ 25 cm et environ 40 cm, et est en PE chargé
en bore à 5%;
¨ Une couche de matériau dense suivante d'une épaisseur comprise entre environ 2 cm et environ 8 cm, et est en plomb (Pb) ; et ¨ Une couche de matériau riche en hydrogène la plus externe d'une épaisseur comprise entre environ 15 cm et environ 30 cm, et est en PE chargé en bore à 5%.
Une telle enceinte comporte alors quatre couches et une optionnelle épaisseur supplémentaire, outre une éventuelle pièce supplémentaire.
Les valeurs d'épaisseur sont bien entendu données à titre indicatif ainsi d'évoquer un ordre de grandeur et peuvent varier de quelques centimètres, par exemple de +/- 5 cm.
Une telle enceinte est particulièrement compacte.
Un ordre de grandeur de l'épaisseur de la paroi est alors compris entre environ 50 cm et environ 100 cm, en particulier entre environ 60 cm et environ 75 cm.
Dans un exemple particulièrement intéressant, l'enceinte de radioprotection comporte au moins une paroi sphérique.
Une telle paroi présente par exemple un diamètre extérieur au maximum égal à environ 3 m (mètres), voire 2 m.
Selon un autre exemple de réalisation, l'enceinte de radioprotection comporte au moins une paroi à géométrie parallélépipédique, ce qui permet de réduire des coûts de production. Au moins l'une de ses dimensions en largeur, longueur ou hauteur est alors possiblement au maximum égal à environ 3 m (mètres), voire 2 m.
Un tel système permet donc de réduire les risques d'exposition aux rayonnements et minimise les contraintes de masses et de volumes pour l'installation d'un tel système, par exemple en milieu hospitalier.
Il est toutefois à noter qu'il existait un fort préjugé de l'Homme du 5 Métier contre l'idée de pouvoir utiliser un tel dispositif.
En effet, au vu des gammes d'énergie habituelles du faisceau d'irradiation, le dispositif de déflection doit également mettre en oeuvre des énergies importantes.
Ceci est d'autant plus notable que pour avoir une déviation
10 permettant d'éviter au mieux un retour de neutrons vers l'accélérateur de particules et de limiter la masse de l'ensemble, il est préférable que l'angle de déviation soit le plus important possible par rapport à l'axe initial du faisceau, par exemple d'au moins 5 , voire 100, par exemple ompris entre 5 et 175 ou entre 5 et 40 , et en particulier par exemple ente environ 19 et environ 38 .
Par conséquent, il est préférable que le dispositif de déflection soit positionné
au plus près du support de ciblerie, voire en entrée du support de ciblerie.
Ainsi, en d'autres termes, le dispositif de déflection est alors avantageusement configuré pour dévier le faisceau, par rapport à l'axe selon lequel il est émis par l'accélérateur de particules, d'un angle d'au moins 5 , voire 10 , par exemple compris entre 5 et 175 , paexemple entre 5 et 40 , et de préférence entre 19 et 38 .
Pour cela, il est par exemple configuré pour émettre un champ magnétique. Par exemple, le champ magnétique vaut entre 1 et 2 Tesla (T).
Selon un exemple particulier, le champ magnétique est de l'ordre de 1.4 Tesla.
Selon un exemple intéressant de réalisation, le dispositif de déflection comporte au moins un quadripôle électromagnétique positionné sur un trajet du faisceau d'irradiation, c'est-à-dire typiquement sur l'axe d'émission du faisceau par l'accélérateur de particules. Le quadripôle électromagnétique comporte par exemple un électroaimant, voire quatre électroaimants.
Selon des exemples préférés, le dispositif de déflection comporte un unique quadripôle électromagnétique, ou bien deux quadripôles électromagnétiques.
Par conséquent, il est préférable que le dispositif de déflection soit positionné
au plus près du support de ciblerie, voire en entrée du support de ciblerie.
Ainsi, en d'autres termes, le dispositif de déflection est alors avantageusement configuré pour dévier le faisceau, par rapport à l'axe selon lequel il est émis par l'accélérateur de particules, d'un angle d'au moins 5 , voire 10 , par exemple compris entre 5 et 175 , paexemple entre 5 et 40 , et de préférence entre 19 et 38 .
Pour cela, il est par exemple configuré pour émettre un champ magnétique. Par exemple, le champ magnétique vaut entre 1 et 2 Tesla (T).
Selon un exemple particulier, le champ magnétique est de l'ordre de 1.4 Tesla.
Selon un exemple intéressant de réalisation, le dispositif de déflection comporte au moins un quadripôle électromagnétique positionné sur un trajet du faisceau d'irradiation, c'est-à-dire typiquement sur l'axe d'émission du faisceau par l'accélérateur de particules. Le quadripôle électromagnétique comporte par exemple un électroaimant, voire quatre électroaimants.
Selon des exemples préférés, le dispositif de déflection comporte un unique quadripôle électromagnétique, ou bien deux quadripôles électromagnétiques.
11 A la place d'un quadripôle il y a de préférence un dipôle.
D'autres dispositifs de déflection peuvent également être utilisés selon le type et l'énergie des particules accélérées, comme par exemple un déflecteur électrostatique pour des particules plus légères (type électrons) et/ou des énergies plus faibles.
Le dispositif de déflection est également positionné dans l'enceinte de radioprotection. Notons que le dispositif de déflection participe lui aussi à la radioprotection. Pour cela, il est par exemple composé d'un matériau dense, par exemple du cuivre et/ou du fer en particulier, ce qui le rend efficace pour atténuer les photons. Dans le cadre d'un quadripôle, il s'agit par exemple d'un châssis de fer entouré d'un fil de cuivre, par exemple une culasse en fer et un bobinage de cuivre.
Ceci soulevait un préjugé supplémentaire à l'encontre de l'exploration d'une telle solution puisqu'un tel dispositif de déflection étant alors de préférence positionné à l'intérieur de l'enceinte de protection, une autre difficulté pouvait résider dans le choix de la configuration du passage des alimentations nécessaires au fonctionnement du dispositif de déflection à
travers l'enceinte de protection.
Selon un exemple intéressant de réalisation, les passages des alimentations, par exemple de câbles ou de tuyaux, sont chicanés.
Une fois ces préjugés surmontés, grâce à un tel positionnement, le dispositif de déflection participe lui-même à la radioprotection en atténuant les photons à haute énergie.
De plus, si le support de cibleries comporte néanmoins un port positionné dans l'axe du faisceau, la cible de la ciblerie montée sur ce port est de préférence une cible dont un terme source est faible en neutrons, c'est-à-dire dont le flux en neutrons est au moins 100 fois inférieur au flux de photons primaires (par exemple ici environ 1101 n/s). Il s'agit par exemple d'une cible de charge (c'est-à-dire une cible qui permet de régler le cyclotron apte à
être irradier mais qui ne produit pas de produits radioactifs), par exemple en graphite, pour le réglage, voire éventuellement une cible de production de carbone 11 car celle-ci rayonne relativement peu de neutrons pour un faisceau
D'autres dispositifs de déflection peuvent également être utilisés selon le type et l'énergie des particules accélérées, comme par exemple un déflecteur électrostatique pour des particules plus légères (type électrons) et/ou des énergies plus faibles.
Le dispositif de déflection est également positionné dans l'enceinte de radioprotection. Notons que le dispositif de déflection participe lui aussi à la radioprotection. Pour cela, il est par exemple composé d'un matériau dense, par exemple du cuivre et/ou du fer en particulier, ce qui le rend efficace pour atténuer les photons. Dans le cadre d'un quadripôle, il s'agit par exemple d'un châssis de fer entouré d'un fil de cuivre, par exemple une culasse en fer et un bobinage de cuivre.
Ceci soulevait un préjugé supplémentaire à l'encontre de l'exploration d'une telle solution puisqu'un tel dispositif de déflection étant alors de préférence positionné à l'intérieur de l'enceinte de protection, une autre difficulté pouvait résider dans le choix de la configuration du passage des alimentations nécessaires au fonctionnement du dispositif de déflection à
travers l'enceinte de protection.
Selon un exemple intéressant de réalisation, les passages des alimentations, par exemple de câbles ou de tuyaux, sont chicanés.
Une fois ces préjugés surmontés, grâce à un tel positionnement, le dispositif de déflection participe lui-même à la radioprotection en atténuant les photons à haute énergie.
De plus, si le support de cibleries comporte néanmoins un port positionné dans l'axe du faisceau, la cible de la ciblerie montée sur ce port est de préférence une cible dont un terme source est faible en neutrons, c'est-à-dire dont le flux en neutrons est au moins 100 fois inférieur au flux de photons primaires (par exemple ici environ 1101 n/s). Il s'agit par exemple d'une cible de charge (c'est-à-dire une cible qui permet de régler le cyclotron apte à
être irradier mais qui ne produit pas de produits radioactifs), par exemple en graphite, pour le réglage, voire éventuellement une cible de production de carbone 11 car celle-ci rayonne relativement peu de neutrons pour un faisceau
12 tel que décrit ci-dessus, c'est-à-dire de 20 A de protons à 12 MeV. Ainsi, il est préférable de monter la ciblerie contenant la cible la moins utilisée et/ou celle présentant le terme source le plus faible (une cible de charge par exemple) sur le port dans l'axe du faisceau.
Un tel système présente en outre l'avantage de pouvoir être plus réactif qu'un système à changeur de cibles mécanique. Autrement dit, il est possible de faire passer le faisceau d'une cible à une autre positionnées dans deux cibleries montées sur deux ports différents plus rapidement qu'avec un système mécanique habituel et sans rompre le vide, typiquement en une seconde.
Selon un exemple intéressant de réalisation, le système comporte un dispositif de réglage en position du faisceau d'irradiation et un dispositif de réglage en focalisation du faisceau d'irradiation, et le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont positionnés en amont du dispositif de déflection.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de déflection diffère du dispositif de réglage en position.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont positionnés en dehors de l'enceinte de radioprotection.
Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont positionnés au moins en partie à l'intérieur de l'enceinte de radioprotection, voire au moins en partie au sein de la paroi de l'enceinte de radioprotection.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont par exemple conjointement réalisés par une paire de quadripôles électromagnétiques.
Selon encore un autre exemple intéressant de réalisation, le système comporte un module d'asservissement comportant un module de contrôle et une unité de commande, l'unité de contrôle étant configurée pour intégrer des informations et des mesures concernant la position et la focalisation du faisceau d'irradiation et pour envoyer des instructions à l'unité de commande, et l'unité
Un tel système présente en outre l'avantage de pouvoir être plus réactif qu'un système à changeur de cibles mécanique. Autrement dit, il est possible de faire passer le faisceau d'une cible à une autre positionnées dans deux cibleries montées sur deux ports différents plus rapidement qu'avec un système mécanique habituel et sans rompre le vide, typiquement en une seconde.
Selon un exemple intéressant de réalisation, le système comporte un dispositif de réglage en position du faisceau d'irradiation et un dispositif de réglage en focalisation du faisceau d'irradiation, et le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont positionnés en amont du dispositif de déflection.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de déflection diffère du dispositif de réglage en position.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont positionnés en dehors de l'enceinte de radioprotection.
Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont positionnés au moins en partie à l'intérieur de l'enceinte de radioprotection, voire au moins en partie au sein de la paroi de l'enceinte de radioprotection.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation sont par exemple conjointement réalisés par une paire de quadripôles électromagnétiques.
Selon encore un autre exemple intéressant de réalisation, le système comporte un module d'asservissement comportant un module de contrôle et une unité de commande, l'unité de contrôle étant configurée pour intégrer des informations et des mesures concernant la position et la focalisation du faisceau d'irradiation et pour envoyer des instructions à l'unité de commande, et l'unité
13 de commande étant configurée pour actionner le dispositif de réglage en position et/ou le dispositif de réglage en focalisation et/ou le dispositif de déflection afin d'optimiser une interaction entre le faisceau d'irradiation et la cible à irradier.
Un autre objet visé par l'invention est un support de ciblerie, pris conjointement avec son enceinte de radioprotection, mais sans l'accélérateur.
Plus précisément, cet autre objet est un ensemble de ciblerie ayant une direction de référence suivant laquelle il est destiné à être soumis à un faisceau d'irradiation, comportant :
- un support de cibleries, destiné à être positionné en vis-à-vis de ladite direction, comportant au moins un port configuré pour recevoir une ciblerie configurée pour recevoir une cible à irradier, et - une enceinte de radioprotection entourant le support de cibleries en étant traversée par ladite direction, l'ensemble étant caractérisé en ce que le support de ciblerie est fixe par rapport à ladite direction et en ce que le port est désaxé par rapport à cette direction, et en ce que l'ensemble comporte un dispositif de déflection, positionné dans l'enceinte de radioprotection et configuré pour dévier un faisceau d'irradiation reçu suivant ladite direction en direction du port de la ciblerie dans laquelle la cible à irradier est introduite.
Un tel ensemble est en particulier configuré pour un système tel que défini précédemment, comportant tout ou partie des caractéristiques décrites précédemment.
La direction peut être matérialisée dans l'enceinte de radioprotection par un canal suivant lequel la radioprotection est réduite, voire non significative, par exemple un canal creux.
Un tel système est ainsi particulièrement compact.
Grâce à un tel système, il est ainsi possible de se dispenser d'installer un mur complet entre l'accélérateur de particules et les cibleries.
Un tel système peut ainsi être installé dans une salle de bâtiment, par exemple une salle de complexe hospitalier ou de recherche, et en permettant d'éviter de requérir une transformation ou adaptation architecturale
Un autre objet visé par l'invention est un support de ciblerie, pris conjointement avec son enceinte de radioprotection, mais sans l'accélérateur.
Plus précisément, cet autre objet est un ensemble de ciblerie ayant une direction de référence suivant laquelle il est destiné à être soumis à un faisceau d'irradiation, comportant :
- un support de cibleries, destiné à être positionné en vis-à-vis de ladite direction, comportant au moins un port configuré pour recevoir une ciblerie configurée pour recevoir une cible à irradier, et - une enceinte de radioprotection entourant le support de cibleries en étant traversée par ladite direction, l'ensemble étant caractérisé en ce que le support de ciblerie est fixe par rapport à ladite direction et en ce que le port est désaxé par rapport à cette direction, et en ce que l'ensemble comporte un dispositif de déflection, positionné dans l'enceinte de radioprotection et configuré pour dévier un faisceau d'irradiation reçu suivant ladite direction en direction du port de la ciblerie dans laquelle la cible à irradier est introduite.
Un tel ensemble est en particulier configuré pour un système tel que défini précédemment, comportant tout ou partie des caractéristiques décrites précédemment.
La direction peut être matérialisée dans l'enceinte de radioprotection par un canal suivant lequel la radioprotection est réduite, voire non significative, par exemple un canal creux.
Un tel système est ainsi particulièrement compact.
Grâce à un tel système, il est ainsi possible de se dispenser d'installer un mur complet entre l'accélérateur de particules et les cibleries.
Un tel système peut ainsi être installé dans une salle de bâtiment, par exemple une salle de complexe hospitalier ou de recherche, et en permettant d'éviter de requérir une transformation ou adaptation architecturale
14 notable, c'est-à-dire dans une pièce avec des parois en des matériaux de construction usuels (comme du béton et/ou des renforts métalliques etc.).
Par exemple, des murs de 40 cm de bétons suffisent alors qu'il fallait des murs de 2 m pour des dispositifs de l'art antérieur.
Un tel système, et notamment l'enceinte de radioprotection, est ainsi indépendant de la pièce dans laquelle il est ensuite installé.
En d'autres termes, un tel système est ainsi configuré pour être installé dans une pièce de bâtiment.
Une autre manière de définir le système est qu'à compter qu'il soit disposé dans une pièce, voire une enceinte, qui entoure tout le système, les cibleries sont alors disposées dans une enceinte supplémentaire, l'enceinte de radioprotection susmentionnée, de sorte que le système est isolé d'un environnement extérieur et les cibleries isolées non seulement de l'environnement extérieur mais aussi vis-à-vis de l'accélérateur de particules qui, dans un tel système, est moins activé en comparaison aux dispositifs de l'art antérieur. Le système présente ainsi une autonomie.
Le système pouvant donc être installé dans une seule et même pièce, tout accès au système est alors facilité. Le système est en outre installable plus facilement.
L'invention, selon un exemple de réalisation, sera bien comprise et ses avantages apparaitront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 illustre schématiquement un système d'irradiation d'une cible selon un exemple de réalisation de la présente invention, La figure 2, composée des figures 2a et 2b, illustre schématiquement des exemples d'arrangements géométriques de la position des ports.
La figure 3 présente à titre indicatif une évolution de la masse M (en tonnes, T) d'une enceinte de radioprotection en fonction de son rayon interne Ri (en millimètres, mm), et La figure 4 représente un schéma de principe d'un pilotage d'un dispositif de réglage en position et d'un dispositif de réglage en focalisation par un module de contrôle.
Les éléments identiques représentés sur les figures précitées sont 5 identifiés par des références numériques identiques.
La figure 1 présente un système d'irradiation 1 comportant un accélérateur de particules 10, un support de cibleries 20 et une enceinte de radioprotection 30.
L'accélérateur de particules 10 est par exemple un cyclotron. Il est 10 par exemple configuré pour émettre un faisceau d'irradiation 11 comportant un faisceau de protons de plusieurs mégaélectronvolts (MeV).
L'enceinte de radioprotection 30 entoure ici le support de cibleries 20. L'accélérateur de particules 10 est positionné en dehors de l'enceinte 30.
L'enceinte de radioprotection 30 se présente par exemple sous la
Par exemple, des murs de 40 cm de bétons suffisent alors qu'il fallait des murs de 2 m pour des dispositifs de l'art antérieur.
Un tel système, et notamment l'enceinte de radioprotection, est ainsi indépendant de la pièce dans laquelle il est ensuite installé.
En d'autres termes, un tel système est ainsi configuré pour être installé dans une pièce de bâtiment.
Une autre manière de définir le système est qu'à compter qu'il soit disposé dans une pièce, voire une enceinte, qui entoure tout le système, les cibleries sont alors disposées dans une enceinte supplémentaire, l'enceinte de radioprotection susmentionnée, de sorte que le système est isolé d'un environnement extérieur et les cibleries isolées non seulement de l'environnement extérieur mais aussi vis-à-vis de l'accélérateur de particules qui, dans un tel système, est moins activé en comparaison aux dispositifs de l'art antérieur. Le système présente ainsi une autonomie.
Le système pouvant donc être installé dans une seule et même pièce, tout accès au système est alors facilité. Le système est en outre installable plus facilement.
L'invention, selon un exemple de réalisation, sera bien comprise et ses avantages apparaitront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 illustre schématiquement un système d'irradiation d'une cible selon un exemple de réalisation de la présente invention, La figure 2, composée des figures 2a et 2b, illustre schématiquement des exemples d'arrangements géométriques de la position des ports.
La figure 3 présente à titre indicatif une évolution de la masse M (en tonnes, T) d'une enceinte de radioprotection en fonction de son rayon interne Ri (en millimètres, mm), et La figure 4 représente un schéma de principe d'un pilotage d'un dispositif de réglage en position et d'un dispositif de réglage en focalisation par un module de contrôle.
Les éléments identiques représentés sur les figures précitées sont 5 identifiés par des références numériques identiques.
La figure 1 présente un système d'irradiation 1 comportant un accélérateur de particules 10, un support de cibleries 20 et une enceinte de radioprotection 30.
L'accélérateur de particules 10 est par exemple un cyclotron. Il est 10 par exemple configuré pour émettre un faisceau d'irradiation 11 comportant un faisceau de protons de plusieurs mégaélectronvolts (MeV).
L'enceinte de radioprotection 30 entoure ici le support de cibleries 20. L'accélérateur de particules 10 est positionné en dehors de l'enceinte 30.
L'enceinte de radioprotection 30 se présente par exemple sous la
15 forme d'une sphère, creuse, comportant une paroi formée d'un empilement de couches successives.
Par exemple, la paroi de l'enceinte de radioprotection 30 comporte une alternance d'une couche d'un matériau dit dense 31 et d'une couche d'un matériau riche en hydrogène 32.
En pratique, il est préférable que l'enceinte de radioprotection comporte au moins deux couches, par exemple entre deux et dix couches, formant en alternance une couche de matériau dense et une couche de matériau riche en hydrogène.
Afin de limiter la masse et l'encombrement de la radioprotection, il est en outre intéressant de positionner une couche de matériau dense 31 au plus près de cibleries 22 montées sur le support de ciblerie 20, comme décrit ultérieurement, pour atténuer en premier lieu les rayons primaires.
Il est ensuite préférable d'alterner des couches de matériau riche en hydrogène 32, comportant avantageusement du poison à neutron, avec des couches de matériau dense 31 qui atténuent les derniers rayons primaires ainsi que les rayons secondaires issus de la capture neutronique.
Par exemple, la paroi de l'enceinte de radioprotection 30 comporte une alternance d'une couche d'un matériau dit dense 31 et d'une couche d'un matériau riche en hydrogène 32.
En pratique, il est préférable que l'enceinte de radioprotection comporte au moins deux couches, par exemple entre deux et dix couches, formant en alternance une couche de matériau dense et une couche de matériau riche en hydrogène.
Afin de limiter la masse et l'encombrement de la radioprotection, il est en outre intéressant de positionner une couche de matériau dense 31 au plus près de cibleries 22 montées sur le support de ciblerie 20, comme décrit ultérieurement, pour atténuer en premier lieu les rayons primaires.
Il est ensuite préférable d'alterner des couches de matériau riche en hydrogène 32, comportant avantageusement du poison à neutron, avec des couches de matériau dense 31 qui atténuent les derniers rayons primaires ainsi que les rayons secondaires issus de la capture neutronique.
16 A titre illustratif, dans le présent exemple de réalisation de la figure 1, en partant de la couche la plus extérieure, la paroi comporte quatre couches alternant matériau riche en hydrogène 32 et matériau dense 31 de sorte que la couche la plus interne, c'est-à-dire située au plus près des cibleries 22 est une couche de matériau dense 31.
De plus ici, pour renforcer la radioprotection, les cibleries 22 montées sur les ports 21 du support de ciblerie 20 sont entourées d'une pièce supplémentaire de radioprotection 33 qui est de préférence en matériau dense.
La paroi de l'enceinte de radioprotection comporte alors une épaisseur supplémentaire 34 de matériau riche en hydrogène positionnée entre la pièce supplémentaire de radioprotection 33 des cibleries et la couche de matériau dense 31 la plus interne.
Le matériau riche en hydrogène 32 est par exemple du polyéthylène (PE), optionnellement chargé en bore en tant que poison à neutrons à hauteur d'environ 5% à 7% (atomique). Dans le cas d'un cyclotron bombardant une cible de production de 18F à 20 A, des simulations numériques ont montré un optimum d'atténuation si le PE est chargé en bore à hauteur d'environ 7%
(atomique).
Le matériau dense 31, qui permet principalement d'atténuer les photons à haute énergie primaires et secondaires, est avantageusement du tungstène par exemple. Le tungstène étant très dense, il permet de réaliser une enceinte de radioprotection plus compacte et légère. Le tungstène étant cependant un matériau difficile à usiner, il peut être remplacé par d'autres matériaux, comme le plomb. Le plomb étant moins dense que le tungstène, remplacer le tungstène par du plomb augmente toutefois légèrement le diamètre de l'enceinte de radioprotection et par conséquent sa masse.
Dans un exemple de réalisation préféré, la pièce supplémentaire de radioprotection 33 est en tungstène (W) et présente une épaisseur d'environ 6 cm. La paroi de l'enceinte de radioprotection 30 comporte ensuite :
- L'épaisseur supplémentaire 34 de matériau riche en hydrogène a un rayon interne (Ri) d'environ 24 cm et un rayon externe (Re) d'environ
De plus ici, pour renforcer la radioprotection, les cibleries 22 montées sur les ports 21 du support de ciblerie 20 sont entourées d'une pièce supplémentaire de radioprotection 33 qui est de préférence en matériau dense.
La paroi de l'enceinte de radioprotection comporte alors une épaisseur supplémentaire 34 de matériau riche en hydrogène positionnée entre la pièce supplémentaire de radioprotection 33 des cibleries et la couche de matériau dense 31 la plus interne.
Le matériau riche en hydrogène 32 est par exemple du polyéthylène (PE), optionnellement chargé en bore en tant que poison à neutrons à hauteur d'environ 5% à 7% (atomique). Dans le cas d'un cyclotron bombardant une cible de production de 18F à 20 A, des simulations numériques ont montré un optimum d'atténuation si le PE est chargé en bore à hauteur d'environ 7%
(atomique).
Le matériau dense 31, qui permet principalement d'atténuer les photons à haute énergie primaires et secondaires, est avantageusement du tungstène par exemple. Le tungstène étant très dense, il permet de réaliser une enceinte de radioprotection plus compacte et légère. Le tungstène étant cependant un matériau difficile à usiner, il peut être remplacé par d'autres matériaux, comme le plomb. Le plomb étant moins dense que le tungstène, remplacer le tungstène par du plomb augmente toutefois légèrement le diamètre de l'enceinte de radioprotection et par conséquent sa masse.
Dans un exemple de réalisation préféré, la pièce supplémentaire de radioprotection 33 est en tungstène (W) et présente une épaisseur d'environ 6 cm. La paroi de l'enceinte de radioprotection 30 comporte ensuite :
- L'épaisseur supplémentaire 34 de matériau riche en hydrogène a un rayon interne (Ri) d'environ 24 cm et un rayon externe (Re) d'environ
17 30 cm, soit une épaisseur d'environ 6 cm, et est en PE chargé en bore à
5% ;
- La couche de matériau dense 31 la plus interne a un rayon interne (Ri) d'environ 30 cm et un rayon externe (Re) d'environ 35,5 cm, soit une épaisseur d'environ 5,5 cm, et est en tungstène (W) ;
- La couche de matériau riche en hydrogène 32 suivante a un rayon interne (Ri) d'environ 35,5 cm et un rayon externe (Re) d'environ 64,5 cm, soit une épaisseur d'environ 29 cm, et est en PE chargé en bore à 5%;
- La couche de matériau dense 31 suivante a un rayon interne (Ri) d'environ 64,5 cm et un rayon externe (Re) d'environ 68,5 cm, soit une épaisseur d'environ 4 cm, et est en plomb (Pb) ; et - La couche de matériau riche en hydrogène 32 la plus externe a un rayon interne (Ri) d'environ 68,5 cm et un rayon externe (Re) d'environ 88,5 cm, soit une épaisseur d'environ 20 cm, et est en PE chargé en bore à 5%.
A titre d'exemple, si le cyclotron et le support de cibleries décrits ici sont utilisés jusqu'à cent soixante minutes par jour et 23 jours par mois, il est ainsi possible de réaliser une enceinte de radioprotection d'environ 6.6 tonnes pour un rayon interne de 240 mm. Une telle enceinte de radioprotection 30 permet alors de réduire le débit de dose à l'extérieur de murs de 30 cm de béton ordinaire à moins de 80 Sv/mois, ce qui est la limite fixée par les directives EURATOM pour les zones publiques.
Le support de cibleries 20 est positionné en vis-à-vis du faisceau d'irradiation 11, dans l'enceinte de radioprotection 30.
Il comporte plusieurs ports 21 configurés pour recevoir chacun une ciblerie 22, contenant le moment venu une cible à irradier, qui sont désaxés par rapport au faisceau d'irradiation 11.
Ici, afin de simplifier la représentation, le support de cibleries 20 comporte deux ports 21 avec une ciblerie 22 chacun, qui sont désaxés par rapport au faisceau d'irradiation 11 ; ainsi qu'un port 21' supplémentaire positionné dans l'axe du faisceau.
5% ;
- La couche de matériau dense 31 la plus interne a un rayon interne (Ri) d'environ 30 cm et un rayon externe (Re) d'environ 35,5 cm, soit une épaisseur d'environ 5,5 cm, et est en tungstène (W) ;
- La couche de matériau riche en hydrogène 32 suivante a un rayon interne (Ri) d'environ 35,5 cm et un rayon externe (Re) d'environ 64,5 cm, soit une épaisseur d'environ 29 cm, et est en PE chargé en bore à 5%;
- La couche de matériau dense 31 suivante a un rayon interne (Ri) d'environ 64,5 cm et un rayon externe (Re) d'environ 68,5 cm, soit une épaisseur d'environ 4 cm, et est en plomb (Pb) ; et - La couche de matériau riche en hydrogène 32 la plus externe a un rayon interne (Ri) d'environ 68,5 cm et un rayon externe (Re) d'environ 88,5 cm, soit une épaisseur d'environ 20 cm, et est en PE chargé en bore à 5%.
A titre d'exemple, si le cyclotron et le support de cibleries décrits ici sont utilisés jusqu'à cent soixante minutes par jour et 23 jours par mois, il est ainsi possible de réaliser une enceinte de radioprotection d'environ 6.6 tonnes pour un rayon interne de 240 mm. Une telle enceinte de radioprotection 30 permet alors de réduire le débit de dose à l'extérieur de murs de 30 cm de béton ordinaire à moins de 80 Sv/mois, ce qui est la limite fixée par les directives EURATOM pour les zones publiques.
Le support de cibleries 20 est positionné en vis-à-vis du faisceau d'irradiation 11, dans l'enceinte de radioprotection 30.
Il comporte plusieurs ports 21 configurés pour recevoir chacun une ciblerie 22, contenant le moment venu une cible à irradier, qui sont désaxés par rapport au faisceau d'irradiation 11.
Ici, afin de simplifier la représentation, le support de cibleries 20 comporte deux ports 21 avec une ciblerie 22 chacun, qui sont désaxés par rapport au faisceau d'irradiation 11 ; ainsi qu'un port 21' supplémentaire positionné dans l'axe du faisceau.
18 Comme l'illustre la figure 1, ceci permet, selon la position du port 21 considéré, de plus ou moins amoindrir des lignes de fuite directes 12 produites lorsqu'une cible, insérée dans la ciblerie montée sur le port 21 considéré, est irradiée par le faisceau d'irradiation 11.
Lorsque des cibles de différents types sont insérées dans les ports 21 ou 21', il est préférable de positionner les cibles générant le flux neutronique le plus intense dans les ports 21 formant l'angle le plus élevé avec le faisceau d'irradiation 11. Une cible générant le moins de rayonnements et/ou moins utilisée, comme une cible de charge, peut être insérée dans le port 21' qui est dans l'axe du faisceau lorsqu'un tel port existe.
Par exemple, en partant de l'axe du faisceau et en s'en éloignant, une configuration possible serait de positionner une cible de charge dans le port 21' situé dans l'axe du faisceau 11, puis une cible de production de "C, puis une cible de production de 18F. Ces cibles sont alors classées par ordre croissant de génération de flux neutronique à courant constant.
Notons que si un port 21 ou 21' est laissé vacant, c'est-à-dire qu'aucune cible n'y est insérée, il est préférable d'y mettre une tape, formant un bouchon étanche, afin de mieux garantir l'étanchéité du système.
Le nombre de ports 21, voire l'existence d'un port 21', est fonction des besoins liés à l'application considérée.
Dans le cadre d'applications de type TEP, il est intéressant de pouvoir disposer d'au moins deux cibleries, afin de pouvoir utiliser au moins deux cibles différentes, par exemple entre deux et dix cibleries pour pouvoir par exemple utiliser jusqu'à dix cibles différentes. Il est donc utile d'avoir autant de ports que de cibleries nécessaires.
En fonction des contraintes d'encombrement existantes dans le cadre de l'application considérée, les ports sont par exemple agencés selon un plan comme illustré sur les figures 1 et 2a, ou en trois dimensions, c'est-à-dire en volume, comme illustré sur la figure 2b.
Pour adresser une cible positionnée dans n'importe laquelle des cibleries des ports 21 à partir du même faisceau d'irradiation 11, le système comporte en outre un dispositif de déflection du faisceau d'irradiation 40,
Lorsque des cibles de différents types sont insérées dans les ports 21 ou 21', il est préférable de positionner les cibles générant le flux neutronique le plus intense dans les ports 21 formant l'angle le plus élevé avec le faisceau d'irradiation 11. Une cible générant le moins de rayonnements et/ou moins utilisée, comme une cible de charge, peut être insérée dans le port 21' qui est dans l'axe du faisceau lorsqu'un tel port existe.
Par exemple, en partant de l'axe du faisceau et en s'en éloignant, une configuration possible serait de positionner une cible de charge dans le port 21' situé dans l'axe du faisceau 11, puis une cible de production de "C, puis une cible de production de 18F. Ces cibles sont alors classées par ordre croissant de génération de flux neutronique à courant constant.
Notons que si un port 21 ou 21' est laissé vacant, c'est-à-dire qu'aucune cible n'y est insérée, il est préférable d'y mettre une tape, formant un bouchon étanche, afin de mieux garantir l'étanchéité du système.
Le nombre de ports 21, voire l'existence d'un port 21', est fonction des besoins liés à l'application considérée.
Dans le cadre d'applications de type TEP, il est intéressant de pouvoir disposer d'au moins deux cibleries, afin de pouvoir utiliser au moins deux cibles différentes, par exemple entre deux et dix cibleries pour pouvoir par exemple utiliser jusqu'à dix cibles différentes. Il est donc utile d'avoir autant de ports que de cibleries nécessaires.
En fonction des contraintes d'encombrement existantes dans le cadre de l'application considérée, les ports sont par exemple agencés selon un plan comme illustré sur les figures 1 et 2a, ou en trois dimensions, c'est-à-dire en volume, comme illustré sur la figure 2b.
Pour adresser une cible positionnée dans n'importe laquelle des cibleries des ports 21 à partir du même faisceau d'irradiation 11, le système comporte en outre un dispositif de déflection du faisceau d'irradiation 40,
19 configuré pour orienter le faisceau d'irradiation 11 vers chacun des ports 21, de sorte par exemple qu'en fonctionnement, des protons bombardent une cible positionnée dans l'une des ciblerie montée sur l'un des ports 21 du support de cibleries 20.
Le dispositif de déflection 40 est également positionné dans l'enceinte de radioprotection 30. Notons que le dispositif de déflection 40 participe lui aussi à la radioprotection. Pour cela, il est par exemple composé
d'un matériau dense, par exemple du cuivre et/ou du fer en particulier, ce qui le rend efficace pour atténuer les photons. Dans le cadre d'un quadripôle, il s'agit par exemple d'un châssis de fer entouré d'un fil de cuivre.
Le dispositif de déflection 40 comporte par exemple un déflecteur comportant par exemple par un quadripôle formé d'électroaimants, ou de préférence un dipôle. Un tel déflecteur est alors positionné sur un chemin du faisceau d'irradiation 11 et est traversé par celui-ci, comme le schématise la figure 1. D'autres dispositifs de déflection 40 peuvent également être utilisés selon le type et l'énergie des particules accélérées, comme par exemple un déflecteur électrostatique pour des particules plus légères (type électrons) et/ou des énergies plus faibles.
Dans le cas d'un arrangement tridimensionnel comme sur la figure 2b, le faisceau 11 doit alors être dévié en deux dimensions (alors qu'une déviation selon seulement une dimension est nécessaire dans le cadre de la l'agencement de la figure 2a), ce qui peut impliquer que le dispositif de déflection 40 sera plus volumineux, induisant une augmentation du volume interne de l'enceinte de radioprotection 30, et par conséquent un rayon interne Ri de l'enceinte de radioprotection 30 plus grand, ce qui augmente alors la masse M de l'enceinte de radioprotection 30, comme l'illustre la figure 3, pouvant créer une complexité supplémentaire.
La distance entre une ciblerie d'un port 21 et le sol de l'endroit où est installé le système 1 limite toutefois la dimension maximale possible de l'enceinte de radioprotection 30. Aussi, il est avantageux de disposer les ports 21 selon un plan horizontal plutôt que vertical.
Ceci permet en outre de limiter le débit de dose au niveau du plancher et ainsi d'installer plus facilement le système 1 à l'étage d'un bâtiment par exemple.
Dans le présent exemple de réalisation, par souci de compacité, la 5 distance séparant l'accélérateur de particules 10 du support de cibleries
Le dispositif de déflection 40 est également positionné dans l'enceinte de radioprotection 30. Notons que le dispositif de déflection 40 participe lui aussi à la radioprotection. Pour cela, il est par exemple composé
d'un matériau dense, par exemple du cuivre et/ou du fer en particulier, ce qui le rend efficace pour atténuer les photons. Dans le cadre d'un quadripôle, il s'agit par exemple d'un châssis de fer entouré d'un fil de cuivre.
Le dispositif de déflection 40 comporte par exemple un déflecteur comportant par exemple par un quadripôle formé d'électroaimants, ou de préférence un dipôle. Un tel déflecteur est alors positionné sur un chemin du faisceau d'irradiation 11 et est traversé par celui-ci, comme le schématise la figure 1. D'autres dispositifs de déflection 40 peuvent également être utilisés selon le type et l'énergie des particules accélérées, comme par exemple un déflecteur électrostatique pour des particules plus légères (type électrons) et/ou des énergies plus faibles.
Dans le cas d'un arrangement tridimensionnel comme sur la figure 2b, le faisceau 11 doit alors être dévié en deux dimensions (alors qu'une déviation selon seulement une dimension est nécessaire dans le cadre de la l'agencement de la figure 2a), ce qui peut impliquer que le dispositif de déflection 40 sera plus volumineux, induisant une augmentation du volume interne de l'enceinte de radioprotection 30, et par conséquent un rayon interne Ri de l'enceinte de radioprotection 30 plus grand, ce qui augmente alors la masse M de l'enceinte de radioprotection 30, comme l'illustre la figure 3, pouvant créer une complexité supplémentaire.
La distance entre une ciblerie d'un port 21 et le sol de l'endroit où est installé le système 1 limite toutefois la dimension maximale possible de l'enceinte de radioprotection 30. Aussi, il est avantageux de disposer les ports 21 selon un plan horizontal plutôt que vertical.
Ceci permet en outre de limiter le débit de dose au niveau du plancher et ainsi d'installer plus facilement le système 1 à l'étage d'un bâtiment par exemple.
Dans le présent exemple de réalisation, par souci de compacité, la 5 distance séparant l'accélérateur de particules 10 du support de cibleries
20 est par exemple très légèrement supérieure à la distance établie entre un port 21 et le sol.
Afin de garantir la bonne focalisation et bonne position du faisceau d'irradiation 11 au niveau du dispositif de déflection 40 et d'une fenêtre d'entrée 10 de chaque port 21, le système 1 comporte ici un dispositif de réglage en position du faisceau d'irradiation 51 et un dispositif de réglage en focalisation du faisceau d'irradiation 52.
Le dispositif de déflection 40 diffère du dispositif de réglage en position, notamment en ce que le dispositif de déflection 40 permet de dévier le 15 faisceau d'irradiation selon des angles d'au moins 5 , alors qu'un dispositif de réglage en position ne permet que d'ajuster une position du point d'impact ou point focal du faisceau, c'est-à-dire sur à peine quelques dixième de degrés, typiquement moins de 0,5 .
Dans le présent exemple de réalisation, le dispositif de réglage en 20 position et le dispositif de réglage en focalisation sont montés en amont du dispositif de déflection 40, étant entendu que amont s'en réfère ici à un sens d'émission du faisceau d'irradiation, depuis l'accélérateur vers le support de cibleries. Ils sont en outre ici positionnés tous les deux en dehors de l'enceinte de radioprotection 30 ; cependant, ils pourraient également être positionnés au moins en partie à l'intérieur de l'enceinte de radioprotection, voire au moins en partie au sein de la paroi.
Le dispositif de réglage en position 51 et le dispositif de réglage en focalisation 52 sont par exemple conjointement réalisés par une paire de quadripôles électromagnétiques. Toutefois, si le faisceau diverge suffisamment peu, c'est-à-dire typiquement de l'ordre de moins 0,5 , il n'est pas nécessaire d'utiliser un dispositif de réglage en focalisation et/ou en position.
Afin de garantir la bonne focalisation et bonne position du faisceau d'irradiation 11 au niveau du dispositif de déflection 40 et d'une fenêtre d'entrée 10 de chaque port 21, le système 1 comporte ici un dispositif de réglage en position du faisceau d'irradiation 51 et un dispositif de réglage en focalisation du faisceau d'irradiation 52.
Le dispositif de déflection 40 diffère du dispositif de réglage en position, notamment en ce que le dispositif de déflection 40 permet de dévier le 15 faisceau d'irradiation selon des angles d'au moins 5 , alors qu'un dispositif de réglage en position ne permet que d'ajuster une position du point d'impact ou point focal du faisceau, c'est-à-dire sur à peine quelques dixième de degrés, typiquement moins de 0,5 .
Dans le présent exemple de réalisation, le dispositif de réglage en 20 position et le dispositif de réglage en focalisation sont montés en amont du dispositif de déflection 40, étant entendu que amont s'en réfère ici à un sens d'émission du faisceau d'irradiation, depuis l'accélérateur vers le support de cibleries. Ils sont en outre ici positionnés tous les deux en dehors de l'enceinte de radioprotection 30 ; cependant, ils pourraient également être positionnés au moins en partie à l'intérieur de l'enceinte de radioprotection, voire au moins en partie au sein de la paroi.
Le dispositif de réglage en position 51 et le dispositif de réglage en focalisation 52 sont par exemple conjointement réalisés par une paire de quadripôles électromagnétiques. Toutefois, si le faisceau diverge suffisamment peu, c'est-à-dire typiquement de l'ordre de moins 0,5 , il n'est pas nécessaire d'utiliser un dispositif de réglage en focalisation et/ou en position.
21 Pour faciliter et fiabiliser l'utilisation d'un tel dispositif, le dispositif de déflection 40 est par exemple modifiable et pilotable à distance afin d'adresser une cible sélectionnée parmi les multiples cibles pouvant être introduites dans chacune des cibleries 22. Parallèlement, le dispositif de réglage en position et le dispositif de réglage en focalisation 52 du faisceau d'irradiation peuvent aussi être asservis pour optimiser l'irradiation de la cible considérée.
Pour cela, le système 1 comporte par exemple, comme c'est le cas ici, un module d'asservissement 60 comportant par exemple un module de contrôle 61 et une unité de commande 62.
Il est alors possible de piloter le dispositif de réglage en position 51 et le dispositif de réglage en focalisation 52 afin de réaliser le positionnement en trois dimensions du point focal du faisceau d'irradiation 11 par rapport à
une fenêtre d'entrée du port 21 considéré, voire du port 21'.
Un module de mesure géométrique 63, par exemple de type Beam Position Indicator (BPI), est par exemple possiblement utilisé ici pour envoyer des informations aux module de contrôle 61 concernant la position et les dimensions du faisceau 11 au niveau de la fenêtre d'entrée du port 21, voire 21', contenant la cible à irradier.
Un module de mesure de courant 64 est par exemple également utilisé pour mesurer le courant généré par le faisceau 11 sur la cible et communiquer les mesures de courant au module de contrôle 61.
Ces informations et mesures permettent d'ajuster les paramètres des dispositifs de réglage en position 51 et en focalisation 52 ainsi que du dispositif de déflection 40 de sorte à ce que l'interaction entre le faisceau 11 et la cible soit optimale.
Pour cela, le module de contrôle 61 intègre les informations et mesures fournies par le module 63 et le module de mesure 64 et envoie des instructions à l'unité de commande 62 qui actionne le dispositif de réglage en position 51 et/ou le dispositif de réglage en focalisation 52 et/ou le dispositif de déflection 40.
* * *
Pour cela, le système 1 comporte par exemple, comme c'est le cas ici, un module d'asservissement 60 comportant par exemple un module de contrôle 61 et une unité de commande 62.
Il est alors possible de piloter le dispositif de réglage en position 51 et le dispositif de réglage en focalisation 52 afin de réaliser le positionnement en trois dimensions du point focal du faisceau d'irradiation 11 par rapport à
une fenêtre d'entrée du port 21 considéré, voire du port 21'.
Un module de mesure géométrique 63, par exemple de type Beam Position Indicator (BPI), est par exemple possiblement utilisé ici pour envoyer des informations aux module de contrôle 61 concernant la position et les dimensions du faisceau 11 au niveau de la fenêtre d'entrée du port 21, voire 21', contenant la cible à irradier.
Un module de mesure de courant 64 est par exemple également utilisé pour mesurer le courant généré par le faisceau 11 sur la cible et communiquer les mesures de courant au module de contrôle 61.
Ces informations et mesures permettent d'ajuster les paramètres des dispositifs de réglage en position 51 et en focalisation 52 ainsi que du dispositif de déflection 40 de sorte à ce que l'interaction entre le faisceau 11 et la cible soit optimale.
Pour cela, le module de contrôle 61 intègre les informations et mesures fournies par le module 63 et le module de mesure 64 et envoie des instructions à l'unité de commande 62 qui actionne le dispositif de réglage en position 51 et/ou le dispositif de réglage en focalisation 52 et/ou le dispositif de déflection 40.
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Claims (22)
1. Système d'irradiation d'une cible (1), comportant au moins :
¨ un accélérateur de particules (10) configuré pour au moins émettre un faisceau d'irradiation (11) selon un axe, ¨ un support de cibleries (20), positionné à l'extérieur de l'accélérateur en vis-à-vis du faisceau d'irradiation (11), comportant au moins un port (21) configuré pour recevoir une ciblerie (22) configurée pour recevoir une cible à irradier, et ¨ une enceinte de radioprotection (30) entourant le support de cibleries (20), l'accélérateur de particules (10) étant positionné en dehors de l'enceinte (30), caractérisé en ce que le support de ciblerie (20) est fixe par rapport à
l'accélérateur de particules (10) et en ce que le port (21) est désaxé par rapport à l'axe du faisceau d'irradiation (11), et en ce que le système (1) comporte un dispositif de déflection (40), positionné dans l'enceinte de radioprotection (30) et configuré pour dévier le faisceau d'irradiation (11) en direction du port (21) de la ciblerie (22) dans laquelle la cible à
irradier est introduite.
¨ un accélérateur de particules (10) configuré pour au moins émettre un faisceau d'irradiation (11) selon un axe, ¨ un support de cibleries (20), positionné à l'extérieur de l'accélérateur en vis-à-vis du faisceau d'irradiation (11), comportant au moins un port (21) configuré pour recevoir une ciblerie (22) configurée pour recevoir une cible à irradier, et ¨ une enceinte de radioprotection (30) entourant le support de cibleries (20), l'accélérateur de particules (10) étant positionné en dehors de l'enceinte (30), caractérisé en ce que le support de ciblerie (20) est fixe par rapport à
l'accélérateur de particules (10) et en ce que le port (21) est désaxé par rapport à l'axe du faisceau d'irradiation (11), et en ce que le système (1) comporte un dispositif de déflection (40), positionné dans l'enceinte de radioprotection (30) et configuré pour dévier le faisceau d'irradiation (11) en direction du port (21) de la ciblerie (22) dans laquelle la cible à
irradier est introduite.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte de radioprotection (30) comporte une alternance d'au moins une couche comportant un matériau dense (31) et d'au moins une couche comportant un matériau riche en hydrogène (32) comportant un poison à neutrons.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une couche de radioprotection de l'enceinte de radioprotection à proximité d'une surface interne de l'enceinte est une couche de matériau dense (31).
4. Système selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le matériau riche en hydrogène (32) est du polyéthylène (PE) chargé en bore en tant que poison à neutrons à hauteur d'environ 5% à
7% (atomique).
7% (atomique).
5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le matériau dense est du tungstène et/ou du plomb.
6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enceinte de radioprotection (30) comporte en outre une pièce supplémentaire de radioprotection (33) qui entoure les cibleries montées sur le support de ciblerie, au sein d'une paroi de l'enceinte de radioprotection.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire de radioprotection (33) est en matériau dense.
8. Système selon la revendication 3 et l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'enceinte de radioprotection comporte une paroi qui comporte une épaisseur supplémentaire (34) de matériau riche en hydrogène positionnée entre la pièce supplémentaire de radioprotection (33) des cibleries et la couche de matériau dense (31) la plus interne.
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire de radioprotection (33) est en tungstène (W) et présente une épaisseur comprise entre environ 5 cm et environ 15 cm et en ce que la paroi de l'enceinte de radioprotection (30) comporte ensuite :
¨ L'épaisseur supplémentaire (34) de matériau riche en hydrogène d'une épaisseur comprise entre environ 5 cm et environ 15 cm, et est en PE chargé en bore à 5% ;
¨ La couche de matériau dense (31) la plus interne d'une épaisseur comprise entre environ 3 cm et environ 8 cm, et est en tungstène (W) ;
- Une couche de matériau riche en hydrogène (32) suivante d'une épaisseur comprise entre environ 25 cm et environ 40 cm, et est en PE chargé en bore à 5% ;
¨ Une couche de matériau dense (31) suivante d'une épaisseur comprise entre environ 2 cm et environ 8 cm, et est en plomb (Pb) ; et ¨ Une couche de matériau riche en hydrogène (32) la plus externe d'une épaisseur comprise entre environ 15 cm et environ 30 cm, et est en PE chargé en bore à 5%.
¨ L'épaisseur supplémentaire (34) de matériau riche en hydrogène d'une épaisseur comprise entre environ 5 cm et environ 15 cm, et est en PE chargé en bore à 5% ;
¨ La couche de matériau dense (31) la plus interne d'une épaisseur comprise entre environ 3 cm et environ 8 cm, et est en tungstène (W) ;
- Une couche de matériau riche en hydrogène (32) suivante d'une épaisseur comprise entre environ 25 cm et environ 40 cm, et est en PE chargé en bore à 5% ;
¨ Une couche de matériau dense (31) suivante d'une épaisseur comprise entre environ 2 cm et environ 8 cm, et est en plomb (Pb) ; et ¨ Une couche de matériau riche en hydrogène (32) la plus externe d'une épaisseur comprise entre environ 15 cm et environ 30 cm, et est en PE chargé en bore à 5%.
10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de déflection (40) est configuré pour émettre un champ magnétique valant entre environ 1 et 2 Tesla (T), par exemple le champ magnétique est de l'ordre de 1.4 Tesla.
11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de déflection (40) comporte au moins un quadripôle électromagnétique positionné sur un trajet du faisceau d'irradiation.
12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de déflection (40) est composé d'un matériau dense, par exemple du cuivre et/ou du fer en particulier.
13. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les ports (21) sont disposés dans un même plan.
14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que le plan dans lequel les ports (21) sont disposés est un plan horizontal.
15. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les ports (21) sont disposés dans un volume.
16. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de réglage en position du faisceau d'irradiation (51) et un dispositif de réglage en focalisation du faisceau d'irradiation (52), et en ce que le dispositif de réglage en position (51) et le dispositif de réglage en focalisation (52) sont positionnés en amont du dispositif de déflection (40).
17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif de déflection (40) diffère du dispositif de réglage en position (51).
18. Système selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé
en ce que le dispositif de réglage en position (51) et le dispositif de réglage en focalisation (52) sont positionnés en dehors de l'enceinte de radioprotection (30).
en ce que le dispositif de réglage en position (51) et le dispositif de réglage en focalisation (52) sont positionnés en dehors de l'enceinte de radioprotection (30).
19. Système selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé
en ce que le dispositif de réglage en position (51) et le dispositif de réglage en focalisation (52) sont positionnés au moins en partie à
l'intérieur de l'enceinte de radioprotection, voire au moins en partie au sein de la paroi de l'enceinte de radioprotection.
en ce que le dispositif de réglage en position (51) et le dispositif de réglage en focalisation (52) sont positionnés au moins en partie à
l'intérieur de l'enceinte de radioprotection, voire au moins en partie au sein de la paroi de l'enceinte de radioprotection.
20. Système selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisé
en ce que le dispositif de réglage en position (51) et le dispositif de réglage en focalisation (52) sont par exemple conjointement réalisés par une paire de quadripôles électromagnétiques.
en ce que le dispositif de réglage en position (51) et le dispositif de réglage en focalisation (52) sont par exemple conjointement réalisés par une paire de quadripôles électromagnétiques.
21. Système selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, caractérisé
en ce qu'il comporte un module d'asservissement (60) comportant un module de contrôle (61) et une unité de commande (62), l'unité de contrôle (61) étant configurée pour intégrer des informations et des mesures concernant la position et la focalisation du faisceau d'irradiation (11) et pour envoyer des instructions à l'unité de commande (62), et l'unité
de commande (62) étant configurée pour actionner le dispositif de réglage en position (51) et/ou le dispositif de réglage en focalisation (52) et/ou le dispositif de déflection (40) afin d'optimiser une interaction entre le faisceau d'irradiation (11) et la cible à irradier.
en ce qu'il comporte un module d'asservissement (60) comportant un module de contrôle (61) et une unité de commande (62), l'unité de contrôle (61) étant configurée pour intégrer des informations et des mesures concernant la position et la focalisation du faisceau d'irradiation (11) et pour envoyer des instructions à l'unité de commande (62), et l'unité
de commande (62) étant configurée pour actionner le dispositif de réglage en position (51) et/ou le dispositif de réglage en focalisation (52) et/ou le dispositif de déflection (40) afin d'optimiser une interaction entre le faisceau d'irradiation (11) et la cible à irradier.
22. Ensemble de ciblerie ayant une direction de référence suivant laquelle il est destiné à être soumis à un faisceau d'irradiation, comportant :
¨ un support de cibleries, destiné à être positionné en vis-à-vis de ladite direction, comportant au moins un port configuré pour recevoir une ciblerie configurée pour recevoir une cible à irradier, et ¨ une enceinte de radioprotection entourant le support de cibleries en étant traversée par ladite direction, l'ensemble étant caractérisé en ce que le support de ciblerie est fixe par rapport à ladite direction et en ce que le port est désaxé par rapport à cette direction, et en ce que l'ensemble comporte un dispositif de déflection, positionné dans l'enceinte de radioprotection et configuré pour dévier un faisceau d'irradiation reçu suivant ladite direction en direction du port de la ciblerie dans laquelle la cible à irradier est introduite.
¨ un support de cibleries, destiné à être positionné en vis-à-vis de ladite direction, comportant au moins un port configuré pour recevoir une ciblerie configurée pour recevoir une cible à irradier, et ¨ une enceinte de radioprotection entourant le support de cibleries en étant traversée par ladite direction, l'ensemble étant caractérisé en ce que le support de ciblerie est fixe par rapport à ladite direction et en ce que le port est désaxé par rapport à cette direction, et en ce que l'ensemble comporte un dispositif de déflection, positionné dans l'enceinte de radioprotection et configuré pour dévier un faisceau d'irradiation reçu suivant ladite direction en direction du port de la ciblerie dans laquelle la cible à irradier est introduite.
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