JP2007242422A

JP2007242422A - Neutron generator and neutron irradiation system

Info

Publication number: JP2007242422A
Application number: JP2006063257A
Authority: JP
Inventors: Takako Shiraki; 貴子白木; Mamoru Baba; 護馬場; Yoshitoshi Tawara; 義壽田原; Takehiko Tsutsui; 武彦筒井; Hitoshi Yokobori; 仁横堀
Original assignee: Tohoku University NUC; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Tohoku University NUC; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-08
Also published as: JP4596392B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the degree of freedom of irradiating neutrons in executing a BNCT. SOLUTION: This neutron generator 102 is provided with a target 1 for generating neutrons by being irradiated with high-energy protons. A neutron deceleration part 3B for decelerating the neutrons generated from the target by the irradiation of the protons is arranged around the target 1. A reflector 5B for reflecting the neutrons generated from the target 1, multiplying them and guiding them to the neutron deceleration part 3B is arranged outside the neutron deceleration part 3B. The neutron deceleration part 3B revolves about the Y-axis parallel to the traveling direction of the protons. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、中性子を発生する技術に関し、さらに詳しくは、ホウ素中性子補足療法に適した中性子を発生できる中性子発生装置及びターゲット、並びに中性子照射システムに関する。 The present invention relates to a technology for generating neutrons, and more particularly to a neutron generator and target capable of generating neutrons suitable for boron neutron supplement therapy, and a neutron irradiation system.

ホウ素中性子補足療法（Boron Neutron Capture Therapy：ＢＮＣＴ）は、ホウ素化合物が癌細胞に集まることを利用して、ホウ素が中性子を吸収するときに生じる⁷Ｌｉやα粒子を用いて癌細胞を選択的に破壊し、治療する治療法である。ホウ素中性子補足療法（以下ＢＮＣＴという）では、患部に中性子を照射する必要があり、ＢＮＣＴを施術する際には、必ず中性子照射設備が必要である。ＢＮＣＴに用いる中性子照射設備に関して、例えば特許文献１には、熱外スペクトラムの中性子を低エネルギー中性子ビームから特定のエネルギーにまでろ過するフィルタを備えた中性子放射設備が開示されている。 Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) uses boron compounds to collect in cancer cells and selectively cancer cells using ⁷ Li and α particles generated when boron absorbs neutrons. It is a cure that destroys and treats. In boron neutron supplemental therapy (hereinafter referred to as BNCT), it is necessary to irradiate the affected area with neutrons, and neutron irradiation equipment is always required when performing BNCT. Regarding neutron irradiation equipment used for BNCT, for example, Patent Document 1 discloses a neutron radiation equipment provided with a filter that filters neutrons in the outside spectrum from a low energy neutron beam to a specific energy.

特表２００２−５２４２１９号公報JP-T-2002-524219

特許文献１では一方向から中性子を照射するため、中性子を照射する際の自由度が低く、中性子が照射される部位によっては患者に無理な姿勢を強いることになる場合がある。その結果、中性子の照射が不十分になったり、有効な照射時間を確保するために長時間を要したりするおそれがある。 In Patent Document 1, since neutrons are irradiated from one direction, the degree of freedom in irradiating neutrons is low, and depending on the site irradiated with neutrons, the patient may be forced to take an unreasonable posture. As a result, there is a risk that neutron irradiation may be insufficient, or a long time may be required to ensure an effective irradiation time.

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＢＮＣＴを行うにあたって、中性子照射の自由度を向上させることができる中性子発生装置及び中性子照射システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a neutron generator and a neutron irradiation system capable of improving the degree of freedom of neutron irradiation when performing BNCT.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る中性子発生装置は、高エネルギーの陽子が通過する陽子通路と、前記高エネルギーの陽子が照射されて中性子を発生するターゲットと、前記ターゲットの周囲に配置されるとともに、前記陽子の照射によって前記ターゲットから発生した中性子を減速する中性子減速部と、前記ターゲットから発生した前記中性子を反射させるとともに増倍させて前記中性子減速部へ導く反射体と、前記陽子の進行方向を回転軸として、少なくとも前記中性子減速部と前記反射体とを前記陽子通路の周りを回転できるように支持する支持部と、を含んで構成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a neutron generator according to the present invention includes a proton passage through which high-energy protons pass, a target that emits neutrons when irradiated with the high-energy protons, and A neutron moderator that is disposed around the target and decelerates neutrons generated from the target by irradiation of the protons, and reflects and multiplies the neutrons generated from the target and guides them to the neutron moderator A reflector and a support that supports at least the neutron moderator and the reflector so as to be able to rotate around the proton path with the traveling direction of the proton as a rotation axis. And

この中性子発生装置は、陽子通路を中心として中性子減速部を回転させることができるので、熱外中性子の照射方向を変更することができる。これによって、熱外中性子を照射する部位に応じて適切な中性子減速部を選択して用いることができる。その結果、ＢＮＣＴを行うにあたって、中性子照射の自由度を向上させることができる。 Since this neutron generator can rotate the neutron moderating portion around the proton passage, the irradiation direction of epithermal neutrons can be changed. Thereby, an appropriate neutron moderator can be selected and used according to the site irradiated with epithermal neutrons. As a result, when performing BNCT, the degree of freedom of neutron irradiation can be improved.

次の本発明に係る中性子発生装置は、前記中性子発生装置において、前記中性子減速部は、前記中性子発生部内を前記ターゲットで発生した中性子が進行する方向に向かうにしたがって、前記中性子発生部内を前記中性子が進行する方向と直交する断面の面積が大きくなることを特徴とする。 In the neutron generator according to the next aspect of the present invention, in the neutron generator, the neutron moderating unit moves in the neutron generator in the neutron generator as the neutron generated in the target travels in the direction of travel. The cross-sectional area perpendicular to the direction in which the angle travels increases.

この中性子発生装置は、前記中性子発生装置の構成を備えるので、前記中性子発生装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この中性子発生装置は、中性子発生部を円錐状とし、円錐の底面から減速した中性子を照射するようにしてある。これによって、反射体はより効率的に中性子を照射側へ反射させることができるので、治療に要する熱外中性子の照射時間が減少する。 Since this neutron generator has the configuration of the neutron generator, the same actions and effects as the neutron generator can be obtained. Further, in this neutron generator, the neutron generator is conical and irradiated with neutrons decelerated from the bottom of the cone. As a result, the reflector can more efficiently reflect neutrons to the irradiation side, so that the irradiation time of epithermal neutrons required for treatment is reduced.

次の本発明に係る中性子発生装置は、前記中性子発生装置において、前記ターゲットに前記陽子が衝突する部分を中心とした場合における前記反射体の立体角は、１８０度よりも大きく３００度よりも小さいことを特徴とする。 In the neutron generator according to the present invention, in the neutron generator, the solid angle of the reflector when the proton collides with the target is larger than 180 degrees and smaller than 300 degrees. It is characterized by that.

この中性子発生装置は、前記中性子発生装置の構成を備えるので、前記中性子発生装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この中性子発生装置は、ターゲットに陽子が衝突する部分を中心とした場合における反射体の立体角を、１８０度よりも大きく３００度よりも小さくしてある。これによって、反射体はより効率的に中性子を照射側へ反射させることができるので、治療に要する熱外中性子の照射時間が減少する。また、患者の患部以外の部位への照射量を低減させることができる。 Since this neutron generator has the configuration of the neutron generator, the same actions and effects as the neutron generator can be obtained. Furthermore, in this neutron generator, the solid angle of the reflector when the proton collides with the target is set to be larger than 180 degrees and smaller than 300 degrees. As a result, the reflector can more efficiently reflect neutrons to the irradiation side, so that the irradiation time of epithermal neutrons required for treatment is reduced. Moreover, the irradiation amount to parts other than the affected part of a patient can be reduced.

次の本発明に係る中性子発生装置は、前記中性子発生装置において、前記ターゲットは板状の部材であり、前記ターゲットに前記陽子が照射される面とは反対側に、内部を冷却媒体が流れる断面矩形の冷却流路が複数接合されることを特徴とする。 In the neutron generator according to the next aspect of the present invention, in the neutron generator, the target is a plate-like member, and a cross section in which a cooling medium flows on the opposite side to the surface irradiated with the proton on the target A plurality of rectangular cooling channels are joined.

この中性子発生装置は、前記中性子発生装置の構成を備えるので、前記中性子発生装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この中性子発生装置は、ターゲットに陽子が照射される面とは反対側に、内部を冷却媒体が流れる断面矩形の冷却流路が複数接合される。これによって、簡単な構成により、ターゲットを冷却できる。 Since this neutron generator has the configuration of the neutron generator, the same actions and effects as the neutron generator can be obtained. Further, in this neutron generator, a plurality of cooling channels having a rectangular cross section through which the cooling medium flows are joined to the side opposite to the surface where the target is irradiated with protons. Thus, the target can be cooled with a simple configuration.

次の本発明に係る中性子発生装置は、前記中性子発生装置において、前記ターゲットは、陽子が照射される陽子照射部に設けられる複数の仕切り部材と、前記仕切り部材の端部がはめ込まれるスリットが設けられるターゲット支持体と、を備え、前記仕切り部材に前記スリットがはめ込まれた状態で、前記仕切り部材と前記ターゲット支持体とが接合され、前記陽子照射部と前記仕切り部材と前記ターゲット支持体とで囲まれる空間が冷却流路として構成されることを特徴とする。 In the neutron generator according to the next invention, in the neutron generator, the target is provided with a plurality of partition members provided in a proton irradiation unit irradiated with protons, and a slit into which an end of the partition member is fitted. The partition member and the target support are joined in a state where the slit is fitted in the partition member, and the proton irradiation unit, the partition member, and the target support The enclosed space is configured as a cooling flow path.

この中性子発生装置は、前記中性子発生装置の構成を備えるので、前記中性子発生装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この中性子発生装置は、上記のような構成のターゲットにより、内部に複数の冷却流路を形成する。そして、上記のような構成により、確実に仕切り部材とターゲット支持体とが接合される。これによって、ターゲットの強度が向上し、また、接合不良による伝熱性能の低下を最小限に抑えることができる。 Since this neutron generator has the configuration of the neutron generator, the same actions and effects as the neutron generator can be obtained. Furthermore, this neutron generator forms a plurality of cooling channels inside by the target having the above-described configuration. And a partition member and a target support body are reliably joined by the above structures. As a result, the strength of the target can be improved, and a decrease in heat transfer performance due to poor bonding can be minimized.

次の本発明に係る中性子発生装置は、前記中性子発生装置において、前記冷却流路は、前記陽子の照射面と直交する方向の寸法よりも、前記陽子の照射面と平行な方向の寸法の方が大きいことを特徴とする。 In the neutron generator according to the next aspect of the present invention, in the neutron generator, the cooling channel has a dimension in a direction parallel to the proton irradiation surface rather than a dimension in a direction orthogonal to the proton irradiation surface. Is large.

この中性子発生装置は、前記中性子発生装置の構成を備えるので、前記中性子発生装置と同様の作用、効果を奏する。さらに、この中性子発生装置は、陽子の進行方向と平行な方向の寸法よりも、陽子の進行方向と直交する方向の寸法の方が大きい断面矩形の冷却流路をターゲットに備える。これによって、ターゲットをより効率的に冷却することができる。 Since this neutron generator has the configuration of the neutron generator, the same actions and effects as the neutron generator can be obtained. Furthermore, this neutron generator includes a cooling channel having a rectangular cross section in the target, which has a dimension larger in the direction perpendicular to the direction of proton travel than in the direction parallel to the direction of proton travel. Thereby, the target can be cooled more efficiently.

次の本発明に係る中性子照射システムは、前記中性子発生装置が備えるターゲットに、加速した陽子を照射する加速器を備え、前記中性子発生装置から取り出される熱外中性子を熱外中性子照射対象に照射することを特徴とする。 The neutron irradiation system according to the next aspect of the present invention includes an accelerator that irradiates accelerated protons on a target included in the neutron generator, and irradiates an epithermal neutron irradiation target with epithermal neutrons extracted from the neutron generator. It is characterized by.

この中性子照射システムは、前記中性子発生装置を備えるので、熱外中性子を照射する部位に応じて適切な中性子減速部を選択して用いることができる。これによって、ＢＮＣＴを行うにあたって、中性子照射の自由度を向上させることができる。 Since this neutron irradiation system includes the neutron generator, an appropriate neutron moderator can be selected and used in accordance with the site irradiated with epithermal neutrons. Thereby, when performing BNCT, the freedom degree of neutron irradiation can be improved.

この発明によれば、ＢＮＣＴを行うにあたって、中性子照射の自由度を向上させることができる。 According to this invention, when performing BNCT, the freedom degree of neutron irradiation can be improved.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

（実施形態１）
実施形態１に係る中性子発生装置は、ＢＮＣＴに用いるものであり、加速器により２０ＭｅＶ以上に加速された陽子をターゲットに衝突させたときに得られる中性子を、（ｎ、ｘｎ）反応を生ずる物質を反射体として用いて反射するとともに増幅し、中性子減速部で減速して熱外中性子を取り出す点に特徴がある。 (Embodiment 1)
The neutron generator according to Embodiment 1 is used for BNCT, and reflects neutrons obtained when a proton accelerated to 20 MeV or more by an accelerator collides with a target and reflects a substance that causes an (n, xn) reaction. It is characterized in that it is reflected and amplified as a body, decelerated by a neutron moderator, and epithermal neutrons are extracted.

図１は、実施形態１に係る中性子発生装置を含む中性子照射システム示す全体図である。この中性子照射システム２００は、加速器２と、実施形態１に係る中性子発生装置１００とを含んで構成される。加速器２から中性子発生装置１００へ陽子が照射されると、中性子発生装置１００はＢＮＣＴ治療室２０の方向へ熱外中性子を発生する。ＢＮＣＴ治療室２０内にはＢＮＣＴを受ける患者Ｋがおり、前記熱外中性子は患者の患部へ照射される。ここで、患部はホウ素化合物の集まった癌細胞であり、中性子照射対象である。加速器２は、例えばサイクロトロン等を使用することができ、実施形態１ではサイクロトロンを用いる。なお、加速器２の種類はこれに限定されるものではない。 FIG. 1 is an overall view showing a neutron irradiation system including a neutron generator according to the first embodiment. The neutron irradiation system 200 includes the accelerator 2 and the neutron generator 100 according to the first embodiment. When protons are irradiated from the accelerator 2 to the neutron generator 100, the neutron generator 100 generates epithermal neutrons in the direction of the BNCT treatment room 20. There is a patient K who undergoes BNCT in the BNCT treatment room 20, and the epithermal neutron is irradiated to the affected part of the patient. Here, the affected part is a cancer cell in which boron compounds are collected, and is a target for neutron irradiation. As the accelerator 2, for example, a cyclotron can be used. In the first embodiment, a cyclotron is used. The type of the accelerator 2 is not limited to this.

次に、実施形態１に係る中性子発生装置１００について説明する。図２−１、図２−２は、実施形態１に係る中性子発生装置の概要を示す説明図である。図２−２は、図２−１に示す中性子発生装置１００のＹ＝０における断面、すなわちＹ＝０におけるＸ−Ｚ平面を、陽子の進行方向側から見た状態を示している。図２−３は、図２−１、図２−２のターゲット部分の拡大図である。なお、図面中の符号ｐ（小文字）は陽子を、ｎ（小文字）は中性子を表す（以下同様）。 Next, the neutron generator 100 according to the first embodiment will be described. FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams illustrating an overview of the neutron generator according to the first embodiment. FIG. 2-2 shows a state in which the cross section at Y = 0 of the neutron generator 100 shown in FIG. 2-1, that is, the XZ plane at Y = 0, is viewed from the proton traveling direction side. FIG. 2-3 is an enlarged view of the target portion of FIGS. 2-1 and 2-2. In the drawings, the symbol p (lower case) represents a proton, and n (lower case) represents a neutron (the same applies hereinafter).

この中性子発生装置１００は、ターゲット１と、中性子減速部３と、反射体５とを含んで構成される。ターゲット１、中性子減速部３、及び反射体５は、放射線遮蔽体９内に配置されており、中性子発生装置１００の外部に漏れる中性子及びγ線を極小にするように構成される。ここで、放射線遮蔽体９は、例えばコンクリートにより構成される。 The neutron generator 100 includes a target 1, a neutron moderator 3, and a reflector 5. The target 1, the neutron moderating unit 3, and the reflector 5 are disposed in the radiation shield 9 and are configured to minimize neutrons and γ rays leaking outside the neutron generator 100. Here, the radiation shield 9 is made of, for example, concrete.

中性子減速部３の熱外中性子出射側には、ターゲット１から発生するγ線やその他の部分から発生する２次γ線を遮蔽する目的で、ビスマス（Ｂｉ）層４が配置されている。さらに、Ｂｉ層４の熱外中性子出射側には、反射体５を介して熱中性子吸収層６が配置される。熱中性子吸収層６は、減速された熱中性子を吸収するためのものであり、例えば、Ｌｉ入りポリエチレンで構成される。 A bismuth (Bi) layer 4 is disposed on the epithermal neutron emission side of the neutron moderator 3 for the purpose of shielding γ rays generated from the target 1 and secondary γ rays generated from other portions. Furthermore, a thermal neutron absorption layer 6 is disposed on the Bi layer 4 on the epithermal neutron emission side via a reflector 5. The thermal neutron absorption layer 6 is for absorbing decelerated thermal neutrons, and is made of, for example, polyethylene containing Li.

ターゲット１は、タンタル（Ｔａ）やタングステン（Ｗ）等の重核種である。加速器２によって加速された陽子は、真空の陽子通路８を通ってターゲット１へ照射されて、ターゲット１から中性子が発生する。発生した中性子は中性子減速部３へ導かれ、ここで減速されてエネルギーが４ｅＶ〜４０ｋｅＶ程度の熱外中性子となる。この熱外中性子は、患部以外の部分へ照射される量をできるだけ低減し、患部へ照射される熱外中性子の強度を高めるため、コリメータ７によって絞られるとともに中性子の方向を定められ、照射対象の癌細胞へ照射される。 The target 1 is a heavy nuclide such as tantalum (Ta) or tungsten (W). Protons accelerated by the accelerator 2 are irradiated to the target 1 through the vacuum proton passage 8, and neutrons are generated from the target 1. The generated neutrons are guided to the neutron moderator 3 where they are decelerated to become epithermal neutrons having an energy of about 4 eV to 40 keV. The epithermal neutrons are reduced by the collimator 7 and the direction of the neutrons are determined in order to reduce the amount irradiated to the part other than the affected part as much as possible and increase the intensity of the epithermal neutrons applied to the affected part. Irradiates to cancer cells.

図２−１、図２−２に示すように、この実施形態に係る中性子発生装置１００は、陽子の進行方向に対して直交する方向に、複数の中性子減速部を備える。この実施形態では、Ｘ軸と平行な方向とＺ軸と平行な方向とに、それぞれ中性子減速部３及びコリメータ７を備える。これによって、この実施形態に係る中性子発生装置１００は、Ｘ軸と平行な方向及びＺ軸と平行な方向の２方向に熱外中性子を照射することができる。 As shown in FIGS. 2-1 and 2-2, the neutron generator 100 according to this embodiment includes a plurality of neutron moderators in a direction orthogonal to the traveling direction of protons. In this embodiment, the neutron moderator 3 and the collimator 7 are provided in a direction parallel to the X axis and a direction parallel to the Z axis, respectively. As a result, the neutron generator 100 according to this embodiment can irradiate epithermal neutrons in two directions: a direction parallel to the X axis and a direction parallel to the Z axis.

このように、この実施形態に係る中性子発生装置１００は、複数の方向へ熱外中性子を照射できるので、患部に対して熱外中性子を照射できる方向の自由度が増加する。その結果、治療を受ける患者Ｋの患部に対して、より適切に熱外中性子を照射することができる。この実施形態では、Ｘ−Ｚ平面内において、複数（この実施形態では２個）の中性子減速部３が、陽子通路８を中心とした中心角が約９０度の間隔となるように配置される。ただし、中性子減速部３の配置はこれに限られるものではない。 Thus, since the neutron generator 100 according to this embodiment can irradiate epithermal neutrons in a plurality of directions, the degree of freedom in the direction in which epithermal neutrons can be irradiated on the affected area increases. As a result, epithermal neutrons can be more appropriately irradiated to the affected area of the patient K who is undergoing treatment. In this embodiment, in the XZ plane, a plurality (two in this embodiment) of neutron moderators 3 are arranged so that the central angle about the proton passage 8 is about 90 degrees apart. . However, the arrangement of the neutron moderator 3 is not limited to this.

図２−３に示すように、ターゲット１は、Ｘ軸及びＺ軸のそれぞれに対して傾斜して配置される。これによって、中性子がターゲット１中を進む距離を極力短くできるので、発生した中性子を効率よく中性子減速部３へ導くことができる。また、Ｘ軸及びＺ軸に対するターゲット１の傾斜角度θｘ、θｚをほぼ等しくすることにより、それぞれの中性子減速部３を通ってそれぞれのコリメータ７から出射する熱外中性子の強度や分布をほぼ一様にすることができる。 As illustrated in FIG. 2C, the target 1 is disposed to be inclined with respect to the X axis and the Z axis. As a result, the distance that the neutron travels through the target 1 can be shortened as much as possible, so that the generated neutron can be efficiently guided to the neutron moderator 3. Further, by making the inclination angles θx and θz of the target 1 with respect to the X axis and the Z axis substantially equal, the intensity and distribution of epithermal neutrons emitted from the collimators 7 through the neutron moderators 3 are substantially uniform. Can be.

また、図２−１に示すように、この実施形態に係る中性子発生装置１００は、陽子の進行方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に対してターゲット１を傾斜させている。これによって、ターゲット１に対して陽子が照射される面積が大きくなるので、陽子が照射されることによるターゲット１の単位面積あたりにおける発熱量を低減できる。これによって、ターゲット１の熱負荷を低減できるので、ターゲット１の冷却能力を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 2A, the neutron generator 100 according to this embodiment tilts the target 1 with respect to a direction (X-axis direction) orthogonal to the proton traveling direction. As a result, the area on which the target 1 is irradiated with protons is increased, so that the amount of heat generated per unit area of the target 1 due to irradiation with protons can be reduced. Thereby, since the thermal load of the target 1 can be reduced, the cooling capacity of the target 1 can be improved.

また、この実施形態では、陽子の進行方向に対して略直交する方向の中性子を患部に照射するが、陽子の進行方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に対してターゲット１を傾斜させることにより、ターゲット１内における中性子の進行距離を短くすることができる。これによって、ターゲット１内における中性子の減衰を抑制できるので、ターゲット１で発生した中性子を効率よく中性子減速部３へ導くことができる。 In this embodiment, the affected part is irradiated with neutrons in a direction substantially orthogonal to the traveling direction of protons. By tilting the target 1 with respect to a direction (X-axis direction) orthogonal to the traveling direction of protons, The traveling distance of neutrons in the target 1 can be shortened. Thereby, attenuation of neutrons in the target 1 can be suppressed, so that neutrons generated in the target 1 can be efficiently guided to the neutron moderating unit 3.

なお、中性子発生装置１００に備える中性子減速部３の数は２個に限定されるものではない。しかし、中性子減速部３の数が増加するとともに、一つの中性子減速部３から照射できる熱外中性子の強度が低下するので、加速器２の出力を考慮して中性子減速部３の個数を設定する。 The number of neutron moderators 3 provided in the neutron generator 100 is not limited to two. However, as the number of neutron moderators 3 increases and the intensity of epithermal neutrons that can be irradiated from one neutron moderator 3 decreases, the number of neutron moderators 3 is set in consideration of the output of the accelerator 2.

複数の中性子減速部３を備える場合、治療に供しない中性子減速部３のコリメータ７から熱外中性子が放射されることを防ぐため、中性子減速部３にターゲット１から中性子が入射する部分からコリメータ７までの間、あるいはコリメータ７の外側に、中性子及びγ線の遮断手段を備えることが好ましい。 When a plurality of neutron moderators 3 are provided, in order to prevent epithermal neutrons from being radiated from the collimator 7 of the neutron moderator 3 that is not used for treatment, the collimator 7 from the portion where the neutrons enter the neutron moderator 3 It is preferable to provide a means for blocking neutrons and γ-rays up to or outside the collimator 7.

中性子遮断手段は、例えば、コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒに、開閉可能なシャッター状の構造物を設けて構成することができる。また、中性子遮断手段に用いる材料は、例えば、中性子吸収能を有する水素を多く含有させた高分子材料や、中性子吸収能を有するＢ¹⁰をステンレスやアルミニウム等に含有させた材料を用いることができる。 The neutron blocking means can be configured, for example, by providing a shutter-like structure that can be opened and closed in the epithermal neutron irradiation section 7r of the collimator 7. The material used for the neutron shielding portion, for example, or a polymer material containing much hydrogen having neutron absorbing capability, the B ¹⁰ having neutron absorbing capability can be used a material containing stainless, aluminum, or the like .

図２−１、図２−２に示すように、この実施形態に係る中性子発生装置１００において、コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒは、中性子発生装置１００の表面１００ｐから熱外中性子の照射側に突出している。そして、熱中性子吸収層６の表面６ｐの一部は、円錐台状に形成されるとともに、円錐台の頂部がコリメータ７の熱外中性子照射部７ｒとなる。コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒが熱中性子吸収層６の表面とほぼ同一面上にある場合、患者Ｋの姿勢によっては、熱外中性子を照射できる患部が制限されることがある。しかし、この実施形態に係る中性子発生装置１００のように、コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒを中性子発生装置１００の表面１００ｐから突出させれば、前記制限を低減できる。 As shown in FIGS. 2A and 2B, in the neutron generator 100 according to this embodiment, the epithermal neutron irradiation unit 7r of the collimator 7 is irradiated from the surface 100p of the neutron generator 100 with the epithermal neutron irradiation side. Protruding. A part of the surface 6 p of the thermal neutron absorption layer 6 is formed in a truncated cone shape, and the top portion of the truncated cone becomes the epithermal neutron irradiation portion 7 r of the collimator 7. When the epithermal neutron irradiation part 7r of the collimator 7 is substantially flush with the surface of the thermal neutron absorption layer 6, depending on the posture of the patient K, the affected part that can irradiate epithermal neutrons may be limited. However, if the epithermal neutron irradiation part 7r of the collimator 7 protrudes from the surface 100p of the neutron generator 100 as in the neutron generator 100 according to this embodiment, the restriction can be reduced.

例えば、患者Ｋの側頭部から熱外中性子を照射する場合、コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒを中性子発生装置１００の表面１００ｐとほぼ同一面上とすると、患者Ｋの肩によって熱外中性子照射部７ｒと患者Ｋの側頭部との距離が大きくなってしまう。しかし、この実施形態に係る中性子発生装置１００のように、コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒを中性子発生装置１００の表面１００ｐから突出させれば、熱外中性子照射部７ｒと患者Ｋの側頭部とを接近させることができるので、患部に対して効果的に熱外中性子を照射することができる。 For example, when irradiating epithermal neutrons from the temporal region of patient K, if epithermal neutron irradiation part 7r of collimator 7 is substantially flush with surface 100p of neutron generator 100, epithermal neutrons are caused by patient K's shoulder. The distance between the irradiation unit 7r and the temporal region of the patient K is increased. However, if the epithermal neutron irradiation part 7r of the collimator 7 protrudes from the surface 100p of the neutron generation apparatus 100 as in the neutron generation apparatus 100 according to this embodiment, the epithermal neutron irradiation part 7r and the temporal region of the patient K Therefore, epithermal neutrons can be effectively irradiated to the affected area.

次に、中性子減速部３について説明する。中性子減速部３は、例えば、鉄（Ｆｅ）３ａとフッ素化合物３ｆとから構成できる。そして、ターゲット１から発生した中性子は、鉄３ａ、次いでフッ素化合物３ｆにより減速されて、熱外中性子となる。フッ素化合物３ｆとしては、例えば、ＡｌＦ₃（６９重量％）−Ａｌ（３０重量％）−ＬｉＦ（１重量％）を用いることができる（Ｌｉの組成は限定されない）。この中性子減速部３により、ターゲット１で発生した中性子から、高い熱外中性子束を取り出すことができる。 Next, the neutron moderating unit 3 will be described. The neutron moderator 3 can be composed of, for example, iron (Fe) 3a and a fluorine compound 3f. The neutrons generated from the target 1 are decelerated by the iron 3a and then the fluorine compound 3f to become epithermal neutrons. As the fluorine compound 3f, for example, AlF ₃ (69 wt%)-Al (30 wt%)-LiF (1 wt%) can be used (the composition of Li is not limited). The neutron moderating unit 3 can extract a high epithermal neutron flux from the neutrons generated at the target 1.

実施形態１において、中性子減速部３へ導く中性子は、陽子の進行方向（陽子線の方向）−Ｙ（図２−１、図２−２）に対して９０度近傍、あるいは９０度近傍よりも大きい角度の方向、すなわち、陽子の進行方向後方に発生する中性子とすることが好ましい。この理由について説明する。 In the first embodiment, the neutron guided to the neutron moderating unit 3 is near 90 degrees with respect to the proton traveling direction (proton beam direction) -Y (FIGS. 2A and 2B), or near 90 degrees. It is preferable to use neutrons generated in the direction of a large angle, that is, behind the proton traveling direction. The reason for this will be described.

図３−１は、陽子の進行方向Ｆと中性子の発生方向との関係を示す概念図である。図３−２は、減速後における中性子束強度と中性子のエネルギーとの関係を、ターゲットから発生した中性子の発生方向をパラメータとして表した説明図である。ターゲット１から発生した中性子の発生方向（中性子線の方向）は、陽子の進行方向Ｆに対する傾き角度で表す（図３−１参照）。なお、陽子の進行方向Ｆが０度を意味する。ここで、陽子の進行方向Ｆ側を陽子の進行方向前方といい、用紙の進行方向Ｆの反対側を陽子の進行方向後方という。 FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating the relationship between the proton traveling direction F and the neutron generation direction. FIG. 3-2 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the neutron flux intensity and the energy of neutrons after deceleration, using the generation direction of neutrons generated from the target as a parameter. The generation direction of neutrons generated from the target 1 (the direction of the neutron beam) is expressed by an inclination angle with respect to the proton traveling direction F (see FIG. 3A). The proton traveling direction F means 0 degree. Here, the proton traveling direction F side is referred to as the proton traveling direction front, and the opposite side of the paper traveling direction F is referred to as the proton traveling direction rear.

図３−２から分かるように、１０⁷ｅＶ程度の高いエネルギーを持つ高速中性子は、陽子の進行方向Ｆに対する傾き角度θが９０度近傍に発生する中性子が最も少ない（図３−２中、Ａで示す部分）。したがって、前記傾き角度θが９０度近傍に発生する中性子を中性子減速部３へ導けば、中性子発生装置１００からＢＮＣＴ治療室２０側へ透過する高速中性子の量を低減することができるので、ＢＮＣＴに際して有利となる。 As can be seen from FIG. 3-2, fast neutrons having high energy of about 10 ⁷ eV have the fewest neutrons that are generated in the vicinity of 90 degrees with respect to the inclination angle θ with respect to the traveling direction F of protons (A in FIG. 3-2). Part shown by). Therefore, if neutrons generated at an inclination angle θ of around 90 degrees are guided to the neutron moderator 3, the amount of fast neutrons transmitted from the neutron generator 100 to the BNCT treatment room 20 side can be reduced. It will be advantageous.

前記高速中性子の透過量を低減するために、ターゲット１から発生した中性子の発生方向と陽子の進行方向Ｆとの傾き角度θが９０度−０、＋９０度の範囲内で、中性子減速部３へ導くための中性子を取得することが好ましい。すなわち、陽子の進行方向後方に発生する中性子を中性子減速部３へ導くための中性子とすることが好ましい。このようにすることで、中性子発生装置１００からＢＮＣＴ治療室２０の患者Ｋへ到達する高速中性子の量を低減することができる。また、陽子の進行方向Ｆに対する傾き角度が９０度近傍に発生する中性子を中性子減速部３に導いて熱外中性子とすることで、上述したように、ターゲット１の周囲に複数の中性子減速部３を配置する構成を容易に実現することができる。 In order to reduce the amount of transmission of the fast neutrons, when the inclination angle θ between the direction of generation of neutrons generated from the target 1 and the traveling direction F of protons is in the range of 90 ° -0, + 90 °, the neutron moderating unit 3 It is preferable to acquire neutrons for guidance. That is, it is preferable to use the neutrons generated behind the proton in the traveling direction as neutrons for guiding the neutron moderator 3. By doing in this way, the quantity of the fast neutron which reaches | attains the patient K of the BNCT treatment room 20 from the neutron generator 100 can be reduced. Further, as described above, the neutron generated in the vicinity of 90 degrees with respect to the traveling direction F of the proton is guided to the neutron moderator 3 to be an epithermal neutron, so that a plurality of neutron moderators 3 around the target 1 as described above. The structure which arrange | positions can be implement | achieved easily.

また、図３−１に示すように、ターゲット１は、陽子の進行方向Ｆに直交する方向に対して傾けて配置することが好ましい。これは、陽子線に対するターゲット１の照射面積を増加させ、ターゲット１の熱負荷を下げ、また、ターゲット１内における中性子の減衰を抑制するためである。すなわち、ターゲット１が陽子の進行方向Ｆに直交して配置されていると、陽子の進行方向Ｆに対して傾き角度が９０度近傍に発生する中性子は、中性子減速部３へ到達するまでにターゲット１中を進行して減衰する。その結果、熱外中性子として取り出すことのできる中性子数が低減するからである。ターゲット１を陽子の進行方向Ｆに直交する方向に対して傾けて配置すれば、中性子がターゲット１中を進む距離を短くできるので、発生した中性子を効率よく中性子減速部３へ導くことができる。 Further, as shown in FIG. 3A, the target 1 is preferably arranged to be inclined with respect to a direction orthogonal to the proton traveling direction F. This is because the irradiation area of the target 1 with respect to the proton beam is increased, the thermal load of the target 1 is lowered, and neutron attenuation in the target 1 is suppressed. That is, when the target 1 is arranged orthogonally to the proton traveling direction F, neutrons generated at an inclination angle of about 90 degrees with respect to the proton traveling direction F reach the neutron moderating unit 3 before reaching the neutron moderating unit 3. Attenuates as it travels through 1. As a result, the number of neutrons that can be extracted as epithermal neutrons is reduced. If the target 1 is arranged to be inclined with respect to the direction orthogonal to the proton traveling direction F, the distance that neutrons travel through the target 1 can be shortened, so that the generated neutrons can be efficiently guided to the neutron moderating unit 3.

ターゲット１が陽子の進行方向Ｆに直交して配置される場合、陽子がターゲット１に衝突したときの形状は略円形であるが、陽子の進行方向Ｆに直交する方向に対して傾けてターゲット１を配置すると、陽子がターゲットに衝突したときの形状は楕円形になる。これにより、ターゲット１を陽子の進行方向Ｆに対して直交して配置した場合と比較して、陽子がターゲット１に衝突したときの面積を大きくできるので、ターゲット１の発熱密度を低くできる。その結果、例えば同じ冷却能の冷却媒体を用いる場合には、ターゲット１の冷却がより容易になる。 When the target 1 is arranged orthogonal to the proton traveling direction F, the shape when the proton collides with the target 1 is substantially circular, but the target 1 is tilted with respect to the direction orthogonal to the proton traveling direction F. When the is placed, the shape when the proton collides with the target becomes an ellipse. Thereby, compared with the case where the target 1 is arranged orthogonal to the traveling direction F of the proton, the area when the proton collides with the target 1 can be increased, so that the heat generation density of the target 1 can be lowered. As a result, for example, when a cooling medium having the same cooling capacity is used, the target 1 can be cooled more easily.

したがって、上記観点からは、ターゲット１は、陽子の進行方向Ｆに対して傾けて配置することが好ましい。ここで、陽子の進行方向に対するターゲット厚さｔｐが飛程ｔｃ（例えばタンタルを用い、陽子のエネルギーが約５０ＭｅＶの場合、約２．８ｍｍ）を超えると、ターゲット１に照射された陽子はターゲット１内で停止する結果、ターゲット１の発熱量が極めて増加する。この発熱量の増加はブラッグピークと呼ばれる。 Therefore, from the above viewpoint, it is preferable that the target 1 is disposed to be inclined with respect to the proton traveling direction F. Here, when the target thickness tp with respect to the traveling direction of the protons exceeds the range tc (for example, about 2.8 mm when tantalum is used and the energy of the proton is about 50 MeV), the proton irradiated to the target 1 is the target 1. As a result, the amount of heat generated by the target 1 is extremely increased. This increase in calorific value is called the Bragg peak.

ターゲット傾き角度βを大きくすると、ターゲット１内を進行する陽子の距離が大きくなり、陽子Ｐがターゲット１中で完全に停止してしまい、ブラッグピークが発生するおそれがある。ブラッグピークを避けるため、実施形態１の中性子発生装置１００では、ターゲット傾き角度βを陽子の飛程ｔｃよりも小さくする。したがって、陽子の進行方向Ｆに対するターゲット厚さｔｐは（ｔｐ＝ｔ／ｃｏｓβ）＜ｔｃの関係を満たすように構成する。 When the target tilt angle β is increased, the distance of protons traveling in the target 1 increases, and the proton P completely stops in the target 1, which may cause a Bragg peak. In order to avoid the Bragg peak, in the neutron generator 100 of the first embodiment, the target inclination angle β is made smaller than the proton range tc. Therefore, the target thickness tp with respect to the proton traveling direction F is configured to satisfy the relationship of (tp = t / cos β) <tc.

このような構成により、ターゲット１に衝突した陽子を透過させ、ターゲット１内で陽子が停止することを防止する。また、ターゲット１は、出射面（伝熱面１ｈ）を流れる冷却媒体により冷却されて発熱が抑制される。これにより、ターゲット１の発熱を抑制して、耐久性を向上させることができる。なお、陽子をターゲット１内で停止させた場合と透過させた場合とでは、発生する中性子数にほとんど変化はない。 With such a configuration, protons that have collided with the target 1 are transmitted, and the protons are prevented from stopping in the target 1. Further, the target 1 is cooled by the cooling medium flowing on the emission surface (heat transfer surface 1h), and heat generation is suppressed. Thereby, heat_generation | fever of the target 1 can be suppressed and durability can be improved. Note that there is almost no change in the number of generated neutrons between when the proton is stopped in the target 1 and when it is transmitted.

なお、陽子の飛程は、陽子のエネルギーが大きくなるとともに大きくなる。したがって、陽子のエネルギーが低い場合は飛程も小さくなるので、（例えばターゲット１にタンタルを用い、陽子のエネルギーが３０ＭｅＶの場合、飛程は約１．２ｍｍ程度）ターゲット１の強度を確保すると、陽子の進行方向におけるターゲット厚さは陽子の飛程よりも大きくなる場合がある。したがって、陽子のエネルギーが小さい場合には、ターゲット内で陽子を停止させるとともにターゲット１を十分に冷却して、陽子が停止することにより与えられる運動エネルギーによるターゲット１の昇温を抑制する。 The proton range increases as the proton energy increases. Therefore, when the proton energy is low, the range becomes small. For example, when the tantalum is used for the target 1 and the proton energy is 30 MeV, the range is about 1.2 mm. The target thickness in the traveling direction of protons may be larger than the proton range. Therefore, when the proton energy is small, the proton is stopped in the target and the target 1 is sufficiently cooled to suppress the temperature rise of the target 1 due to the kinetic energy given by the proton stopping.

陽子の照射を受けるターゲット１は、陽子のエネルギーにより温度が上昇する。このため、中性子発生装置１００の稼動中においては、水（Ｈ₂Ｏ）や液体金属（例えば水銀（Ｈｇ））等の冷却媒体によりターゲット１を冷却する。実施形態１の中性子発生装置１００では、加速器２により加速された陽子がターゲット１に照射される面とは反対側の面から、ターゲット１を冷却する。より具体的には、ターゲット１の陽子照射面１ｐの反対側に設けられる伝熱面１ｈに冷却媒体を接触させて、ターゲット１を冷却する。昇温した冷却媒体は、中性子発生装置１００の外へ取り出された後、熱交換器５０により温度を下げられて、ポンプ５２により再びターゲット１へ送られる。次に、この実施形態で用いるターゲット１の冷却構造を説明する。 The temperature of the target 1 that is irradiated with protons rises due to the energy of the protons. For this reason, while the neutron generator 100 is in operation, the target 1 is cooled by a cooling medium such as water (H ₂ O) or a liquid metal (for example, mercury (Hg)). In the neutron generator 100 of Embodiment 1, the target 1 is cooled from the surface opposite to the surface irradiated with the protons accelerated by the accelerator 2. More specifically, the target 1 is cooled by bringing a cooling medium into contact with the heat transfer surface 1 h provided on the opposite side of the proton irradiation surface 1 p of the target 1. The cooling medium whose temperature has been raised is taken out of the neutron generator 100, the temperature is lowered by the heat exchanger 50, and it is sent again to the target 1 by the pump 52. Next, the cooling structure of the target 1 used in this embodiment will be described.

図４は、実施形態１に係るターゲットの冷却構造を示す説明図である。ターゲット１は、ターゲット支持体４０に取り付けられて一体の構造体として構成される。ターゲット１には、複数の仕切り部材４１が設けられている。この実施形態において、例えば、厚いタンタルの板を切削加工することにより、陽子が照射されるターゲット１の陽子照射部１Ａと仕切り部材４１とが一体で構成される。このように、陽子照射部１Ａと仕切り部材４１とが同一の材料から一体で構成されるので、ターゲット１の強度が向上するとともに、接合不良によって伝熱性能が低下することを回避できる。なお、仕切り部材４１を溶接等によってターゲット１の陽子照射部１Ａに接合してターゲット１を構成してもよい。 FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a target cooling structure according to the first embodiment. The target 1 is attached to the target support 40 and configured as an integral structure. The target 1 is provided with a plurality of partition members 41. In this embodiment, for example, by cutting a thick tantalum plate, the proton irradiation unit 1A of the target 1 irradiated with protons and the partition member 41 are integrally configured. Thus, since the proton irradiation part 1A and the partition member 41 are integrally formed from the same material, the strength of the target 1 can be improved and the heat transfer performance can be prevented from being lowered due to poor bonding. The target 1 may be configured by joining the partition member 41 to the proton irradiation unit 1A of the target 1 by welding or the like.

ターゲット支持体４０には、仕切り部材４１の端部がはめ込まれるスリット４０ｓが設けられている。ターゲット１とターゲット支持体４０とは、ターゲット１が備える仕切り部材４１の端部がターゲット支持体４０のスリット４０ｓにはめ込まれる。そして、仕切り部材４１とターゲット支持体４０とが溶接等によって接合されて、ターゲット１とターゲット支持体４０とが合体する。このような構造により、仕切り部材４１とターゲット１の陽子照射部１Ａとターゲット支持体４０とで囲まれる空間が、冷却媒体の流れる冷却流路４２となる。そして、ターゲット１の陽子の照射側とは反対側に、複数の冷却流路４２が形成される。仕切り部材４１は、ターゲット１とターゲット支持体４０とが一体となった状態においてリブの役割を果たすので、ターゲット１の強度向上に寄与する。また、ターゲット支持体４０には、仕切り部材４１の端部をはめ込み、溶接等によって両者を接合するので、確実に両者を溶接することができる。これによって、ターゲット１の強度が向上し、また、接合不良による伝熱性能の低下を最小限に抑えることができる。 The target support 40 is provided with a slit 40s into which the end of the partition member 41 is fitted. In the target 1 and the target support 40, the end portion of the partition member 41 included in the target 1 is fitted into the slit 40 s of the target support 40. And the partition member 41 and the target support body 40 are joined by welding etc., and the target 1 and the target support body 40 unite | combine. With such a structure, a space surrounded by the partition member 41, the proton irradiation unit 1 A of the target 1, and the target support 40 becomes a cooling flow path 42 through which a cooling medium flows. A plurality of cooling channels 42 are formed on the side opposite to the proton irradiation side of the target 1. Since the partition member 41 plays a role of a rib in a state where the target 1 and the target support body 40 are integrated, it contributes to an improvement in the strength of the target 1. Moreover, since the end part of the partition member 41 is inserted in the target support body 40, and both are joined by welding etc., both can be welded reliably. As a result, the strength of the target 1 is improved, and a decrease in heat transfer performance due to poor bonding can be minimized.

冷却流路４２が開口している側におけるターゲット１のそれぞれの端部には、それぞれ入口側ヘッダ４３ａと出口側ヘッダ４３ｂとが取り付けられる。入口側ヘッダ４３ａ及び出口側ヘッダ４３ｂとターゲット１とは、例えば溶接によって接合される。入口側ヘッダ４３ａには、冷却媒体の入口を形成する複数の入口管台４６ａが設けられている。これにより、複数の冷却流路４２へ流入する冷却媒体の流速分布を一様にすることができる。また、出口側ヘッダ４３ｂには、冷却媒体の出口を形成する出口管台４６ｂが設けられる。これによって、冷却流路４２の出口近傍における流速分布を一様にすることができる。 An inlet-side header 43a and an outlet-side header 43b are attached to the respective ends of the target 1 on the side where the cooling flow path 42 is open. The inlet side header 43a and the outlet side header 43b and the target 1 are joined by welding, for example. The inlet header 43a is provided with a plurality of inlet nozzles 46a that form inlets for the cooling medium. Thereby, the flow velocity distribution of the cooling medium flowing into the plurality of cooling channels 42 can be made uniform. The outlet header 43b is provided with an outlet nozzle 46b that forms an outlet for the cooling medium. Thereby, the flow velocity distribution in the vicinity of the outlet of the cooling channel 42 can be made uniform.

陽子をターゲット１に照射して中性子を発生させる際には、入口側ヘッダ４３ａから出口側ヘッダ４３ｂに向かって冷却媒体を流す。これによって、ターゲット支持体４０に形成される冷却流路４２へ冷却媒体が流れて、ターゲット１が発生する熱を冷却媒体が奪うので、ターゲット１を冷却することができる。なお、この実施形態において、製造のしやすさを考慮して、ターゲット１の平面形状は矩形としてある。 When the target 1 is irradiated with protons to generate neutrons, a cooling medium is flowed from the inlet header 43a toward the outlet header 43b. As a result, the cooling medium flows to the cooling flow path 42 formed in the target support 40, and the cooling medium takes away the heat generated by the target 1, so that the target 1 can be cooled. In this embodiment, the planar shape of the target 1 is rectangular in consideration of ease of manufacture.

図５は、実施形態１に係るターゲットの他の冷却構造を示す断面図である。この冷却構造では、ターゲット１に、管軸方向に垂直な断面の形状が矩形（この実施形態では略正方形）の冷却管４４を複数取り付けて、冷却流路４２を形成する。隣接する冷却管４４の間には、スペーサ４５を設けるとともに、支持板４６とターゲット１とでスペーサ４５を挟み込む。ここで、ターゲット１と冷却管４４とは溶接により接合される。また、スペーサ４５はターゲット１及び支持板４６に溶接によって接合される。陽子をターゲット１に照射して中性子を発生させる際には、支持板４６に接合される冷却管４４内の冷却流路４２へ冷却媒体が流れて、ターゲット１が発生する熱を冷却媒体が奪うので、ターゲット１を冷却することができる。 FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another cooling structure of the target according to the first embodiment. In this cooling structure, a cooling flow path 42 is formed by attaching a plurality of cooling pipes 44 whose cross-sectional shape perpendicular to the pipe axis direction is rectangular (substantially square in this embodiment) to the target 1. A spacer 45 is provided between adjacent cooling pipes 44, and the spacer 45 is sandwiched between the support plate 46 and the target 1. Here, the target 1 and the cooling pipe 44 are joined by welding. The spacer 45 is joined to the target 1 and the support plate 46 by welding. When the target 1 is irradiated with protons to generate neutrons, the cooling medium flows into the cooling flow path 42 in the cooling pipe 44 joined to the support plate 46, and the cooling medium takes away the heat generated by the target 1. Therefore, the target 1 can be cooled.

なお、ターゲット１とスペーサ４５とは、例えば切削による一体構造としてもよい。また、冷却管４４を用いずに、ターゲット１、スペーサ４５及び支持板４６とで囲まれる空間を冷却流路としてもよい。このように、冷却管４４を用いない構造とすれば、冷却管４４の溶接の手間が省けるので、製造工程を簡略化することができる。また、冷却管４４の溶接不良による伝熱性能低下はないので、安定した冷却性能を発揮することができる。 The target 1 and the spacer 45 may have an integrated structure by cutting, for example. Further, instead of using the cooling pipe 44, a space surrounded by the target 1, the spacer 45, and the support plate 46 may be used as a cooling flow path. In this way, if the cooling pipe 44 is not used, the labor of welding the cooling pipe 44 can be saved, so that the manufacturing process can be simplified. Further, since there is no deterioration in heat transfer performance due to poor welding of the cooling pipe 44, stable cooling performance can be exhibited.

図６−１は、冷却流路の形状による熱伝達率の変化を示す説明図である。図６−２は、冷却流路の断面を示す説明図である。図６−１から分かるように、等価直径ｄｅ（＝４×Ｘ×Ｙ／（２×Ｘ＋２×Ｙ）＝２×Ｘ×Ｙ／（Ｘ＋Ｙ））が小さい方が、熱伝達率ｄｄ（Ｗ／ｍ²・Ｋ）は高くなる。また、冷却面（すなわち陽子の照射面）１ｐｃと直交する方向（Ｙ方向）の長さ（寸法）が小さい方が熱伝達率ｄｄは高くなる。したがって、冷却流路４２は、Ｘ／Ｙが大きく、すなわち、陽子の照射面と直交する方向の寸法よりも、陽子の照射面と平行な方向の寸法の方が大きく、かつ等価直径ｄｅが小さくなるようにすることが好ましい。次に、図２−１、図２−２に戻り、この実施形態に係る中性子発生装置１００が備える反射体５について説明する。 FIG. 6A is an explanatory diagram illustrating a change in heat transfer coefficient depending on the shape of the cooling flow path. FIG. 6B is an explanatory diagram of a cross section of the cooling channel. As can be seen from FIG. 6A, the smaller the equivalent diameter de (= 4 × X × Y / (2 × X + 2 × Y) = 2 × X × Y / (X + Y)), the smaller the heat transfer coefficient dd (W / m ² · K) increases. In addition, the heat transfer coefficient dd increases as the length (dimension) in the direction (Y direction) perpendicular to the cooling surface (that is, the proton irradiation surface) 1 pc is smaller. Therefore, the cooling flow path 42 has a large X / Y, that is, the dimension in the direction parallel to the proton irradiation surface is larger than the dimension in the direction orthogonal to the proton irradiation surface, and the equivalent diameter de is small. It is preferable to do so. Next, returning to FIGS. 2-1 and 2-2, the reflector 5 provided in the neutron generator 100 according to this embodiment will be described.

ターゲット１から発生した中性子は中性子減速部３の方向のみならず、ターゲット１に陽子が照射される部分を中心として３６０度すべての方向へ向かう。ターゲット１から発生した中性子をより効率的に中性子減速部３へ導くため、ターゲット１は反射体５の内部に配置される。実施形態１において、反射体５は、中性子を反射する際に（ｎ、ｘｎ）反応を生ずる物質で構成される。 Neutrons generated from the target 1 are directed not only in the direction of the neutron moderating unit 3 but also in all directions of 360 degrees centering on the portion where the target 1 is irradiated with protons. In order to more efficiently guide the neutrons generated from the target 1 to the neutron moderating unit 3, the target 1 is disposed inside the reflector 5. In the first embodiment, the reflector 5 is made of a substance that causes a (n, xn) reaction when reflecting neutrons.

ここで、（ｎ、ｘｎ）反応を生ずる物質は、重核種であるとともに、中性子の照射により分裂反応を起こさない核種を含む物質であることが必要で、例えば、鉛（Ｐｂ）や鉄（Ｆｅ）等を用いることができる。特に、鉛はγ線の遮蔽機能も備えているので、鉛を反射体５に使用すれば、ターゲット１へ陽子が衝突した際に僅かながら発生するγ線を遮蔽することもでき、好ましい。 Here, the substance causing the (n, xn) reaction must be a heavy nuclide and a substance containing a nuclide that does not cause a fission reaction by neutron irradiation. For example, lead (Pb) or iron (Fe ) Etc. can be used. Particularly, since lead also has a function of shielding γ rays, it is preferable to use lead for the reflector 5 because it can shield γ rays generated slightly when protons collide with the target 1.

このような物質で構成される反射体５は、高エネルギーの陽子をターゲット１に照射することにより得られた中性子を反射する際に、単に中性子を反射するのみでなく、１個の中性子を反射するとともに、ｘ個の中性子を新たに発生する。すなわち、反射体５は、ターゲット１で発生した中性子を反射するのみならず、前記中性子を増倍させることができる。その結果、実施形態１に係る中性子発生装置１００は、より多くの中性子を中性子減速部３へ導いて、高い中性子束で熱外中性子を発生させることができる。 The reflector 5 made of such a material reflects not only neutrons but also one neutron when reflecting neutrons obtained by irradiating the target 1 with high-energy protons. In addition, x new neutrons are generated. That is, the reflector 5 can not only reflect neutrons generated at the target 1 but also multiply the neutrons. As a result, the neutron generator 100 according to the first embodiment can introduce more neutrons to the neutron moderator 3 and generate epithermal neutrons with a high neutron flux.

ここで、高エネルギーの陽子とは、２０ＭｅＶ以上５００ＭｅＶ以下に加速された陽子をいう。そして、このような陽子をターゲット１に照射して得られる中性子が（ｎ、ｘｎ）反応を生ずる物質へ入射したときに、（ｎ、ｘｎ）反応が生ずる。このように、実施形態１に係る中性子発生装置では、高エネルギーの陽子をターゲット１に照射して中性子を発生させるとともに、（ｎ、ｘｎ）反応を生ずる反射体５を用いて、発生した中性子を増倍させる。これにより、中性子減速部３から出射する熱外中性子の量を、（ｎ、ｘｎ）反応を生じない反射体を用いた場合と比較して１桁程度多くすることができる。その結果、より多くの中性子を中性子減速部３へ導くことができるので、効率的に熱外中性子を得ることができる。次に、この実施形態に係る中性子発生装置１００を用いた治療設備の例を説明する。 Here, the high energy proton means a proton accelerated to 20 MeV or more and 500 MeV or less. Then, when neutrons obtained by irradiating the target 1 with such protons enter a substance that causes (n, xn) reaction, (n, xn) reaction occurs. Thus, in the neutron generator according to Embodiment 1, the target 1 is irradiated with high energy protons to generate neutrons, and the generated neutrons are generated using the reflector 5 that generates an (n, xn) reaction. Multiply. As a result, the amount of epithermal neutrons emitted from the neutron moderator 3 can be increased by about an order of magnitude compared to the case of using a reflector that does not cause (n, xn) reaction. As a result, more neutrons can be guided to the neutron moderating unit 3, so that epithermal neutrons can be efficiently obtained. Next, an example of treatment equipment using the neutron generator 100 according to this embodiment will be described.

図７、図８は、実施形態１に係る中性子発生装置を用いた治療設備の例を示す説明図である。図７に示す治療設備２１０は、建屋の異なる階に異なる治療室を設けたものである。この治療設備２１０では、この実施形態に係る中性子発生装置１００が備える２個のコリメータ７の熱外中性子照射部７ｒが、それぞれ第１治療室２１１と第２治療室２１２とに配置される。第１治療室２１１の患者Ｋは、側頭部から熱外中性子が照射され、また、第２治療室２１２の患者Ｋは、前頭部から熱外中性子が照射される。このとき、患者Ｋはベッド２１３に仰向けに寝ていればよく、熱外中性子の照射部位（患部の位置）に応じて姿勢を大きく変える必要はない。 7 and 8 are explanatory diagrams illustrating examples of treatment facilities using the neutron generator according to the first embodiment. The treatment facility 210 shown in FIG. 7 is provided with different treatment rooms on different floors of the building. In this treatment facility 210, the epithermal neutron irradiation parts 7r of the two collimators 7 provided in the neutron generator 100 according to this embodiment are arranged in the first treatment room 211 and the second treatment room 212, respectively. The patient K in the first treatment room 211 is irradiated with epithermal neutrons from the temporal region, and the patient K in the second treatment room 212 is irradiated with epithermal neutrons from the frontal region. At this time, it is only necessary for the patient K to lie on his back on the bed 213, and his / her posture does not need to be changed greatly according to the site of irradiation with epithermal neutrons (the position of the affected area).

図８に示す治療設備２２０では、この実施形態に係る中性子発生装置１００が備える２個のコリメータ７の熱外中性子照射部７ｒが、それぞれ作業台２２１側と中性子発生装置１００の下側とに配置される。作業台２２１側の患者Ｋは、側頭部から熱外中性子が照射され、また、中性子発生装置１００の下側の患者Ｋは、前頭部から熱外中性子が照射される。このとき、患者Ｋはベッド２１３に仰向けに寝ていればよく、熱外中性子の照射部位（患部の位置）に応じて姿勢を大きく変える必要はない。 In the treatment facility 220 shown in FIG. 8, the epithermal neutron irradiation parts 7r of the two collimators 7 included in the neutron generator 100 according to this embodiment are arranged on the work table 221 side and the lower side of the neutron generator 100, respectively. Is done. The patient K on the work table 221 side is irradiated with epithermal neutrons from the temporal region, and the patient K below the neutron generator 100 is irradiated with epithermal neutrons from the frontal region. At this time, it is only necessary for the patient K to lie on his back on the bed 213, and his / her posture does not need to be changed greatly according to the site of irradiation with epithermal neutrons (the position of the affected area).

このように、この実施形態に係る中性子発生装置１００を用いれば、治療を受ける患者Ｋの患部に対して、適切に熱外中性子を照射することができるので、熱外中性子の照射中は患者Ｋに無理な姿勢を強いることも少なく、治療の負荷を軽減できる。また、熱外中性子の照射中、患者Ｋはより自然な姿勢をとることができるので、患部に対しても効率よく熱外中性子を照射することができる。 As described above, if the neutron generator 100 according to this embodiment is used, it is possible to appropriately irradiate the affected part of the patient K undergoing treatment with epithermal neutrons. Therefore, it is possible to reduce the burden of treatment. Moreover, since the patient K can take a more natural posture during the irradiation of epithermal neutrons, the epithermal neutrons can be efficiently irradiated to the affected area.

（変形例）
実施形態１の変形例に係る中性子発生装置は、実施形態１に係る中性子発生装置とほぼ同様の構成であるが、反射体及び中性子減速部の形状が異なる。他の構成は実施形態１と同様である。ここで、立体角とは、ターゲットに陽子が照射される部分を中心とした場合の立体角をいう。 (Modification)
Although the neutron generator which concerns on the modification of Embodiment 1 is the structure substantially the same as the neutron generator which concerns on Embodiment 1, the shapes of a reflector and a neutron deceleration part differ. Other configurations are the same as those of the first embodiment. Here, the solid angle means a solid angle when the target is irradiated with protons.

図９は、実施形態１の変形例に係る中性子発生装置の構造を説明する概念図である。図１０は、反射体の立体角と、治療に要する熱外中性子の照射時間最大値との関係を示す説明図である。図この中性子発生装置１０１は、全体の形状を球体で構成するとともに、反射体５Ａの立体角α１を１８０度よりも大きくしてある。これにともない、中性子減速部３Ａの形状は円錐状となっている。ここで、中性子減速部３Ａの立体角α２は、（３６０−α１）度となる。 FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the structure of a neutron generator according to a modification of the first embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the solid angle of the reflector and the maximum irradiation time of epithermal neutrons required for treatment. The neutron generator 101 has a spherical shape as a whole, and the solid angle α1 of the reflector 5A is larger than 180 degrees. Along with this, the shape of the neutron moderating portion 3A is conical. Here, the solid angle α2 of the neutron moderator 3A is (360−α1) degrees.

上記構成により、中性子減速部３Ａは、ターゲット１で発生する中性子の入射部３Ａｉから出射部３Ａｏに向かって、すなわち、中性子減速部３Ａ内を中性子が進行する方向に向かうにしたがって、中性子減速部３Ａの断面積が大きくなる。ここで、中性子減速部３Ａの断面積とは、中性子減速部３Ａ内を中性子が進行する方向と直交する断面の面積である。 With the above configuration, the neutron moderating unit 3A is directed toward the emitting unit 3Ao from the incident unit 3Ai of neutrons generated in the target 1, that is, as the neutrons travel in the neutron moderating unit 3A. The cross-sectional area of becomes larger. Here, the cross-sectional area of the neutron moderator 3A is an area of a cross section orthogonal to the direction in which neutrons travel in the neutron moderator 3A.

図１０に示すように、反射体５Ａの立体角α１を１８０度よりも大きくすると、治療に要する熱外中性子の照射時間最大値は小さくなる。しかし、反射体５Ａの立体角α１を１８０度よりも大きくするにしたがって、高速中性子束の割合も増加し、３００度では許容値を超えるおそれがある。このため、反射体５Ａの立体角α１は、１８０度よりも大きく３００度よりも小さい範囲が好ましく、より好ましくは２４０度よりも大きく３００度よりも小さい範囲であり、さらに好ましくは２７０度±１５度の範囲である。 As shown in FIG. 10, when the solid angle α1 of the reflector 5A is larger than 180 degrees, the maximum irradiation time of epithermal neutrons required for treatment is reduced. However, as the solid angle α1 of the reflector 5A is made larger than 180 degrees, the ratio of fast neutron flux increases, and there is a possibility that the allowable value may be exceeded at 300 degrees. For this reason, the solid angle α1 of the reflector 5A is preferably in a range larger than 180 degrees and smaller than 300 degrees, more preferably in a range larger than 240 degrees and smaller than 300 degrees, and further preferably 270 degrees ± 15. It is a range of degrees.

図１１は、実施形態１の変形例に係る中性子発生装置の構成例を示す断面図である。図１１に示すように、この中性子発生装置１０１では、反射体５Ａの立体角を２７０度にするとともに、中性子減速部３Ａの立体角は９０度（すなわち３６０度−反射体５Ａの立体角）としてある。そして、反射体５Ａと中性子減速部３Ａとを球体に近い形状とするため、反射体５Ａの形状を調整してある。このようにすれば、実施形態１に示す中性子発生装置１００（図２−１等参照）と比較して、反射体５Ａの体積を小さくでき、また軽量化を図ることができる。なお、図１１に示す中性子発生装置１０１は、単独の中性子減速部３Ａを備えるが、複数の中性子減速部３Ａを設ける場合には、実施形態１に係る中性子発生装置１００の構成を適用し、例えば、図１１のＤで示す部分に中性子減速部３Ａ及びコリメータ７を配置する。 FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a neutron generator according to a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 11, in this neutron generator 101, the solid angle of the reflector 5A is set to 270 degrees, and the solid angle of the neutron moderator 3A is set to 90 degrees (that is, 360 degrees—the solid angle of the reflector 5A). is there. And in order to make the reflector 5A and the neutron moderating part 3A into a shape close to a sphere, the shape of the reflector 5A is adjusted. In this way, the volume of the reflector 5A can be reduced and the weight can be reduced as compared with the neutron generator 100 (see FIG. 2-1 etc.) shown in the first embodiment. In addition, although the neutron generator 101 shown in FIG. 11 is provided with the single neutron moderator 3A, when providing the several neutron moderator 3A, the structure of the neutron generator 100 which concerns on Embodiment 1 is applied, for example, The neutron moderator 3A and the collimator 7 are arranged in the part indicated by D in FIG.

以上、実施形態１及びその変形例では、ターゲットの周りに複数の中性子減速部を備えて、複数の中性子減速部から熱外中性子を照射できるので、熱外中性子を照射する部位に応じて適切な中性子減速部を選択して用いることができる。これによって、ＢＮＣＴを行うにあたって、中性子照射の自由度を向上させることができる。なお、実施形態１及びその変形例で開示した構成は、以下の実施形態にも適用することができる。また、実施形態１及びその変形例に開示した構成と同一の構成を備えていれば、実施形態１及びその変形例と同様の作用・効果を奏する。 As described above, in the first embodiment and the modification thereof, a plurality of neutron moderators are provided around the target, and the epithermal neutrons can be irradiated from the plurality of neutron moderators. A neutron moderator can be selected and used. Thereby, when performing BNCT, the freedom degree of neutron irradiation can be improved. Note that the configurations disclosed in the first embodiment and its modifications can also be applied to the following embodiments. Moreover, if it has the same structure as the structure disclosed in Embodiment 1 and its modifications, the same operations and effects as in Embodiment 1 and its modifications are achieved.

（実施形態２）
実施形態２に係る中性子発生装置は、実施形態１に係る中性子発生装置と同様の構成であるが、陽子通路を中心として回転可能である点が異なる。他の構成は実施形態１に係る中性子発生装置と同様である。 (Embodiment 2)
The neutron generator according to the second embodiment has the same configuration as that of the neutron generator according to the first embodiment except that the neutron generator can rotate around the proton path. Other configurations are the same as those of the neutron generator according to the first embodiment.

図１２−１、図１２−２は、実施形態２に係る中性子発生装置の構成を示す全体図である。図１３−１〜図１３−３は、実施形態２に係る中性子発生装置において熱外中性子を照射する際の状態を示す概念図である。この中性子発生装置１０２は、支持部材１１０によって回転可能に支持されるとともに、駆動装置１１１によって駆動されて、陽子通路８を中心に回転する。中性子発生装置１０２が回転すると、コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒは、陽子通路８を中心として、中性子発生装置１０２の回転軸（Ｙ軸）と熱外中性子照射部７ｒとの距離を半径とする円周上を移動する。 12A and 12B are general views illustrating the configuration of the neutron generator according to the second embodiment. FIGS. 13-1 to 13-3 are conceptual diagrams showing states when irradiating epithermal neutrons in the neutron generator according to the second embodiment. The neutron generator 102 is rotatably supported by the support member 110 and is driven by the driving device 111 to rotate around the proton passage 8. When the neutron generator 102 rotates, the epithermal neutron irradiator 7r of the collimator 7 sets the distance between the rotation axis (Y axis) of the neutron generator 102 and the epithermal neutron irradiator 7r around the proton path 8 as the radius. Move on the circumference you want.

図１３−１〜図１３−３に示すように、コリメータ７の熱外中性子照射部７ｒの位置と、患者Ｋに対する中性子照射部位の位置との関係を調整することによって、患部に対して適切な方向から熱外中性子を照射することができる。例えば、図１３−１に示す状態では、患者Ｋの頭頂部に熱外中性子を照射することになる。図１３−２に示す状態では、患者Ｋの頭頂部と前頭部との間に熱外中性子を照射することになる。また、図１３−３に示す状態では、患者Ｋの前頭部に熱外中性子を照射することになる。 As shown in FIGS. 13-1 to 13-3, by adjusting the relationship between the position of the epithermal neutron irradiation part 7 r of the collimator 7 and the position of the neutron irradiation part with respect to the patient K, it is appropriate for the affected part. Epithermal neutrons can be irradiated from the direction. For example, in the state shown in FIG. 13A, epithermal neutrons are irradiated to the top of the patient K's head. In the state shown in FIG. 13B, epithermal neutrons are irradiated between the top of the patient K and the frontal region. In the state shown in FIG. 13C, epithermal neutrons are irradiated to the frontal region of the patient K.

図１４は、実施形態２に係る中性子発生装置の断面図である。この中性子発生装置１０２は、実施形態１の変形例に係る中性子発生装置１０１（図１１参照）と同様に、反射体５Ｂの立体角を１８０度よりも大きくにするとともに（この例では２７０度）、中性子減速部３Ｂの立体角は９０度（すなわち３６０度−反射体５Ｂの立体角）としてある。そして、反射体５Ｂと中性子減速部３Ｂとを球体に近い形状とするため、反射体５Ｂの形状を調整してある。このとき、中性子発生装置１０２の回転軸（Ｙ軸）と直交する断面内における重心が、中性子発生装置１０２の回転軸（Ｙ軸）の近傍に位置するように反射体５Ｂの形状を調整することが好ましい。このようにすれば、中性子発生装置１０２を回転させる際の駆動力を低減できる。 FIG. 14 is a cross-sectional view of the neutron generator according to the second embodiment. As in the neutron generator 101 (see FIG. 11) according to the modification of the first embodiment, the neutron generator 102 makes the solid angle of the reflector 5B larger than 180 degrees (270 degrees in this example). The solid angle of the neutron moderator 3B is 90 degrees (that is, 360 degrees—the solid angle of the reflector 5B). And in order to make the reflector 5B and the neutron moderating part 3B into a shape close to a sphere, the shape of the reflector 5B is adjusted. At this time, the shape of the reflector 5B is adjusted so that the center of gravity in the cross section orthogonal to the rotation axis (Y axis) of the neutron generator 102 is positioned in the vicinity of the rotation axis (Y axis) of the neutron generator 102. Is preferred. If it does in this way, the driving force at the time of rotating the neutron generator 102 can be reduced.

この実施形態に係る中性子発生装置１０２では、ターゲット１を陽子通路８に固定してある。そして、中性子発生装置１０２が回転すると、中性子減速部３Ｂ及びコリメータ７の熱外中性子照射部７ｒは、ターゲット１に対して相対的に回転するようになっている。ここで、中性子発生装置１０２の中性子減速部３Ｂ及びコリメータ７とともにターゲット１が回転するようにしてもよい。このようにすれば、ターゲット１で発生した中性子がターゲット１内を通過する距離を極力短くした状態を維持して熱外中性子を発生させることができる。 In the neutron generator 102 according to this embodiment, the target 1 is fixed to the proton passage 8. When the neutron generator 102 rotates, the neutron moderator 3B and the epithermal neutron irradiation unit 7r of the collimator 7 rotate relative to the target 1. Here, the target 1 may be rotated together with the neutron moderator 3 B and the collimator 7 of the neutron generator 102. In this way, epithermal neutrons can be generated while maintaining a state where the distance that the neutrons generated in the target 1 pass through the target 1 is minimized.

以上、この実施形態では、陽子通路を中心として中性子減速部を回転させることができるので、熱外中性子の照射方向を変更することができる。これによって、熱外中性子を照射する部位に応じて適切な中性子減速部を選択して用いることができる。その結果、ＢＮＣＴを行うにあたって、中性子照射の自由度を向上させることができる。なお、実施形態２に開示した構成と同一の構成を備えていれば、実施形態２と同様の作用・効果を奏する。 As described above, in this embodiment, since the neutron moderator can be rotated around the proton path, the irradiation direction of epithermal neutrons can be changed. Thereby, an appropriate neutron moderator can be selected and used according to the site irradiated with epithermal neutrons. As a result, when performing BNCT, the degree of freedom of neutron irradiation can be improved. In addition, if the same configuration as the configuration disclosed in the second embodiment is provided, the same operations and effects as the second embodiment are achieved.

以上のように、本発明に係る中性子発生装置及びターゲット、並びに中性子照射システムは、ＢＮＣＴに有用であり、特に、ＢＮＣＴに適した中性子を効率的に発生させることに適している。 As described above, the neutron generator, the target, and the neutron irradiation system according to the present invention are useful for BNCT, and are particularly suitable for efficiently generating neutrons suitable for BNCT.

実施形態１に係る中性子発生装置を含む中性子照射システム示す全体図である。1 is an overall view showing a neutron irradiation system including a neutron generator according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る中性子発生装置の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the neutron generator which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る中性子発生装置の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the neutron generator which concerns on Embodiment 1. FIG. 図２−１、図２−３のターゲット部分の拡大図である。It is an enlarged view of the target part of FIGS. 2-1 and 2-3. 陽子の進行方向Ｆと中性子の発生方向との関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the advancing direction F of a proton, and the generation | occurrence | production direction of a neutron. 減速後における中性子束強度と中性子のエネルギーとの関係を、ターゲットから発生した中性子の発生方向をパラメータとして表した説明図である。It is explanatory drawing which represented the generation | occurrence | production direction of the neutron generated from the target as a parameter about the relationship between the neutron flux intensity | strength after deceleration and the energy of a neutron. 実施形態１に係るターゲットの冷却構造を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a target cooling structure according to the first embodiment. 実施形態１に係るターゲットの他の冷却構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other cooling structure of the target which concerns on Embodiment 1. FIG. 冷却流路の形状による熱伝達率の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the heat transfer rate by the shape of a cooling flow path. 冷却流路の断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section of a cooling flow path. 実施形態１に係る中性子発生装置を用いた治療設備の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the treatment equipment using the neutron generator which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る中性子発生装置を用いた治療設備の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the treatment equipment using the neutron generator which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１の変形例に係る中性子発生装置の構造を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the neutron generator which concerns on the modification of Embodiment 1. 反射体の立体角と、治療に要する熱外中性子の照射時間最大値との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the solid angle of a reflector, and the irradiation time maximum value of the epithermal neutron required for a treatment. 実施形態１の変形例に係る中性子発生装置の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the neutron generator which concerns on the modification of Embodiment 1. 実施形態２に係る中性子発生装置の構成を示す全体図である。It is a general view which shows the structure of the neutron generator which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係る中性子発生装置の構成を示す全体図である。It is a general view which shows the structure of the neutron generator which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係る中性子発生装置において熱外中性子を照射する際の状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state at the time of irradiating an epithermal neutron in the neutron generator which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係る中性子発生装置において熱外中性子を照射する際の状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state at the time of irradiating an epithermal neutron in the neutron generator which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係る中性子発生装置において熱外中性子を照射する際の状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state at the time of irradiating an epithermal neutron in the neutron generator which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係る中性子発生装置の断面図である。It is sectional drawing of the neutron generator which concerns on Embodiment 2. FIG.

Explanation of symbols

１ターゲット
１ｈ伝熱面
１ｐ陽子照射面
２加速器
３ａ鉄
３ｆフッ素化合物
３、３Ａ、３Ｂ中性子減速部
３Ａｉ入射部
３Ａｏ出射部
４ビスマス（Ｂｉ）層
５、５Ａ、５Ｂ反射体
６熱中性子吸収層
７コリメータ
７ｒ熱外中性子照射部
８陽子通路
９放射線遮蔽体
２０治療室
４０ターゲット支持体
４１仕切り部材
４２冷却流路
４３ａ入口側ヘッダ
４３ｂ出口側ヘッダ
４４冷却管
４５スペーサ
４６支持板
１００、１０１、１０２中性子発生装置
１１０支持部材
２００中性子照射システム
２１０、２２０治療設備 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target 1h Heat transfer surface 1p Proton irradiation surface 2 Accelerator 3a Iron 3f Fluorine compound 3, 3A, 3B Neutron decelerating part 3Ai Incident part 3Ao Output part 4 Bismuth (Bi) layer 5, 5A, 5B Reflector 6 Thermal neutron absorption layer 7 Collimator 7r Epithermal neutron irradiation part 8 Proton passage 9 Radiation shield 20 Treatment room 40 Target support body 41 Partition member 42 Cooling flow path 43a Inlet side header 43b Outlet side header 44 Cooling pipe 45 Spacer 46 Support plate 100, 101, 102 Neutron Generator 110 Support member 200 Neutron irradiation system 210, 220 Treatment facility

Claims

A proton passage through which high energy protons pass,
A target that is irradiated with the high-energy protons to generate neutrons;
A neutron moderator that is disposed around the target and decelerates neutrons generated from the target by irradiation of the protons;
A reflector for reflecting and multiplying the neutrons generated from the target and leading to the neutron moderator,
A support portion that supports at least the neutron moderator and the reflector so as to be able to rotate around the proton path, with the traveling direction of the proton as a rotation axis;
The neutron generator characterized by comprising.

The neutron moderator has a cross-sectional area that is perpendicular to the direction in which the neutron travels in the neutron generator as the neutron generated by the target travels in the neutron generator. The neutron generator according to claim 1.

3. The neutron generator according to claim 2, wherein a solid angle of the reflector when a portion where the proton collides with the target is the center is larger than 180 degrees and smaller than 300 degrees.

The target is a plate-shaped member, and a plurality of cooling channels having a rectangular cross section through which a cooling medium flows are joined to a side opposite to a surface on which the proton is irradiated to the target. The neutron generator of any one of 1-3.

The target is
A plurality of partition members provided in the proton irradiation unit irradiated with protons;
A target support provided with a slit into which an end of the partition member is fitted, and
The partition member and the target support are joined in a state where the slit is fitted in the partition member, and a space surrounded by the proton irradiation unit, the partition member, and the target support is configured as a cooling channel. The neutron generator according to any one of claims 1 to 3, wherein

The neutron generation according to claim 4 or 5, wherein the cooling channel has a dimension in a direction parallel to the proton irradiation surface larger than a dimension in a direction orthogonal to the proton irradiation surface. apparatus.

The target with which the neutron generator of any one of Claims 1-6 is equipped is equipped with the accelerator which irradiates the accelerated proton,
A neutron irradiation system that irradiates an epithermal neutron irradiation target with epithermal neutrons extracted from the neutron generator.