JP2003130998A - Method and device for gamma ray generation - Google Patents

Method and device for gamma ray generation

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JP2003130998A
JP2003130998A JP2001258235A JP2001258235A JP2003130998A JP 2003130998 A JP2003130998 A JP 2003130998A JP 2001258235 A JP2001258235 A JP 2001258235A JP 2001258235 A JP2001258235 A JP 2001258235A JP 2003130998 A JP2003130998 A JP 2003130998A
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JP
Japan
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gamma ray
generated
boron
fusion reaction
metal
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Application number
JP2001258235A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidetsugu Ikegami
栄胤 池上
Yoshio Araki
義雄 荒木
Hironobu Kimura
博信 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently generate gamma ray an easily control the generation and termination of gamma ray and generation rate. SOLUTION: An air-tight vessel 4 containing molten material 1 of alloy or mixture of boron and a metal having catalytic function of fusion reaction and sealed with hydrogen gas 6 in the space, electrodes 2 arranged in the space of the air-tight vessel 4, a power source 5 for impressing a voltage between the electrodes 2 and the molten material 1 of the alloy or mixture of boron and metal having catalytic function of fusion reaction are provided. Hydrogen ion beam produced by discharge generated between the molten material 1 of the alloy or mixture of boron and metal is irradiated on the surface of the molten material 1 of the alloy or mixture of boron and metal having catalytic function of fusion reaction to generate gamma ray by non-thermonuclear fusion reaction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガンマ線の高い透
過性を利用した各種物質、製品等の非破壊検査、医療用
のガンマカメラ等種々の分野で使用されているガンマ線
発生方法及び装置(ガンマ線源)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gamma ray generation method and device (gamma ray generation) used in various fields such as non-destructive inspection of various substances and products utilizing high transmittance of gamma rays and gamma camera for medical use. Source).

【0002】[0002]

【従来の技術】現在使用されているガンマ線源には、原
子炉、加速器利用、そしてガンマ線放出核種の3種類が
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION There are three types of gamma ray sources currently in use: nuclear reactors, accelerator utilization, and gamma ray emitting nuclides.

【0003】第1の原子炉は、原子炉内での核分裂によ
って発生するガンマ線を利用するものであり、第2の加
速器利用は、加速器によって加速された荷電粒子線をタ
ーゲットに衝突させ、ガンマ線を発生させるものであ
る。最後のガンマ線放出核種は、崩壊過程でガンマ線を
放出するCo-60等の核種から放射されるガンマ線を利用
するものである。
The first nuclear reactor utilizes gamma rays generated by nuclear fission in the nuclear reactor, and the second accelerator utilization causes a charged particle beam accelerated by the accelerator to collide with a target to emit gamma rays. It is what is generated. The last gamma-ray emitting nuclide utilizes gamma rays emitted from nuclides such as Co-60, which emits gamma rays during the decay process.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のガンマ線源の課
題としては、原子炉の場合は大型であり、利用上の制限
が大きい。加速器利用の場合は大型の加速器が必要であ
り、簡単に利用できるものではない。第3のガンマ線放
出核種は移動線源として扱う場合は、小型で扱いやすい
が、利用できるガンマ線強度が小さいことや、取り扱う
人の放射線被曝等の問題もあり、利用目的が制限される
欠点がある。
The problem with the conventional gamma ray source is that it is large in the case of a nuclear reactor and its utilization is largely restricted. When using an accelerator, a large accelerator is required and it is not easy to use. The third gamma-ray emitting nuclide is small and easy to handle when it is used as a mobile radiation source, but it has a drawback that the purpose of use is limited due to problems such as low usable gamma-ray intensity and radiation exposure of the person who handles it. .

【0005】そこで、本発明では利用上の制限が少な
く、取り扱いやすいガンマ線発生方法及び装置を提供す
ることを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a gamma ray generating method and apparatus which are less restricted in use and easy to handle.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、ガンマ線発生過程として、溶融リチウ
ム内のボロン混合物でおこる下記(1)式の非熱核融合
反応を利用する。
In order to achieve the above object, the present invention utilizes a non-thermonuclear fusion reaction of the following formula (1) which occurs in a boron mixture in molten lithium as a gamma ray generation process.

【0007】 11B + 1H → 12C + γ (1) 水素イオンビームを照射することにより、γ線が放出さ
れる。
[0007] By irradiating the 11 B + 1 H → 12 C + γ (1) a hydrogen ion beam, gamma rays are emitted.

【0008】(1)式は、左辺のボロン(ホウ素)の同
位体の一種11Bの1原子と水素Hの1原子の非熱核融合
反応により、右辺の炭素原子(12C)とγ線が生成する
ことを示している。
The formula (1) is obtained by a non-thermonuclear fusion reaction of one atom of the isotope of boron (boron) 11 B on the left side with one atom of hydrogen H, and the carbon atom ( 12 C) on the right side and γ-rays. Is generated.

【0009】この反応は水素イオンビームの照射の停止
で即座に終了するので、容易にガンマ線発生の制御が可
能であり、使用しないときには放射線の放出が無いた
め、利用上の制限が少なく、取り扱い易いガンマ線源を
提供することが可能である。
Since this reaction is immediately terminated when the irradiation of the hydrogen ion beam is stopped, it is possible to easily control the generation of gamma rays, and since no radiation is emitted when it is not used, there are few restrictions on use and it is easy to handle. It is possible to provide a gamma ray source.

【0010】請求項1に対応する発明では、ボロンおよ
び核融合反応の触媒作用を持つ金属との合金又は混合の
溶融体の表面に水素イオンビームを照射することにより
非熱核融合反応を誘発する。その際に(1)式に従いガ
ンマ線が発生するが、これをガンマ線源として利用す
る。
In the invention corresponding to claim 1, a non-thermal nuclear fusion reaction is induced by irradiating the surface of a melt of an alloy or a mixture with boron and a metal having a catalytic action for the nuclear fusion reaction with a hydrogen ion beam. . At that time, gamma rays are generated according to the equation (1), and this is used as a gamma ray source.

【0011】請求項2に対応する発明では、請求項1に
対応する発明のガンマ線発生方法において、照射する水
素イオンビームの照射量に従い発生するガンマ線量が変
化することになるため、単位時間に照射する水素イオン
ビームの量を調節することにより発生するガンマ線ビー
ムの発生量を制御できるようにするものである。
In the invention corresponding to claim 2, in the gamma ray generating method of the invention according to claim 1, since the gamma dose generated changes according to the irradiation amount of the hydrogen ion beam to be irradiated, irradiation is performed in a unit time. The amount of gamma ray beam generated can be controlled by adjusting the amount of hydrogen ion beam.

【0012】請求項3に対応する発明では、請求項1に
対応する発明のガンマ線発生方法において、照射する水
素イオンビームの照射量の空間分布に従い発生するガン
マ線量の分布も変化することになるため、照射する水素
イオンビームの分布を必要に応じて制御することによ
り、発生するガンマ線ビームの発生量分布を制御できる
ようにするものである。
In the invention according to claim 3, in the gamma ray generating method of the invention according to claim 1, the distribution of the gamma dose generated also changes according to the spatial distribution of the irradiation amount of the hydrogen ion beam for irradiation. By controlling the distribution of the irradiation hydrogen ion beam as necessary, it is possible to control the generation amount distribution of the generated gamma ray beam.

【0013】請求項4に対応する発明は、ボロンおよび
核融合反応の触媒作用を持つ金属との合金又は混合の溶
融体が収容され、且つ空間部に水素ガスが封入された密
閉容器と、この密閉容器の前記空間部に配設された電極
と、この電極と前記ボロンおよび核融合反応の触媒作用
を持つ金属との合金又は混合の溶融体との間に電圧を印
加する電源とを備え、前記電極と前記ボロンおよび核融
合反応の触媒作用を持つ金属との合金又は混合の溶融体
との間で発生する放電により生成される水素イオンビー
ムを前記ボロンおよび核融合反応の触媒作用を持つ金属
との合金又は混合の溶融体の表面に照射して非熱核融合
反応によりガンマ線を発生させる。
The invention corresponding to claim 4 is a closed container in which a melt of an alloy or a mixture of boron and a metal having a catalytic action for a nuclear fusion reaction is contained, and a hydrogen gas is sealed in a space, An electrode disposed in the space of the closed container, and a power source for applying a voltage between the electrode and an alloy or a melt of the boron and a metal having a catalytic action of a fusion reaction, or a molten material, A hydrogen ion beam generated by an electric discharge generated between the electrode and an alloy or a mixed melt of the boron and the metal catalyzing the fusion reaction is used to generate a hydrogen ion beam and the metal catalyzing the fusion reaction. Gamma rays are generated by a non-thermonuclear fusion reaction by irradiating the surface of an alloy or a mixed melt with.

【0014】請求項5に対応する発明は、請求項4に対
応する発明のガンマ線発生装置において、前記電源を可
変電源として、電圧又は電流を変更することにより、単
位時間に照射する水素イオンビームの量を調節して発生
するガンマ線の強度を制御する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the gamma ray generator according to the fourth aspect of the invention, the power source is a variable power source. Control the intensity of the gamma rays generated by adjusting the amount.

【0015】請求項6に対応する発明は、請求項4に対
応する発明のガンマ線発生装置において、前記密閉容器
内に水素ガスを供給する水素ガス供給手段を設け、この
水素ガス供給手段より供給される水素ガス圧を調節する
ことにより、照射する水素イオンビームの空間的な密度
分布を調節して発生するガンマ線の放射分布を制御す
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the gamma ray generator according to the fourth aspect of the present invention, a hydrogen gas supply means for supplying hydrogen gas is provided in the closed container, and the hydrogen gas supply means supplies the hydrogen gas. By adjusting the hydrogen gas pressure, the spatial distribution of the density of the irradiated hydrogen ion beam is adjusted to control the gamma ray emission distribution.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明によるガンマ線発生装置の
第1の実施の形態を示す構成図である。図1において、
4は密閉容器で、この密閉容器4内にボロン混合溶融体
1が収容され、その液面上方の空間部に一対の電極2が
配設されると共に、水素ガス6が封入されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a gamma ray generator according to the present invention. In FIG.
Reference numeral 4 denotes an airtight container in which the boron mixed melt 1 is housed, a pair of electrodes 2 is arranged in a space above the liquid surface, and hydrogen gas 6 is enclosed.

【0018】電極2とボロン混合溶融体1との間に容器
外部に設けられた電源5及びこの電源5のオン、オフを
行うスイッチ12が接続されている。図中で7の矢印は
水素イオンの流れを示しており、矢印3は発生したガン
マ線の流れを示している。
A power source 5 provided outside the container and a switch 12 for turning the power source 5 on and off are connected between the electrode 2 and the boron mixed melt 1. In the figure, the arrow 7 indicates the flow of hydrogen ions, and the arrow 3 indicates the flow of generated gamma rays.

【0019】次に本実施の形態の作用について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0020】図1において、スイッチ12を閉じると、
密閉容器4内のボロン混合溶融体1とその上方に配置し
た電極2との間に電源5より発生した電圧が印加され、
密閉容器4内に封入した水素ガス6中で放電が発生す
る。このとき放電により水素ガス6の一部、又はほとん
どが電離して水素イオンとなる。
In FIG. 1, when the switch 12 is closed,
A voltage generated by a power source 5 is applied between the boron mixed melt 1 in the closed container 4 and the electrode 2 arranged above it.
Discharge occurs in the hydrogen gas 6 sealed in the closed container 4. At this time, a part or most of the hydrogen gas 6 is ionized by the discharge to become hydrogen ions.

【0021】水素イオンは、電極2とボロン混合溶融体
1との間の電界により加速されて、水素イオンの流れ7
を形成する。この水素イオンの流れ7は、ボロン混合溶
融体1の表面に達して、(1)式の非熱核融合反応が誘
起される。この反応により発生するガンマ線γは上方に
放出され、発生ガンマ線の流れ3を形成する。
Hydrogen ions are accelerated by the electric field between the electrode 2 and the boron mixed melt 1 and the hydrogen ions flow 7
To form. This hydrogen ion flow 7 reaches the surface of the boron mixed melt 1 and induces the non-thermonuclear fusion reaction of the equation (1). Gamma rays γ generated by this reaction are emitted upward to form a stream 3 of generated gamma rays.

【0022】このときスイッチ12を開けば、放電が停
止して水素イオンの流れ7は消失するので、発生ガンマ
線の流れ3も消失し、ガンマ線の発生を容易に制御可能
となる。
At this time, if the switch 12 is opened, the discharge is stopped and the flow 7 of hydrogen ions disappears. Therefore, the flow 3 of generated gamma rays also disappears, and the generation of gamma rays can be easily controlled.

【0023】図2は、本発明によるガンマ線発生装置の
第2の実施の形態を示す構成図である。図2において、
4は密閉容器で、この密閉容器4内にボロン混合溶融体
1が収容され、その液面上方の空間部に一対の電極2が
配設されると共に、水素ガス6が封入されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the gamma ray generator according to the present invention. In FIG.
Reference numeral 4 denotes an airtight container in which the boron mixed melt 1 is housed, a pair of electrodes 2 is arranged in a space above the liquid surface, and hydrogen gas 6 is enclosed.

【0024】電極2とボロン混合溶融体1との間に容器
外部に設けられた可変電源8が接続され、この可変電源
8は電圧又は電流を自由に変更可能に通電できるもので
ある。図中で7の矢印は、水素イオンの流れを示してお
り、矢印3は発生したガンマ線の流れを示している。
A variable power source 8 provided outside the container is connected between the electrode 2 and the boron mixed melt 1, and the variable power source 8 can energize so that the voltage or current can be freely changed. In the figure, the arrow 7 indicates the flow of hydrogen ions, and the arrow 3 indicates the flow of generated gamma rays.

【0025】次に本実の形態の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0026】図2において、密閉容器4内のボロン混合
溶融体1とその上方に配置した電極2の間に可変電源8
より電圧を印加すると、密閉容器4内に封入した水素ガ
ス6中で放電が発生し、この放電により水素ガス6の一
部、又はほとんどが電離して水素イオンとなる。
In FIG. 2, a variable power source 8 is provided between the boron mixed melt 1 in the closed container 4 and the electrode 2 arranged above it.
When a higher voltage is applied, a discharge is generated in the hydrogen gas 6 sealed in the closed container 4, and part or most of the hydrogen gas 6 is ionized by this discharge to become hydrogen ions.

【0027】水素イオンは、電極2とボロン混合溶融体
1との間の電界により加速されて、水素イオンの流れ7
を形成する。この水素イオンの流れ7は、ボロン混合溶
融体1の表面に達して、(1)式の非熱核融合反応が誘
起される。この反応により発生するガンマ線γは上方に
放出され、発生ガンマ線の流れ3を形成する。
The hydrogen ions are accelerated by the electric field between the electrode 2 and the boron mixed melt 1 and the hydrogen ions flow 7
To form. This hydrogen ion flow 7 reaches the surface of the boron mixed melt 1 and induces the non-thermonuclear fusion reaction of the equation (1). Gamma rays γ generated by this reaction are emitted upward to form a stream 3 of generated gamma rays.

【0028】このとき可変電源8の電圧又は電流を変更
すると放電電流が変化し、ボロン混合溶融体1の表面へ
の水素イオンの流れ7の量を調節することができる。
At this time, when the voltage or current of the variable power source 8 is changed, the discharge current is changed, and the amount of the hydrogen ion flow 7 to the surface of the boron mixed melt 1 can be adjusted.

【0029】(1)式から分かるように水素1個に対し
11Bの1原子が非熱核融合反応し、炭素原子(12C)
とガンマ線γが生成するので、水素イオンの流れに比例
してガンマ線の流れ3の量、すなわちガンマ線発生量を
制御できることを示している。
As can be seen from the formula (1), one atom of 11 B reacts with one hydrogen atom in a non-thermonuclear fusion reaction, and a carbon atom ( 12 C)
And gamma ray γ are generated, the amount of gamma ray flow 3, that is, the amount of gamma ray generated can be controlled in proportion to the flow of hydrogen ions.

【0030】従って、本発明により、目的に応じて最適
なガンマ線発生量を得ることができ、利用上の制限が少
なく、取り扱いやすいガンマ線線源を得ることができ
る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain the optimum gamma ray generation amount according to the purpose, and to obtain the gamma ray source which is easy to handle and has few restrictions in use.

【0031】図3は、本発明によるガンマ線発生装置の
第3の実施の形態を示す構成図である。図3において、
4は密閉容器で、この密閉容器4内にボロン混合溶融体
1が収容され、その液面上方の空間部に一対の電極2が
配設されると共に、水素ガス6が封入されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the gamma ray generator according to the present invention. In FIG.
Reference numeral 4 denotes an airtight container in which the boron mixed melt 1 is housed, a pair of electrodes 2 is arranged in a space above the liquid surface, and hydrogen gas 6 is enclosed.

【0032】電極2とボロン混合溶融体1との間には、
容器外部に設けられた電源5が接続されている。
Between the electrode 2 and the boron mixed melt 1,
A power source 5 provided outside the container is connected.

【0033】また、密閉容器4の一部に水素ガス供給口
10が設けられ、この水素ガス供給口10に水素ガスボ
ンベ11が水素ガス圧力調整用バルブ9を介して接続さ
れている。水素ガス圧力調整用バルブ9は、密閉容器4
内の水素ガスの圧力を調節するものである。図中で7の
矢印は水素イオンの流れを示しており、矢印3は発生し
たガンマ線の流れを示している。
A hydrogen gas supply port 10 is provided in a part of the closed container 4, and a hydrogen gas cylinder 11 is connected to the hydrogen gas supply port 10 through a hydrogen gas pressure adjusting valve 9. The hydrogen gas pressure adjusting valve 9 is a closed container 4
The pressure of the hydrogen gas inside is adjusted. In the figure, the arrow 7 indicates the flow of hydrogen ions, and the arrow 3 indicates the flow of generated gamma rays.

【0034】次に本実施の形態の作用について説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described.

【0035】図3において、密閉容器4内のボロン混合
溶融体1とその上方に配置した電極2との間に電源8よ
り発生した電圧が印加されると、密閉容器4内に封入し
た水素ガス6中で放電が発生する。このとき放電により
水素ガス6の一部、又はほとんどが電離して水素イオン
となる。
In FIG. 3, when a voltage generated by a power supply 8 is applied between the boron mixed melt 1 in the closed container 4 and the electrode 2 arranged above it, the hydrogen gas sealed in the closed container 4 is applied. Discharge occurs in 6. At this time, a part or most of the hydrogen gas 6 is ionized by the discharge to become hydrogen ions.

【0036】水素イオンは、電極2とボロン混合溶融体
1の間の電界により加速されて、水素イオンの流れ7を
形成する。この水素イオンの流れ7は、ボロン混合溶融
体1の表面に達して、(1)式の非熱核融合反応が誘起
される。この反応により発生するガンマ線γは上方に放
出され、発生ガンマ線の流れ3を形成する。
The hydrogen ions are accelerated by the electric field between the electrode 2 and the boron mixed melt 1 to form a hydrogen ion stream 7. This hydrogen ion flow 7 reaches the surface of the boron mixed melt 1 and induces the non-thermonuclear fusion reaction of the equation (1). Gamma rays γ generated by this reaction are emitted upward to form a stream 3 of generated gamma rays.

【0037】このとき水素ガス圧力調節バルブ9を調節
すると、密閉容器4内の水素ガス圧力が変わる。密閉容
器4内の水素ガス圧力が変わると、電極2とボロン混合
溶融体1の間の放電状態が変化し、生成される水素イオ
ンの密度(量)が変化し、電極2とボロン混合溶融体1
との間に形成される水素イオンの流れ7の量が変わると
ともに、水素ガス圧力の変化に伴い水素イオンの流れの
中での水素ガス同士の衝突頻度が変化するので、水素イ
オンの運動エネルギーの放電状態が変化する。
At this time, if the hydrogen gas pressure adjusting valve 9 is adjusted, the hydrogen gas pressure in the closed container 4 changes. When the hydrogen gas pressure in the closed container 4 changes, the discharge state between the electrode 2 and the boron mixed melt 1 changes, the density (amount) of hydrogen ions generated changes, and the electrode 2 and the boron mixed melt change. 1
Since the amount of hydrogen ion flow 7 formed between and changes with the change of hydrogen gas pressure, the collision frequency of hydrogen gas in the flow of hydrogen ions also changes. The discharge state changes.

【0038】この場合、(1)式の反応発生量は水素イ
オンのエネルギーと共に指数関数的に増大することが、
下記の先願で開示されている。
In this case, the amount of reaction generated in the equation (1) increases exponentially with the energy of hydrogen ions.
It is disclosed in the following prior application.

【0039】特願2001-001056「溶融リチウム核融合反
応発生方法および核融合エネルギー供給装置」、特願20
01-177670「核融合発電方法および核融合発電装置」、
特願2001-216026「非熱核融合発電方法および非熱核融
合発電装置」これらの影響で、ボロン混合溶融体1の表
面に達した水素イオンとボロン原子の反応である(1)
式の反応の発生量が変化し、ガンマ線発生量を制御でき
る。
Japanese Patent Application No. 2001-001056 “Molten Lithium Fusion Reaction Generating Method and Fusion Energy Supply Device”, Japanese Patent Application No. 20
01-177670 "Fusion power generation method and fusion power generation device",
Japanese Patent Application No. 2001-216026 "Non-thermo-nuclear fusion power generation method and non-thermo-nuclear fusion power generation device" These are the reactions between hydrogen ions reaching the surface of the boron mixed melt 1 and boron atoms (1).
The amount of reaction of the formula changes, and the amount of gamma ray generation can be controlled.

【0040】図4は、本発明によるガンマ線発生装置の
第4の実施の形態を示す構成図である。図4において、
4は密閉容器で、この密閉容器4内にボロン混合溶融体
1が収容され、その液面上方の空間部に一対の可変電極
13が配設されると共に、水素ガス6が封入されてい
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the gamma ray generator according to the present invention. In FIG.
Reference numeral 4 denotes an airtight container in which the boron mixed melt 1 is housed, a pair of variable electrodes 13 is arranged in a space above the liquid surface, and hydrogen gas 6 is enclosed.

【0041】可動電極13とボロン混合溶融体1との間
に容器外部に設けられた電源5が接続されている。図中
で7の矢印は水素イオンの流れを示しており、矢印3は
発生したガンマ線の流れを示している。
A power source 5 provided outside the container is connected between the movable electrode 13 and the boron mixed melt 1. In the figure, the arrow 7 indicates the flow of hydrogen ions, and the arrow 3 indicates the flow of generated gamma rays.

【0042】次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0043】図4において、密閉容器4内のボロン混合
溶融体1とその上方に配置した可動電極13との間に電
源5より発生した電圧が印加されると、密閉容器4内に
封入した水素ガス6中で放電を発生する。このとき放電
により水素ガス6の一部、又はほとんどが電離して水素
イオンとなる。
In FIG. 4, when the voltage generated by the power supply 5 is applied between the boron mixed melt 1 in the closed container 4 and the movable electrode 13 arranged above it, the hydrogen sealed in the closed container 4 is applied. A discharge is generated in the gas 6. At this time, a part or most of the hydrogen gas 6 is ionized by the discharge to become hydrogen ions.

【0044】水素イオンは、可動電極13とボロン混合
溶融体1の間との電界により加速されて、水素イオンの
流れ7を形成する。この水素イオンの流れ7は、ボロン
混合溶融体1の表面に達して、(1)式の非熱核融合反
応が誘起される。この反応により発生するガンマ線γは
上方に放出され、発生ガンマ線の流れ3を形成する。
The hydrogen ions are accelerated by the electric field between the movable electrode 13 and the boron mixed melt 1 to form a hydrogen ion stream 7. This hydrogen ion flow 7 reaches the surface of the boron mixed melt 1 and induces the non-thermonuclear fusion reaction of the equation (1). Gamma rays γ generated by this reaction are emitted upward to form a stream 3 of generated gamma rays.

【0045】このとき可動電極を動かすと可動電極13
とボロン混合溶融体1との間の電界が変化し、水素イオ
ンの流れ7の分布が変化する。この水素イオンの流れ7
の分布が変化するとボロン混合溶融体1の表面に達する
水素イオンの分布が変化することになるため、ボロン混
合溶融体1の表面に達した水素イオンとボロン原子の反
応である(1)式の反応の発生量の分布が変化し、それ
によりガンマ線発生量の分布が変わることになる。この
性質を利用してガンマ線の流れの分布をも制御できる。
At this time, when the movable electrode is moved, the movable electrode 13
The electric field between the boron melt 1 and the boron mixed melt 1 changes, and the distribution of the hydrogen ion flow 7 changes. This hydrogen ion flow 7
Since the distribution of hydrogen ions reaching the surface of the boron-mixed melt 1 will change when the distribution of is changed, it is a reaction between hydrogen ions reaching the surface of the boron-mixed melt 1 and boron atoms. The distribution of the amount of generated reaction changes, which changes the distribution of the amount of generated gamma rays. This property can also be used to control the distribution of gamma ray flow.

【0046】従って、本発明により、目的に応じて最適
なガンマ線発生量の分布を得ることができ、利用上の制
限が少なく、取り扱いやすいガンマ線源を得ることがで
きる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain the optimum distribution of the gamma ray generation amount according to the purpose, and the gamma ray source which is easy to handle with few restrictions in use.

【0047】以上各実施の形態で述べたガンマ線源から
得られるガンマ線は、物質に関する透過性が高いため、
厚い大型構造物の内部欠陥検査や、大型動物の病気診断
に応用することができる。また、医学的にはガンの治療
にも応用できる。
Since the gamma rays obtained from the gamma ray source described in each of the above-described embodiments have high permeability to substances,
It can be applied to the inspection of internal defects of thick large structures and the diagnosis of diseases of large animals. It can also be applied medically to the treatment of cancer.

【0048】図5は、本発明によるガンマ線発生装置の
応用例を示す構成図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an application example of the gamma ray generator according to the present invention.

【0049】図5において、21は真空排気可能な筒状
の反応容器で、この反応容器21はその長手方向の適宜
個所に絶縁リング22が設けられている。このような反
応容器22内の上部周面には、陽極23が設けられ、低
部にはボロン混合液体リチウム24が収容されると共
に、周面にボロン混合液体リチウムを含浸させた陰極2
5が配設され、且つ容器内に水素ガスが封入されてい
る。
In FIG. 5, reference numeral 21 denotes a cylindrical reaction container capable of being evacuated, and this reaction container 21 is provided with an insulating ring 22 at an appropriate position in the longitudinal direction. An anode 23 is provided on the upper peripheral surface of the reaction vessel 22, a boron mixed liquid lithium 24 is contained in the lower portion, and a cathode 2 having the peripheral surface impregnated with the boron mixed liquid lithium is provided.
5 is provided, and hydrogen gas is sealed in the container.

【0050】上記陰極25は、反応容器21の底部でボ
ロン混合液体リチウム24と接触させてあり、毛細管現
象で陰極内に液体リチウムが染み込むような材質で構成
されている。
The cathode 25 is brought into contact with the boron-mixed liquid lithium 24 at the bottom of the reaction vessel 21, and is made of a material that allows the liquid lithium to soak into the cathode due to a capillary phenomenon.

【0051】また、陰極25と陽極23との間にはパル
ス電源装置26が接続され、反応容器21の上部に水素
注入装置27とリチウムとの核融合で発生するヘリウム
回収装置28が接続され、さらに反応容器21の底部に
はリチウム計測純化系29が接続されている。
Further, a pulse power supply device 26 is connected between the cathode 25 and the anode 23, and a hydrogen injection device 27 and a helium recovery device 28 generated by nuclear fusion of lithium are connected to the upper part of the reaction vessel 21, Further, a lithium measurement purification system 29 is connected to the bottom of the reaction vessel 21.

【0052】さらに、反応容器21の外周面には熱交換
システム30とこの熱交換システム30から得られる熱
エネルギーを利用する熱利用システム31に供給可能に
なっている。
Further, the heat exchange system 30 and the heat utilization system 31 utilizing the heat energy obtained from the heat exchange system 30 can be supplied to the outer peripheral surface of the reaction vessel 21.

【0053】一方、反応容器21の絶縁リングより下方
の核融合反応部に対応させて断熱材33で覆われ、また
容器底部側の一部を除いて反応容器21の全周囲部がガ
ンマ線遮蔽材32で覆われている。
On the other hand, the reaction container 21 is covered with a heat insulating material 33 corresponding to the fusion reaction portion below the insulating ring, and the entire peripheral portion of the reaction vessel 21 except for a part on the bottom side of the vessel is a gamma ray shielding material. It is covered with 32.

【0054】従って、このような構成のガンマ線発生装
置において、水素注入装置27より反応容器21内に水
素ガスを封入した状態で、パルス電源装置26によりパ
ルス放電を行うことにより、核融合反応が生じ、この反
応により発生するガンマ線が容器底部より放出される。
Therefore, in the gamma ray generator having such a structure, a nuclear fusion reaction occurs by performing pulse discharge with the pulse power supply device 26 in a state where hydrogen gas is filled in the reaction vessel 21 from the hydrogen injection device 27. , Gamma rays generated by this reaction are emitted from the bottom of the container.

【0055】また、核融合反応の結果発生するヘリウム
は、ヘリウム回収装置28により系外に排除される。
Helium generated as a result of the nuclear fusion reaction is removed from the system by the helium recovery device 28.

【0056】さらに、核融合反応により得られるエネル
ギーは、熱交換システム30及び熱利用システム31に
より容易に取出せる。
Further, the energy obtained by the nuclear fusion reaction can be easily extracted by the heat exchange system 30 and the heat utilization system 31.

【0057】このときリチウムの状態は、リチウム計測
純化系29によりモニタされ、長時間運転を安定に行う
ことができる。
At this time, the state of lithium is monitored by the lithium measurement purification system 29, and long-term operation can be stably performed.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ガン
マ線を効率的に発生させ、ガンマ線の発生・停止、その
発生量を容易に制御でき、利用上の制限が少なく取り扱
い易いガンマ線発生方法及び装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently generate gamma rays, easily control the generation / stoppage of gamma rays, and the amount of generation thereof. And a device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるガンマ線発生装置の第1の実施の
形態を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a gamma ray generator according to the present invention.

【図2】本発明によるガンマ線発生装置の第2の実施の
形態を示す構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of a gamma ray generator according to the present invention.

【図3】本発明によるガンマ線発生装置の第3の実施の
形態を示す構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of a gamma ray generator according to the present invention.

【図4】本発明によるガンマ線発生装置の第4の実施の
形態を示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of a gamma ray generator according to the present invention.

【図5】本発明によるガンマ線発生装置の応用例を示す
構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an application example of a gamma ray generator according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ボロン混合溶融体 2:電極 3:発生ガンマ線の流れ 4:密閉容器 5:電源 6:水素ガス 7:水素イオンの流れ(水素イオンビーム) 8:可変電源 9:水素ガス圧力調整用バルブ 10:水素供給口 11:水素ガスボンベ 12:スイッチ 13:可動電極 21:反応容器 22:絶縁リング 23:陽極 24:ボロン混合液体リチウム 25:陰極 26:パルス電源装置 27:水素注入装置 28:ヘリウム回収装置 29:リチウム計測純化系 30:熱交換システム 31:熱利用システム 32:ガンマ線遮蔽材 33:断熱材 1: Boron mixed melt 2: Electrode 3: Flow of generated gamma rays 4: Airtight container 5: Power supply 6: Hydrogen gas 7: Hydrogen ion flow (hydrogen ion beam) 8: Variable power supply 9: Valve for adjusting hydrogen gas pressure 10: Hydrogen supply port 11: Hydrogen gas cylinder 12: Switch 13: movable electrode 21: Reaction vessel 22: Insulation ring 23: Anode 24: Boron mixed liquid lithium 25: Cathode 26: Pulse power supply device 27: Hydrogen injection device 28: Helium recovery device 29: Lithium measurement purification system 30: Heat exchange system 31: Heat utilization system 32: Gamma ray shielding material 33: Heat insulating material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 義雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 木村 博信 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshio Araki             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Hironobu Kimura             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ボロンおよび核融合反応の触媒作用を持
つ金属との合金又は混合の溶融体の表面に水素イオンビ
ームを照射して非熱核融合反応を誘発し、その際に発生
するガンマ線を利用可能にしたことを特徴とするガンマ
線発生方法。
1. A non-thermal nuclear fusion reaction is induced by irradiating the surface of a molten body of an alloy or a mixture with a metal having a catalytic action of boron and a nuclear fusion reaction with a hydrogen ion beam, and gamma rays generated at that time are generated. A gamma ray generation method characterized by being made available.
【請求項2】 請求項1記載のガンマ線発生方法におい
て、単位時間に照射する水素イオンビームの量を調節し
て発生するガンマ線の強度を制御することを特徴とする
ガンマ線発生方法。
2. The gamma ray generating method according to claim 1, wherein the intensity of the gamma ray generated is controlled by adjusting the amount of the hydrogen ion beam applied per unit time.
【請求項3】 請求項1記載のガンマ線発生方法におい
て、照射する水素イオンビームの空間的な密度分布を調
節して発生するガンマ線の放射分布を制御することを特
徴とするガンマ線発生方法。
3. The gamma ray generating method according to claim 1, wherein the radiation density distribution of the gamma rays generated by controlling the spatial density distribution of the hydrogen ion beam to be irradiated is controlled.
【請求項4】 ボロンおよび核融合反応の触媒作用を持
つ金属との合金又は混合の溶融体が収容され、且つ空間
部に水素ガスが封入された密閉容器と、この密閉容器の
前記空間部に配設された電極と、この電極と前記ボロン
および核融合反応の触媒作用を持つ金属との合金又は混
合の溶融体との間に電圧を印加する電源とを備え、 前記電極と前記ボロンおよび核融合反応の触媒作用を持
つ金属との合金又は混合の溶融体との間で発生する放電
により生成される水素イオンビームを前記ボロンおよび
核融合反応の触媒作用を持つ金属との合金又は混合の溶
融体の表面に照射して非熱核融合反応によりガンマ線を
発生させることを特徴とするガンマ線発生装置。
4. A closed container containing a melt of an alloy or a mixture of boron and a metal having a catalytic action for a nuclear fusion reaction, and a space filled with hydrogen gas, and the space of the closed container. An electrode disposed between the electrode and a power source for applying a voltage between the electrode and a melt of an alloy or a mixture of the boron and a metal having a catalytic action for a fusion reaction, and the electrode, the boron and the nucleus Fusion of an alloy or a mixture of a metal with a metal catalyzing a fusion reaction or a hydrogen ion beam generated by an electric discharge generated by a discharge generated between the metal and an alloy or a mixture of a metal catalyzing a fusion reaction A gamma ray generator characterized by irradiating the surface of the body to generate gamma rays by a non-thermonuclear fusion reaction.
【請求項5】 請求項4記載のガンマ線発生装置におい
て、前記電源を可変電源として、電圧又は電流を変更す
ることにより、単位時間に照射する水素イオンビームの
量を調節して発生するガンマ線の強度を制御することを
特徴とするガンマ線発生装置。
5. The gamma ray generator according to claim 4, wherein the power source is a variable power source, and the voltage or current is changed to adjust the amount of hydrogen ion beam irradiated per unit time to generate the intensity of gamma rays. A gamma ray generator characterized by controlling the.
【請求項6】 請求項4記載のガンマ線発生装置におい
て、前記密閉容器内に水素ガスを供給する水素ガス供給
手段を設け、この水素ガス供給手段より供給される水素
ガス圧を調節することにより、照射する水素イオンビー
ムの空間的な密度分布を調節して発生するガンマ線の放
射分布を制御することを特徴とするガンマ線発生装置。
6. The gamma ray generator according to claim 4, wherein hydrogen gas supply means for supplying hydrogen gas is provided in the closed container, and the hydrogen gas pressure supplied from the hydrogen gas supply means is adjusted, A gamma ray generator characterized by controlling the radiation density distribution of gamma rays generated by adjusting the spatial density distribution of the hydrogen ion beam for irradiation.
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