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La Fondazione CNAO ha tra i suoi scopi anche lo svolgimento di attività di ricerca. Il centro CNAO è stato concepito sin dall'inizio con tre sale di trattamento, espandibili fino a cinque, ed una 'sala sperimentale' nella quale le attività di ricerca possano venire svolte senza intralciare e senza essere intralciate dalla attività clinica.Tale sala sperimentale deve essere progettata per essere 'multi-uso', cioè tale da poter venire utilizzata per attività di ricerca nei campi più disparati e non specializzata in un tipo di attività particolare. Possibili argomenti di ricerca sono radiobiologia, sviluppo di monitor di fascio, sviluppo di dosimetri, studi di radiation hardness e molti altri ancora.Lo studio di tale facility ed in particolare lo studio degli aspetti tecnici legati all'ampliamento del complesso dell'acceleratore è stato portato avanti congiuntamente da CNAO e INFN, nell'ambito dell'accordo quadro approvato nel 2009 e del nuovo accordo quadro stipulato nel 2013. Per meglio identificare le necessità dei possibili utenti è stato svolto un sondaggio i cui risultati sono stati considerati nella definizione delle specifiche funzionali della linea e della sala sperimentale. Tale sondaggio è illustrato più avanti in questo documento. In questo documento viene descritto il progetto della sala sperimentale e delle linee di alta e di bassa energie coinvolte. Nella prima parte del documento viene data una descrizione generale del progetto, mentre i dettagli sono generalmente riportati nelle appendici e nei documenti allegati.