【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽子や重陽子等の粒子を加速するリングサイクロトロンにおいて粒子軌道を整える磁場を形成するトリムコイルの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陽子や重陽子等の粒子を加速するリングサイクロトロンは、その一例の概念図である図６に示すように、粒子を出射する粒子発生器６１と、該粒子発生器６１から出射される粒子を高周波電流を付与して加速する線形加速器６２と、該線形加速器６２から出射される粒子を周回させ且つ高周波電流を付与して更に加速する粒子蓄積リング６３と、当該粒子蓄積リング６３によって所定速度まで加速した粒子を実験装置６５に導くための輸送ライン６４とを備えて構成されている。
【０００３】
粒子蓄積リング６３には、トリムコイルを備えるセクタ１′が複数設けられており、このトリムコイルによって形成する磁場によって粒子軌道を制御するようになっている。
【０００４】
セクタ１′は、図７に上面板を開いた状態の概念斜視図を示すように、周方向に所定角度範囲で分割形成された粒子の流路である部分チェンバ２０′を囲む真空容器１０′の内部に、トリムコイル３０′が当該リングサイクロトロンの径方向に複数配設されて構成されており、また、その部分チェンバ２０′はその端部の連結フランジ２２′を介して隣接する部分チャンパと連結されて全体として環状を呈するようになっている。
【０００５】
トリムコイル３０′は、概念図である図８に示すように、部分チェンバ２０′の上下両側にそれぞれ導線３５が対応して配設されると共に、これら導線３０′が同方向に電流が流れるように接続されて構成されている。
【０００６】
このようなトリムコイル３０′の導線３５は、外形が角で中空の銅管によって形成されて内部を冷却水が流通するようになっており、両端部は円形に変換されて真空容器１０′の側板１１′を貫通して外部に引き出され、図示しない電源装置及び給水装置に接続される。
【０００７】
導線３５が真空容器１０′の側板１１′を貫通する部位は、図９（Ａ）に外側から見た図，（Ｂ）にその断面図を示すように、導線３５の外周に絶縁材を介してスリーブ３６が外挿され、このスリーブ３６の外挿部位で側板１１′の開口部を貫通して二重のフランジ部材４１，４２によって固定されている。即ち、側板１１′の開口部に外側から大フランジ４１が嵌合してシール材４１Ａを介して締着されると共に、この大フランジ４１に形成された貫通孔に小フランジ４２が嵌合してスリーブ３６の外周との間にシール材４２Ａを介して締着され、これによってステンレス合金製の真空容器１０′との絶縁と真空容器１０′内の気密を保持し得るようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のごときトリムコイル構成では、導線３５の引き出し部構成に起因して引き出し部の側板１１′の外部には広いスペースが必要である一方、セクタ１′の側方には共振器等の機器が極めて隣接して配設されるため、トリムコイル３０′（導線３５）の配設位置からそのまま外部に引き出すことはできず、このため、図７中に示すように各トリムコイル３０′の導線３５をそれぞれ真空容器１０′の側板１１′の内面に沿って這わせて部分チャンバ２０′より外周側に導き、そこで纏めて外部に引き出すようになっている。
【０００９】
その結果、導線３５の配設経路や真空容器からの引き出し部の構造が複雑で広い配設スペースも必要で不合理な構成であると共に、配設作業も極めて面倒であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、単純で合理的に構成でき、製作も容易なリングサイクロトロンにおけるトリムコイル構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明に係るリングサイクロトロンにおけるトリムコイル構造は、チェンバを囲んで形成された真空容器の内部に、トリムコイル導線部材が、前記チェンバに沿って配設されると共に前記真空容器の側壁を貫通して外部機器に接続されて成るトリムコイル構造において、前記真空容器の側板間に、前記トリムコイル導線部材の配設経路に沿ってシールド管部材が気密的に架設されると共に、該シールド管部材の内部に、前記トリムコイル導線部材が絶縁部材を介して絶縁状態で挿通配設されて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記シールド管部材は、上記側板にその周囲で気密的に溶接固定されて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るリングサイクロトロンにおけるトリムコイル構造の一構成例を適用したセクタの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２の平面図、図４は図２のＢ矢視図である。
【００１４】
セクタ１は、真空容器１０が所定曲率で湾曲した部分ビームチェンバ２０を覆うように形成されると共に、部分ビームチェンバ２０の上下両面に沿って複数のトリムコイル３０が径方向に所定間隔で配設されて構成されている。
【００１５】
真空容器１０は、周囲がステンレス合金製の側板１１によって囲まれると共に上下両面がそれぞれステンレス合金製の上下板で気密的に閉塞されるようになっている。尚、図は便宜上面板を開放して内部を示してある。
【００１６】
部分ビームチェンバ２０は、真空容器１０を左右方向に水平に貫通する断面形状が平たい矩形の通路２１を形成している。その端部には連結フランジ２２が設けられており、この連結フランジ２２を介して隣接する部分ビームチェンバと結合し、当該部分ビームチェンバ２０は全体として略円環状となるようになっているものである。
【００１７】
トリムコイル３０は、真空容器１０の左右の側板１１の間にその配設経路に沿って配設されたシールド管部材としてのステンレス鋼管製のカバースリーブ３２の内部に、トリムコイル導線部材としての銅管３１が絶縁材３３を介して嵌挿されて構成されている。尚、図３中、１２はカバースリーブ３２を連結フランジ２２の外面に固定する固定金具である。カバースリーブ３２は銅管３１とは絶縁材３３を介して絶縁状態にあるため、部分ビームチェンバ２０に直接支持することができる。
【００１８】
カバースリーブ３２の端部は、側板１１に開口形成された貫通開口部１１Ａに嵌合するプラグ３４をその外面側まで貫通し、この外面側で周囲が気密的に溶接されている。
【００１９】
側板１１の貫通開口部１１Ａは、その径がトリムコイル３０（カバースリーブ３２）より所定量大きく、また、外側が大径化する段付きを備えて形成されている。
【００２０】
プラグ３４は、真空容器１０及びカバースリーブ３２に溶接可能なステンレス合金によって形成され、貫通開口部１１Ａに嵌合してその外側の周囲が側板１１に気密的に溶接されると共に、その中央をカバースリーブ３２が貫通して前述の如く外面側で溶接されている。
【００２１】
カバースリーブ３２に挿通された銅管３１の両端は、カバースリーブ３２の端面から突出して（即ち側板１１から突出して）、側板１１の外面に沿って上側又は下側に屈曲されており、図示しないが導管を介して電源装置及び冷却水供給装置に接続されて、電流及び内部に冷却水が供給されるようになっている。
【００２２】
トリムコイル３０のこのような配設は、図５（Ａ）に全体図，（Ｂ）にその端部の拡大断面図を示すように、端部が直管状の銅管３１をカバースリーブ３２に絶縁材層３３を介して嵌挿した二重管３０Ａを形成し、その両端を側板１１の貫通開口部１１Ａに挿通して所定位置に配置した後、外側からプラグ３４を嵌合してカバースリーブ３２の端部とプラグ３４及びプラグ３４と側板１１とを溶接すると共に、突出する銅管２１の先端部を屈曲することで行う。本構成例では、このような配設工程とするために側板１１の貫通開口部１１Ａは二重管３０Ａの所定位置への配置を可能とする大きさに設定されており、カバースリーブ３２の外周と貫通開口部１１Ａの内周との間に形成される隙間をプラグ３４によって埋めるように構成されているものである。従って、二重管３０Ａの配置が可能であれば、プラグ３４を用いることなくカバースリーブ３２を直接側板１１に溶接するように構成しても良いものである。
【００２３】
また、図５に示す二重管３０Ａは、所定幅のポリイミド樹脂テープ部３３Ａが所定間隔で配設されると共に、それらポリイミド樹脂テープ部３３Ａの間がグラスファイバー部３３Ｂとされて、カバースリーブ３２の内部に絶縁材層３３と銅管３１が同心状となって、カバースリーブ３２の内部に銅管３１を完全に絶縁した状態で保持する構造となっている。これは、銅管３１の外面にポリイミド樹脂テープを所定幅で所定間隔に巻き付ける（ポリイミド樹脂テープ部３３Ａ）と共に、それらの間にグラスファイバーを充填（グラスファイバー部３３Ｂ）してカバースリーブ３２に挿入することで形成される。尚、絶縁材はポリイミド樹脂やグラスファイバーに限るものではなく、所定の絶縁性能及び耐放射線性能を有するものであれば適用可能であり、また、一種類（例えばポリイミド樹脂）を単独で用いても良いものである。
【００２４】
上記のごときトリムコイル３０の構成によれば、真空容器１０の左右の側板１１の間に真空容器１０の気密を保つように配設されたカバースリーブ３２の内部に銅管３１が絶縁材３３を介して配設されているため、真空容器１０の側板１１の直ぐ外側で銅管３１を屈曲して配管することができ、当該セクタ１に隣接する機器に干渉することなく配管することができる。従って、真空容器１０の内部を外周側に引き回して配管することなく配設部位でそのまま外部に引き出すことができ、形状を単純化できると共に組立作業も容易となり、製作コストを低減できるものである。
【００２５】
また、銅管３１の引き出し部位における真空容器１０の気密は、カバースリーブ３２のプラグ３４への溶接及びプラグ３４の側板１１への溶接によって保持することができ、シール等を用いることなく簡単な構成で気密構造が可能なものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明に係るリングサイクロトロンにおけるトリムコイル構造によれば、チェンバを囲んで形成された真空容器の内部に、トリムコイル導線部材が、チェンバに沿って配設されると共に真空容器の側壁を貫通して外部機器に接続されて成るトリムコイル構造において、真空容器の側板間にトリムコイル導線部材の配設経路に沿ってシールド管部材が気密的に架設され、該シールド管部材の内部に、トリムコイル導線部材が絶縁部材を介して絶縁状態で挿通配設されて構成されていることにより、真空容器の側板の直ぐ外側でトリムコイル導線部材を屈曲して配管することができ、隣接する機器に干渉することなく配管することができため、真空容器の内部を外周側に引き回して配管することなく配設部位でそのまま外部に引き出すことができ、形状を単純化できると共に組立作業も容易となり、製作コストを低減できるものである。
【００２７】
また、シールド管部材は、側板にその周囲で気密的に溶接固定されて構成されていることにより、Ｏリング等のシール材を用いることなく簡単な構成で真空容器の気密を完全に保つように構成できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るリングサイクロトロンにおけるトリムコイル構造の一構成例を適用したセクタの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図２のＢ矢視図である。
【図５】（Ａ）はトリムコイルの全体図，（Ｂ）はその端部の拡大断面図である。
【図６】リングサイクロトロンの一例の概念図である。
【図７】従来例としてのセクタの概念斜視図である。
【図８】トリムコイルの説明図である。
【図９】トリムコイルの真空容器からの引き出し部の従来構成を示し（Ａ）は真空容器の外側から見た図，（Ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１０ 真空容器
１１ 側板
２０ 部分チェンバ（チェンバ）
３０ トリムコイル
３１ 銅管（トリムコイル導線部材）
３２ シールドスリーブ（シールド管部材）
３３ 絶縁層（絶縁部材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a trim coil that forms a magnetic field that arranges particle trajectories in a ring cyclotron that accelerates particles such as protons and deuterons.
[0002]
[Prior art]
A ring cyclotron for accelerating particles such as protons and deuterons, as shown in FIG. 6 which is a conceptual diagram of an example thereof, emits particles from a particle generator 61 and particles emitted from the particle generator 61 at a high frequency. A linear accelerator 62 that accelerates by applying an electric current, a particle accumulation ring 63 that circulates particles emitted from the linear accelerator 62 and further accelerates by applying a high-frequency current, and accelerates to a predetermined speed by the particle accumulating ring 63 And a transportation line 64 for guiding the produced particles to the experimental device 65.
[0003]
The particle storage ring 63 is provided with a plurality of sectors 1 ′ having a trim coil, and the particle trajectory is controlled by a magnetic field formed by the trim coil.
[0004]
As shown in the conceptual perspective view of the state in which the upper surface plate is opened in FIG. 7, the sector 1 ′ is a vacuum vessel 10 ′ surrounding a partial chamber 20 ′ that is a flow path of particles divided and formed in a predetermined angular range in the circumferential direction. A plurality of trim coils 30 'are arranged in the radial direction of the ring cyclotron, and the partial chamber 20' is connected to an adjacent partial champ via a connecting flange 22 'at the end. They are connected to form a ring as a whole.
[0005]
As shown in FIG. 8, which is a conceptual diagram, the trim coil 30 ′ is provided with conductors 35 corresponding to the upper and lower sides of the partial chamber 20 ′, and currents flow through these conductors 30 ′ in the same direction. Connected to and configured.
[0006]
The conductive wire 35 of such a trim coil 30 'is formed by a hollow copper tube having a square outer shape so that cooling water flows therethrough, and both ends are converted into a circular shape so that the vacuum vessel 10' It passes through the side plate 11 ′, is drawn to the outside, and is connected to a power supply device and a water supply device (not shown).
[0007]
The portion where the conductive wire 35 penetrates the side plate 11 ′ of the vacuum vessel 10 ′ is viewed from the outside in FIG. 9A, and the cross-sectional view thereof is shown in FIG. The sleeve 36 is extrapolated and passes through the opening of the side plate 11 ′ at the extrapolated portion of the sleeve 36 and is fixed by double flange members 41 and 42. That is, the large flange 41 is fitted into the opening of the side plate 11 'from the outside and fastened via the sealing material 41A, and the small flange 42 is fitted into the through hole formed in the large flange 41. The sleeve 36 is fastened to the outer periphery of the sleeve 36 via a sealing material 42A, whereby the insulation from the stainless steel vacuum vessel 10 'and the airtightness in the vacuum vessel 10' can be maintained.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional trim coil configuration, a large space is required outside the side plate 11 'of the lead portion due to the lead portion configuration of the conductor 35, while a resonator or the like is located on the side of the sector 1'. Since these devices are arranged very adjacent to each other, the trim coil 30 ′ (conductor 35) cannot be pulled out as it is from the position where the trim coil 30 ′ (conductive wire 35) is disposed. Therefore, as shown in FIG. These lead wires 35 are guided along the inner surface of the side plate 11 ′ of the vacuum vessel 10 ′ and guided to the outer peripheral side from the partial chamber 20 ′.
[0009]
As a result, there is a problem in that the arrangement path of the conductive wire 35 and the structure of the lead-out portion from the vacuum vessel are complicated and a large arrangement space is required, which is an unreasonable configuration and the arrangement work is extremely troublesome.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a trim coil structure in a ring cyclotron that can be simply and rationally configured and can be easily manufactured.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The trim coil structure in the ring cyclotron according to the present invention that achieves the above object is characterized in that a trim coil conductor member is disposed along the chamber in a vacuum vessel formed so as to surround the chamber. In the trim coil structure formed by penetrating the side wall and connected to an external device, a shield tube member is airtightly installed between the side plates of the vacuum vessel along the arrangement path of the trim coil conductor member. The trim coil conductor member is inserted and arranged in an insulated state through an insulating member inside a shield tube member.
[0012]
In addition, the shield tube member is configured to be hermetically welded and fixed to the side plate around the side plate.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 is a perspective view of a sector to which a configuration example of a trim coil structure in a ring cyclotron according to the present invention is applied, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of FIG. FIG.
[0014]
The sector 1 is formed so that the vacuum vessel 10 covers the partial beam chamber 20 curved with a predetermined curvature, and a plurality of trim coils 30 are arranged along the upper and lower surfaces of the partial beam chamber 20 at predetermined intervals in the radial direction. Has been configured.
[0015]
The vacuum container 10 is surrounded by a side plate 11 made of stainless alloy, and both upper and lower surfaces are hermetically closed by upper and lower plates made of stainless alloy. In the drawing, the face plate is opened for the sake of convenience.
[0016]
The partial beam chamber 20 forms a rectangular passage 21 having a flat cross-sectional shape that penetrates the vacuum vessel 10 horizontally in the left-right direction. A connecting flange 22 is provided at an end of the connecting beam 22. The connecting beam is connected to an adjacent partial beam chamber via the connecting flange 22, and the partial beam chamber 20 has a substantially annular shape as a whole. is there.
[0017]
The trim coil 30 is provided with a copper as a trim coil conductor member inside a cover sleeve 32 made of stainless steel pipe as a shield pipe member disposed between the left and right side plates 11 of the vacuum vessel 10 along the arrangement path. The tube 31 is configured to be inserted through an insulating material 33. In FIG. 3, reference numeral 12 denotes a fixing bracket for fixing the cover sleeve 32 to the outer surface of the connecting flange 22. Since the cover sleeve 32 is insulated from the copper tube 31 via the insulating material 33, it can be directly supported by the partial beam chamber 20.
[0018]
The end portion of the cover sleeve 32 penetrates the plug 34 fitted to the through opening 11A formed in the side plate 11 to the outer surface side, and the periphery is hermetically welded on the outer surface side.
[0019]
The through-opening 11A of the side plate 11 is formed with a step whose diameter is larger than the trim coil 30 (cover sleeve 32) by a predetermined amount and whose outer diameter is increased.
[0020]
The plug 34 is formed of a stainless steel alloy that can be welded to the vacuum vessel 10 and the cover sleeve 32, and is fitted to the through opening 11 </ b> A so that the outer periphery thereof is hermetically welded to the side plate 11 and covers the center thereof. The sleeve 32 penetrates and is welded on the outer surface side as described above.
[0021]
Both ends of the copper tube 31 inserted into the cover sleeve 32 protrude from the end surface of the cover sleeve 32 (that is, protrude from the side plate 11), and are bent upward or downward along the outer surface of the side plate 11, not shown. Is connected to a power supply device and a cooling water supply device via a conduit so that cooling water is supplied to the current and the inside.
[0022]
Such an arrangement of the trim coil 30 is such that an overall view is shown in FIG. 5A and an enlarged sectional view of the end is shown in FIG. After forming the double tube 30A inserted through the insulating material layer 33, and inserting both ends of the double tube 30A through the through opening 11A of the side plate 11 at a predetermined position, the plug 34 is fitted from the outside to cover the cover sleeve. The end of 32 and the plug 34 and the plug 34 and the side plate 11 are welded, and the tip of the protruding copper tube 21 is bent. In the present configuration example, the through opening 11A of the side plate 11 is set to a size that allows the double pipe 30A to be arranged at a predetermined position in order to achieve such an arrangement step. And a gap formed between the inner periphery of the through-opening 11A and the plug 34 so as to be filled. Therefore, if the double pipe 30A can be arranged, the cover sleeve 32 may be directly welded to the side plate 11 without using the plug 34.
[0023]
Further, in the double tube 30A shown in FIG. 5, polyimide resin tape portions 33A having a predetermined width are arranged at predetermined intervals, and between the polyimide resin tape portions 33A are formed as glass fiber portions 33B. The insulating material layer 33 and the copper tube 31 are concentric inside, so that the copper tube 31 is held inside the cover sleeve 32 in a completely insulated state. This is achieved by winding a polyimide resin tape around the outer surface of the copper tube 31 with a predetermined width at a predetermined interval (polyimide resin tape portion 33A) and filling the glass fiber therebetween (glass fiber portion 33B) and inserting it into the cover sleeve 32. It is formed by doing. The insulating material is not limited to polyimide resin or glass fiber, but can be applied as long as it has predetermined insulation performance and radiation resistance performance, and one kind (for example, polyimide resin) can be used alone. It ’s good.
[0024]
According to the configuration of the trim coil 30 as described above, the copper tube 31 places the insulating material 33 inside the cover sleeve 32 disposed so as to keep the vacuum vessel 10 airtight between the left and right side plates 11 of the vacuum vessel 10. Therefore, the copper pipe 31 can be bent and piped just outside the side plate 11 of the vacuum vessel 10, and the pipe can be piped without interfering with the equipment adjacent to the sector 1. Therefore, the inside of the vacuum vessel 10 can be pulled out to the outside as it is without being routed to the outer peripheral side, piping can be simplified, the assembly work can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
[0025]
Further, the airtightness of the vacuum vessel 10 at the drawing portion of the copper tube 31 can be maintained by welding the cover sleeve 32 to the plug 34 and welding the plug 34 to the side plate 11, and has a simple configuration without using a seal or the like. The airtight structure is possible.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the trim coil structure in the ring cyclotron according to the present invention, the trim coil conductor member is disposed along the chamber inside the vacuum vessel formed surrounding the chamber, and the vacuum vessel. In the trim coil structure that is connected to an external device through the side wall, a shield tube member is hermetically installed along the arrangement path of the trim coil conductor member between the side plates of the vacuum vessel. Inside, the trim coil conductor member is inserted and arranged in an insulated state via an insulating member, so that the trim coil conductor member can be bent and piped just outside the side plate of the vacuum vessel, Since piping can be performed without interfering with adjacent equipment, the inside of the vacuum vessel is routed to the outer peripheral side, so that it can be directly installed at the site without piping. It can bring out, is facilitated assembling work together it can be simplified shape, in which can reduce the manufacturing cost.
[0027]
In addition, the shield tube member is configured to be hermetically welded and fixed to the side plate around the side plate, so that the vacuum vessel is completely airtight with a simple configuration without using a sealing material such as an O-ring. It can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a sector to which one structural example of a trim coil structure in a ring cyclotron according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a plan view of FIG. 2;
4 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 2;
5A is an overall view of a trim coil, and FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view of an end portion thereof.
FIG. 6 is a conceptual diagram of an example of a ring cyclotron.
FIG. 7 is a conceptual perspective view of a sector as a conventional example.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a trim coil.
FIGS. 9A and 9B show a conventional configuration of a drawing portion of a trim coil from a vacuum vessel, FIG.
[Explanation of symbols]
10 Vacuum vessel 11 Side plate 20 Partial chamber (chamber)
30 Trim coil 31 Copper tube (trim coil conductor)
32 Shield sleeve (shield tube member)
33 Insulating layer (insulating member)
