JP2002062388A - Inertia electrostatic containment nuclear fusion device and radioisotope production system - Google Patents
Inertia electrostatic containment nuclear fusion device and radioisotope production systemInfo
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- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、中性子または荷電
粒子発生装置に用いる慣性静電閉じ込め核融合装置およ
びこの慣性静電閉じ込め核融合装置で発生した中性子ま
たは荷電粒子を使用するラジオアイソトープ製造装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inertial electrostatic confinement fusion device used for a neutron or charged particle generator and a radioisotope manufacturing device using neutrons or charged particles generated by the inertial electrostatic confinement fusion device. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の慣性静電閉じ込め装置としては、
例えば、「プラズマ・核融合学会誌，第７３巻第１０
号，第１０８０頁から第１０８５頁」に記載されている
ように、次のような構成のものが知られている。この装
置では、直径数１０ｃｍの球形の陽極と、その内部に設
置した格子状の直径数ｃｍの球形の陰極との間に数１０
〜１５０ｋＶ程度の高電圧を印加し、水素ガスのグロー
放電によりイオンを生成し同時にそのイオンを陰極に向
けて加速し、格子状の陰極内部でイオン同士が衝突する
ことにより、核融合反応を起こし、中性子または荷電粒
子を発生する。陰極中心部に向かって加速されたイオン
は、核融合反応を起こさず中心部を通過した後も、高電
圧による電界に引き戻され、再び中心部に戻ることを繰
り返し、この往復運動により核融合反応の発生率が高め
られる。2. Description of the Related Art Conventional inertial electrostatic confinement devices include:
For example, “Journal of Plasma and Fusion Society, Vol. 73, No. 10,
No., pages 1080 to 1085 ", the following configuration is known. In this apparatus, several tens cm of a spherical anode having a diameter of several 10 cm and a grid-like spherical cathode having a diameter of several cm arranged inside the anode.
A high voltage of about 150 kV is applied, ions are generated by glow discharge of hydrogen gas, and the ions are simultaneously accelerated toward the cathode. The ions collide with each other inside the lattice-shaped cathode to cause a nuclear fusion reaction. Generate neutrons or charged particles. The ions accelerated toward the center of the cathode, after passing through the center without causing a fusion reaction, are returned to the electric field by the high voltage and return to the center again. Is increased.
【０００３】加速するイオンの電流を増加することによ
って、この反応の発生率をさらに高める方法として、例
えば、「ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Journal of Applied Physics），Vol.38（1967年），
PP.4522-4534」に記載されているように、イオン源を装
置の外部に接続し、イオンビームを陽極の外部から入射
するものが知られている。As a method of further increasing the rate of occurrence of this reaction by increasing the current of the accelerating ions, for example, a method described in “Journal of Applied Physics, Vol. 38 (1967),
As described in "PP.4522-4534", it is known that an ion source is connected to the outside of the apparatus and an ion beam is incident from outside the anode.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ここで、慣性静電閉じ
込め装置に入射されたイオンの軌道は、次のようにな
る。すなわち、陽極から陰極に向けて加速されたイオン
は、陰極の孔を透過し、陰極内部を通り過ぎた後陽極に
向かう途中に減速され、陽極直前で陰極に向けて方向を
変える。その後、再び陰極に向けて加速され、陰極を透
過し、その後同様の減速、加速を繰り返すことになる。
これに対して、陽極に入射された時の初速が大きすぎる
イオンビームは、陰極を透過した後陽極に向かう際の減
速が不十分であるため、そのまま陽極に衝突することに
なる。このため、イオンビームのエネルギーは核融合反
応に寄与せず損失となる。このため、このような損失が
発生しないようにイオンビームの初速を十分に低く調整
することが重要である。The trajectory of ions incident on the inertial electrostatic confinement device is as follows. That is, ions accelerated from the anode to the cathode pass through the holes of the cathode, pass through the inside of the cathode, are decelerated on the way to the anode, and change direction toward the cathode immediately before the anode. After that, it is accelerated again toward the cathode, passes through the cathode, and then repeats the same deceleration and acceleration.
On the other hand, an ion beam having an excessively high initial velocity upon being incident on the anode will impinge on the anode as it is because the deceleration when traveling toward the anode after passing through the cathode is insufficient. Therefore, the energy of the ion beam does not contribute to the nuclear fusion reaction and is lost. Therefore, it is important to adjust the initial velocity of the ion beam sufficiently low so that such a loss does not occur.
【０００５】しかし、従来の慣性静電閉じ込め装置で
は、イオン源の放電容器のプラズマ中から十分な電流量
のイオンビームを引き出すために、電極間に引き出し電
圧Ｖａｃｃが印加され、必然的にその電圧でイオンビー
ムは加速される。また、イオンビームを出射する電極と
陽極は、金属製円筒を介して同電位に短絡されているの
で、加速されたイオンビームは陽極にそのままの速度で
入射される。すなわち、このイオン源でのイオンビーム
加速によって陽極に入射するイオンビームの初速が決定
され、イオンビーム電流を上昇するために引き出し電圧
Ｖａｃｃを過度に上昇すると、イオンビームのように陽
極に衝突してイオンビームが損失するという問題があっ
た。すなわち、イオンビームの電流の上昇と損失の低減
は、相矛盾する関係にある。However, in the conventional inertial electrostatic confinement device, an extraction voltage Vacc is applied between the electrodes in order to extract an ion beam of a sufficient current amount from the plasma of the discharge vessel of the ion source, and the voltage is inevitably applied. Accelerates the ion beam. Further, since the electrode for emitting the ion beam and the anode are short-circuited at the same potential via the metal cylinder, the accelerated ion beam is incident on the anode at the same speed. That is, the initial speed of the ion beam incident on the anode is determined by the ion beam acceleration in the ion source, and if the extraction voltage Vacc is excessively increased to increase the ion beam current, the ion beam collides with the anode like an ion beam. There is a problem that the ion beam is lost. That is, the increase of the current of the ion beam and the reduction of the loss have a contradictory relationship.
【０００６】本発明の目的は、イオン源の引き出し電圧
に関係なく、イオンビームの初速を調整することを可能
にすることによって、イオンビームの損失を低減できる
慣性静電閉じ込め装置およびスループットの向上したラ
ジオアイソトープ製造システムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inertial electrostatic confinement device capable of reducing the ion beam loss by enabling the initial velocity of the ion beam to be adjusted irrespective of the extraction voltage of the ion source, and to improve the throughput. An object of the present invention is to provide a radioisotope manufacturing system.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、プラズマを生成する放電容器と、
生成されたプラズマを引出し加速する引出電極を有する
イオン源を有する慣性静電閉じ込め核融合装置におい
て、上記イオン源で加速したイオンビームを、陽極に入
射する直前に減速するようにしたものである。かかる構
成により、イオン源の引き出し電圧に関係なく、イオン
ビームの初速を調整することを可能にすることによっ
て、イオンビームの損失を低減し得るものとなる。(1) To achieve the above object, the present invention provides a discharge vessel for generating plasma,
In an inertial electrostatic confinement fusion device having an ion source having an extraction electrode for extracting and accelerating a generated plasma, an ion beam accelerated by the ion source is decelerated immediately before being incident on an anode. With this configuration, the initial speed of the ion beam can be adjusted regardless of the extraction voltage of the ion source, so that the loss of the ion beam can be reduced.
【０００８】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器及びイオン加速装置の外側電極
のうち少なくとも一方を接地電位とし、イオン源のイオ
ン引き出し電極に高電圧を印加し、放電容器よりイオン
ビームを引き出すようにしたものである。(2) In the above (1), preferably,
At least one of the discharge vessel of the ion source and the outer electrode of the ion accelerator is set to the ground potential, a high voltage is applied to the ion extraction electrode of the ion source, and an ion beam is extracted from the discharge vessel.
【０００９】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器とイオン加速装置の外側電極の
間に印加する電圧の絶対値より高い絶対値の電圧をイオ
ン源の放電容器と引き出し電極の間に印加し、イオンビ
ームを引き出すようにしたものである。(3) In the above (1), preferably,
A voltage having an absolute value higher than the absolute value of the voltage applied between the discharge vessel of the ion source and the outer electrode of the ion accelerator was applied between the discharge vessel of the ion source and the extraction electrode to extract the ion beam. Things.
【００１０】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器，電極，フィラメント導入端子
の材料として、アルミやバナジウム等の低放射化金属材
料を用いるようにしたものである。(4) In the above (1), preferably,
A low activation metal material such as aluminum or vanadium is used as a material for the discharge vessel, electrode, and filament introduction terminal of the ion source.
【００１１】（５）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源は、アルミナ製または石英製のマイクロ波
導入窓を使用したマイクロ波放電でプラズマを生成する
ようにしたものである。(5) In the above (1), preferably,
The ion source is configured to generate plasma by microwave discharge using a microwave introduction window made of alumina or quartz.
【００１２】（６）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器として、アルミナ他のセラミッ
クスや石英を使用するとともに、アルミやバナジウム等
の低放射化金属材料製のアンテナを使った高周波放電で
プラズマを生成するようにしたものである。(6) In the above (1), preferably,
As the discharge vessel of the ion source, ceramics such as alumina and quartz are used, and plasma is generated by high-frequency discharge using an antenna made of a low activation metal material such as aluminum or vanadium.
【００１３】（７）また、上記目的を達成するために、
本発明は、真空容器と、この真空容器内に配置された陽
極と、この陽極に向けて入射するイオンビームを生成す
るイオン源と、上記陽極内部に入射したイオンを加速す
る陰極を有する慣性静電閉じ込め核融合装置で発生した
中性子または荷電粒子を使用するラジオアイソトープ製
造装置において、上記慣性静電閉じ込め核融合装置のイ
オン源で加速したイオンビームを、陽極に入射する直前
に減速するようにしたものである。かかる構成により、
スループットを向上し得るものとなる。(7) To achieve the above object,
The present invention relates to an inertial static electricity having a vacuum vessel, an anode disposed in the vacuum vessel, an ion source for generating an ion beam incident on the anode, and a cathode for accelerating ions incident on the inside of the anode. In a radioisotope manufacturing apparatus using neutrons or charged particles generated by an electron confinement fusion device, the ion beam accelerated by the ion source of the inertial electrostatic confinement fusion device is decelerated immediately before entering the anode. Things. With such a configuration,
Throughput can be improved.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図１を用いて、本発明の第
１の実施形態による慣性静電閉じ込め核融合装置を用い
たラジオアイソトープ製造システムの構成について説明
する。図１は、本発明の第１の実施形態による慣性静電
閉じ込め核融合装置を用いたラジオアイソトープ製造シ
ステムの構成を示すシステム構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A configuration of a radioisotope manufacturing system using an inertial electrostatic confinement fusion device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a radioisotope manufacturing system using an inertial electrostatic confinement fusion device according to a first embodiment of the present invention.
【００１５】本実施形態では、イオン源より出射したイ
オンビーム８は、慣性静電閉じ込め核融合装置の陽極１
０に入射する直前に減速して、低速イオンビーム９とし
て陽極１０内部に入射する装置構成としている。In this embodiment, the ion beam 8 emitted from the ion source is applied to the anode 1 of the inertial electrostatic confinement fusion device.
The apparatus is configured so that it is decelerated just before the light is incident on the anode 0 and is incident on the inside of the anode 10 as the low-speed ion beam 9.
【００１６】イオン源は、プラズマを生成する放電容器
１ａと、プラズマよりイオンビームを引き出す電極４
ａ，４ｂ，４ｃと、電極を絶縁支持する絶縁筒５ａ，５
ｂ等から構成されている。イオン源は、絶縁筒５ｃを介
して陽極１０に設けられたポート１０ｂに固定される。
陽極１０のポート１０ｃには、絶縁スペーサー５ｄを介
して真空排気装置１６ａが接続され、陽極１０の内部を
真空排気する。The ion source includes a discharge vessel 1a for generating plasma and an electrode 4 for extracting an ion beam from the plasma.
a, 4b, 4c and insulating cylinders 5a, 5 for insulatingly supporting the electrodes.
b etc. The ion source is fixed to a port 10b provided on the anode 10 via an insulating cylinder 5c.
The port 10c of the anode 10 is connected to an evacuation device 16a via an insulating spacer 5d to evacuate the inside of the anode 10.
【００１７】ポート１０ｂの側面には、真空配管１７を
介して、真空排気装置１６ｂを接続し、イオン源の内部
を真空引きする。放電容器１ａには、ガス導入配管１
９，流量調整バルブ１８ｃ，減圧弁１８ｂを通して、ガ
スボンベ１８ａより放電用のガス（重水素ガス，３重水
素ガス，ヘリウムガス（3Ｈｅ）の何れか、またはそれ
らの混合ガス）を導入する。導入したガスは、電極４ａ
〜４ｄの孔と電極支持円筒６のガス抜き孔６ａを通し
て、真空排気装置１６ｂで排気される。一方、流量調整
バルブ１８ｃを用いてガス流量を調整することによっ
て、放電容器１ａのガス圧を適切な値（数ｍＴｏｒｒ程
度）に制御する。A vacuum exhaust device 16b is connected to the side surface of the port 10b via a vacuum pipe 17, and the inside of the ion source is evacuated. The discharge vessel 1a has a gas introduction pipe 1
9, the flow regulating valve 18c, through the pressure reducing valve 18b, introducing a discharge gas from the gas cylinder 18a (heavy hydrogen gas, tritium gas, helium gas (3 the He) either, or a mixed gas thereof). The introduced gas is the electrode 4a
The gas is evacuated by the vacuum evacuation device 16b through the holes 4 to 4d and the gas vent hole 6a of the electrode support cylinder 6. On the other hand, the gas pressure in the discharge vessel 1a is controlled to an appropriate value (about several mTorr) by adjusting the gas flow rate using the flow rate adjustment valve 18c.
【００１８】放電容器１ａの内部には、導入端子７を使
って放電容器１ａと絶縁するとともに、電源Ｖfと接続
されたフィラメント２が設置されている。フィラメント
２と放電容器１ａとの間には電圧Ｖaが印加され、直流
放電によりガスを電離してプラズマを生成する。放電容
器１ａの周囲には、互いに隣り合った磁石極性の異なる
プラズマ閉じこめ用磁石３が複数個設置されている。例
えば、放電容器１ａが円筒形状の場合、円筒周囲に３０
度ごとに磁石を設置すれば、１２個の磁石が設置され
る。その磁石により、放電容器１ａの壁面上に局所的な
カスブ磁場が形成され、プラズマが閉じこめられ、プラ
ズマ損失を低減している。Inside the discharge vessel 1a, a filament 2 is provided which is insulated from the discharge vessel 1a by using the introduction terminal 7 and is connected to the power supply Vf. A voltage Va is applied between the filament 2 and the discharge vessel 1a, and the gas is ionized by DC discharge to generate plasma. Around the discharge vessel 1a, a plurality of adjacent plasma confinement magnets 3 having different magnet polarities are provided. For example, if the discharge vessel 1a is cylindrical, 30
If magnets are installed every time, 12 magnets are installed. By the magnet, a local kasbu magnetic field is formed on the wall surface of the discharge vessel 1a, the plasma is confined, and the plasma loss is reduced.
【００１９】生成されたプラズマ中のイオンは、３枚の
電極４ａ〜４ｃで引き出され、イオンビーム８が生成さ
れる。この場合、イオン源の放電容器１ａは接地電位に
あり、電極４ａは抵抗Ｒを通して放電容器と接続され、
負の数Ｖの電位になる。これに対して、電極４ｂには接
地電位に対して負の高電圧Ｖdec（例えば、−２０ｋ
Ｖ）を印加し、電極４ａと電極４ｂ間のギャップにはイ
オンを引き出す電界を発生する。電極４ｃには 高電圧
Ｖdecより若干低い電圧（例えば、−１８ｋＶ）を印加
し、電極４ｂの電位が電極４ｃより若干負になるように
する。これにより、電極４ｃの下流側から放電容器１ａ
に向かって電子が逆流することを防止する。電極４ｄ
は、金属製の電極支持円筒６を介して電極４ｃと同じ電
位に固定されている。すなわち、電極４ｃと電極４ｄの
間の空間では、イオンビーム８は加減速されることなく
走行する。Ions in the generated plasma are extracted by the three electrodes 4a to 4c, and an ion beam 8 is generated. In this case, the discharge vessel 1a of the ion source is at the ground potential, the electrode 4a is connected to the discharge vessel through the resistor R,
The potential becomes a negative number V. On the other hand, the electrode 4b has a negative high voltage Vdec (for example, -20k) with respect to the ground potential.
V) is applied to generate an electric field for extracting ions in the gap between the electrode 4a and the electrode 4b. A voltage slightly lower than the high voltage Vdec (for example, -18 kV) is applied to the electrode 4c so that the potential of the electrode 4b is slightly negative than the electrode 4c. As a result, the discharge vessel 1a is positioned from the downstream side of the electrode 4c.
This prevents electrons from flowing back toward. Electrode 4d
Are fixed at the same potential as the electrode 4c via the metal electrode support cylinder 6. That is, in the space between the electrode 4c and the electrode 4d, the ion beam 8 travels without being accelerated or decelerated.
【００２０】電極４ｄは、電極４ｃと同じ電位（例えば
−１８ｋＶ）にあるのに対して、陽極１０は電源Ｖioに
よって設定される電極４ｃより接地電位に近い電位（例
えば１０００Ｖ〜−１０００Ｖ）にあるため、電極４ｄ
と陽極１０の間には、イオンビームを減速する電界が発
生する。イオンビーム８はその電界で減速された後、陽
極１０の孔１０ａを通して、陽極１０の内部に低速イオ
ンビーム９として入射される。The electrode 4d is at the same potential (for example, -18 kV) as the electrode 4c, while the anode 10 is at a potential (for example, 1000 V to -1000 V) closer to the ground potential than the electrode 4c set by the power supply Vio. Electrode 4d
An electric field for decelerating the ion beam is generated between the anode and the anode 10. After being decelerated by the electric field, the ion beam 8 is incident on the inside of the anode 10 as a low-speed ion beam 9 through the hole 10 a of the anode 10.
【００２１】低速イオンビーム９が陽極に入射される時
の初速は、イオンが生成される放電容器１ａと陽極１０
の電位差によって決定されるが、放電容器１ａは接地電
位にあるので、陽極１０の電位Ｖioによって調整でき
る。Ｖio＝０Ｖとすれば、陽極１０は放電容器１ａと同
電位となり、ほぼ初速は０に近くなるが、実際には陽極
１０と陰極１１間の電場の影響のため、イオンビームが
通る孔１０ａの中心付近までは０Ｖの等電位線が回り込
まず、孔１０ａの中心付近の電位は接地電位より低い電
位となるため、初速はその電位のポテンシャルエネルギ
ーに相当する値になる。Ｖioを負電圧に設定した場合
（例えば−１０ Ｖ）、初速は０Ｖの場合より大きくな
り、正に設定すれば（例えば１０Ｖ）、０Ｖの場合より
さらに小さくなる。The initial velocity when the low-speed ion beam 9 is incident on the anode depends on the discharge vessel 1a where the ions are generated and the anode 10
However, since the discharge vessel 1a is at the ground potential, it can be adjusted by the potential Vio of the anode 10. If Vio = 0 V, the potential of the anode 10 becomes the same as that of the discharge vessel 1a, and the initial velocity becomes almost 0. However, actually, due to the electric field between the anode 10 and the cathode 11, the hole 10a through which the ion beam passes is formed. Since the 0 V equipotential line does not wrap around the center and the potential near the center of the hole 10a is lower than the ground potential, the initial speed has a value corresponding to the potential energy of that potential. When Vio is set to a negative voltage (for example, -10 V), the initial speed becomes larger than when it is 0 V, and when it is set to be positive (for example, 10 V), it becomes even smaller than when it is 0 V.
【００２２】入射されたイオンビームは、負の高電圧Ｖ
ii（例えば、−１００ｋＶ）の印加された陰極１１に向
けて加速される。Ｖioを最適値（１０００Ｖ〜−１００
０Ｖ程度）に設定することにより、陽極１０に入射する
イオンの初速が最適化され、イオンビームは陽極と陰極
の間を何回も往復する最適な軌道を描くように調整さ
れ、陽極との衝突によるイオンビーム損失が低減され
る。The incident ion beam has a negative high voltage V
ii (e.g., -100 kV) is accelerated toward the applied cathode 11. Vio to the optimal value (1000V to -100
By setting the voltage to about 0 V, the initial velocity of ions incident on the anode 10 is optimized, the ion beam is adjusted so as to draw an optimal trajectory reciprocating between the anode and the cathode many times, and collision with the anode is performed. The ion beam loss due to is reduced.
【００２３】以上のようにして、イオン源の電極４ａ，
４ｂ，４ｃ間には大電流のイオンビームを引き出すため
に高電圧を印加してイオンビームを加速しつつ、陽極内
部に入射するイオンビームの初速を最適化できる。これ
により、大電流のイオンビームが最適な軌道で陽極１０
と陰極１１間を往復し、慣性静電閉じ込め核融合装置の
核融合反応出力（中性子や荷電粒子の発生量）を高くす
ることができる。実際の装置運転におけるＶioの最適化
は、この核融合反応出力を中性子カウンターＮで計測
し、その出力が最大となるようにＶioを調整することに
よって実現できる。As described above, the electrodes 4a,
A high voltage is applied between 4b and 4c to extract a large current ion beam, thereby accelerating the ion beam and optimizing the initial velocity of the ion beam incident inside the anode. As a result, a large current ion beam can be applied to the anode 10 in an optimal orbit.
To and from the cathode 11 to increase the fusion reaction output (the amount of generated neutrons and charged particles) of the inertial electrostatic confinement fusion device. The optimization of Vio in the actual operation of the apparatus can be realized by measuring this fusion reaction output with a neutron counter N and adjusting Vio so that the output is maximized.
【００２４】また、この例では放電容器が接地電位にあ
るため、放電電源Ｖaとフィラメント電源Ｖfを接地電位
に設置することができ、絶縁トランスが不要であるとと
もに、電源の制御を接地電位で容易に行えるという利点
がある。In this example, since the discharge vessel is at the ground potential, the discharge power Va and the filament power Vf can be set at the ground potential, so that an insulating transformer is not required and the control of the power can be easily performed at the ground potential. There is an advantage that it can be performed.
【００２５】以上述べた慣性静電閉じ込め核融合装置の
周囲には、核融合反応で発生する中性子または荷電粒子
を製造材料と反応させてラジオアイソトープを製造する
ための装置を設置している。ラジオアイソトープの製造
材料２５の貯蔵タンク２０は、配管２１を介して、陽極
１０の周囲に設置した反応容器２２に製造材料２５を供
給し、中性子または荷電粒子と製造材料の反応によりラ
ジオアイソトープが生成される。Around the inertial electrostatic confinement fusion device described above, a device for producing a radioisotope by reacting neutrons or charged particles generated by a fusion reaction with a production material is provided. The storage tank 20 for the radioisotope production material 25 supplies the production material 25 to the reaction vessel 22 installed around the anode 10 via the pipe 21, and the radioisotope is generated by the reaction between the neutrons or charged particles and the production material. Is done.
【００２６】反応容器２２内の製造材料２５および生成
したラジオアイソトープは、循環ポンプ２３によってラ
ジオアイソトープ回収タンク２４に導入され、ラジオア
イソトープが製造材料２５から分離して回収され、製造
材料２５は再び貯蔵タンク２０と配管２１を通って反応
容器２２に戻る。このようにして、製造材料２５を循環
するうちにラジオアイソトープの製造回収が行われる。The production material 25 and the generated radioisotope in the reaction vessel 22 are introduced into a radioisotope recovery tank 24 by a circulation pump 23, and the radioisotope is separated and recovered from the production material 25, and the production material 25 is stored again. It returns to the reaction vessel 22 through the tank 20 and the pipe 21. In this way, the production and recovery of the radioisotope are performed while the production material 25 is circulated.
【００２７】使用する製造材料２５と反応容器２２で発
生する核融合反応の例について、以下に説明する。製造
材料２５として、ＬｉＯＨ水溶液を使用した場合、反応
容器内では、核融合反応で発生する中性子ｎと水溶液中
の6Ｌｉとが、次式（１）の核反応を起こし、３重水素
Ｔを発生する。 ｎ＋6Ｌｉ → 4Ｈｅ＋3Ｔ …（１） このＴが、ＬｉＯＨ水溶液中に含まれる酸素16Ｏと次式
（２）のように反応し、ラジオアイソトープ（18Ｆ）が
生成される。3 Ｔ＋16Ｏ → ｎ＋18Ｆ …（２） 生成された18Ｆは、水溶液中にＦ-イオン，フッ化リチ
ウム（Ｌｉ18Ｆ）またはＦ2として含まれ、水溶液と共
に循環ポンプ２３によってラジオアイソトープ回収タン
ク２４に導入される。回収タンク内では、固体を吸着す
るフィルターによってＬｉ18Ｆが分離され、Ｆ-はイオ
ン交換膜によって回収される。また、Ｆ2は気体とし
て、水溶液から分離される。An example of a nuclear fusion reaction generated in the production material 25 used and the reaction vessel 22 will be described below. When an aqueous LiOH solution is used as the production material 25, neutrons n generated by a nuclear fusion reaction and 6 Li in the aqueous solution cause a nuclear reaction represented by the following formula (1) in the reaction vessel, so that tritium T is produced. appear. n + 6 Li → 4 He + 3T ... (1) This T reacts as oxygen 16 O and the following formula contained in the aqueous LiOH solution (2), a radioisotope (18 F) is generated. 3 T + 16 O → n + 18 F ... (2) 18 F , which is generated in an aqueous solution F - contains ions, lithium fluoride (Li 18 F) or F 2, radioisotope recovered by the circulation pump 23 with an aqueous solution It is introduced into the tank 24. In the recovery tank, Li 18 F is separated by a filter that adsorbs solids, and F − is recovered by an ion exchange membrane. F 2 is separated from the aqueous solution as a gas.
【００２８】また、製造材料２５として使用できる他の
物質として、15Ｎを含む気体が考えられる。この場合、
反応容器２２内では核融合反応で発生する陽子ｐが、次
式（３）のように、15Ｎと反応し、ラジオアイソトープ
（15Ｏ）が製造される。 ｐ＋15Ｎ → ｎ＋15Ｏ …（３） このようなラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎや
陽子ｐの発生量を本実施形態による慣性静電閉じ込め核
融合装置によって増加することができ、ラジオアイソト
ープ製造のスループットを向上することができる。Further, as other materials that can be used as a production material 25, is conceivable gas containing 15 N. in this case,
In the reaction vessel 22, the proton p generated by the nuclear fusion reaction reacts with 15 N as shown in the following formula (3) to produce a radioisotope ( 15 O). p + 15 N → n + 15 O ... (3) can be increased by such a radio isotope production inertial electrostatic confinement fusion device according to the present embodiment the amount of generation of neutrons n or proton p required, radioisotope production Can be improved.
【００２９】なお、慣性静電閉じ込め核融合装置で発生
する中性子によるイオン源の放射化の問題を回避するた
めには、放電容器１ａ，電極４ａ〜４ｄ，フィラメント
導入端子７等に使用するイオン源の金属材料を、アルミ
やバナジウム等の低放射化金属材料製とすることによっ
て、金属材料の放射化のレベルを低減できる。In order to avoid the problem of activation of the ion source due to neutrons generated in the inertial electrostatic confinement fusion device, the ion source used for the discharge vessel 1a, the electrodes 4a to 4d, the filament introduction terminal 7, etc. By using a low activation metal material such as aluminum or vanadium as the metal material, the level of activation of the metal material can be reduced.
【００３０】また、イオン源の数は１個に限らず、複数
個のイオン源を設置して陽極１０に入射するイオンビー
ム電流を増加することにより、更に核融合反応出力を高
めることも可能である。The number of ion sources is not limited to one, and a plurality of ion sources can be provided to increase the ion beam current incident on the anode 10 to further increase the nuclear fusion reaction output. is there.
【００３１】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオン源からのイオンビーム
引き出し電流を減らすことなく、陽極に入射するイオン
ビームの初速を核融合出力が最大となる最適値まで低減
でき、イオンビームの損失を低減できる。また、ラジオ
アイソトープ製造に必要な中性子ｎや陽子ｐの発生量を
増加することができるので、ラジオアイソトープ製造の
スループットを向上することができる。さらに、原子炉
などで発生する中性子を用いてラジオアイソトープを製
造する場合に比べて、製造システムを小型化、低コスト
化でき、また、原子炉燃料の高レベル放射性物質を使用
する必要がなくなるものである。As described above, by making it possible to adjust the initial speed of the ion beam irrespective of the extraction voltage of the ion source, the ion beam is incident on the anode without reducing the ion beam extraction current from the ion source. The initial speed of the ion beam can be reduced to an optimum value at which the fusion output becomes maximum, and the loss of the ion beam can be reduced. Further, since the amount of neutrons n and protons p required for radioisotope production can be increased, the throughput of radioisotope production can be improved. Furthermore, compared to the case where radioisotopes are manufactured using neutrons generated in a nuclear reactor, etc., the manufacturing system can be reduced in size and cost, and there is no need to use high-level radioactive materials in reactor fuel. It is.
【００３２】次に、図２を用いて、本発明の第２の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図２は、本発明の第２の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。Next, the configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a system configuration diagram showing the configuration of the inertial electrostatic confinement fusion device according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
【００３３】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成に対して、電源Ｖioで電位調整した陽極１０を接地
電位にし、代わりにイオン源の放電容器１ａの電位を電
源Ｖbによって陽極に入射する低速イオンビーム９の初
速を調整するようにしたものである。すなわち、図１の
実施形態におけるＶioの最適化と同様に、核融合反応出
力が最大となるようにＶbを最適化する。そのために、
イオン源の放電電源Ｖaとフィラメント電源Ｖfの出力を
接地電位から絶縁するための電源の絶縁架台３０と、電
源ＶaとＶfに交流電圧を供給する絶縁トランス３１を備
えている。かかる構成とすることにより、陽極１０は接
地電位にあるので、陽極内部を真空引きする真空排気装
置１６ａと陽極１０のポート１０ｃを絶縁する必要がな
いという利点がある。In this embodiment, with respect to the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, the anode 10 whose potential is adjusted by the power supply Vio is set to the ground potential, and instead, the potential of the discharge vessel 1a of the ion source is applied to the anode by the power supply Vb. The initial velocity of the incident low-speed ion beam 9 is adjusted. That is, similarly to the optimization of Vio in the embodiment of FIG. 1, Vb is optimized so that the nuclear fusion reaction output is maximized. for that reason,
The power supply includes an insulating gantry 30 for insulating the output of the discharge power Va of the ion source and the output of the filament power Vf from the ground potential, and an insulating transformer 31 for supplying an AC voltage to the powers Va and Vf. With this configuration, since the anode 10 is at the ground potential, there is an advantage that it is not necessary to insulate the vacuum exhaust device 16a for evacuating the inside of the anode from the port 10c of the anode 10.
【００３４】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。In the embodiment shown in FIG. 2, the illustration of the configuration of the apparatus for manufacturing a radioisotope is omitted, but as in FIG. By providing a storage tank 20, a reaction vessel 22, a circulation pump 23, and a radioisotope recovery tank 24 for a radioisotope production material 25, neutrons or charged particles generated in a nuclear fusion reaction are reacted with the production material to produce a radioisotope. Is what you can do.
【００３５】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。As described above, the loss of the ion beam can be reduced by adjusting the initial speed of the ion beam regardless of the extraction voltage of the ion source. In addition, neutrons n required for radioisotope production
Since the amount of generation of protons and protons p can be increased, the throughput of radioisotope production can be improved.
【００３６】次に、図３を用いて、本発明の第３の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図３は、本発明の第３の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。Next, the configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a system configuration diagram showing the configuration of the inertial electrostatic confinement fusion device according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
【００３７】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成におけるイオン源のイオンビーム引き出し用の３枚
電極４ａ，４ｂ，４ｃのうち１枚の電極４ｂを省くとと
もに、減速電極４ｄと陽極１０のビーム入射孔ａの部分
を取り除き、構成を簡略化したものである。この場合、
電極４ｄと電極支持円筒６がないため、イオンビームを
減速する電界が電極４ｃ側に回り込み、電極４ｃの孔か
ら出射されるイオンビーム８はその減速電界によって、
電極４ｃと陽極１０の間において一旦大きく広がる。そ
の後、陽極１０の近傍で集束されながら陽極１０内部に
入射される。このため、入射するイオンビームの断面直
径が拡大され、イオンビーム電流密度が低くなり、イオ
ンの空間電荷によるビームの発散の効果が緩和される。In this embodiment, one of the three electrodes 4a, 4b, 4c for extracting the ion beam of the ion source in the configuration of the embodiment shown in FIG. 1 is omitted, and the deceleration electrode 4d and the anode The configuration of the configuration is simplified by removing 10 beam entrance holes a. in this case,
Since there is no electrode 4d and the electrode support cylinder 6, an electric field for decelerating the ion beam goes around the electrode 4c, and the ion beam 8 emitted from the hole of the electrode 4c is caused by the deceleration electric field.
It once spreads greatly between the electrode 4c and the anode 10. After that, the light is incident on the inside of the anode 10 while being focused near the anode 10. For this reason, the cross-sectional diameter of the incident ion beam is enlarged, the ion beam current density is reduced, and the effect of beam divergence due to the space charge of ions is reduced.
【００３８】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。In the embodiment shown in FIG. 2, the configuration of the device for manufacturing the radioisotope is not shown, but as in FIG. 1, the device is provided around the inertial electrostatic confinement fusion device. By providing a storage tank 20, a reaction vessel 22, a circulation pump 23, and a radioisotope recovery tank 24 for a radioisotope production material 25, neutrons or charged particles generated in a nuclear fusion reaction are reacted with the production material to produce a radioisotope. Is what you can do.
【００３９】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。As described above, the ion beam loss can be reduced by adjusting the initial velocity of the ion beam regardless of the extraction voltage of the ion source. In addition, neutrons n required for radioisotope production
Since the amount of generation of protons and protons p can be increased, the throughput of radioisotope production can be improved.
【００４０】次に、図４を用いて、本発明の第４の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図４は、本発明の第４の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。Next, the configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a system configuration diagram showing the configuration of the inertial electrostatic confinement fusion device according to the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
【００４１】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成に対して、慣性静電閉じ込め核融合装置の陽極１０
を真空容器として使用することなく、陽極１０の外側に
真空容器１２を設置したものである。このような構成と
することによって、真空容器１２を接地電位として、そ
の内部の陽極１０の電位だけを調整することができる。In the present embodiment, the anode 10 of the inertial electrostatic confinement fusion device is different from the configuration of the embodiment shown in FIG.
Is used as a vacuum vessel, and a vacuum vessel 12 is provided outside the anode 10. With such a configuration, it is possible to adjust only the potential of the anode 10 inside the vacuum vessel 12 as the ground potential.
【００４２】このような構成とすることによって、図１
に示した実施形態では、真空容器でもある陽極１０を大
気中で絶縁支持する絶縁スペーサー５ｄが必要であった
が、本実施形態では、真空容器１２を絶縁支持するスペ
ーサーは不要となる。また、真空容器１２に直接に真空
排気装置１６ｂを接続し排気速度を高くすることによっ
て、陽極１０内部に流入するガスを低減し、陽極１０の
真空度を高くし、イオンとガスの衝突によるイオンの損
失を低減できる。By adopting such a configuration, FIG.
In the embodiment shown in (1), the insulating spacer 5d that insulates and supports the anode 10, which is also a vacuum vessel, in the atmosphere is required. However, in the present embodiment, the spacer that insulates and supports the vacuum vessel 12 is unnecessary. Further, by connecting the vacuum pumping device 16b directly to the vacuum vessel 12 and increasing the pumping speed, the gas flowing into the inside of the anode 10 is reduced, the degree of vacuum of the anode 10 is increased, and Loss can be reduced.
【００４３】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。In the embodiment shown in FIG. 2, the configuration of the apparatus for manufacturing the radioisotope is omitted, but as in FIG. 1, the apparatus is provided around the inertial electrostatic confinement fusion apparatus. By providing a storage tank 20, a reaction vessel 22, a circulation pump 23, and a radioisotope recovery tank 24 for a radioisotope production material 25, neutrons or charged particles generated in a nuclear fusion reaction are reacted with the production material to produce a radioisotope. Is what you can do.
【００４４】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。As described above, the loss of the ion beam can be reduced by adjusting the initial speed of the ion beam regardless of the extraction voltage of the ion source. In addition, neutrons n required for radioisotope production
Since the amount of generation of protons and protons p can be increased, the throughput of radioisotope production can be improved.
【００４５】次に、図５を用いて、本発明の第５の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図５は、本発明の第５の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。Next, the configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a system configuration diagram showing a configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
【００４６】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成における直流放電を発生する放電容器１ａを、高周
波放電を発生する放電容器１ｂに置き換えたものであ
る。放電容器１ｂは、アルミナや石英などの絶縁物材料
で生成され、そのまわりにはコイル１４を巻いている。
コイルの両端には、整合器１５を介して高周波電源Ｖrf
によって高周波電圧が印加され、放電容器１ｂの内部に
は高周波放電が発生し、プラズマが生成される。In this embodiment, the discharge vessel 1a for generating a DC discharge in the configuration of the embodiment shown in FIG. 1 is replaced by a discharge vessel 1b for generating a high-frequency discharge. The discharge vessel 1b is made of an insulating material such as alumina or quartz, around which a coil 14 is wound.
At both ends of the coil, a high frequency power supply Vrf
As a result, a high-frequency voltage is applied, high-frequency discharge is generated inside the discharge vessel 1b, and plasma is generated.
【００４７】この場合、放電発生のために、図１の示し
たフィラメント２が不要となるため、フィラメント寿命
によるイオン源連続運転時間の制限がなくなるととも
に、フィラメント交換のメインテナンスが不要となる。
慣性静電閉じ込め核融合装置において発生する中性子に
よる装置放射化を考慮すると、メインテナンスには放射
化のレベルが低下するまでの長い待ち時間が必要であ
る。このため、メインテナンスが不要となることによ
り、装置の稼働率を大きく向上することができる。In this case, since the filament 2 shown in FIG. 1 is not required for the discharge, the continuous operation time of the ion source due to the life of the filament is not limited, and the maintenance for replacing the filament is not required.
In view of neutron activation in an inertial electrostatic confinement fusion device, maintenance requires a long waiting time before the activation level is reduced. For this reason, since maintenance is not required, the operation rate of the apparatus can be greatly improved.
【００４８】また、コイル１４，電極４ａ〜４ｄ，電極
支持筒６他のイオン源の金属材料をアルミやバナジウム
等の低放射化金属材料製とすることによって、中性子に
よる放射化のレベルを低減でき、イオン源のメインテナ
ンスが容易になる。Further, the metal material of the ion source, such as the coil 14, the electrodes 4a to 4d, the electrode support tube 6, and the like is made of a low activation metal material such as aluminum or vanadium, so that the level of activation by neutrons can be reduced. In addition, maintenance of the ion source becomes easy.
【００４９】なお、以上の説明では、コイルを使った高
周波放電でプラズマを生成しているが、高周波電源とコ
イルを使用する代わりに、マグネトロンと導波管とマイ
クロ波導入窓を使って放電容器にマイクロ波を導入し、
マイクロ波放電でプラズマを発生するイオン源を使用す
ることによってもフィラメントを不要にすることができ
る。In the above description, plasma is generated by high-frequency discharge using a coil, but instead of using a high-frequency power supply and a coil, a discharge vessel is formed using a magnetron, a waveguide, and a microwave introduction window. Introduce microwave into
The use of an ion source that generates plasma by microwave discharge can also eliminate the need for a filament.
【００５０】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。In the embodiment shown in FIG. 2, the illustration of the configuration of the apparatus for manufacturing a radioisotope is omitted, but as in FIG. By providing a storage tank 20, a reaction vessel 22, a circulation pump 23, and a radioisotope recovery tank 24 for a radioisotope production material 25, neutrons or charged particles generated in a nuclear fusion reaction are reacted with the production material to produce a radioisotope. Is what you can do.
【００５１】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。As described above, the loss of the ion beam can be reduced by adjusting the initial speed of the ion beam regardless of the extraction voltage of the ion source. In addition, neutrons n required for radioisotope production
Since the amount of generation of protons and protons p can be increased, the throughput of radioisotope production can be improved.
【００５２】高周波放電やマイクロ波放電によってプラ
ズマを生成するイオン源を使用することにより、フィラ
メントが不要になり、フィラメント消耗，切断に伴うイ
オン源のメインテナンスが不要になる。このため、放射
化レベル低減に要する時間のため長時間必要なイオン源
メインテナンスを減らし、慣性静電閉じ込め核融合装置
の稼働率を向上することができる。By using an ion source that generates plasma by high-frequency discharge or microwave discharge, a filament is not required, and maintenance of the ion source due to consumption and cutting of the filament is not required. Therefore, it is possible to reduce the maintenance of the ion source required for a long time due to the time required for reducing the activation level, and to improve the operation rate of the inertial electrostatic confinement fusion device.
【００５３】[0053]
【発明の効果】本発明によれば、慣性静電閉じ込め装置
において、イオン源の引き出し電圧に関係なく、イオン
ビームの初速を調整することを可能にすることによっ
て、イオンビームの損失を低減できる。また、ラジオア
イソトープ製造のスループットを向上することができ
る。According to the present invention, in the inertial electrostatic confinement device, the ion beam loss can be reduced by adjusting the initial speed of the ion beam irrespective of the extraction voltage of the ion source. Further, the throughput of radioisotope production can be improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の第１の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置を用いたラジオアイソトープ製造システム
の構成を示すシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a radioisotope manufacturing system using an inertial electrostatic confinement fusion device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。FIG. 2 is a system configuration diagram showing a configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。FIG. 3 is a system configuration diagram showing a configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。FIG. 4 is a system configuration diagram showing a configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。FIG. 5 is a system configuration diagram showing a configuration of an inertial electrostatic confinement fusion device according to a third embodiment of the present invention.
１ａ…放電容器 ２…フィラメント ３…磁石 ４ａ〜４ｃ…イオンビーム引き出し用電極 ４ｄ…イオンビーム減速用電極 ８…イオンビーム ９…イオンビーム（減速後陽極入射時） １０…陽極 １１…陰極 １２…真空容器 １４…高周波放電用コイル ２０…ラジオアイソトープ製造材料貯蔵タンク ２４…ラジオアイソトープ回収タンク ２５…ラジオアイソトープ製造材料 1a ... Discharge vessel 2 ... Filament 3 ... Magnet 4a-4c ... Ion beam extraction electrode 4d ... Ion beam deceleration electrode 8 ... Ion beam 9 ... Ion beam (at the time of anode incidence after deceleration) 10 ... Anode 11 ... Cathode 12 ... Vacuum Vessel 14 ... High frequency discharge coil 20 ... Radioisotope production material storage tank 24 ... Radioisotope recovery tank 25 ... Radioisotope production material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川久保 幸雄 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Ｆターム(参考） 5C030 DD02 DD05 DE01 DE10 DG09 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yukio Kawakubo 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi, Ltd. Electric Power and Electrical Development Laboratory 5C030 DD02 DD05 DE01 DE10 DG09
Claims (7)
たプラズマを引出し加速する引出電極を有するイオン源
を有する慣性静電閉じ込め核融合装置において、 上記イオン源で加速したイオンビームを、陽極に入射す
る直前に減速することを特徴とする慣性静電閉じ込め核
融合装置。In an inertial electrostatic confinement fusion device having an ion source having a discharge vessel for generating plasma and an extraction electrode for extracting and accelerating the generated plasma, an ion beam accelerated by the ion source is applied to an anode. An inertial electrostatic confinement fusion device characterized in that it decelerates immediately before entering.
置において、 上記イオン源の放電容器及びイオン加速装置の外側電極
のうち少なくとも一方を接地電位とし、イオン源のイオ
ン引き出し電極に高電圧を印加し、放電容器よりイオン
ビームを引き出すことを特徴とする慣性静電閉じ込め核
融合装置。2. The inertial electrostatic confinement fusion device according to claim 1, wherein at least one of the discharge vessel of the ion source and the outer electrode of the ion accelerator is at a ground potential, and a high voltage is applied to the ion extraction electrode of the ion source. , And an ion beam is extracted from a discharge vessel.
置において、 上記イオン源の放電容器とイオン加速装置の外側電極の
間に印加する電圧の絶対値より高い絶対値の電圧をイオ
ン源の放電容器と引き出し電極の間に印加し、イオンビ
ームを引き出すことを特徴とする慣性静電閉じ込め核融
合装置。3. An inertial electrostatic confinement fusion device according to claim 1, wherein an absolute voltage higher than an absolute value of a voltage applied between a discharge vessel of the ion source and an outer electrode of the ion accelerator is applied to the ion source. An inertial electrostatic confinement fusion device characterized in that an ion beam is extracted by applying a voltage between a discharge vessel and an extraction electrode.
置において、 上記イオン源の放電容器，電極，フィラメント導入端子
の材料として、アルミやバナジウム等の低放射化金属材
料を用いたことを特徴とする慣性静電閉じ込め核融合装
置。4. The inertial electrostatic confinement fusion device according to claim 1, wherein a low activation metal material such as aluminum or vanadium is used as a material for a discharge vessel, an electrode, and a filament introduction terminal of the ion source. Features inertial electrostatic confinement fusion device.
置において、 上記イオン源は、アルミナ製または石英製のマイクロ波
導入窓を使用したマイクロ波放電でプラズマを生成する
ことを特徴とする慣性静電閉じ込め核融合装置。5. The inertial electrostatic confinement fusion device according to claim 1, wherein said ion source generates plasma by microwave discharge using a microwave introduction window made of alumina or quartz. Inertial electrostatic confinement fusion device.
置において、 上記イオン源の放電容器として、アルミナ他のセラミッ
クスや石英を使用するとともに、アルミやバナジウム等
の低放射化金属材料製のアンテナを使った高周波放電で
プラズマを生成することを特徴とする慣性静電閉じ込め
核融合装置。6. The inertial electrostatic confinement fusion device according to claim 1, wherein the discharge vessel of the ion source is made of ceramics or quartz other than alumina, and is made of a low-activation metal material such as aluminum or vanadium. An inertial electrostatic confinement fusion device characterized by generating plasma by high-frequency discharge using an antenna.
陽極と、この陽極に向けて入射するイオンビームを生成
するイオン源と、上記陽極内部に入射したイオンを加速
する陰極を有する慣性静電閉じ込め核融合装置で発生し
た中性子または荷電粒子を使用するラジオアイソトープ
製造装置において、 上記慣性静電閉じ込め核融合装置のイオン源で加速した
イオンビームを、陽極に入射する直前に減速することを
特徴とするラジオアイソトープ製造装置。7. An inertia having a vacuum vessel, an anode disposed in the vacuum vessel, an ion source for generating an ion beam incident on the anode, and a cathode for accelerating ions incident on the inside of the anode. In a radioisotope manufacturing apparatus using neutrons or charged particles generated by an electrostatic confinement fusion device, the ion beam accelerated by the ion source of the inertial confinement fusion device is decelerated just before entering the anode. Characteristic radioisotope manufacturing equipment.
Priority Applications (1)
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