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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Algoritmo genético para otimização de parâmetros de acelerador circular de prótons com cavidade cilíndrica ressonante
Autor(es): Gustavo Lobato Campos
primer Tutor: Tarcisio Passos Ribeiro de Campos
primer miembro del tribunal : Wagner Leite Araujo
Segundo miembro del tribunal: Luciana Batista Nogueira
Tercer miembro del tribunal: Luisa de Araujo Rabelo
Cuarto miembro del tribunal: Carlos Bernardes Rosa Júnior
Resumen: Os aceleradores de partículas circulares são equipamentos com grande aplicação em áreas da medicina, seja para a produção de radioisótopos ou fins terapêuticos. Contudo observa-se ao longo dos últimos anos cada vez mais especificidades dos projetos desses equipamentos em função de sua aplicação, com o intuito de redução de dimensões e custos, mas com aumento de desempenho. Entretanto tais equipamentos seguem requisitos já presentes em projetos anteriores, tornando-os não otimizados para a prática proposta. Assim o presente trabalho aborda a computação evolutiva, especificamente algoritmos genéticos (AG), como função geradora de parâmetros otimizados para projeto de aceleradores de partículas circulares (AC). Foi empregado o modelo de AC com cavidade cilíndrica ressonante, como estrutura de aceleração. Um modelamento analítico físico-matemático foi proposto e implementado computacionalmente, dito código ACEL. O código ACEL gerou dados para o AG, ambos implementados no software Matlab®, com uma função fitness minimizada. Foram impostas restrições à função fitness para garantia de todas as condições mandatórias ao problema, obtendo então somente soluções em domínio válido para o mesmo. Os resultados mostram a viabilidade do emprego de uma cavidade cilíndrica ressonante como estrutura de aceleração, assim como do modelo completo do acelerador de partículas circular proposto neste trabalho. Além disso, destaca-se o AG desenvolvido e os parâmetros propostos otimizados para projetos específicos de ACs. Foram apresentados parâmetros físicos básicos otimizados dos seguintes aceleradores: AC produtor de radioisótopos emissor de pósitron, assim como radioisótopos que sofrem decaimento por captura eletrônica (ACPR - 35); AC dedicado a produção de radioisótopo carbono-11 (ACC - 11); assim como ACs para terapia por feixe de prótons, em energias de 65 MeV e 250 MeV (ACPT - 65 e ACPT - 250).
Abstract: Circular particle accelerators are devices with wide application in medical areas, like in the radioisotopes production or for therapeutic purposes. However, over the last few years, more and more specifics of the projects of these equipments have been observed due to their application, with the purpose of reducing dimensions and costs, but increasing their performance. Although, such equipment follows requirements already present in previous projects, making them not optimized for the proposed practice. Thus the present work deals with evolutionary computation, specifically genetic algorithms (GA), as a generator of parameters optimized for the design of a circular particle accelerator (AC). The AC model with resonant cylindrical cavity was used as the acceleration structure. A physical-mathematical analytical modeling was proposed and implemented computationally, known as the ACEL code. The ACEL code generated data for the GA, both implemented in Matlab® software, with a minimized fitness function. Restrictions were imposed on the fitness function to guarantee all conditions to the problem, obtaining only valid domain solutions. The results show the feasibility of using a resonant cylindrical cavity as an acceleration structure, as well as the complete model of the circular particle accelerator proposed in this work. In addition, the developed AG and the proposed parameters optimized for specific AC projects are highlighted. Basic optimized physical parameters of the following accelerators were presented: AC generator of positron emitting radioisotopes, as well as radioisotopes that suffer decay by electronic capture (ACPR - 35); AC dedicated to the production of carbon-11 radioisotope (ACC - 11); As well as ACs for proton beam therapy at energies of 65 MeV and 250 MeV (ACPT - 65 and ACPT - 250).
Asunto: Aceleradores de partículas
Algoritmos genéticos
Engenharia nuclear
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ASAGRN
Fecha del documento: 5-jul-2017
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