JP2006196353A - Accelerator neutron source and boron neutron acquisition treatment system using this - Google Patents

Accelerator neutron source and boron neutron acquisition treatment system using this Download PDF

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JP2006196353A JP2005007742A JP2005007742A JP2006196353A JP 2006196353 A JP2006196353 A JP 2006196353A JP 2005007742 A JP2005007742 A JP 2005007742A JP 2005007742 A JP2005007742 A JP 2005007742A JP 2006196353 A JP2006196353 A JP 2006196353A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an accelerator neutron source capable of generating neutron stably by performing cooling of a metal target excellently and a boron neutron acquisition treatment system using this. <P>SOLUTION: The accelerator neutron source 6 generates neutrons using a proton beam 10 accelerated by a linear accelerator such as an RFQ linac 2 and a drift tube linac 3. The accelerator neutron source has a metal target 11 of a plate shape on which the proton beam 10 is irradiated and a cooling device 15 which has cooling water passages 12a-12e inside and on one side surface 13 of which the metal target 11 is jointed and in which the one side surface 13 has an area larger than that of the jointing part 14 with the metal target 11. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、加速器により加速された荷電粒子ビームを金属ターゲットに照射することにより中性子を発生させる加速器中性子源、及びこの加速器中性子源を用いたホウ素中性子捕捉療法システムに関するものである。   The present invention relates to an accelerator neutron source that generates neutrons by irradiating a metal target with a charged particle beam accelerated by an accelerator, and a boron neutron capture therapy system using the accelerator neutron source.

ホウ素中性子捕捉療法は、X線、荷電粒子線等の放射線療法と異なり、予め投与されて腫瘍内部に局在するホウ素(10B)と、外部から照射した中性子との核反応(10B(n,α)7Li)によって発生するα線とリチウム原子核(7Li)とを腫瘍細胞の殺傷に利用する治療方法である。α線とリチウム原子核(7Li)の飛程は、細胞1個分程度であることから、正常細胞を傷つけることなく腫瘍を殺傷することができる。このようなホウ素中性子捕捉療法を行うシステムとして、原子炉から発生する中性子を用いるシステムがある(例えば、非特許文献1参照。)。しかし、原子炉の新設は困難であり、また既設の原子炉を用いる場合でも原子炉の利用にはさまざまな規制が伴うことから、治療を実施する医師に多大な負担を強いるという問題があった。 Boron neutron capture therapy differs from radiotherapy such as X-rays and charged particle beams in that the nuclear reaction ( 10 B (n) between boron ( 10 B) that has been administered in advance and localized inside the tumor and neutrons irradiated from the outside. , α) 7 Li) is a treatment method that uses α rays and lithium nuclei ( 7 Li) to kill tumor cells. Since the range of α rays and lithium nuclei ( 7 Li) is about one cell, the tumor can be killed without damaging normal cells. As a system for performing such boron neutron capture therapy, there is a system that uses neutrons generated from a nuclear reactor (for example, see Non-Patent Document 1). However, it is difficult to establish a new nuclear reactor, and even when an existing nuclear reactor is used, the use of the nuclear reactor is subject to various regulations, which has a problem that it imposes a heavy burden on doctors who perform treatment. .

そこで、加速器を用いた安価で簡易なホウ素捕捉療法用の加速器システムが望まれている。この加速器システムでは、加速器により加速された荷電粒子ビームを金属ターゲットに照射することにより中性子を発生させる。ホウ素捕捉療法用の加速器としては、従来より、リチウム(7Li)をターゲットに用い7Li(p,n)7Be反応を利用した陽子の加速エネルギーが2.5MeV程度以下のもの、又はタングステン若しくはタンタル等をターゲットに用いそれらの核破砕反応を利用した陽子の加速エネルギーが50MeV以上のもの等が提唱されている(例えば、非特許文献2参照。)。しかし、前者のリチウムを用いた加速器においては、7Liの融点が179℃と低いために加速陽子による熱負荷に耐えることが困難であるという問題があった。また、後者のタングステン及びタンタル等を用いた加速器においては、核破砕反応により高エネルギーの中性子が発生してしまい、その減速又は遮蔽に大量の減速材及び遮蔽材が必要であることから、装置全体が大きく高価なものとなってしまうという問題があった。 Thus, an inexpensive and simple accelerator system for boron capture therapy using an accelerator is desired. In this accelerator system, neutrons are generated by irradiating a metal target with a charged particle beam accelerated by the accelerator. As an accelerator for boron capture therapy, conventionally, an acceleration energy of protons using lithium ( 7 Li) as a target and a 7 Li (p, n) 7 Be reaction is about 2.5 MeV or less, or tungsten or Protons whose accelerating energy is 50 MeV or higher using tantalum or the like as a target and utilizing these nuclear fragmentation reactions have been proposed (for example, see Non-Patent Document 2). However, the former accelerator using lithium has a problem that it is difficult to withstand the heat load of accelerated protons because the melting point of 7 Li is as low as 179 ° C. Further, in the latter accelerator using tungsten, tantalum, etc., high energy neutrons are generated by the spallation reaction, and a large amount of moderators and shielding materials are required for the deceleration or shielding. However, there was a problem that it would be large and expensive.

このような観点から、近年、高融点材のベリリウム(9Be:融点1287℃)をターゲットに用い、陽子とベリリウムとの核反応9Be(p,n)9Bにより中性子を発生させる加速器システムが提唱されている。 From this point of view, in recent years, an accelerator system for generating neutrons by the nuclear reaction 9 Be (p, n) 9 B using beryllium ( 9 Be: melting point 1287 ° C.), which is a high melting point material, is used as a target. Has been advocated.

社団法人電気学会、「先端放射医療技術と計測」、初版、株式会社コロナ社、2001年11月15日、p.40−57The Institute of Electrical Engineers of Japan, “Advanced Radiation Medical Technology and Measurement”, first edition, Corona Co., Ltd., November 15, 2001, p. 40-57 井上 信、“中性子捕捉医療用加速器”、[online]、1996年9月18日、[2004年12月5日]、インターネット<URL:http://www.rada.or.jp:8180/member/detail/040016.html>Shin Inoue, “Accelerator for Neutron Capture Medical”, [online], September 18, 1996, [December 5, 2004], Internet <URL: http://www.rada.or.jp:8180/member /detail/040016.html>

しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、上記ベリリウムをターゲットとした加速器システムを用い、陽子とベリリウムとの核反応9Be(p,n)9Bにより発生する中性子をホウ素中性子捕捉療法に適用しようとする場合、必要な入射陽子ビームの出力は約30kWもの大きな値になることが試算される。このとき、陽子ビームの直径はせいぜい50〜60mmであるので、ビーム出力密度は約10MW/m2となる。このようにターゲットの熱負荷が10MW/m2にもなると、通常の冷却水を用いた簡単なヒートシンク程度では直ちに冷却水自体が沸騰し、除熱が困難となる。その結果、安定して中性子を発生することができなくなるという問題があった。
However, there are the following problems in the above-described prior art.
That is, when using the accelerator system targeting beryllium and applying neutrons generated by the nuclear reaction 9 Be (p, n) 9 B between protons and beryllium to boron neutron capture therapy, the necessary incident proton beam Is estimated to be as large as about 30 kW. At this time, since the proton beam has a diameter of 50 to 60 mm at most, the beam output density is about 10 MW / m 2 . Thus, when the heat load of the target reaches 10 MW / m 2 , the cooling water itself boils immediately with a simple heat sink using ordinary cooling water, making it difficult to remove heat. As a result, there has been a problem that neutrons cannot be generated stably.

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定して中性子を発生することができる加速器中性子源及びこれを用いたホウ素中性子捕捉療法システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an accelerator neutron source capable of stably generating neutrons and a boron neutron capture therapy system using the same. is there.

(1)上記目的を達成するために、本願第1発明は、加速器により加速された荷電粒子ビームを用いて中性子を発生させる加速器中性子源において、前記荷電粒子ビームが照射される板状の金属ターゲットと、冷却水流路をその内部に有し、前記金属ターゲットが一方側の面に接合され、前記一方側の面が前記金属ターゲットとの接合部の面積よりも大きな面積を有する冷却装置とを備えたことを特徴とする。   (1) In order to achieve the above object, the first invention of the present application is a plate-like metal target irradiated with the charged particle beam in an accelerator neutron source that generates neutrons using a charged particle beam accelerated by an accelerator. And a cooling device having a cooling water flow path therein, wherein the metal target is bonded to one side surface, and the one side surface has an area larger than an area of a joint portion with the metal target. It is characterized by that.

本実施形態の加速器中性子源においては、加速器により加速された荷電粒子ビームを板状の金属ターゲットに照射することにより中性子を発生させる。この金属ターゲットは、冷却水流路をその内部に有する冷却装置によって冷却される。   In the accelerator neutron source of this embodiment, neutrons are generated by irradiating a plate-shaped metal target with a charged particle beam accelerated by the accelerator. This metal target is cooled by a cooling device having a cooling water channel therein.

ここで、荷電粒子ビームとして例えば陽子を、金属ターゲットとして例えばベリリウム(9Be)を用い、陽子とベリリウムとの核反応9Be(p,n)9Bにより中性子を発生させようとした場合、必要な入射陽子ビームの出力は約30kWもの大きな値になることが試算される。このとき、通常、陽子ビームの直径はせいぜい50〜60mmであるので、ビーム出力密度は約10MW/m2となる。このように金属ターゲットの熱負荷が10MW/m2にもなると、通常の冷却水を用いた簡単なヒートシンク程度では直ちに冷却水自体が沸騰し、除熱が困難となる。その結果、安定して中性子を発生することができなくなるという問題があった。 Here, for example, when proton is used as a charged particle beam and beryllium ( 9 Be) is used as a metal target, for example, it is necessary to generate neutrons by nuclear reaction 9 Be (p, n) 9 B between proton and beryllium. It is estimated that the output of a large incident proton beam will be as large as about 30 kW. At this time, since the diameter of the proton beam is normally 50 to 60 mm at most, the beam output density is about 10 MW / m 2 . Thus, when the heat load of the metal target reaches 10 MW / m 2 , the cooling water itself boils immediately with a simple heat sink using ordinary cooling water, making it difficult to remove heat. As a result, there has been a problem that neutrons cannot be generated stably.

これに対し、本発明においては、冷却水流路をその内部に有し、金属ターゲットが一方側の面に接合され、その一方側の面が金属ターゲットとの接合部の面積よりも大きな面積を有する冷却装置を用いて金属ターゲットを冷却する。このような構造とすることにより、冷却装置内の冷却水流路の表面積のうち金属ターゲットと対向する側の表面積(すなわち有効伝熱面積)を、冷却装置の一方側の面(すなわち金属ターゲットと接合される側の面)の面積と略同等又はそれ以上とすることが可能である。これにより、従来に比べ有効伝熱面積を大幅に増大することができ、上記のように金属ターゲットの熱負荷が10MW/m2のような状態であっても良好に除熱を行うことができる。その結果、安定して中性子を発生することができる。 On the other hand, in this invention, it has a cooling water flow path in the inside, a metal target is joined to the surface of one side, and the surface of the one side has an area larger than the area of a junction part with a metal target. The metal target is cooled using a cooling device. By adopting such a structure, the surface area (that is, the effective heat transfer area) on the side facing the metal target in the surface area of the cooling water flow path in the cooling apparatus is joined to the surface on one side of the cooling apparatus (that is, the metal target and the joint). It is possible to make it approximately equal to or more than the area of the surface to be provided). As a result, the effective heat transfer area can be significantly increased compared to the conventional case, and heat can be removed well even when the heat load of the metal target is 10 MW / m 2 as described above. . As a result, neutrons can be generated stably.

(2)本願第2発明は、上記第1発明において、前記冷却水流路は、その表面積のうち前記金属ターゲットと対向する側の表面積が前記冷却装置の一方側の面の面積と略同等又はそれよりも大きくなるように、前記冷却装置内に設けられていることを特徴とする。   (2) The second invention of the present application is the above-described first invention, wherein the cooling water passage has a surface area on the side facing the metal target of the surface area substantially equal to an area of one surface of the cooling device, or It is provided in the said cooling device so that it may become larger.

(3)本願第3発明は、上記第1又は第2発明において、前記冷却水流路は、前記金属ターゲットとの最小距離が前記金属ターゲットの厚み程度となるように、前記冷却装置内に設けられていることを特徴とする。   (3) According to a third invention of the present application, in the first or second invention, the cooling water flow path is provided in the cooling device so that a minimum distance from the metal target is about the thickness of the metal target. It is characterized by.

一般に、金属ターゲットと冷却水流路との距離は小さいほど冷却効率は向上する。しかしながら、距離をゼロとして金属ターゲットを直接冷却水で冷却する場合には冷却水による金属ターゲットの腐食が懸念され、また金属ターゲットを支持するための強度も必要であることから、金属ターゲットと冷却水流路との間にはある程度の厚み(距離)が必要となる。   Generally, the cooling efficiency is improved as the distance between the metal target and the cooling water flow path is smaller. However, when the metal target is directly cooled with cooling water at a distance of zero, there is a concern about the corrosion of the metal target due to the cooling water, and the strength to support the metal target is also necessary. A certain amount of thickness (distance) is required between the road.

本発明においては、冷却水流路を、金属ターゲットとの最小距離が金属ターゲットの厚み程度となるように冷却装置内に設ける。これにより、上記した支持強度の確保と冷却効率とのバランスを適切にとることができ、冷却水による腐食を防止できると共に支持強度を確保でき、その上で冷却効率を良好に維持することが可能である。   In the present invention, the cooling water flow path is provided in the cooling device so that the minimum distance from the metal target is about the thickness of the metal target. This makes it possible to properly balance the above-described support strength and cooling efficiency, prevent corrosion due to cooling water and ensure support strength, and maintain good cooling efficiency. It is.

(4)本願第4発明は、上記第1乃至第3発明のいずれかにおいて、前記金属ターゲットは、前記荷電粒子ビームの前記金属ターゲット中における飛程と略同等又はそれよりもわずかに大きい厚みを有することを特徴とする。   (4) In the fourth invention of the present application, in any one of the first to third inventions, the metal target has a thickness substantially equal to or slightly larger than a range of the charged particle beam in the metal target. It is characterized by having.

金属ターゲットは、その厚みがあまり大きい場合には加速器中性子源の大型化につながり、また冷却効率も低下するため、できるだけ薄い方が好ましい。しかしながら、例えば、金属ターゲットの厚みが荷電粒子ビームの金属ターゲット中における飛程よりも薄い場合には、金属ターゲットに照射された荷電粒子ビームの一部が核反応に用いられずに金属ターゲットを通過して中性子発生量が減少してしまう。   If the thickness of the metal target is too large, the accelerator neutron source will be increased in size and the cooling efficiency will be reduced. However, for example, when the thickness of the metal target is thinner than the range of the charged particle beam in the metal target, a part of the charged particle beam irradiated to the metal target passes through the metal target without being used for the nuclear reaction. As a result, the amount of neutron generation decreases.

本発明においては、金属ターゲットの厚みを、荷電粒子ビームの金属ターゲット中における飛程と略同等又はそれよりもわずかに大きい程度とする。これにより、加速器中性子源の大型化及び冷却効率の低下を最小限に抑制しつつ、金属ターゲットに照射された荷電粒子ビームのほぼ全てを核反応に用い、中性子を有効に取り出すことができる。   In the present invention, the thickness of the metal target is approximately equal to or slightly larger than the range of the charged particle beam in the metal target. Thereby, while suppressing the enlargement of an accelerator neutron source and the fall of cooling efficiency to the minimum, almost all of the charged particle beam irradiated to the metal target can be used for a nuclear reaction, and a neutron can be taken out effectively.

(5)本願第5発明は、上記第1乃至第4発明のいずれかにおいて、前記金属ターゲットと前記冷却装置とは、高温等方加圧接合又は高温ロウ付け接合により接合されていることを特徴とする。   (5) According to a fifth invention of the present application, in any one of the first to fourth inventions, the metal target and the cooling device are joined by high-temperature isotropic pressure joining or high-temperature brazing joining. And

このような接合方式とすることにより、高熱負荷に対しても十分対応できる。特に高温等方加圧接合では、高温ロウ付けに比べ、耐熱性だけでなく、接合面の一様性にすぐれ、接合面で気泡等が発生しにくいという効果がある。   By adopting such a joining method, it is possible to sufficiently cope with a high heat load. In particular, high-temperature isotropic pressure bonding has an effect that not only heat resistance but also uniformity of the bonding surface is superior to that of high-temperature brazing, and bubbles or the like are hardly generated on the bonding surface.

(6)本願第6発明は、上記第1乃至第5発明のいずれかにおいて、前記荷電粒子ビームは陽子ビームであり、前記金属ターゲットはベリリウム(9Be)であることを特徴とする。 (6) The sixth invention of the present application is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, the charged particle beam is a proton beam, and the metal target is beryllium ( 9 Be).

(7)上記目的を達成するために、本願第7発明は、加速器により加速された荷電粒子ビームを金属ターゲットに照射することにより中性子を発生させる加速器中性子源において、前記金属ターゲットは、前記荷電粒子ビームが照射される側の面に前記荷電粒子ビームの進行方向に対して傾斜した傾斜面を有し、内部に冷却水流路を有することを特徴とする。   (7) In order to achieve the above object, the seventh invention of the present application is an accelerator neutron source for generating neutrons by irradiating a metal target with a charged particle beam accelerated by an accelerator, wherein the metal target is the charged particle. The surface on which the beam is irradiated has an inclined surface inclined with respect to the traveling direction of the charged particle beam, and a cooling water flow path is provided inside.

本発明においては、荷電粒子ビームの照射される側の面に荷電粒子ビームの進行方向に対して傾斜した傾斜面を有し、内部に冷却水流路を有する金属ターゲットを用いる。このように、照射側に荷電粒子ビームの進行方向に対して傾斜した傾斜面を有する金属ターゲットを用いることにより、実効的な照射面積を増大することができる。これにより、実効的な熱負荷を低減することができるので、内部に有する冷却水流路により金属ターゲットの熱を良好に除熱することができる。その結果、安定して中性子を発生することができる。   In the present invention, a metal target having an inclined surface inclined with respect to the traveling direction of the charged particle beam on the surface irradiated with the charged particle beam and having a cooling water channel inside is used. Thus, the effective irradiation area can be increased by using a metal target having an inclined surface inclined with respect to the traveling direction of the charged particle beam on the irradiation side. Thereby, since an effective heat load can be reduced, the heat of the metal target can be favorably removed by the cooling water flow path provided inside. As a result, neutrons can be generated stably.

(8)本願第8発明は、上記第7発明において、前記金属ターゲットは複数のピースに分割可能であることを特徴とする。   (8) The eighth invention of the present application is characterized in that, in the seventh invention, the metal target can be divided into a plurality of pieces.

(9)上記目的を達成するために、本願第9発明は、荷電粒子を生成する荷電粒子源と、前記荷電粒子源で生成された前記荷電粒子を加速する加速器と、前記加速器で加速された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、前記ビーム輸送系により輸送された前記荷電粒子ビームを用いて中性子を発生させる、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の加速器中性子源とを備えたことを特徴とする。   (9) In order to achieve the above object, the ninth invention of the present application is accelerated by a charged particle source for generating charged particles, an accelerator for accelerating the charged particles generated by the charged particle source, and the accelerator. A beam transport system that transports a charged particle beam, and an accelerator neutron source according to any one of claims 1 to 8 that generates neutrons using the charged particle beam transported by the beam transport system. It is characterized by that.

本発明のホウ素中性子捕捉療法システムにおいては、上記(1)〜(8)において説明したように、安定して中性子を発生することができる加速器中性子源を備える結果、安定した治療を長時間にわたって実施することが可能である。   In the boron neutron capture therapy system of the present invention, as described in the above (1) to (8), an accelerator neutron source that can stably generate neutrons is provided, and as a result, stable treatment is performed for a long time. Is possible.

本発明によれば、金属ターゲットの除熱を良好に行い、安定して中性子を発生することができる。   According to the present invention, heat removal from a metal target can be performed satisfactorily and neutrons can be generated stably.

以下、本発明の加速器中性子源及びこれを用いたホウ素中性子捕捉療法システムの一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment of an accelerator neutron source of the present invention and a boron neutron capture therapy system using the same will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態のホウ素中性子捕捉療法システムの全体概略構造を表す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic structure of the boron neutron capture therapy system of the present embodiment.

この図1において、イオン源(荷電粒子源)1で生成された陽子(荷電粒子)は、RFQライナック(加速器)2やドリフトチューブライナック(加速器)3等の線形加速器で順次加速される。これにより、MeV級以上の高エネルギーに加速された陽子ビーム10(後述の図2参照)は、各種磁場コイルからなるビーム調整器4等のビーム輸送系を経て、ターゲットシステム5内の加速器中性子源6(後述の図2参照)に備えられる金属ターゲット(ここではベリリウム(9Be))11(後述の図2参照)に入射し、陽子とベリリウムとの核反応9Be(p,n)9Bにより高速中性子を発生する。発生した高速中性子は、ターゲットシステム5内においてさらにモデレータ(図示せず)により減速され、治療に必要な熱外中性子あるいは熱中性子が生成され、ベッド7上の患者8の患部(例えば頭部脳内腫瘍)に照射される。なお、加速器2,3の周辺、ターゲットシステム5の周辺、及び患者8の周辺等には、それぞれのレベルを考慮した図示しない遮蔽構造が施されている。 In FIG. 1, protons (charged particles) generated by an ion source (charged particle source) 1 are sequentially accelerated by a linear accelerator such as an RFQ linac (accelerator) 2 or a drift tube linac (accelerator) 3. Thereby, the proton beam 10 (see FIG. 2 to be described later) accelerated to high energy of MeV class or higher passes through a beam transport system such as a beam adjuster 4 composed of various magnetic field coils, and then the accelerator neutron source in the target system 5 6 (refer to FIG. 2 to be described later) is incident on a metal target (here, beryllium ( 9 Be)) 11 (refer to FIG. 2 to be described later), and a nuclear reaction between proton and beryllium 9 Be (p, n) 9 B To generate fast neutrons. The generated fast neutrons are further decelerated in the target system 5 by a moderator (not shown) to generate epithermal neutrons or thermal neutrons necessary for treatment, and the affected area of the patient 8 on the bed 7 (for example, in the head brain) Tumor). A shield structure (not shown) is provided around the accelerators 2 and 3, the target system 5, the patient 8, and the like in consideration of the respective levels.

図2は、上記ターゲットシステム5内に設けた加速器中性子源6の全体構造を表す斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view showing the entire structure of the accelerator neutron source 6 provided in the target system 5.

この図2において、加速器中性子源6は、上記イオン源1で生成されRFQライナック2及びドリフトチューブライナック3等の線形加速器で加速された陽子ビーム10が照射される板状の金属ターゲット11と、複数(本実施形態では5本)の冷却水流路12a〜12eをその内部に有し、金属ターゲット11が一方側の面(この図2では上側の面)13に接合されたヒートシンク(冷却装置)15とを備えている。   In FIG. 2, an accelerator neutron source 6 includes a plate-shaped metal target 11 irradiated with a proton beam 10 generated by the ion source 1 and accelerated by a linear accelerator such as the RFQ linac 2 and the drift tube linac 3, and a plurality of A heat sink (cooling device) 15 having (in this embodiment, five) cooling water flow paths 12a to 12e therein and the metal target 11 joined to one side surface (upper surface in FIG. 2) 13 And.

金属ターゲット11は上記したようにベリリウム(9Be)により構成され、その板厚Dtは、照射される陽子の金属ターゲット11中における飛程と略同等又はそれよりもわずかに大きい程度である。例えば、11MeVの陽子のベリリウム中での飛程は0.94mmであるので、この場合の金属ターゲット11の板厚は1mm〜2mmとすればよい。 The metal target 11 is made of beryllium ( 9 Be) as described above, and its plate thickness Dt is approximately equal to or slightly larger than the range of the protons irradiated in the metal target 11. For example, since the range of 11 MeV protons in beryllium is 0.94 mm, the thickness of the metal target 11 in this case may be 1 mm to 2 mm.

金属ターゲット11の裏面(照射される面と反対側の面。この図2では下側の面)に接合された上記ヒートシンク15は、熱伝導性にすぐれた金属(例えば銅)により構成され、ブロック形状をしている(なお、他の形状であってもよい)。このヒートシンク15内には、上記したように5本の冷却水流路12a、12b、・・・12eが形成されている。それぞれの冷却水流路12a〜12eには、図示しない強制循環ポンプ、冷却機(チラー)、流量調整バルブ、流量計等からなる冷却系補機により、必要な流量の冷却水が強制循環されている。なお、この冷却水の流れ方向は、図2に示すように並列方向となっている。また、金属ターゲット11とヒートシンク15との接合部14は、高温等方加圧接合又は高温ロウ付け接合により形成されている。   The heat sink 15 bonded to the back surface of the metal target 11 (the surface opposite to the irradiated surface, the lower surface in FIG. 2) is made of a metal (for example, copper) having excellent thermal conductivity, and is a block. It has a shape (other shapes may be used). In the heat sink 15, as described above, five cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e are formed. In each of the cooling water passages 12a to 12e, cooling water having a necessary flow rate is forcibly circulated by a cooling system auxiliary machine including a forced circulation pump, a cooler (chiller), a flow rate adjusting valve, a flow meter and the like (not shown). . In addition, the flow direction of this cooling water is a parallel direction as shown in FIG. Further, the joint 14 between the metal target 11 and the heat sink 15 is formed by high-temperature isostatic pressing or high-temperature brazing.

ここで、本実施形態の特徴として、冷却装置15の一方側の面13が金属ターゲット11との接合部14の面積よりも大きな面積を有するように構成したことがあげられる。すなわち、次式(1)を満たすように構成されている。   Here, a feature of the present embodiment is that the one surface 13 of the cooling device 15 is configured to have an area larger than the area of the joint 14 with the metal target 11. That is, it is configured to satisfy the following formula (1).

Sh=k1・St(k1>1)・・・(1)
なお、Shは冷却装置15の一方側の面13の面積、Stは接合部14の面積、k1は倍率定数である。この倍率定数k1の値は2〜4が好ましい。
Sh = k1 · St (k1> 1) (1)
Here, Sh is the area of the surface 13 on one side of the cooling device 15, St is the area of the joint 14, and k1 is a magnification constant. The value of the magnification constant k1 is preferably 2-4.

2つ目の特徴として、ヒートシンク15内の冷却水流路12a、12b、・・・12eの表面積(すなわち伝熱可能面積)のうち、金属ターゲット11(言い換えれば熱源)と対向する側の表面積Sw(以下、有効伝熱面積Swと称する。本実施形態のような構造である場合、通常、伝熱可能面積の40〜60%程度である)が、冷却装置15の一方側の面13の面積Shとほぼ等しいか、又は大きくなるように構成したことがあげられる。すなわち、次式(2)を満たすように構成されている。   As a second feature, of the surface areas (that is, heat transferable area) of the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e in the heat sink 15, the surface area Sw (on the side facing the metal target 11 (in other words, the heat source)) Hereinafter, it is referred to as an effective heat transfer area Sw. In the case of the structure as in the present embodiment, it is usually about 40 to 60% of the heat transferable area), but the area Sh of the surface 13 on one side of the cooling device 15. It can be mentioned that it is configured to be substantially equal to or larger than. That is, it is configured to satisfy the following expression (2).

Sw=k2・Sh(k2=1〜1.2)・・・(2)
なお、k2は倍率定数であるが、有効伝熱面積Swは、図2に示すように冷却水流路12a、12b、・・・12eが円柱状の場合には、冷却水流路12a、12b、・・・12eの表面積(すなわち伝熱可能面積)の約1/2とみなすことができるので、冷却水流路間のギャップを考慮しても1〜1.2程度が期待できる。
Sw = k2 · Sh (k2 = 1 to 1.2) (2)
In addition, although k2 is a magnification constant, the effective heat transfer area Sw is the cooling water flow paths 12a, 12b,... When the cooling water flow paths 12a, 12b,. Since it can be regarded as about 1/2 of the surface area of 12e (that is, the heat transferable area), about 1 to 1.2 can be expected even if the gap between the cooling water flow paths is taken into consideration.

3つ目の特徴として、金属ターゲット11と冷却装置15内の冷却水流路12a、12b、・・・12eとの最小距離Ltwを、ターゲット板厚Dt程度に設定したことがあげられる。   The third feature is that the minimum distance Ltw between the metal target 11 and the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e in the cooling device 15 is set to about the target plate thickness Dt.

以上のように構成された本実施形態では、次のような効果を得ることができる。以下、その項目ごとに説明する。   In the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained. Hereinafter, each item will be described.

(i)ターゲットの除熱機能向上効果
すなわち、本実施形態では、上述したように熱源となる金属ターゲット11のビーム照射面積(接合部14の面積Stに等しい)に比べ、ヒートシンク15の一方側の面13の面積Shが十分大きいこと、さらにヒートシンク15内の冷却水流路12a、12b、・・・12eの有効伝熱面積Swがヒートシンク15の一方側の面13の面積Shとほぼ同程度に大きいことから、冷却水流路12a、12b、・・・12eの有効伝熱面積Swを、従来考えられていたものに比べ一桁程度大きくとることができる。その結果、冷却水流路12a、12b、・・・12eの表面(伝熱面)上において離散的に気泡が発生する核沸騰状態が安定的に維持され、熱伝達率を増大することができる。これにより、金属ターゲット11の熱負荷が大きい場合であっても良好に除熱を行うことができ、その結果、安定して中性子を発生することができる。
(I) Effect of improving heat removal function of target That is, in the present embodiment, as described above, compared with the beam irradiation area of the metal target 11 serving as a heat source (equal to the area St of the bonding portion 14), The area Sh of the surface 13 is sufficiently large, and the effective heat transfer area Sw of the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e in the heat sink 15 is almost as large as the area Sh of the surface 13 on one side of the heat sink 15. Therefore, the effective heat transfer area Sw of the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e can be increased by an order of magnitude as compared with that conventionally considered. As a result, the nucleate boiling state in which bubbles are generated discretely on the surfaces (heat transfer surfaces) of the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e can be stably maintained, and the heat transfer coefficient can be increased. Thereby, even if the heat load of the metal target 11 is large, it is possible to remove heat satisfactorily, and as a result, neutrons can be generated stably.

上記した除熱機能の向上効果を以下に具体的に検証する。
冷却水による強制対流冷却における熱入力Pe(kW)と、冷却水の有効伝熱面積Sw(m2)と冷却水界面における温度Tw(K)、冷却水平均温度Tc(K)、冷却水の熱伝達係数α(kW/m2K)との関係は次式(3)で与えられる。
The improvement effect of the above heat removal function will be specifically verified below.
Heat input Pe (kW) in forced convection cooling with cooling water, effective heat transfer area Sw (m 2 ) of cooling water, temperature Tw (K) at the cooling water interface, cooling water average temperature Tc (K), cooling water The relationship with the heat transfer coefficient α (kW / m 2 K) is given by the following equation (3).

Pe=α・Sw・(Tw-Tc)・・・(3)
なお、熱伝達係数αは、流速が十分大きい乱流領域では冷却水の流速v(m/s)の0.8乗に比例する形で増大することが知られている(Dittus−Boelterの式)。
Pe = α · Sw · (Tw−Tc) (3)
It is known that the heat transfer coefficient α increases in a form proportional to the 0.8th power of the cooling water flow velocity v (m / s) in a turbulent flow region where the flow velocity is sufficiently large (Dittus-Boelter equation). ).

図3は上記式に基づく計算結果である。この図3により、例えば直径1cmの冷却水流路において冷却水の流速5m/sではα=27kW/m2Kが得られることがわかる。ここで、Pe=30kWであるとき、冷却水流路12a、12b、・・・12e内の冷却水が膜沸騰(蒸気膜により伝熱面と冷却水が直接触れ合わない沸騰状態)しない温度条件として、おおまかにΔT=Tw−Tc<50Kと考えると、上記式(3)よりSw>220cm2となり、有効伝熱面積Swを220cm2程度にすればよいことがわかる。 FIG. 3 shows the calculation result based on the above equation. FIG. 3 shows that α = 27 kW / m 2 K can be obtained at a cooling water flow rate of 5 m / s in, for example, a cooling water passage having a diameter of 1 cm. Here, when Pe = 30 kW, as a temperature condition in which the cooling water in the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e does not undergo film boiling (a boiling state in which the heat transfer surface and the cooling water are not in direct contact with each other). Assuming that ΔT = Tw−Tc <50K, it is understood from the above formula (3) that Sw> 220 cm 2 and the effective heat transfer area Sw should be about 220 cm 2 .

すなわち、本実施形態によれば、冷却装置15の一方側の面13の面積Shを220cm2≒15cm×15cm程度とし、冷却水流路12a、12b、・・・12eの有効伝熱面積Swを220cm2程度以上とすることによって、前述したように金属ターゲット11の熱負荷が10MW/m2となるような状態であっても良好に除熱を行うことができる。 That is, according to the present embodiment, the area Sh of the surface 13 on one side of the cooling device 15 is set to about 220 cm 2 ≈15 cm × 15 cm, and the effective heat transfer area Sw of the cooling water flow paths 12a, 12b,. By setting it to about 2 or more, heat removal can be performed satisfactorily even in a state where the heat load of the metal target 11 is 10 MW / m 2 as described above.

(ii)中性子の発生効率向上効果
金属ターゲット11は、その厚みDtがあまり大きい場合には加速器中性子源6の大型化につながり、また冷却効率も低下するため、できるだけ薄い方が好ましい。しかしながら、例えば、金属ターゲット11の厚みDtが陽子ビームの金属ターゲット11中における飛程よりも薄い場合には、金属ターゲット11に照射された陽子ビームの一部が核反応に用いられずに金属ターゲット11を通過して中性子発生量が減少してしまう。
(Ii) Effect of improving generation efficiency of neutrons The metal target 11 is preferably as thin as possible because it leads to an increase in the size of the accelerator neutron source 6 when the thickness Dt is too large and the cooling efficiency also decreases. However, for example, when the thickness Dt of the metal target 11 is thinner than the range of the proton beam in the metal target 11, a part of the proton beam irradiated to the metal target 11 is not used for the nuclear reaction, and the metal target is used. 11, the amount of neutron generation decreases.

本実施形態においては、前述したように金属ターゲット11の厚みDtを陽子の飛程と略同等又はそれよりもわずかに大きい程度とする。これにより、上記した加速器中性子源6の大型化及び冷却効率の低下を最小限に抑制しつつ、金属ターゲット11に照射された陽子ビームのほぼ全てを核反応に用い、中性子を有効に取り出すことができるという効果を得る。   In the present embodiment, as described above, the thickness Dt of the metal target 11 is set to be approximately equal to or slightly larger than the proton range. This makes it possible to effectively extract neutrons by using almost all of the proton beam irradiated to the metal target 11 for the nuclear reaction while minimizing the increase in size and cooling efficiency of the accelerator neutron source 6 described above. The effect that you can do it.

(iii)金属ターゲットの腐食防止、支持強度の確保、及び冷却効率向上効果
一般に、金属ターゲット11と冷却水流路12との距離は小さいほど冷却効率は向上する。しかしながら、その距離をゼロとして金属ターゲット11を直接冷却水で冷却する構造の場合には、冷却水による金属ターゲット11の腐食が懸念される。また、金属ターゲット11を支持するための強度も必要であるため、金属ターゲット11と冷却水流路12との間にはある程度の厚み(距離)が必要となる。
(Iii) Effect of preventing corrosion of metal target, securing support strength, and improving cooling efficiency Generally, the cooling efficiency is improved as the distance between the metal target 11 and the cooling water channel 12 is smaller. However, in the case of a structure in which the distance is set to zero and the metal target 11 is directly cooled with cooling water, there is a concern that the metal target 11 is corroded by the cooling water. Moreover, since the strength for supporting the metal target 11 is also necessary, a certain amount of thickness (distance) is required between the metal target 11 and the cooling water channel 12.

本実施形態においては、前述したように冷却水流路12a、12b、・・・12eと金属ターゲット11との最小距離Ltwが金属ターゲット11の厚みDt程度となるように構成する。これにより、上記した支持強度の確保と冷却効率とのバランスを適切にとることができ、冷却水による金属ターゲット11の腐食を防止できると共に金属ターゲット11の支持強度を確保し、その上で冷却効率を良好に維持することが可能である。その結果、金属ターゲット11の表面温度及び裏面温度(すなわち接合部14の温度)を、金属ターゲット11の融点(9Beの融点:1287℃)に比べ十分低く抑えることができる。 In the present embodiment, as described above, the minimum distance Ltw between the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e and the metal target 11 is configured to be about the thickness Dt of the metal target 11. Thereby, it is possible to appropriately balance the above-described support strength and cooling efficiency, prevent the metal target 11 from being corroded by the cooling water, and ensure the support strength of the metal target 11, and then the cooling efficiency. Can be maintained well. As a result, the surface temperature and the backside temperature of the metal target 11 (i.e. the temperature of the junction 14), melting point (9 Be melting point: 1287 ° C.) of the metal target 11 can be suppressed sufficiently lower than that.

(iv)接合方式による効果
本実施形態では、上述したように、金属ターゲット11と冷却装置15の一方側の面13とを高温等方加圧接合又は高温ロウ付け接合により接合する。これらの接合方式は、耐熱温度が高い(高温等方加圧接合は耐熱温度約800℃、高温ロウ付け接合は耐熱温度約500℃)ので、高熱負荷に対しても十分対応できる。特に高温等方加圧接合を用いた場合には、高温ロウ付けに比べ、耐熱性だけでなく、接合面の一様性にすぐれ、接合面で気泡等が発生しにくいという効果がある。
(Iv) Effect by Bonding Method In this embodiment, as described above, the metal target 11 and the surface 13 on one side of the cooling device 15 are bonded by high-temperature isotropic pressure bonding or high-temperature brazing bonding. These bonding methods have a high heat resistance temperature (high temperature isotropic pressure bonding has a heat resistance temperature of about 800 ° C., and high temperature brazing bonding has a heat resistance temperature of about 500 ° C.), and can sufficiently cope with a high heat load. In particular, when high-temperature isotropic pressure bonding is used, compared to high-temperature brazing, not only heat resistance but also uniformity of the bonding surface is obtained, and there is an effect that bubbles and the like are hardly generated on the bonding surface.

(v)治療の安定性向上効果
以上(i)〜(iv)において説明したような効果が得られる結果、本実施形態のホウ素中性子捕捉療法システムによれば、安定した所要の中性子を長時間にわたって発生することができ、安定した治療を長時間にわたって実施できる。
(V) Treatment stability improvement effect As a result of obtaining the effects described in (i) to (iv) above, according to the boron neutron capture therapy system of the present embodiment, stable required neutrons can be obtained over a long period of time. Can occur and a stable treatment can be carried out over a long period of time.

なお、上記実施形態は、上記以外にも、その趣旨と技術思想の範囲を逸脱しない範囲でさらに種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順次説明する。   In addition to the above, the above embodiment can be further modified in various ways without departing from the scope of the gist and technical idea. Hereinafter, such modifications will be sequentially described.

(1)冷却水の流れを直列とした構造
図4は、本変形例における加速器中性子源6Aの全体構造を表す上面図である。この図4に示すように、上記実施形態ではヒートシンク15内の複数の冷却水流路12a、12b、・・・12e内の冷却水の流れ方向を並列方向としたのに対し、本変形例ではこれらの流れ方向を直列方向にしている。これにより、すべての冷却水流路12a、12b、・・・12eにおける冷却水の流速が同一になり、各流路間で流速がばらつく恐れがある上記実施形態の問題点を改善できるという効果がある。
(1) Structure in which the flow of cooling water is in series FIG. 4 is a top view showing the overall structure of the accelerator neutron source 6A in the present modification. As shown in FIG. 4, in the above embodiment, the flow direction of the cooling water in the plurality of cooling water flow paths 12a, 12b,... The flow direction is in the series direction. As a result, the cooling water flow rates in all the cooling water flow paths 12a, 12b,... 12e become the same, and there is an effect that the problem of the above-described embodiment in which the flow speed may vary between the respective flow paths can be improved. .

(2)冷却水の流れ方向を部分的に直列方向とした構造
図5は、本変形例における加速器中性子源6Bの各冷却水流路の流れに関する情報のみを示した図である。この図5に示すように、中央の冷却水流路入口C1から流入した冷却水は出口C2でB2及びD2へ分岐し、以後はそれぞれ直列方向に流れる。C2で分岐したあとの流路が流れ方向反転を含む圧力損失の大きい流路になっているので、分岐時の流量バランスは、全流路並列の上記実施形態の場合よりも良好である。また一部並列流路を形成しているので、全流路並列の上記変形例(1)よりも循環ポンプに与える負担は小さくなるという効果がある。
(2) Structure in which the flow direction of the cooling water is partially in series FIG. 5 is a diagram showing only information relating to the flow of each cooling water flow path of the accelerator neutron source 6B in the present modification. As shown in FIG. 5, the cooling water flowing from the central cooling water channel inlet C1 branches to B2 and D2 at the outlet C2, and thereafter flows in series. Since the flow path after branching at C2 is a flow path with a large pressure loss including reversal of the flow direction, the flow rate balance at the time of branching is better than in the above-described embodiment in which all flow paths are parallel. Moreover, since the partial parallel flow path is formed, there is an effect that the burden on the circulation pump is smaller than that of the modification (1) in which all the flow paths are parallel.

(3)金属ターゲットを冷却装置の凹部にはめ込んだ構造
特に図示して詳細に説明はしないが、上記実施形態では冷却装置15の一方側の面13上に金属ターゲット11を載せた形で接合するようにしたが、これに限らず、冷却装置15の一方側の面13に金属ターゲット11に合わせた形状の凹部を形成し、そこに金属ターゲット11をはめ込んだ形で接合してもよい。なおこのとき、金属ターゲット11の上面は冷却装置15の一方側の面13より出っ張る(又は凹む)ようにしてもよいし、一方側の面13と同一平面上となるようにしてもよい。この場合、冷却装置15の一方側の面13の面積Shは、金属ターゲット11の周囲部分の面積に凹部の底の面積を加えた面積となる。本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得る。
(3) Structure in which the metal target is fitted in the recess of the cooling device Although not specifically illustrated and described in detail, in the above embodiment, the metal target 11 is joined on the surface 13 on one side of the cooling device 15. However, the present invention is not limited to this, and a recess having a shape matching the metal target 11 may be formed on the surface 13 on one side of the cooling device 15, and the metal target 11 may be fitted therein. At this time, the upper surface of the metal target 11 may protrude (or be recessed) from the one side surface 13 of the cooling device 15, or may be flush with the one side surface 13. In this case, the area Sh of the surface 13 on one side of the cooling device 15 is an area obtained by adding the area of the bottom of the recess to the area of the peripheral portion of the metal target 11. Also in this modification, the same effect as the above embodiment is obtained.

(4)分割可能な金属ターゲットが内部に冷却水流路を有する構造
図6は、本変形例における加速器中性子源6Cの全体構造を表す側面図である。この図6に示すように、本変形例では、金属ターゲット16は分割可能に構成され、分割された各小ターゲット16a、16b、16c、16dがそれぞれその内部に冷却水流路17a、17b、17c、17dを有している。また、各小ターゲット16a、16b、16c、16dは、底角θのほぼ三角柱の形状であり、それぞれのビーム照射面(傾斜面)18はビーム入射方向に対して所定の角度(傾斜)を有し、実効的な照射面積は対応するビーム断面積よりも大きくなるように設定されている。なお、各小ターゲット16a、16b、16c、16dは、例えばボルト締め等の機械的締付により、ターゲット支持板19に接続されている。
(4) Structure in which splittable metal target has cooling water flow path inside FIG. 6 is a side view showing the entire structure of accelerator neutron source 6C in the present modification. As shown in FIG. 6, in this modification, the metal target 16 is configured so as to be capable of being divided, and each of the divided small targets 16a, 16b, 16c, 16d has cooling water channels 17a, 17b, 17c, 17d. Each of the small targets 16a, 16b, 16c, and 16d has a substantially triangular prism shape with a base angle θ, and each beam irradiation surface (inclined surface) 18 has a predetermined angle (inclination) with respect to the beam incident direction. The effective irradiation area is set to be larger than the corresponding beam cross-sectional area. Each small target 16a, 16b, 16c, 16d is connected to the target support plate 19 by mechanical fastening such as bolt fastening.

以上のように構成された本変形例では、実効的なビーム照射面積を対応するビーム断面積の1/cosθとすることができる。例えばθ=60度のときは、実効的な照射面積はビーム断面積の2倍になる。このように、実効的な熱負荷を低減することができるので、内部に有する冷却水流路17a、17b、17c、17dにより金属ターゲット16の熱を良好に除熱することができる。その結果、安定して中性子を発生することができる。   In the present modification configured as described above, the effective beam irradiation area can be set to 1 / cos θ of the corresponding beam cross-sectional area. For example, when θ = 60 degrees, the effective irradiation area is twice the beam cross-sectional area. Thus, since an effective heat load can be reduced, the heat of the metal target 16 can be well removed by the cooling water flow paths 17a, 17b, 17c, and 17d that are provided inside. As a result, neutrons can be generated stably.

本発明のホウ素中性子捕捉療法システムの一実施の形態の全体概略構造を表す図である。It is a figure showing the whole schematic structure of one embodiment of the boron neutron capture therapy system of the present invention. 本発明の加速器中性子源の一実施の形態の全体構造を表す斜視図である。It is a perspective view showing the whole structure of one embodiment of the accelerator neutron source of the present invention. 冷却水の熱伝達係数と流速との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the heat transfer coefficient of cooling water, and the flow velocity. 冷却水の流れ方向を直列方向とした場合の変形例における加速器中性子源の全体構造を表す上面図である。It is a top view showing the whole structure of the accelerator neutron source in the modification at the time of making the flow direction of a cooling water into a serial direction. 冷却水の流れ方向を部分的に直列方向とした場合の変形例における加速器中性子源の各冷却水流路の流れに関する情報のみを示した図である。It is the figure which showed only the information regarding the flow of each cooling water flow path of the accelerator neutron source in the modification at the time of making the flow direction of cooling water partially into a serial direction. 分割可能な金属ターゲットが内部に冷却水流路を有する変形例における加速器中性子源の全体構造を表す側面図である。It is a side view showing the whole structure of the accelerator neutron source in the modification in which the metal target which can be divided has a cooling water channel inside.

符号の説明Explanation of symbols

1 イオン源(荷電粒子源)
2 RFQライナック(加速器)
3 ドリフトチューブライナック(加速器)
4 ビーム調整器(ビーム輸送系)
6 加速器中性子源
6A 加速器中性子源
6B 加速器中性子源
6C 加速器中性子源
11 金属ターゲット
12 冷却水流路
13 一方側の面
14 接合部
15 ヒートシンク(冷却装置)
16 金属ターゲット
17 冷却水流路
18 ビーム照射面(傾斜面)
1 Ion source (charged particle source)
2 RFQ linac (accelerator)
3 Drift tube linac (accelerator)
4 Beam conditioner (beam transport system)
6 Accelerator Neutron Source 6A Accelerator Neutron Source 6B Accelerator Neutron Source 6C Accelerator Neutron Source 11 Metal Target 12 Cooling Water Channel 13 One Side 14 Joint 15 Heat Sink (Cooling Device)
16 Metal target 17 Cooling water flow path 18 Beam irradiation surface (inclined surface)

Claims (9)

加速器により加速された荷電粒子ビームを用いて中性子を発生させる加速器中性子源において、
前記荷電粒子ビームが照射される板状の金属ターゲットと、
冷却水流路をその内部に有し、前記金属ターゲットが一方側の面に接合され、前記一方側の面が前記金属ターゲットとの接合部の面積よりも大きな面積を有する冷却装置とを備えたことを特徴とする加速器中性子源。
In an accelerator neutron source that generates neutrons using a charged particle beam accelerated by an accelerator,
A plate-like metal target irradiated with the charged particle beam;
A cooling device having a cooling water flow path therein, wherein the metal target is bonded to one side surface, and the one side surface has an area larger than the area of the bonding portion with the metal target. Accelerator neutron source characterized by
前記冷却水流路は、その表面積のうち前記金属ターゲットと対向する側の表面積が前記冷却装置の一方側の面の面積と略同等又はそれよりも大きくなるように、前記冷却装置内に設けられていることを特徴とする請求項1記載の加速器中性子源。   The cooling water channel is provided in the cooling device so that a surface area of the surface area facing the metal target is substantially equal to or larger than an area of one surface of the cooling device. The accelerator neutron source according to claim 1. 前記冷却水流路は、前記金属ターゲットとの最小距離が前記金属ターゲットの厚み程度となるように、前記冷却装置内に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の加速器中性子源。   The accelerator neutron according to claim 1 or 2, wherein the cooling water flow path is provided in the cooling device so that a minimum distance from the metal target is about the thickness of the metal target. source. 前記金属ターゲットは、前記荷電粒子ビームの前記金属ターゲット中における飛程と略同等又はそれよりもわずかに大きい厚みを有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の加速器中性子源。   The accelerator neutron according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal target has a thickness that is substantially equal to or slightly larger than a range of the charged particle beam in the metal target. source. 前記金属ターゲットと前記冷却装置とは、高温等方加圧接合又は高温ロウ付け接合により接合されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の加速器中性子源。   The accelerator neutron source according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal target and the cooling device are bonded by high-temperature isotropic pressure bonding or high-temperature brazing bonding. 前記荷電粒子ビームは陽子ビームであり、前記金属ターゲットはベリリウム(9Be)であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の加速器中性子源。 The charged particle beam is a proton beam, accelerator neutron source according to any one of claims 1 to 5 wherein the metal target is characterized by a beryllium (9 Be). 加速器により加速された荷電粒子ビームを金属ターゲットに照射することにより中性子を発生させる加速器中性子源において、
前記金属ターゲットは、前記荷電粒子ビームが照射される側の面に前記荷電粒子ビームの進行方向に対して傾斜した傾斜面を有し、内部に冷却水流路を有することを特徴とする加速器中性子源。
In an accelerator neutron source that generates neutrons by irradiating a metal target with a charged particle beam accelerated by an accelerator,
The accelerator neutron source characterized in that the metal target has an inclined surface inclined with respect to the traveling direction of the charged particle beam on the surface on which the charged particle beam is irradiated, and has a cooling water flow path therein. .
前記金属ターゲットは複数のピースに分割可能であることを特徴とする請求項7に記載の加速器中性子源。   The accelerator neutron source according to claim 7, wherein the metal target can be divided into a plurality of pieces. 荷電粒子を生成する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源で生成された前記荷電粒子を加速する加速器と、
前記加速器で加速された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、
前記ビーム輸送系により輸送された前記荷電粒子ビームを用いて中性子を発生させる、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の加速器中性子源とを備えたことを特徴とするホウ素中性子捕捉療法システム。
A charged particle source for generating charged particles;
An accelerator for accelerating the charged particles generated by the charged particle source;
A beam transport system for transporting a charged particle beam accelerated by the accelerator;
A boron neutron capture therapy system comprising the accelerator neutron source according to any one of claims 1 to 8, wherein the neutron is generated using the charged particle beam transported by the beam transport system. .
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