Narodowe Centrum Radioterapii Hadronowej Centrum Cyklotronowe Bronowice – pierwszy polski ośrodek terapii protonowej.

Mariusz Blimel: Jak doszło do powstania Instytutu Fizyki Jądrowej PAN?

Prof. dr hab. Marek Jeżabek, Dyrektor Instytutu Fizyki Jądrowej PAN: Początki Instytutu Fizyki Jądrowej to 1955 r. Warto podkreślić, iż nasz Instytut powstał dzięki staraniom prof. Henryka Niewodniczańskiego jako Zakład II warszawskiego Instytutu Badań Jądrowych PAN. Talent, doświadczenie i niezwykła osobowość Profesora stworzyły wyjątkową w tych czasach atmosferę naukową. W 1960 r. Instytut stał się samodzielną jednostką naukową pod nazwą Instytut Fizyki Jądrowej (IFJ). We wrześniu 2003 roku Instytut został przekształcony w jednostkę naukową Polskiej Akademii Nauk pod nazwą Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk. W latach 60. XX wieku działalność naukowa Instytutu w dziedzinie badań jądrowych była skoncentrowana wokół cyklotronu U-120 produkcji radzieckiej.

M.B. Proszę scharakteryzować obszary badawcze w Instytucie.

M.J.: Instytut prowadzi badania podstawowe i stosowane w dziedzinie fizyki. Korzystając z najnowszych osiągnięć technologii i informatyki badamy strukturę materii i własności oddziaływań fundamentalnych od skali kosmicznej po wnętrza cząstek elementarnych. Prowadzimy badania podstawowe w czterech głównych kierunkach:

• badania w zakresie fizyki i astrofizyki cząstek,
• badania w zakresie fizyki jądrowej i oddziaływań silnych,
• badania fazy skondensowanej materii,
• badania interdyscyplinarne i stosowane, w szczególności: fizyka medyczna, inżynieria nanomateriałów, geofizyka, radiochemia, dozymetria, biologia radiacyjna i środowiskowa oraz fizyka i ochrona środowiska i ekonofizyka.

M.B. Jak prezentuje się kadra Instytutu?

M.J.: Kadrę Instytutu stanowi ponad 580 osób. W tym około 40 profesorów tytularnych, ponad 60 doktorów habilitowanych, oraz ponad 140 doktorów. Rada Naukowa Instytutu posiada uprawnienia do nadawania stopni naukowych doktora i doktora habilitowanego nauk fizycznych.

M.B. Jak wygląda współpraca międzynarodowa, publikacje?

M.J.: Instytut jest organizatorem lub współorganizatorem międzynarodowych i krajowych konferencji naukowych oraz szeregu seminariów i innych spotkań naukowych.

Wyniki badań publikujemy rocznie w około 600 artykułach w recenzowanych czasopismach naukowych oraz w ponad 100 innych publikacjach, w tym rozdziałach w monografiach, doniesieniach konferencyjnych i raportach.

M.B. Jak wygląda współpraca międzynarodowa i na terenie kraju?

M.J.: Instytut współpracuje z najbardziej znaczącymi instytucjami naukowymi na całym świecie. Należą do nich: Europejski Ośrodkiem Badań Jądrowych CERN w Genewie, grupa francuskich instytutów IN2P3, Instytut Laue-Langevin, Zjednoczony Instytut Badań Jądrowych (ZIBJ) w Dubnej (Rosja), niemieckie instytuty: DESY w Hamburgu, GSI w Darmstadt, KFZ w Jülich oraz Max-Planck Institut für Plasmaphysik; japoński ośrodek KEK w Tsukubie, włoskie laboratoria w Legnaro, Mediolanie i Gran Sasso, amerykańskie laboratorium narodowe w Brookhaven oraz inni partnerzy z 26 krajów.

Instytut współpracuje także z wieloma instytucjami naukowymi w Polsce, spośród których najściślejsze związki łączą nas z: Uniwersytetem Jagiellońskim, Akademią Górniczo-Hutniczą, Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w Krakowie, Centrum Onkologii w Krakowie, Narodowym Centrum Badań Jądrowych, Uniwersytetem Warszawskim, Uniwersytetem Śląskim w Katowicach, Uniwersytetem Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Śląskim Uniwersytetem Medycznym w Katowicach, Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN.

M.B. Jaką kategorie naukową posiada Instytut?

M.J.: W tym obszarze mamy osiągnięcia, ponieważ posiadamy kategorię naukową A+ oraz Status Krajowego Naukowego Ośrodka Wiodącego (KNOW).

M.B. Proszę, w skrócie, scharakteryzować działalność Centrum Cyklotronowego Bronowice.

M.J.: Centrum Cyklotronowe Bronowice (CCB - IFJ PAN) stanowi dział Instytutu Fizyki Jądrowej PAN. Oferujemy wykorzystanie wiązek protonowych z cyklotronu C-235 dla firm komercyjnych do badań własności nowych materiałów, substancji biologicznych, detektorów stosowanych w medycynie, technice i fizyce oraz odporności elektroniki na promieniowanie, w tym promieniowanie kosmiczne. Zajmujemy się także zastosowaniem cyklotronów w badaniach naukowych, oraz we współpracy z jednostkami medycznymi oraz prowadzimy i rozwijamy radioterapię nowotworów.

M.B. Jakimi urządzeniami badawczymi dysponuje Centrum?

M.J.: Pierwszym urządzeniem badawczym jest cyklotron izochroniczny służący do przyspieszania lekkich cząstek (protony, deuterony, cząstki alfa). Budowa cyklotronu była prowadzona przez zespół pod kierownictwem doc. dr Jerzego Szwabe, przy współudziale specjalistów ze Zjednoczonego Instytutu Badań Jądrowych w Dubnej i kilku innych ośrodków z Europy Zachodniej.

Kolejnym urządzeniem jest Proteus C-235. Jest to izochroniczny cyklotron przyspieszający protony do energii maksymalnej 230 MeV, wykorzystujący wytworzone klasycznie pole  magnetyczne. Cyklotron został wyprodukowany i zainstalowany wraz z degraderem i selektorem energii w Instytucie w 2012 roku, przez belgijską firmę Ion Beam Apilcation. System ten ma za zadanie dostarczać wiązkę protonów o energii od 70 MeV do 230 MeV na cztery stanowiska - eksperymentów fizycznych, terapii protonowej oka oraz dwa stanowiska Gantry do terapii nowotworów, umiejscowionych w różnorodnych częściach ciała człowieka. Gantry są wyposażone w głowicę z wiązką skanującą oraz optyczny system pozycjonowania i weryfikacji pozycji pacjenta. W 2015 roku uruchomiliśmy stanowisko radioterapii protonowej nowotworów oka, zbudowane przy cyklotronie izochronicznym C–230. Stanowisko to, podobnie jak stanowisko przy cyklotronie AIC–144, zostało zaprojektowane i skonstruowane przez zespoły specjalistów z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN oraz jednostek współpracujących. Od 2016 roku na stanowisku tym realizujemy procedurę radioterapii protonowej nowotworów narządu wzroku. Stanowisko radioterapii wykorzystuje wiązkę protonów o energii 70 MeV produkowaną w cyklotronie izochronicznym  C–230 i transportowaną do pomieszczenia terapii układem rur próżniowych – jonowodów. Po wprowadzeniu do pomieszczenia terapii wiązka protonowa jest formowana zgodnie z wymaganiami planu leczenia pacjenta. Służące temu elementy formujące znajdują się w pokoju terapeutycznym na tzw. „ławie optycznej". Praca stanowiska radioterapii kontrolowana jest za pomocą systemu sterowania. Dla diagnostyki wiązki protonowej i dozymetrii wykorzystywane są dedykowane urządzenia pomiarowe: skanerX, skaner3D, koło PMMA, fantom wodny oraz zestawy komór jonizacyjnych i elektrometrów.

M.B.: Instytut posiada także duże doświadczenie w działalności edukacyjnej – jakie są sukcesy w tym obszarze?

M.J.: Od 1984 roku w Instytucie prowadzimy studia doktoranckie, a od 2001 działają one jako Międzynarodowe Studia Doktoranckie prowadzone we współpracy z uczelniami krakowskimi: Politechniką Krakowską i Uniwersytetem Pedagogicznym oraz od 2006 r. Uniwersytetem Rzeszowskim. Niewątpliwie, do naszych sukcesów należy przyznany Instytutowi w 2013 roku tytuł najbardziej prodoktoranckiego Instytutu PAN. W konkursie został oceniany realizowany program studiów, stopień wspierania inicjatyw doktorantów, wysokość stypendium doktoranckiego oraz sposób wdrożenia programu stypendialnego z Funduszu Pomocy Materialnej. W 2014 r. ponownie znaleźliśmy się wśród laureatów konkursu ProPAN, zajmując drugie miejsce. Natomiast, w  2015 r. Instytut został wyróżniony w rankingu TOP 5 Trzeciej Edycji Konkursu ProPAN.

M.B.: Dziękuję za rozmowę i życzę sukcesów.

Wybrane programy europejskie:

1. Program: EURATOM Research and Training Programme Projekt: "Implementation of activities described in the Roadmap to Fusion during Horizon 2020 through a Joint programme of the members of the EUROfusion consortium".

Mapa drogowa do realizacji energii termojądrowej została przyjęta przez system EFDA pod koniec 2012 r. Mapa drogowa ma na celu zdobycie całej niezbędnej wiedzy, aby rozpocząć budowę demonstracyjnej elektrowni (DEMO) do 2030 r., Aby osiągnąć cel elektryczności termojądrowej w sieci do 2050 r. Mapa drogowa została podzielona na osiem różnych misji. Niniejszy wniosek ma na celu realizację działań opisanych w planie działania w ramach programu "Horyzont 2020" poprzez wspólny program członków konsorcjum EUROfusion.

ITER jest kluczowym instrumentem w mapie drogowej. Sukces projektu ITER pozostaje zatem najważniejszym nadrzędnym celem programu, a w niniejszym wniosku ogromna większość zasobów w programie "Horyzont 2020" poświęcona jest zapewnieniu, że ITER jest zbudowany w zakresie, czasie i budżecie; jego działanie jest odpowiednio przygotowane; a nowe pokolenie naukowców i inżynierów jest odpowiednio wykształcone (na poziomie studiów licencjackich i doktoranckich) i wyszkolone (na poziomie podoktorskim) do jego wyzysku. DEMO to jedyny krok między ITER a komercyjną elektrownią termojądrową. Aby osiągnąć cel demonstracji energii termojądrowej do 2050 r., Budowa DEMO musi rozpocząć się najpóźniej na początku lat trzydziestych XX w., Aby umożliwić rozpoczęcie eksploatacji na początku lat 40. XX wieku. DEMO nie może być zdefiniowane i zaprojektowane przez same laboratoria badawcze, ale wymaga pełnego zaangażowania przemysłu we wszystkie aspekty technologiczne i systemowe projektu. Przewidziane są szczegółowe przepisy dotyczące udziału przemysłu w działaniach konsorcjum.

1. Program: MSCA-RISE Marie Skłodowska-Curie Research And Innovation Staff Exchange Projekt: "Japan and Europe Network for Neutrino and Intensity Frontier Experimental.

Europejskie grupy fizyki cząstek zainteresowane wyszukiwaniem sygnałów nowej fizyki zarówno z neutrinami, w eksperymencie T2K, jak i na granicy intensywności, z eksperymentem Belle-II na maszynie SUPERKEKB, chcą podzielić się nimi z laboratorium KEK swoją wiedzą w zakresie analizy danych i technologie detektorów. Takie dzielenie się wiedzą zwiększy umiejętności i kompetencje wszystkich uczestników, pozwoli Europie odgrywać główną rolę w poszukiwaniu odchyleń od faktycznie znanej podstawowej fizyki w sektorze aromatów i, co nie mniej ważne, da bezprecedensową współpracę z japońskimi naukowcami na podstawie rozpowszechniania i docierania do odbiorców.