JP2002107494A - 核反応の誘起方法および核反応誘起装置 - Google Patents
核反応の誘起方法および核反応誘起装置Info
- Publication number
- JP2002107494A JP2002107494A JP2000295208A JP2000295208A JP2002107494A JP 2002107494 A JP2002107494 A JP 2002107494A JP 2000295208 A JP2000295208 A JP 2000295208A JP 2000295208 A JP2000295208 A JP 2000295208A JP 2002107494 A JP2002107494 A JP 2002107494A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nuclear
- inducing
- target material
- nuclear reaction
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便に核反応を誘起する。
【解決手段】 照射部材の電離が可能なエネルギーのレ
ーザ光線を照射部材に瞬間的に照射（ステップＳ１）し
て高エネルギー粒子を発生させ（ステップＳ２）、この
高エネルギー粒子をターゲット材に照射（ステップＳ
３）して核反応を誘起する（ステップＳ４）。
ーザ光線を照射部材に瞬間的に照射（ステップＳ１）し
て高エネルギー粒子を発生させ（ステップＳ２）、この
高エネルギー粒子をターゲット材に照射（ステップＳ
３）して核反応を誘起する（ステップＳ４）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核反応の誘起方法
および核反応誘起装置に関する。さらに詳述すると、本
発明は、レーザ光線を用いた核反応の誘起方法および核
反応誘起装置に関するものであって、医療、材料検査、
設備診断、核種消滅、核反応シミュレータへの利用に適
した簡便な核反応の誘起方法および核反応の誘起装置に
関するものである。
および核反応誘起装置に関する。さらに詳述すると、本
発明は、レーザ光線を用いた核反応の誘起方法および核
反応誘起装置に関するものであって、医療、材料検査、
設備診断、核種消滅、核反応シミュレータへの利用に適
した簡便な核反応の誘起方法および核反応の誘起装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】核反応を起こさせるためには、中性子、
水素原子核等の荷電粒子、電磁波（光子）等の粒子に大
きな運動エネルギーを与えてターゲットとなる原子核に
衝突等させる必要がある。従来、大きな運動エネルギー
を有する粒子を得るために、原子炉や加速器等の特別の
設備機器類を利用したり、あるいは放射性同位体の核崩
壊現象を利用していた。
水素原子核等の荷電粒子、電磁波（光子）等の粒子に大
きな運動エネルギーを与えてターゲットとなる原子核に
衝突等させる必要がある。従来、大きな運動エネルギー
を有する粒子を得るために、原子炉や加速器等の特別の
設備機器類を利用したり、あるいは放射性同位体の核崩
壊現象を利用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、核管理上の問題が有ったり、高価かつ大型の
装置が必要となり、簡便な方法とは言い難い。
方法では、核管理上の問題が有ったり、高価かつ大型の
装置が必要となり、簡便な方法とは言い難い。
【０００４】本発明は、簡便に核反応を誘起できる核反
応の誘起方法および核反応誘起装置を提供することを目
的とする。
応の誘起方法および核反応誘起装置を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の核反応の誘起方法は、照射部材の電
離が可能なエネルギーのレーザ光線を照射部材に瞬間的
に照射して高エネルギー粒子を発生させ、この高エネル
ギー粒子をターゲット材に照射して核反応を誘起するも
のである。
めに請求項１記載の核反応の誘起方法は、照射部材の電
離が可能なエネルギーのレーザ光線を照射部材に瞬間的
に照射して高エネルギー粒子を発生させ、この高エネル
ギー粒子をターゲット材に照射して核反応を誘起するも
のである。
【０００６】高エネルギーのパルスレーザ光線を照射部
材に照射すると、高エネルギー粒子が発生する。この高
エネルギー粒子はターゲット材に衝突し、ターゲット材
中の原子核に核反応を生じさせる。
材に照射すると、高エネルギー粒子が発生する。この高
エネルギー粒子はターゲット材に衝突し、ターゲット材
中の原子核に核反応を生じさせる。
【０００７】また、請求項２記載の核反応の誘起方法
は、レーザ光線が、パルス幅が１０ピコ秒以下のパルス
レーザ光線である。したがって、レーザ光線のピークパ
ワーを増加させることができる。また、レーザ光線の照
射領域の原子核が拡散し始める前に照射が終了するの
で、原子核を加速して高エネルギー化させる電界の形成
に有利になる。
は、レーザ光線が、パルス幅が１０ピコ秒以下のパルス
レーザ光線である。したがって、レーザ光線のピークパ
ワーを増加させることができる。また、レーザ光線の照
射領域の原子核が拡散し始める前に照射が終了するの
で、原子核を加速して高エネルギー化させる電界の形成
に有利になる。
【０００８】また、請求項３記載の核反応の誘起方法の
ように、ターゲット材と照射部材は同一部材であっても
良く、請求項４記載の核反応の誘起方法のように、ター
ゲット材は、照射部材と異なる部材であっても良い。
ように、ターゲット材と照射部材は同一部材であっても
良く、請求項４記載の核反応の誘起方法のように、ター
ゲット材は、照射部材と異なる部材であっても良い。
【０００９】また、請求項５記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子を１００キロ電子ボルト以上の運
動エネルギーに加速できる大きさのエネルギーを有する
レーザ光線を照射部材に照射するものである。したがっ
て、高エネルギー粒子によって核反応を誘起することが
できる。
は、高エネルギー粒子を１００キロ電子ボルト以上の運
動エネルギーに加速できる大きさのエネルギーを有する
レーザ光線を照射部材に照射するものである。したがっ
て、高エネルギー粒子によって核反応を誘起することが
できる。
【００１０】また、請求項６記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子を、電子、電磁波、正イオンのう
ち少なくともいずれか一つとしている。なお、これらの
高エネルギー粒子のうち主に発生する粒子の選択は、タ
ーゲット材の選択によって可能である。例えば、ターゲ
ット材として、ガスなどを用いれば電子が、薄膜を用い
れば正イオンが、厚い金属ターゲットを用いれば電磁波
（γ線レベルの電磁波）を選択的に発生させることがで
きる。
は、高エネルギー粒子を、電子、電磁波、正イオンのう
ち少なくともいずれか一つとしている。なお、これらの
高エネルギー粒子のうち主に発生する粒子の選択は、タ
ーゲット材の選択によって可能である。例えば、ターゲ
ット材として、ガスなどを用いれば電子が、薄膜を用い
れば正イオンが、厚い金属ターゲットを用いれば電磁波
（γ線レベルの電磁波）を選択的に発生させることがで
きる。
【００１１】また、請求項７記載の核反応の誘起方法の
ように、高エネルギー粒子を照射部材のレーザ照射面に
対して垂直かつレーザの照射源から離れる方向に加速す
るようにしても良い。
ように、高エネルギー粒子を照射部材のレーザ照射面に
対して垂直かつレーザの照射源から離れる方向に加速す
るようにしても良い。
【００１２】また、請求項８記載の核反応の誘起方法の
ように、高エネルギー粒子は、水素原子核、重水素原子
核、三重水素原子核のうち少なくともいずれか一つであ
り、当該高エネルギー粒子をターゲット材に照射して核
融合反応を誘起するようにしても良い。
ように、高エネルギー粒子は、水素原子核、重水素原子
核、三重水素原子核のうち少なくともいずれか一つであ
り、当該高エネルギー粒子をターゲット材に照射して核
融合反応を誘起するようにしても良い。
【００１３】また、請求項９記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、ボロン−１
１を含むターゲット材に照射し、１１Ｂ（ｐ，ｎ）１１
Ｃで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体である炭素−１１が製造され
る。
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、ボロン−１
１を含むターゲット材に照射し、１１Ｂ（ｐ，ｎ）１１
Ｃで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体である炭素−１１が製造され
る。
【００１４】また、請求項１０記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として重水素原子を、ボロン−１
０を含むターゲット材に照射し、１０Ｂ（ｄ，ｎ）１１
Ｃで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体である炭素−１１が製造され
る。
は、高エネルギー粒子として重水素原子を、ボロン−１
０を含むターゲット材に照射し、１０Ｂ（ｄ，ｎ）１１
Ｃで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体である炭素−１１が製造され
る。
【００１５】また、請求項１１記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、ボロン−１
０を含むターゲット材に照射し、１０Ｂ（ｐ，α）７Ｂ
ｅで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体であるベリリウム−７が製造
される。
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、ボロン−１
０を含むターゲット材に照射し、１０Ｂ（ｐ，α）７Ｂ
ｅで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体であるベリリウム−７が製造
される。
【００１６】また、請求項１２記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として重水素原子を、炭素−１２
を含むターゲット材に照射し、１２Ｃ（ｄ，ｎ）１３Ｎ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、短寿命放射性同位体である窒素−１３が製造され
る。
は、高エネルギー粒子として重水素原子を、炭素−１２
を含むターゲット材に照射し、１２Ｃ（ｄ，ｎ）１３Ｎ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、短寿命放射性同位体である窒素−１３が製造され
る。
【００１７】また、請求項１３記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、窒素−１４
を含むターゲット材に照射し、１４Ｎ（ｐ，α）１１Ｃ
で表される核融合反応を誘起するものであるしたがっ
て、短寿命放射性同位体である炭素−１１が製造され
る。
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、窒素−１４
を含むターゲット材に照射し、１４Ｎ（ｐ，α）１１Ｃ
で表される核融合反応を誘起するものであるしたがっ
て、短寿命放射性同位体である炭素−１１が製造され
る。
【００１８】また、請求項１４記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、酸素−１６
を含むターゲット材に照射し、１６Ｏ（ｐ，α）１３Ｎ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、短寿命放射性同位体である窒素−１３が製造され
る。
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、酸素−１６
を含むターゲット材に照射し、１６Ｏ（ｐ，α）１３Ｎ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、短寿命放射性同位体である窒素−１３が製造され
る。
【００１９】また、請求項１５記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として重水素原子核を、窒素−１
４を含むターゲット材に照射し、１４Ｎ（ｄ，ｎ）１５
Ｏで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体である酸素−１５が製造され
る。
は、高エネルギー粒子として重水素原子核を、窒素−１
４を含むターゲット材に照射し、１４Ｎ（ｄ，ｎ）１５
Ｏで表される核融合反応を誘起するものである。したが
って、短寿命放射性同位体である酸素−１５が製造され
る。
【００２０】また、請求項１６記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、窒素−１５
を含むターゲット材に照射し、１５Ｎ（ｐ，ｎ）１５Ｏ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、短寿命放射性同位体である酸素−１５が製造され
る。
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、窒素−１５
を含むターゲット材に照射し、１５Ｎ（ｐ，ｎ）１５Ｏ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、短寿命放射性同位体である酸素−１５が製造され
る。
【００２１】また、請求項１７記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として重水素原子核を、ネオン−
２０を含むターゲット材に照射し、２０Ｎｅ（ｄ，α）
１８Ｆで表される核融合反応を誘起するものである。し
たがって、短寿命放射性同位体であるフッ素−１８が製
造される。
は、高エネルギー粒子として重水素原子核を、ネオン−
２０を含むターゲット材に照射し、２０Ｎｅ（ｄ，α）
１８Ｆで表される核融合反応を誘起するものである。し
たがって、短寿命放射性同位体であるフッ素−１８が製
造される。
【００２２】また、請求項１８記載の核反応の誘起方法
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、酸素−１８
を含むターゲット材に照射し、１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、放射性同位体であるフッ素−１８が製造される。
は、高エネルギー粒子として水素原子核を、酸素−１８
を含むターゲット材に照射し、１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆ
で表される核融合反応を誘起するものである。したがっ
て、放射性同位体であるフッ素−１８が製造される。
【００２３】また、請求項１９記載の核反応の誘起方法
は、核反応による生成物の半減期よりも短い間隔で前記
レーザ光線の照射を繰り返し行うものである。したがっ
て、半減期の短い生成物が蓄積される。
は、核反応による生成物の半減期よりも短い間隔で前記
レーザ光線の照射を繰り返し行うものである。したがっ
て、半減期の短い生成物が蓄積される。
【００２４】また、請求項２０記載の核反応の誘起方法
のように、照射部材を、薄膜またはガスジェットとして
も良い。
のように、照射部材を、薄膜またはガスジェットとして
も良い。
【００２５】また、請求項２１記載の核反応の誘起方法
のように、高エネルギー粒子をターゲット材に照射して
ターゲット材中の原子核を励起させるようにしても良
い。
のように、高エネルギー粒子をターゲット材に照射して
ターゲット材中の原子核を励起させるようにしても良
い。
【００２６】さらに、請求項２２記載の核反応誘起装置
は、照射部材と、該照射部材の電離が可能なエネルギー
のレーザ光線を照射部材に照射して高エネルギー粒子を
発生させるレーザ光線照射手段と、高エネルギー粒子に
よって核反応を誘起される原子核を含むターゲット材を
備えるものである。
は、照射部材と、該照射部材の電離が可能なエネルギー
のレーザ光線を照射部材に照射して高エネルギー粒子を
発生させるレーザ光線照射手段と、高エネルギー粒子に
よって核反応を誘起される原子核を含むターゲット材を
備えるものである。
【００２７】したがって、レーザ照射手段からレーザ光
線が照射部材に照射されると、高エネルギー粒子が発生
する。この高エネルギー粒子はターゲット材に衝突し、
ターゲット材中の原子核に核反応を引き起こさせる。
線が照射部材に照射されると、高エネルギー粒子が発生
する。この高エネルギー粒子はターゲット材に衝突し、
ターゲット材中の原子核に核反応を引き起こさせる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。
最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】図１に本発明を適用した核反応の誘起方法
を、図２に本発明を適用した核反応誘起装置をそれぞれ
示す。核反応誘起装置は、照射部材１１と、該照射部材
１１の電離が可能なエネルギーのレーザ光線１８を照射
部材１１に照射して高エネルギー粒子１９を発生させる
レーザ光線照射手段１２と、高エネルギー粒子１９によ
って核反応を誘起される原子核を含むターゲット材１３
を備えている。
を、図２に本発明を適用した核反応誘起装置をそれぞれ
示す。核反応誘起装置は、照射部材１１と、該照射部材
１１の電離が可能なエネルギーのレーザ光線１８を照射
部材１１に照射して高エネルギー粒子１９を発生させる
レーザ光線照射手段１２と、高エネルギー粒子１９によ
って核反応を誘起される原子核を含むターゲット材１３
を備えている。
【００３０】照射部材１１は、例えば薄膜、より具体的
には例えばマイラのフィルム１４に重水素置換プラスチ
ックを塗布して重水素置換プラスチック層１５を形成し
たものである。フィルム１４の厚さは、例えば約１０μ
ｍである。
には例えばマイラのフィルム１４に重水素置換プラスチ
ックを塗布して重水素置換プラスチック層１５を形成し
たものである。フィルム１４の厚さは、例えば約１０μ
ｍである。
【００３１】レーザ光線照射手段１２は、例えば１０Ｔ
Ｗの出力のハイブリッドチタン：サファイヤ／Ｎｄ：燐
酸塩ガラスＣＰＡレーザ装置である。このレーザ装置
は、例えばパルス幅４００フェムト秒で３ジュール程度
のエネルギーを有するレーザ光線１８を、例えば直径１
０ミクロン程度の大きさに集光して照射部材１１の重水
素置換プラスチック層１５に照射することができる。即
ち、このレーザ装置では、発振器で発生させたレーザ光
線をパルス幅拡張器でパルス幅の拡張を行った後、増幅
器で増幅し、さらにパルス幅圧縮機でパルス幅を圧縮す
ることでピークパワーを増加させている。そして、この
様にして発生させた超短パルスでピークパワーの大きな
レーザ光線を集光レンズによって集光し、照射部材１１
の重水素置換プラスチック層１５に照射する。例えば、
発振器で発生させたパルス時間幅が０．１ピコ秒、レー
ザエネルギーが１マイクロＪのレーザ光線をパルス幅拡
張器によってパルス時間幅が１ナノ秒、レーザエネルギ
ーが１０マイクロＪのレーザ光線にした後、増幅器でパ
ルス時間幅が１ナノ秒、レーザエネルギーが１Ｊ以下の
レーザ光線にし、さらにパルス幅圧縮器によってパルス
時間幅が０．１ピコ秒、レーザエネルギーが１Ｊ以下の
レーザ光線に変換する。このようにパルス時間幅を圧縮
することで、レーザ光線１８のピーク出力を約１０テラ
Ｗにすることができる。
Ｗの出力のハイブリッドチタン：サファイヤ／Ｎｄ：燐
酸塩ガラスＣＰＡレーザ装置である。このレーザ装置
は、例えばパルス幅４００フェムト秒で３ジュール程度
のエネルギーを有するレーザ光線１８を、例えば直径１
０ミクロン程度の大きさに集光して照射部材１１の重水
素置換プラスチック層１５に照射することができる。即
ち、このレーザ装置では、発振器で発生させたレーザ光
線をパルス幅拡張器でパルス幅の拡張を行った後、増幅
器で増幅し、さらにパルス幅圧縮機でパルス幅を圧縮す
ることでピークパワーを増加させている。そして、この
様にして発生させた超短パルスでピークパワーの大きな
レーザ光線を集光レンズによって集光し、照射部材１１
の重水素置換プラスチック層１５に照射する。例えば、
発振器で発生させたパルス時間幅が０．１ピコ秒、レー
ザエネルギーが１マイクロＪのレーザ光線をパルス幅拡
張器によってパルス時間幅が１ナノ秒、レーザエネルギ
ーが１０マイクロＪのレーザ光線にした後、増幅器でパ
ルス時間幅が１ナノ秒、レーザエネルギーが１Ｊ以下の
レーザ光線にし、さらにパルス幅圧縮器によってパルス
時間幅が０．１ピコ秒、レーザエネルギーが１Ｊ以下の
レーザ光線に変換する。このようにパルス時間幅を圧縮
することで、レーザ光線１８のピーク出力を約１０テラ
Ｗにすることができる。
【００３２】ターゲット材１３は、例えばボロン−１０
を約９０パーセントまで濃縮したボロン片である。ター
ゲット材１３は、照射部材１１のレーザ光線１８が照射
される部分の真後ろに、例えば８ｍｍ離して配置され
る。
を約９０パーセントまで濃縮したボロン片である。ター
ゲット材１３は、照射部材１１のレーザ光線１８が照射
される部分の真後ろに、例えば８ｍｍ離して配置され
る。
【００３３】なお、ターゲット材１３の後方には、ポリ
エチレンテレフタレートフィルムで構成されたフィルタ
１６とモニタ１７が配置されている。これらは、ターゲ
ット材１３に照射される高エネルギー粒子１９のエネル
ギーを推定するためのものである。即ち、フィルタ１６
の厚さとこれを透過できる粒子の運動エネルギーとの間
には一定の関係があるので、モニタ１７によってフィル
タ１６を透過した粒子を検出することで、当該粒子が一
定値以上の運動エネルギーを有していたことがわかる。
例えば、水素イオンの場合、厚さ１０μｍのフィルタ１
６を透過するためには１ＭｅＶ程度の運動エネルギーが
必要であることから、モニタ１７によって水素イオン
（水素原子核）が検出されると、その水素イオンは１Ｍ
ｅＶ程度以上の運動エネルギーを有していることがわか
る。ただし、フィルム１６及びモニタ１７は必ず必要な
ものではなく、省略可能である。
エチレンテレフタレートフィルムで構成されたフィルタ
１６とモニタ１７が配置されている。これらは、ターゲ
ット材１３に照射される高エネルギー粒子１９のエネル
ギーを推定するためのものである。即ち、フィルタ１６
の厚さとこれを透過できる粒子の運動エネルギーとの間
には一定の関係があるので、モニタ１７によってフィル
タ１６を透過した粒子を検出することで、当該粒子が一
定値以上の運動エネルギーを有していたことがわかる。
例えば、水素イオンの場合、厚さ１０μｍのフィルタ１
６を透過するためには１ＭｅＶ程度の運動エネルギーが
必要であることから、モニタ１７によって水素イオン
（水素原子核）が検出されると、その水素イオンは１Ｍ
ｅＶ程度以上の運動エネルギーを有していることがわか
る。ただし、フィルム１６及びモニタ１７は必ず必要な
ものではなく、省略可能である。
【００３４】核反応誘起装置の周囲は、図示しない遮蔽
壁によって遮蔽されており、高エネルギーのレーザ光線
１８を照射部材１１に照射することで発生した高エネル
ギー粒子１９や、核反応生成物から放出される放射線の
漏れを防止している。
壁によって遮蔽されており、高エネルギーのレーザ光線
１８を照射部材１１に照射することで発生した高エネル
ギー粒子１９や、核反応生成物から放出される放射線の
漏れを防止している。
【００３５】次に、核反応の誘起方法について説明す
る。この核反応の誘起方法は、照射部材１１の電離が可
能なエネルギーのレーザ光線１８を照射部材１１に瞬間
的に照射（ステップＳ１）して高エネルギー粒子１９を
発生させ（ステップＳ２）、この高エネルギー粒子１９
をターゲット材１３に照射して（ステップＳ３）核反応
を誘起する（ステップＳ４）ものである。
る。この核反応の誘起方法は、照射部材１１の電離が可
能なエネルギーのレーザ光線１８を照射部材１１に瞬間
的に照射（ステップＳ１）して高エネルギー粒子１９を
発生させ（ステップＳ２）、この高エネルギー粒子１９
をターゲット材１３に照射して（ステップＳ３）核反応
を誘起する（ステップＳ４）ものである。
【００３６】なお、照射するレーザ光線１８としてはパ
ルス幅が１０ピコ秒以下のパルスレーザ光線の使用が好
ましい。パルス幅が１０ピコ秒よりも長くなると、レー
ザ光線１８の照射時間が長くなることからレーザ光線１
８によって電離された原子核の拡散が照射終了前に始ま
り、電荷分離領域の形成が不十分になって原子核を十分
に加速するのが困難になるからである。また、同じエネ
ルギーでもパルス幅を短くすることでピークパワーを高
くすることができてレーザ光線１８の電界を大きくする
ことができ、より電荷分離領域の正負の差を大きくする
ことができるからである。
ルス幅が１０ピコ秒以下のパルスレーザ光線の使用が好
ましい。パルス幅が１０ピコ秒よりも長くなると、レー
ザ光線１８の照射時間が長くなることからレーザ光線１
８によって電離された原子核の拡散が照射終了前に始ま
り、電荷分離領域の形成が不十分になって原子核を十分
に加速するのが困難になるからである。また、同じエネ
ルギーでもパルス幅を短くすることでピークパワーを高
くすることができてレーザ光線１８の電界を大きくする
ことができ、より電荷分離領域の正負の差を大きくする
ことができるからである。
【００３７】レーザ光線照射手段１２から、例えばパル
ス幅４００フェムト秒で３ジュール程度のエネルギーを
有するレーザ光線１８を直径１０ミクロン程度の大きさ
に集光して照射部材１１の重水素置換プラスチック層１
５に照射する（ステップＳ１）と、レーザ光線１８の非
常に高い電界や光圧力、レーザパルスにより誘起された
プラズマ波により生じた進行電界により、極微少な照射
領域から電子が追い出され加速される。
ス幅４００フェムト秒で３ジュール程度のエネルギーを
有するレーザ光線１８を直径１０ミクロン程度の大きさ
に集光して照射部材１１の重水素置換プラスチック層１
５に照射する（ステップＳ１）と、レーザ光線１８の非
常に高い電界や光圧力、レーザパルスにより誘起された
プラズマ波により生じた進行電界により、極微少な照射
領域から電子が追い出され加速される。
【００３８】一方、電子が追い出されて電離された原子
核（正イオン）は電子に比べて質量が大きいため、レー
ザ光線１８の照射後しばらくの間はほとんど動かない。
このため、極微少な照射領域が正イオンの高密度領域と
なり、その静電気力で正イオンは爆発的に加速され、例
えば図３に示すような１０メガ電子ボルトに近い高エネ
ルギーの正イオンが発生する（ステップＳ２）。つま
り、レーザ光線１８を照射部材１１に照射することで、
高エネルギー粒子１９としての正イオンを発生させるこ
とができる。ただし、必ずしも高エネルギー粒子１９の
エネルギーを１０メガ電子ボルト近くまで高める必要は
なく、例えば、１００キロ電子ボルト以上のエネルギー
に高めることができれば良く、より好ましくは、核反応
を誘起できる程度の大きさのエネルギーに高めることが
できれば良い。
核（正イオン）は電子に比べて質量が大きいため、レー
ザ光線１８の照射後しばらくの間はほとんど動かない。
このため、極微少な照射領域が正イオンの高密度領域と
なり、その静電気力で正イオンは爆発的に加速され、例
えば図３に示すような１０メガ電子ボルトに近い高エネ
ルギーの正イオンが発生する（ステップＳ２）。つま
り、レーザ光線１８を照射部材１１に照射することで、
高エネルギー粒子１９としての正イオンを発生させるこ
とができる。ただし、必ずしも高エネルギー粒子１９の
エネルギーを１０メガ電子ボルト近くまで高める必要は
なく、例えば、１００キロ電子ボルト以上のエネルギー
に高めることができれば良く、より好ましくは、核反応
を誘起できる程度の大きさのエネルギーに高めることが
できれば良い。
【００３９】ここで、レーザ光線１８の照射領域は一定
の面積を有しているので、正イオンの高密度領域は直径
数十μｍ、厚み１０μｍ以下程度のシート状のものとな
り、平面的な電位分布が形成される。したがって、この
電界によって加速される正イオンはレーザ光線１８の照
射面に対して垂直で、かつレーザの照射源であるレーザ
光線照射手段１２から離れる方向、即ち、照射部材１１
の後方のターゲット材１３に向けて進む。なお、実験で
は、正イオンの流れであるイオンビームの方向は全角４
０度程度の広がりがあった。
の面積を有しているので、正イオンの高密度領域は直径
数十μｍ、厚み１０μｍ以下程度のシート状のものとな
り、平面的な電位分布が形成される。したがって、この
電界によって加速される正イオンはレーザ光線１８の照
射面に対して垂直で、かつレーザの照射源であるレーザ
光線照射手段１２から離れる方向、即ち、照射部材１１
の後方のターゲット材１３に向けて進む。なお、実験で
は、正イオンの流れであるイオンビームの方向は全角４
０度程度の広がりがあった。
【００４０】本実施形態では、レーザ光線１８を照射部
材１１の重水素置換プラスチック層１５に照射している
ので、高エネルギーの正イオンとして主に重水素イオン
が発生する。つまり、レーザ光線１８を照射部材１１に
照射することで、高エネルギー粒子１９としての重水素
原子核を発生させることができる。この高エネルギーの
重水素イオン（重水素原子核）はボロン片であるターゲ
ット材１３に照射される（ステップＳ３）。したがっ
て、ターゲット材１３では１０Ｂ（ｄ，ｎ）１１Ｃで表
される核反応が生じる（ステップＳ４）。このため、炭
素−１１（１１Ｃ）と中性子（ｎ）を生産することがで
きる。なお、核反応はターゲット材１３の表面から例え
ば１ｍｍの深さまでの領域１３ａで発生する。したがっ
て、生成物である炭素−１１がターゲット材１３のどこ
に存在するかが明らかである。
材１１の重水素置換プラスチック層１５に照射している
ので、高エネルギーの正イオンとして主に重水素イオン
が発生する。つまり、レーザ光線１８を照射部材１１に
照射することで、高エネルギー粒子１９としての重水素
原子核を発生させることができる。この高エネルギーの
重水素イオン（重水素原子核）はボロン片であるターゲ
ット材１３に照射される（ステップＳ３）。したがっ
て、ターゲット材１３では１０Ｂ（ｄ，ｎ）１１Ｃで表
される核反応が生じる（ステップＳ４）。このため、炭
素−１１（１１Ｃ）と中性子（ｎ）を生産することがで
きる。なお、核反応はターゲット材１３の表面から例え
ば１ｍｍの深さまでの領域１３ａで発生する。したがっ
て、生成物である炭素−１１がターゲット材１３のどこ
に存在するかが明らかである。
【００４１】なお、照射部材１１に重水素置換プラスチ
ック層１５の形成を省略しても良く、また、ターゲット
材１３としてはボロン−１０を濃縮していないものを使
用しても良い。この場合には、高エネルギーの正イオン
として主に水素イオンが発生する。つまり、レーザ光線
１８を照射部材１１に照射することで、高エネルギー粒
子１９としての水素原子核を発生させることができる。
この高エネルギーの水素イオン（水素原子核）がターゲ
ット材１３に照射されると１１Ｂ（ｐ，ｎ）１ １Ｃで表
される核反応が生じる。このため、炭素−１１と中性子
を生産することができる。
ック層１５の形成を省略しても良く、また、ターゲット
材１３としてはボロン−１０を濃縮していないものを使
用しても良い。この場合には、高エネルギーの正イオン
として主に水素イオンが発生する。つまり、レーザ光線
１８を照射部材１１に照射することで、高エネルギー粒
子１９としての水素原子核を発生させることができる。
この高エネルギーの水素イオン（水素原子核）がターゲ
ット材１３に照射されると１１Ｂ（ｐ，ｎ）１ １Ｃで表
される核反応が生じる。このため、炭素−１１と中性子
を生産することができる。
【００４２】炭素−１１は半減期２０分のほぼ純粋なポ
ジトロン源であり、医療や材料の欠陥検査などに使用す
ることができる。また、半減期が２０分と短いために一
晩経過すると放射能が大きく減衰し、ナトリウム−２２
などと比較すると放射性物質管理上大きなメリットがあ
る。前述のレーザ出力では、レーザ光線１８の１パルス
あたり２ナノキューリの炭素−１１を生成することが可
能である。これを１０Ｈｚのパルス繰り返しのレーザ装
置を用いて１時間程度照射を繰り返すことにより、１０
マイクロキューリ以上の炭素−１１を得ることができ
る。この値は校正用線源などとして既に市販されている
ナトリウム−２２と同じレベルに相当する。
ジトロン源であり、医療や材料の欠陥検査などに使用す
ることができる。また、半減期が２０分と短いために一
晩経過すると放射能が大きく減衰し、ナトリウム−２２
などと比較すると放射性物質管理上大きなメリットがあ
る。前述のレーザ出力では、レーザ光線１８の１パルス
あたり２ナノキューリの炭素−１１を生成することが可
能である。これを１０Ｈｚのパルス繰り返しのレーザ装
置を用いて１時間程度照射を繰り返すことにより、１０
マイクロキューリ以上の炭素−１１を得ることができ
る。この値は校正用線源などとして既に市販されている
ナトリウム−２２と同じレベルに相当する。
【００４３】なお、レーザ光線１８の照射領域から追い
出されて加速された電子は高エネルギーの電子であり、
照射部材１１やその他の物質等を透過する際に主として
制動輻射により高エネルギーのＸ線を発生させる。この
Ｘ線は、高エネルギー電子が進んでいた方向に発生する
ので、レーザ光線１８の照射面に対して垂直で、かつレ
ーザ光線照射手段１２から離れる方向に向けて発生す
る。
出されて加速された電子は高エネルギーの電子であり、
照射部材１１やその他の物質等を透過する際に主として
制動輻射により高エネルギーのＸ線を発生させる。この
Ｘ線は、高エネルギー電子が進んでいた方向に発生する
ので、レーザ光線１８の照射面に対して垂直で、かつレ
ーザ光線照射手段１２から離れる方向に向けて発生す
る。
【００４４】また、発生したＸ線のうち１．０２（＝
０．５１×２）ＭｅＶよりも大きなエネルギーを有して
いるものは、他の物質との相互作用により電子対を生成
させることもある。即ち、高エネルギーのポジトロン
（陽電子）と電子の発生が可能である。つまり、レーザ
光線１８を照射部材１１に照射することで、高エネルギ
ー粒子１９としての電子、Ｘ線（電磁波）、陽電子を発
生させることができる。
０．５１×２）ＭｅＶよりも大きなエネルギーを有して
いるものは、他の物質との相互作用により電子対を生成
させることもある。即ち、高エネルギーのポジトロン
（陽電子）と電子の発生が可能である。つまり、レーザ
光線１８を照射部材１１に照射することで、高エネルギ
ー粒子１９としての電子、Ｘ線（電磁波）、陽電子を発
生させることができる。
【００４５】一方、レーザ光線１８の照射によって発生
する高エネルギーの正イオンは照射部材１１中の他の物
質との間で核融合反応や核分裂反応を起こさせることが
可能である。そして、これらの反応で生じたγ線によっ
て（γ，ｎ）反応などが引き起こされ、反応前元素の同
位体と中性子が生成される。
する高エネルギーの正イオンは照射部材１１中の他の物
質との間で核融合反応や核分裂反応を起こさせることが
可能である。そして、これらの反応で生じたγ線によっ
て（γ，ｎ）反応などが引き起こされ、反応前元素の同
位体と中性子が生成される。
【００４６】照射部材１１とターゲット材１３の材料の
組み合わせを変えることで、上述の １０Ｂ（ｄ，ｎ）
１１Ｃ反応、１１Ｂ（ｐ，ｎ）１１Ｃ反応の他にも種々
の核反応を誘起することができる。例えば、照射部材１
１として水素原子を含むものを使用することで、高エネ
ルギーの正イオンとして主に水素原子核（ｐ）が発生す
るので、この高エネルギーの水素原子核を、窒素−１４
を含むターゲット材１３に照射することで、１４Ｎ
（ｐ，α）１１Ｃで表される核融合反応を誘起すること
ができ、短寿命放射性同位体である炭素−１１とα粒子
を生成することができる。また、高エネルギー粒子１９
として水素原子核を、酸素−１６を含むターゲット材１
３に照射することで、１６Ｏ（ｐ，α）１３Ｎで表され
る核融合反応を誘起することができ、短寿命放射性同位
体である窒素−１３とα粒子を生成することができる。
さらに、高エネルギー粒子１９として水素原子核を、酸
素−１８を含むターゲット材１３に照射することで、
１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆで表される核融合反応を誘起す
ることができ、短寿命放射性同位体であるフッ素−１８
と中性子を生成することができる。また、高エネルギー
粒子１９として水素原子核を、ボロン−１０を含むター
ゲット材１３に照射することで、１０Ｂ（ｐ，α）７Ｂ
ｅで表される核融合反応を誘起することができ、短寿命
放射性同位体であるベリリウム−７とα粒子を生成する
ことができる。また、高エネルギー粒子１９として水素
原子核を、窒素−１５を含むターゲット材１３に照射す
ることで、１５Ｎ（ｐ，ｎ）１５Ｏで表される核融合反
応を誘起することができ、短寿命放射性同位体である酸
素−１５と中性子を生成することができる。
組み合わせを変えることで、上述の １０Ｂ（ｄ，ｎ）
１１Ｃ反応、１１Ｂ（ｐ，ｎ）１１Ｃ反応の他にも種々
の核反応を誘起することができる。例えば、照射部材１
１として水素原子を含むものを使用することで、高エネ
ルギーの正イオンとして主に水素原子核（ｐ）が発生す
るので、この高エネルギーの水素原子核を、窒素−１４
を含むターゲット材１３に照射することで、１４Ｎ
（ｐ，α）１１Ｃで表される核融合反応を誘起すること
ができ、短寿命放射性同位体である炭素−１１とα粒子
を生成することができる。また、高エネルギー粒子１９
として水素原子核を、酸素−１６を含むターゲット材１
３に照射することで、１６Ｏ（ｐ，α）１３Ｎで表され
る核融合反応を誘起することができ、短寿命放射性同位
体である窒素−１３とα粒子を生成することができる。
さらに、高エネルギー粒子１９として水素原子核を、酸
素−１８を含むターゲット材１３に照射することで、
１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆで表される核融合反応を誘起す
ることができ、短寿命放射性同位体であるフッ素−１８
と中性子を生成することができる。また、高エネルギー
粒子１９として水素原子核を、ボロン−１０を含むター
ゲット材１３に照射することで、１０Ｂ（ｐ，α）７Ｂ
ｅで表される核融合反応を誘起することができ、短寿命
放射性同位体であるベリリウム−７とα粒子を生成する
ことができる。また、高エネルギー粒子１９として水素
原子核を、窒素−１５を含むターゲット材１３に照射す
ることで、１５Ｎ（ｐ，ｎ）１５Ｏで表される核融合反
応を誘起することができ、短寿命放射性同位体である酸
素−１５と中性子を生成することができる。
【００４７】また、照射部材１１として重水素原子を含
むものを使用することで、高エネルギーの正イオンとし
て主に重水素原子核（ｄ）が発生するので、この高エネ
ルギーの重水素原子核を、炭素−１２を含むターゲット
材１３に照射することで、１ ２Ｃ（ｄ，ｎ）１３Ｎで表
される核融合反応を誘起することができ、短寿命放射性
同位体である窒素−１３と中性子を生成することができ
る。また、高エネルギー粒子１９として重水素原子核
を、窒素−１４を含むターゲット材１３に照射すること
で、１４Ｎ（ｄ，ｎ）１５Ｏで表される核融合反応を誘
起することができ、短寿命放射性同位体である酸素−１
５と中性子を生成することができる。さらに、高エネル
ギー粒子１９として重水素原子核を、ネオン−２０を含
むターゲット材１３に照射することで、２０Ｎｅ（ｄ，
α）１８Ｆで表される核融合反応を誘起することがで
き、短寿命放射性同位体であるフッ素−１８とα粒子を
生成することができる。
むものを使用することで、高エネルギーの正イオンとし
て主に重水素原子核（ｄ）が発生するので、この高エネ
ルギーの重水素原子核を、炭素−１２を含むターゲット
材１３に照射することで、１ ２Ｃ（ｄ，ｎ）１３Ｎで表
される核融合反応を誘起することができ、短寿命放射性
同位体である窒素−１３と中性子を生成することができ
る。また、高エネルギー粒子１９として重水素原子核
を、窒素−１４を含むターゲット材１３に照射すること
で、１４Ｎ（ｄ，ｎ）１５Ｏで表される核融合反応を誘
起することができ、短寿命放射性同位体である酸素−１
５と中性子を生成することができる。さらに、高エネル
ギー粒子１９として重水素原子核を、ネオン−２０を含
むターゲット材１３に照射することで、２０Ｎｅ（ｄ，
α）１８Ｆで表される核融合反応を誘起することがで
き、短寿命放射性同位体であるフッ素−１８とα粒子を
生成することができる。
【００４８】さらに、上述の出力のレーザ光線１８の照
射によって発生するＸ線、正イオン等の粒子のエネルギ
ーは核分裂反応の閾値以上になるため、容易に核反応を
誘起することができる。例えば、照射部材１１として水
素原子を含むものを、ターゲット材１３としてウラン等
を含むものを使用し、高エネルギー、例えば１０ＭｅＶ
程度のエネルギーを持つ水素イオンをターゲット材１３
に照射することでウラン等に核分裂反応を起こさせるこ
とが可能である。
射によって発生するＸ線、正イオン等の粒子のエネルギ
ーは核分裂反応の閾値以上になるため、容易に核反応を
誘起することができる。例えば、照射部材１１として水
素原子を含むものを、ターゲット材１３としてウラン等
を含むものを使用し、高エネルギー、例えば１０ＭｅＶ
程度のエネルギーを持つ水素イオンをターゲット材１３
に照射することでウラン等に核分裂反応を起こさせるこ
とが可能である。
【００４９】また、原子核を励起することも可能であ
る。即ち、レーザ光線１８を照射部材１１に照射するこ
とで発生する高エネルギー粒子１９によってターゲット
材１３中の原子核を励起して核異性体を生成することが
できる。核異性体がより安定した核異性体に変化する核
異性体転移現象では一定エネルギーのγ線が放出される
ので、ラインスペクトルのγ線源を得ることができると
ともに、γ線レーザへの展開が可能である。
る。即ち、レーザ光線１８を照射部材１１に照射するこ
とで発生する高エネルギー粒子１９によってターゲット
材１３中の原子核を励起して核異性体を生成することが
できる。核異性体がより安定した核異性体に変化する核
異性体転移現象では一定エネルギーのγ線が放出される
ので、ラインスペクトルのγ線源を得ることができると
ともに、γ線レーザへの展開が可能である。
【００５０】本発明では、核反応を誘起する高エネルギ
ー粒子１９を発生させるために超短パルスのレーザ光線
１８を使用しているので、原子炉や加速器等を使用して
核反応を誘起する場合に比べて、装置を大幅に小型化す
ることができるとともに、遮蔽設備を簡単なものにする
ことができる。このため、核反応を利用して製造される
放射性同位体等を低コストで提供することができる。ま
た、放射線の管理が容易になる。さらに、放射線医療施
設等の放射性同位体の消費場所により近い場所で放射性
同位体の製造が可能になり、特に半減期の短い放射性同
位体の製造に適している。
ー粒子１９を発生させるために超短パルスのレーザ光線
１８を使用しているので、原子炉や加速器等を使用して
核反応を誘起する場合に比べて、装置を大幅に小型化す
ることができるとともに、遮蔽設備を簡単なものにする
ことができる。このため、核反応を利用して製造される
放射性同位体等を低コストで提供することができる。ま
た、放射線の管理が容易になる。さらに、放射線医療施
設等の放射性同位体の消費場所により近い場所で放射性
同位体の製造が可能になり、特に半減期の短い放射性同
位体の製造に適している。
【００５１】また、本発明はレーザ光線１８を照射する
ことで核反応を誘起するので、核反応の制御が簡単であ
る。つまり、レーザ光線１８のオン・オフによって核反
応を誘起したり停止させたりすることができる。また、
レーザ光線１８の照射密度や出力等によって発生させる
高エネルギー粒子１９のエネルギーを調整することがで
き、核反応の量を制御することができる。
ことで核反応を誘起するので、核反応の制御が簡単であ
る。つまり、レーザ光線１８のオン・オフによって核反
応を誘起したり停止させたりすることができる。また、
レーザ光線１８の照射密度や出力等によって発生させる
高エネルギー粒子１９のエネルギーを調整することがで
き、核反応の量を制御することができる。
【００５２】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、上述の説明では、照射部材１１とターゲッ
ト材１３を異なる部材としていたが、これらを同一部材
としてレーザ光線１８を照射した部材に含まれる原子核
に核反応を誘起するようにしても良い。この場合には、
核反応の起きる範囲をレーザ光線１８の照射領域の近傍
に限定することができる。
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、上述の説明では、照射部材１１とターゲッ
ト材１３を異なる部材としていたが、これらを同一部材
としてレーザ光線１８を照射した部材に含まれる原子核
に核反応を誘起するようにしても良い。この場合には、
核反応の起きる範囲をレーザ光線１８の照射領域の近傍
に限定することができる。
【００５３】また、上述の説明では、高エネルギー粒子
１９が主に水素原子核又は重水素原子核である場合につ
いて説明したが、例えば主に三重水素原子核であっても
良く、さらには、これらが混じったものであっても良
い。
１９が主に水素原子核又は重水素原子核である場合につ
いて説明したが、例えば主に三重水素原子核であっても
良く、さらには、これらが混じったものであっても良
い。
【００５４】また、核反応による生成物の半減期よりも
短い間隔でレーザ光線１８の照射を繰り返し行うように
しても良い。この様にすることで、半減期の短い生成物
を蓄積することができる。
短い間隔でレーザ光線１８の照射を繰り返し行うように
しても良い。この様にすることで、半減期の短い生成物
を蓄積することができる。
【００５５】さらに、上述の説明では、照射部材１１を
薄膜としていたが、ガスジェットでも良い。即ち、例え
ばガスの高速流にレーザ光線１８を照射するようにして
も良い。
薄膜としていたが、ガスジェットでも良い。即ち、例え
ばガスの高速流にレーザ光線１８を照射するようにして
も良い。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の核反応の
誘起方法では、照射部材の電離が可能なエネルギーのレ
ーザ光線を照射部材に瞬間的に照射して高エネルギー粒
子を発生させ、この高エネルギー粒子をターゲット材に
照射して核反応を誘起するので、簡便に核反応を誘起す
ることができる。すなわち、原子炉や加速器を使用して
核反応を誘起する場合に比べて、取り扱いが容易で、し
かも低コストで核反応を誘起することができる。このた
め、大型構造物の設備診断、医療応用などに使用される
種々のＸ線、電子ビーム、イオンビーム、放射性同位体
等を低コストで簡便に供給することができる。また、線
源として放射性同位体を使用する必要がないので、放射
線管理面でも有利である。
誘起方法では、照射部材の電離が可能なエネルギーのレ
ーザ光線を照射部材に瞬間的に照射して高エネルギー粒
子を発生させ、この高エネルギー粒子をターゲット材に
照射して核反応を誘起するので、簡便に核反応を誘起す
ることができる。すなわち、原子炉や加速器を使用して
核反応を誘起する場合に比べて、取り扱いが容易で、し
かも低コストで核反応を誘起することができる。このた
め、大型構造物の設備診断、医療応用などに使用される
種々のＸ線、電子ビーム、イオンビーム、放射性同位体
等を低コストで簡便に供給することができる。また、線
源として放射性同位体を使用する必要がないので、放射
線管理面でも有利である。
【００５７】また、本発明の核反応誘起装置では、照射
部材と、該照射部材の電離が可能なエネルギーのレーザ
光線を照射部材に照射して高エネルギー粒子を発生させ
るレーザ光線照射手段と、高エネルギー粒子によって核
反応を誘起される原子核を含むターゲット材を備えてい
るので、簡便な装置で核反応を誘起することができる。
このため、低コストで放射性同位体や線源を得ることが
できる。
部材と、該照射部材の電離が可能なエネルギーのレーザ
光線を照射部材に照射して高エネルギー粒子を発生させ
るレーザ光線照射手段と、高エネルギー粒子によって核
反応を誘起される原子核を含むターゲット材を備えてい
るので、簡便な装置で核反応を誘起することができる。
このため、低コストで放射性同位体や線源を得ることが
できる。
【図１】本発明に係る核反応の誘起方法を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２】本発明に係る核反応誘起装置を示す概念図であ
る。
る。
【図３】レーザ光線の強さと発生するイオンの最大エネ
ルギーとの関係を示す図である。
ルギーとの関係を示す図である。
１１ 照射部材 １２ レーザ光線照射手段 １３ ターゲット材 １８ レーザ光線 １９ 高エネルギー粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597015922 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシ ティ オブ ミシガン Ｔｈｅ Ｒｅｇｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｈｉ ｇａｎ アメリカ合衆国 ミシガン 48109−1280, アン アーバー， エス． ステイト ストリート 3003， ルーム 2071， ウ ォルベリン タワー Ｗｏｌｖｅｒｉｎｅ Ｔｏｗｅｒ， Ｒｏ ｏｍ 2071， 3003 Ｓ． Ｓｔａｔｅ Ｓｔｒｅｅｔ， Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ， ＭＩ 48109−1280， Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 根本 孝七 東京都狛江市岩戸北２−11−１ 財団法人 電力中央研究所 狛江研究所内 (72)発明者 名雪 琢弥 東京都狛江市岩戸北２−11−１ 財団法人 電力中央研究所 狛江研究所内 (72)発明者 アナトリー， マクシムチャック アメリカ合衆国 48109−2099 ミシガン 州 アン アーバー， ボニスティール 2200， アイエスティー ビルディング ユニバーシティー オブ ミシガン， セ ンター フォー ウルトラファスト オプ ティカル サイエンス内 (72)発明者 バレリー ユ． バイセンコフ アメリカ合衆国 48109−2099 ミシガン 州 アン アーバー， ボニスティール 2200， アイエスティー ビルディング ユニバーシティー オブ ミシガン， セ ンター フォー ウルトラファスト オプ ティカル サイエンス内 (72)発明者 スディープ バネルジー アメリカ合衆国 48109−2099 ミシガン 州 アン アーバー， ボニスティール 2200， アイエスティー ビルディング ユニバーシティー オブ ミシガン， セ ンター フォー ウルトラファスト オプ ティカル サイエンス内 (72)発明者 シャオティング グ アメリカ合衆国 48109−2099 ミシガン 州 アン アーバー， ボニスティール 2200， アイエスティー ビルディング ユニバーシティー オブ ミシガン， セ ンター フォー ウルトラファスト オプ ティカル サイエンス内 (72)発明者 カーク フリッポ アメリカ合衆国 48109−2099 ミシガン 州 アン アーバー， ボニスティール 2200， アイエスティー ビルディング ユニバーシティー オブ ミシガン， セ ンター フォー ウルトラファスト オプ ティカル サイエンス内 (72)発明者 ジェラルド モウロウ アメリカ合衆国 48109−2099 ミシガン 州 アン アーバー， ボニスティール 2200， アイエスティー ビルディング ユニバーシティー オブ ミシガン， セ ンター フォー ウルトラファスト オプ ティカル サイエンス内 (72)発明者 ドナルド アムシュタッダー アメリカ合衆国 48109−2099 ミシガン 州 アン アーバー， ボニスティール 2200， アイエスティー ビルディング ユニバーシティー オブ ミシガン， セ ンター フォー ウルトラファスト オプ ティカル サイエンス内
Claims (22)
- 【請求項１】 照射部材の電離が可能なエネルギーのレ
ーザ光線を前記照射部材に瞬間的に照射して高エネルギ
ー粒子を発生させ、この高エネルギー粒子をターゲット
材に照射して核反応を誘起することを特徴とする核反応
の誘起方法。 - 【請求項２】 前記レーザ光線は、パルス幅が１０ピコ
秒以下のパルスレーザ光線であることを特徴とする請求
項１記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項３】 前記ターゲット材と前記照射部材は同一
部材であることを特徴とする請求項１または２記載の核
反応の誘起方法。 - 【請求項４】 前記ターゲット材は、前記照射部材と異
なる部材であることを特徴とする請求項１または２記載
の核反応の誘起方法。 - 【請求項５】 前記高エネルギー粒子を１００キロ電子
ボルト以上の運動エネルギーに加速できる大きさのエネ
ルギーを有するレーザ光線を前記照射部材に照射するこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の核反
応の誘起方法。 - 【請求項６】 前記高エネルギー粒子は、電子、電磁
波、正イオンのうち少なくともいずれか一つであること
を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の核反応
の誘起方法。 - 【請求項７】 前記高エネルギー粒子を前記照射部材の
レーザ照射面に対して垂直かつレーザの照射源から離れ
る方向に加速することを特徴とする請求項１から６のい
ずれかに記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項８】 前記高エネルギー粒子は水素原子核、重
水素原子核、三重水素原子核のうち少なくともいずれか
一つであり、当該高エネルギー粒子を前記ターゲット材
に照射して核融合反応を誘起することを特徴とする請求
項１から７のいずれかに記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項９】 高エネルギー粒子として水素原子核を、
ボロン−１１を含むターゲット材に照射し、１１Ｂ
（ｐ，ｎ）１１Ｃで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１０】 高エネルギー粒子として重水素原子
を、ボロン−１０を含むターゲット材に照射し、１０Ｂ
（ｄ，ｎ）１１Ｃで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１１】 高エネルギー粒子として水素原子核
を、ボロン−１０を含むターゲット材に照射し、１０Ｂ
（ｐ，α）７Ｂｅで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１２】 高エネルギー粒子として重水素原子
を、炭素−１２を含むターゲット材に照射し、１２Ｃ
（ｄ，ｎ）１３Ｎで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１３】 高エネルギー粒子として水素原子核
を、窒素−１４を含むターゲット材に照射し、１４Ｎ
（ｐ，α）１１Ｃで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１４】 高エネルギー粒子として水素原子核
を、酸素−１６を含むターゲット材に照射し、１６Ｏ
（ｐ，α）１３Ｎで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１５】 高エネルギー粒子として重水素原子核
を、窒素−１４を含むターゲット材に照射し、１４Ｎ
（ｄ，ｎ）１５Ｏで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１６】 高エネルギー粒子として水素原子核
を、窒素−１５を含むターゲット材に照射し、１５Ｎ
（ｐ，ｎ）１５Ｏで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１７】 高エネルギー粒子として重水素原子核
を、ネオン−２０を含むターゲット材に照射し、２０Ｎ
ｅ（ｄ，α）１８Ｆで表される核融合反応を誘起するこ
とを特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１８】 高エネルギー粒子として水素原子核
を、酸素−１８を含むターゲット材に照射し、１８Ｏ
（ｐ，ｎ）１８Ｆで表される核融合反応を誘起すること
を特徴とする請求項８記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項１９】 核反応による生成物の半減期よりも短
い間隔で前記レーザ光線の照射を繰り返し行うことを特
徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の核反応の
誘起方法。 - 【請求項２０】 前記照射部材は、薄膜またはガスジェ
ットであることを特徴とする請求項１から１９のいずれ
かに記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項２１】 前記高エネルギー粒子を前記ターゲッ
ト材に照射して前記ターゲット材中の原子核を励起させ
ることを特徴とする請求項１から７、１９、２０のいず
れかに記載の核反応の誘起方法。 - 【請求項２２】 照射部材と、該照射部材の電離が可能
なエネルギーのレーザ光線を前記照射部材に照射して高
エネルギー粒子を発生させるレーザ光線照射手段と、前
記高エネルギー粒子によって核反応を誘起される原子核
を含むターゲット材を備えることを特徴とする核反応誘
起装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000295208A JP4913938B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 核反応の誘起方法および核反応誘起装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000295208A JP4913938B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 核反応の誘起方法および核反応誘起装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011275774A Division JP5134723B2 (ja) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | 核反応の誘起方法および核反応誘起装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107494A true JP2002107494A (ja) | 2002-04-10 |
| JP4913938B2 JP4913938B2 (ja) | 2012-04-11 |
Family
ID=18777670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000295208A Expired - Fee Related JP4913938B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 核反応の誘起方法および核反応誘起装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4913938B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003337200A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-28 | Natl Inst Of Radiological Sciences | 極低温クラスタ／スラッシュガスターゲットの製造方法とその装置 |
| JP2004191124A (ja) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高エネルギー粒子の発生方法および高エネルギー粒子発生装置 |
| JP2004212181A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 重陽子発生ターゲット及び重陽子発生ターゲット装置 |
| WO2004095473A1 (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-04 | Japan Science And Technology Agency | 高速粒子発生装置 |
| US6909764B2 (en) * | 2000-11-08 | 2005-06-21 | The Regents Of The University Of Michigan | Method and apparatus for high-energy generation and for inducing nuclear reactions |
| JP2006242647A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高エネルギー粒子発生方法及び高エネルギー粒子発生装置 |
| JP2007215774A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Graduate School For The Creation Of New Photonics Industries | 遺伝子改変装置 |
| JP2008022994A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Japan Atomic Energy Agency | 粒子線治療装置 |
| JP2009014671A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザプラズマイオン源用ターゲットおよびレーザプラズマイオン発生装置 |
| JP2011108579A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Japan Atomic Energy Agency | 荷電粒子加速方法及び荷電粒子加速装置、粒子線照射装置、医療用粒子線照射装置 |
| WO2011074612A1 (ja) | 2009-12-16 | 2011-06-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | 核融合ターゲット材、核融合装置、及び核融合方法 |
| JP2012513085A (ja) * | 2008-12-18 | 2012-06-07 | イサム・リサーチ・デベロツプメント・カンパニー・オブ・ザ・ヘブルー・ユニバーシテイ・オブ・エルサレム・リミテッド | 高速イオンを発生させるためのシステム及び方法 |
| US9236215B2 (en) | 2009-12-20 | 2016-01-12 | HIL Applied Medical, Ltd. | System for fast ions generation and a method thereof |
| KR101628168B1 (ko) * | 2015-03-06 | 2016-06-08 | 한국원자력연구원 | 튜브형 타겟을 구비한 레이저 유도 중성자 발생장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09251096A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan | 酸素添加反応の放射検出方法 |
| JPH09318799A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | １３ｎ−アンモニアの製造方法及び装置 |
| JPH10206597A (ja) * | 1997-01-23 | 1998-08-07 | Rikagaku Kenkyusho | 低速陽電子ビーム発生方法及び装置 |
| JP2001013296A (ja) * | 1999-06-28 | 2001-01-19 | Hitachi Ltd | 放射性核種製造装置 |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000295208A patent/JP4913938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09251096A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan | 酸素添加反応の放射検出方法 |
| JPH09318799A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | １３ｎ−アンモニアの製造方法及び装置 |
| JPH10206597A (ja) * | 1997-01-23 | 1998-08-07 | Rikagaku Kenkyusho | 低速陽電子ビーム発生方法及び装置 |
| JP2001013296A (ja) * | 1999-06-28 | 2001-01-19 | Hitachi Ltd | 放射性核種製造装置 |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6909764B2 (en) * | 2000-11-08 | 2005-06-21 | The Regents Of The University Of Michigan | Method and apparatus for high-energy generation and for inducing nuclear reactions |
| JP2003337200A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-28 | Natl Inst Of Radiological Sciences | 極低温クラスタ／スラッシュガスターゲットの製造方法とその装置 |
| JP2004191124A (ja) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高エネルギー粒子の発生方法および高エネルギー粒子発生装置 |
| JP4641139B2 (ja) * | 2002-12-10 | 2011-03-02 | 財団法人電力中央研究所 | 高エネルギー粒子の発生方法および高エネルギー粒子発生装置 |
| JP2004212181A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 重陽子発生ターゲット及び重陽子発生ターゲット装置 |
| US7460228B2 (en) | 2003-04-23 | 2008-12-02 | Japan Science And Technology Agency | Fast particle generating apparatus |
| JP2004325198A (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-18 | Japan Science & Technology Agency | 高速粒子発生装置 |
| WO2004095473A1 (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-04 | Japan Science And Technology Agency | 高速粒子発生装置 |
| JP2006242647A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高エネルギー粒子発生方法及び高エネルギー粒子発生装置 |
| JP2007215774A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Graduate School For The Creation Of New Photonics Industries | 遺伝子改変装置 |
| JP4713362B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-06-29 | 学校法人光産業創成大学院大学 | 遺伝子改変装置 |
| JP2008022994A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Japan Atomic Energy Agency | 粒子線治療装置 |
| JP2009014671A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザプラズマイオン源用ターゲットおよびレーザプラズマイオン発生装置 |
| KR101564360B1 (ko) | 2008-12-18 | 2015-10-29 | 이섬 리서치 디벨러프먼트 컴파니 오브 더 히브루 유니버시티 오브 예루살렘 엘티디. | 고속 이온 생성 시스템 및 그 생성 방법 |
| JP2012513085A (ja) * | 2008-12-18 | 2012-06-07 | イサム・リサーチ・デベロツプメント・カンパニー・オブ・ザ・ヘブルー・ユニバーシテイ・オブ・エルサレム・リミテッド | 高速イオンを発生させるためのシステム及び方法 |
| US20160351369A1 (en) * | 2008-12-18 | 2016-12-01 | Yissum Research Development Company Of Hebrew University Of Jerusalem, Ltd. | System For Fast Ions Generation And A Method Thereof |
| US9711319B2 (en) * | 2008-12-18 | 2017-07-18 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem, Ltd. | System for fast ions generation and a method thereof |
| JP2011108579A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Japan Atomic Energy Agency | 荷電粒子加速方法及び荷電粒子加速装置、粒子線照射装置、医療用粒子線照射装置 |
| WO2011074612A1 (ja) | 2009-12-16 | 2011-06-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | 核融合ターゲット材、核融合装置、及び核融合方法 |
| CN102714062A (zh) * | 2009-12-16 | 2012-10-03 | 浜松光子学株式会社 | 核聚变靶材、核聚变装置以及核聚变方法 |
| CN102714062B (zh) * | 2009-12-16 | 2015-04-01 | 浜松光子学株式会社 | 核聚变靶材、核聚变装置以及核聚变方法 |
| US9363882B2 (en) | 2009-12-16 | 2016-06-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Neutron generation target, device, and method |
| US9236215B2 (en) | 2009-12-20 | 2016-01-12 | HIL Applied Medical, Ltd. | System for fast ions generation and a method thereof |
| KR101628168B1 (ko) * | 2015-03-06 | 2016-06-08 | 한국원자력연구원 | 튜브형 타겟을 구비한 레이저 유도 중성자 발생장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4913938B2 (ja) | 2012-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6909764B2 (en) | Method and apparatus for high-energy generation and for inducing nuclear reactions | |
| Rosmej et al. | High-current laser-driven beams of relativistic electrons for high energy density research | |
| Wang et al. | Power scaling for collimated γ-ray beams generated by structured laser-irradiated targets and its application to two-photon pair production | |
| Tajima | Laser acceleration in novel media | |
| Moreau et al. | Enhanced electron acceleration in aligned nanowire arrays irradiated at highly relativistic intensities | |
| JP4913938B2 (ja) | 核反応の誘起方法および核反応誘起装置 | |
| Tsymbalov et al. | Efficient electron injection by hybrid parametric instability and forward direct laser acceleration in subcritical plasma | |
| Rosmej et al. | Bright betatron radiation from direct-laser-accelerated electrons at moderate relativistic laser intensity | |
| Bulanov et al. | Neutrino oscillation studies with laser-driven beam dump facilities | |
| JP3959228B2 (ja) | 放射化分析方法および放射化分析装置 | |
| CN112309590A (zh) | 一种低温可控核聚变装置及其实现方式 | |
| US9839113B2 (en) | Solid media wakefield accelerators | |
| Hadjisolomou et al. | Gamma-ray flash in the interaction of a tightly focused single-cycle ultra-intense laser pulse with a solid target | |
| Jiang et al. | Microstructure-assisted laser-driven photonuclear pulsed neutron source | |
| Kolenatý et al. | Electron-positron pairs and radioactive nuclei production by irradiation of high-Z target with γ-photon flash generated by an ultra-intense laser in the λ 3 regime | |
| JP5134723B2 (ja) | 核反応の誘起方法および核反応誘起装置 | |
| Ledingham | Laser induced nuclear physics and applications | |
| Koltsov | Prospects for Plasma De-Excitation of 186 m Re Nuclear Isomer | |
| US6252921B1 (en) | Nuclear isomers as neutron and energy sources | |
| Raffestin et al. | Modeling of high-energy particles and radiation production for multipetawatt laser facilities | |
| Ledingham et al. | Laser-induced nuclear physics and applications | |
| Silano et al. | Selective activation with all-laser-driven Thomson γ-rays | |
| Rosmej et al. | High current well-directed beams of super-ponderomotive electrons for laser driven nuclear physics applications | |
| Hadjisolomou et al. | Attosecond gamma-ray flashes and electron-positron pairs in dyadic laser interaction with micro-wire | |
| Sarri et al. | A table-top laser-based source of short, collimated, ultra-relativistic positron beams |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070129 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090916 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091216 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100520 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110920 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111216 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120117 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120120 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150127 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |