JP2013016283A - Neutron beam generator and method of generating neutron beam - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutron beam generator capable of suppressing the occurrence of a hot spot in a neutron beam source and a method of generating a neutron beam.SOLUTION: A neutron beam generator 1 that irradiates a solid heavy metal target with a proton beam to cause a nuclear spallation reaction resulting the generation of a neutron beam, comprises: a proton beam accelerator 10 for accelerating a proton beam; a solid heavy metal target 11 for generating a neutron beam by the irradiation of the proton beam; and a proton beam scanner 12 for scanning and irradiating a surface to be irradiated of the solid heavy metal target 11 with the proton beam.

Description

本発明は、核破砕反応により高密度の中性子線を発生させる中性子線発生装置及び中性子線発生方法に関する。   The present invention relates to a neutron beam generating apparatus and a neutron beam generating method for generating a high-density neutron beam by a spallation reaction.

中性子線を得る方法として、高エネルギーの粒子線をターゲットに照射することで生じる核破砕反応を利用する方法がある。この方法では、粒子線をターゲットの一部分に集中して照射するため、粒子線の被照射部において発熱が生じる。この発熱はターゲットの損傷又は破壊の原因となるため、ターゲットを冷却する必要がある。   As a method for obtaining a neutron beam, there is a method using a spallation reaction generated by irradiating a target with a high-energy particle beam. In this method, since the particle beam is concentrated and irradiated on a part of the target, heat is generated in the irradiated portion of the particle beam. Since this heat generation causes damage or destruction of the target, it is necessary to cool the target.

このターゲットの冷却方法として、ウラン、タンタル、タングステン等の固体重金属をターゲットとして用いた場合に、当該固体重金属ターゲットの周囲に冷却材を循環させることで冷却を行う方法が知られている。   As a method for cooling the target, a method is known in which, when a solid heavy metal such as uranium, tantalum, or tungsten is used as a target, cooling is performed by circulating a coolant around the solid heavy metal target.

また、別のターゲット冷却方法として、ターゲットに水銀又は鉛ビスマス等の液体金属を利用した方法が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。この方法では、液体金属ターゲットを循環させながら粒子線を照射するため、当該液体金属ターゲット自身が冷却材としての役割も果たす。   Further, as another target cooling method, a method using a liquid metal such as mercury or lead bismuth as a target is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this method, since the particle beam is irradiated while circulating the liquid metal target, the liquid metal target itself also serves as a coolant.

特開２００２−９０５００号公報JP 2002-90500 A

しかしながら、粒子線を一部に集中して照射する場合、粒子線の照射及びターゲットの核破砕反応により、粒子線の照射部においてホットスポットと呼ばれる膨大な発熱が生じる。このホットスポットで発生する熱量は、中性子線の大強度化を目的とする粒子線の高出力化に伴って増加しており、従来の技術では除熱が困難となってきている。また、ホットスポットが発生してしまった場合、以下のような問題が生じる。   However, when the particle beam is irradiated in a concentrated manner, an enormous amount of heat called a hot spot is generated in the particle beam irradiation unit due to the particle beam irradiation and the target nuclear fragmentation reaction. The amount of heat generated at this hot spot has increased with the increase in the output of the particle beam for the purpose of increasing the intensity of the neutron beam, and it has become difficult to remove heat with conventional techniques. In addition, when a hot spot occurs, the following problem occurs.

固体重金属ターゲットを用いた場合の冷却方法では、ホットスポットの発生により、被照射部で固体重金属ターゲットの溶融が生じ、ターゲット自身が破損してしまう。   In the cooling method using a solid heavy metal target, the generation of hot spots causes the solid heavy metal target to melt at the irradiated portion, and the target itself is damaged.

他方、液体金属ターゲットを用いた場合の冷却方法では、ホットスポットの発生により、液体金属ターゲットの温度が上昇してしまい、その液体金属ターゲットによって中性子線発生装置の構造材が腐食されてしまう。また、ホットスポットが発生することにより、粒子線の被照射部とその近傍とで大きな温度差が生じ、被照射部で過大な熱応力が発生する。この熱応力により、被照射部が破損し、液体金属ターゲットが流出してしまう。   On the other hand, in the cooling method using a liquid metal target, the temperature of the liquid metal target rises due to the generation of a hot spot, and the structural material of the neutron beam generator is corroded by the liquid metal target. In addition, when a hot spot is generated, a large temperature difference is generated between the irradiated portion of the particle beam and the vicinity thereof, and an excessive thermal stress is generated in the irradiated portion. Due to this thermal stress, the irradiated part is damaged and the liquid metal target flows out.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記課題を解決することができる中性子線発生装置及び中性子線発生方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a situation, The main objective is to provide the neutron beam generator and neutron beam generation method which can solve the said subject.

上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の中性子線発生装置は、粒子線が照射される被照射面を有し、被照射面に粒子線が照射されることで中性子線を発射する中性子線源と、前記中性子線源の被照射面に粒子線を走査照射する粒子線走査照射手段と、を備える。   In order to solve the above-described problem, the neutron beam generation apparatus according to one aspect of the present invention has an irradiated surface that is irradiated with a particle beam, and the irradiated surface is irradiated with the particle beam to generate the neutron beam. A neutron beam source to be launched, and particle beam scanning irradiation means for scanning and irradiating a surface of the neutron beam source with a particle beam.

この態様において、前記粒子線走査照射手段は、加速した粒子線を前記粒子線走査照射手段に対して発射する粒子線加速器の動作と同期して、粒子線を走査照射するように構成されていてもよい。   In this aspect, the particle beam scanning irradiation unit is configured to scan and irradiate the particle beam in synchronization with the operation of the particle beam accelerator that emits the accelerated particle beam to the particle beam scanning irradiation unit. Also good.

また、上記態様において、前記粒子線加速器は、粒子線を通過させ、通過する粒子線を加速するための電極管と、粒子線が前記電極管を通過するタイミングに応じて、当該電極管に対して粒子線を加速するための電圧を印加する駆動回路とを具備しており、前記粒子線走査照射手段は、前記駆動回路の動作と同期して、粒子線を走査照射するように構成されていてもよい。   Further, in the above aspect, the particle beam accelerator includes an electrode tube for passing the particle beam and accelerating the passing particle beam, and the electrode tube depending on the timing at which the particle beam passes through the electrode tube. A drive circuit that applies a voltage for accelerating the particle beam, and the particle beam scanning irradiation means is configured to scan and irradiate the particle beam in synchronization with the operation of the drive circuit. May be.

また、上記態様において、前記粒子線走査照射手段は、粒子線を偏向することにより、粒子線が前記中性子線源の被照射面を走査照射するように構成されていてもよい。   Further, in the above aspect, the particle beam scanning irradiation unit may be configured such that the particle beam scans and irradiates the irradiated surface of the neutron beam source by deflecting the particle beam.

また、上記態様において、前記粒子線走査照射手段は、静電偏向又は電磁偏向により、粒子線を偏向するように構成されていてもよい。   Further, in the above aspect, the particle beam scanning irradiation unit may be configured to deflect the particle beam by electrostatic deflection or electromagnetic deflection.

また、上記態様において、前記粒子線走査照射手段を複数備え、前記中性子線源が、複数の前記粒子線走査照射手段それぞれに対応する複数の前記被照射面を有しており、粒子線を複数の前記粒子線走査照射手段に分配輸送する粒子線分配輸送手段をさらに備え、前記粒子線分配輸送手段により分配輸送された粒子線が、前記複数の粒子線走査照射手段それぞれから対応する前記被照射面に走査照射された場合に、前記中性子線源から発射される複数の中性子線が同一の中性子線照射対象に照射されるように、前記中性子線源が前記中性子線照射対象に対して配設されていてもよい。   Further, in the above aspect, a plurality of the particle beam scanning irradiation means are provided, the neutron beam source has a plurality of the irradiated surfaces corresponding to each of the plurality of particle beam scanning irradiation means, and a plurality of particle beams are provided. The particle beam distribution and transport means for distributing and transporting the particle beam to the particle beam scanning and irradiation means, and the particle beams distributed and transported by the particle beam distribution and transport means correspond to each of the plurality of particle beam scanning and irradiation means corresponding to the irradiated object The neutron beam source is disposed on the neutron beam irradiation target so that a plurality of neutron beams emitted from the neutron beam source are irradiated to the same neutron beam irradiation target when the surface is scanned and irradiated. May be.

また、本発明の位置の態様の中性子線発生方法は、粒子線を中性子線源の被照射面に走査照射する粒子線走査照射ステップと、前記粒子線走査照射ステップによる粒子線の走査照射を受けて、中性子線源より中性子線を発生させる中性子線発生ステップと、を有する。   The neutron beam generation method according to the position aspect of the present invention includes a particle beam scanning irradiation step of scanning and irradiating the irradiated surface of a neutron beam source with a particle beam and a particle beam scanning irradiation by the particle beam scanning irradiation step. And a neutron beam generating step for generating a neutron beam from the neutron beam source.

また、上記態様において、前記中性子線源が複数の被照射面を有しており、前記複数の被照射面それぞれに粒子線を走査照射できるよう、粒子線を分配輸送する粒子線分配輸送ステップをさらに有し、前記粒子線走査照射ステップにおいて、前記粒子線分配輸送ステップにより分配輸送された粒子線を前記複数の被照射面それぞれに走査照射し、前記中性子線発生ステップにおいて、前記粒子線走査照射ステップによる前記複数の被照射面それぞれへの粒子線の走査照射を受けて、同一の中性子線照射対象に対して中性子線を発生させるようにしてもよい。   Further, in the above aspect, the neutron beam source has a plurality of irradiated surfaces, and a particle beam distributing and transporting step of distributing and transporting the particle beams so that each of the plurality of irradiated surfaces can be scanned and irradiated with the particle beams. Further, in the particle beam scanning irradiation step, the particle beam distributed and transported by the particle beam distribution and transport step is scanned and irradiated to each of the plurality of irradiated surfaces, and in the neutron beam generation step, the particle beam scanning irradiation is performed. A plurality of irradiated surfaces may be scanned and irradiated with particle beams to generate neutron beams for the same neutron irradiation target.

本発明に係る中性子線発生装置及び中性子線発生方法によれば、中性子線発生源の粒子線の照射によるホットスポットの発生を抑制することができる。   According to the neutron beam generation apparatus and the neutron beam generation method according to the present invention, it is possible to suppress the generation of hot spots due to the irradiation of particle beams from a neutron beam generation source.

実施の形態１に係る中性子線発生装置の構成を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a neutron beam generating apparatus according to Embodiment 1. 実施の形態１に係る中性子線発生装置の陽子ビーム走査部の構成を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a proton beam scanning unit of the neutron beam generating apparatus according to the first embodiment. 実施の形態２に係る中性子線発生装置の構成を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a neutron beam generating apparatus according to Embodiment 2. 実施の形態２に係る中性子線発生装置の陽子ビーム走査部の構成を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a proton beam scanning unit of a neutron beam generating apparatus according to a second embodiment. 実施の形態２に係る中性子線発生装置の陽子ビーム加速器の概略構成を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a proton beam accelerator of a neutron beam generating apparatus according to a second embodiment. 実施の形態２に係る陽子ビーム加速器の構成の一部を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a part of the configuration of a proton beam accelerator according to a second embodiment. 加速電極管とダミー電極管との間のギャップに電界を形成するための回路を示す模式図。The schematic diagram which shows the circuit for forming an electric field in the gap between an acceleration electrode tube and a dummy electrode tube. 実施の形態２に係る陽子ビーム加速器が有する加速制御部の処理の流れを示すフローチャート。9 is a flowchart showing a processing flow of an acceleration control unit included in the proton beam accelerator according to the second embodiment. スイッチング素子の切替制御を示すタイミングチャート。The timing chart which shows switching control of a switching element. 加速電極管とダミー電極間との間のギャップにおける電圧の時間的変化を示すグラフ。The graph which shows the time change of the voltage in the gap between an acceleration electrode tube and a dummy electrode. スイッチング素子のオン／オフ制御を説明するための図。The figure for demonstrating on / off control of a switching element. 陽子ビームの半径方向への縮小の原理を説明する模式図。The schematic diagram explaining the principle of reduction to the radial direction of a proton beam. 実施の形態３に係る中性子線発生装置の構成を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a neutron beam generating apparatus according to a third embodiment.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る中性子線発生装置１の構成を示す模式図である。中性子線発生装置１は、固体重金属ターゲットに陽子ビームを照射することで、核破砕反応を起こし、中性子線を発生させる中性子線発生装置である。この中性子線発生装置１は、陽子ビームを加速する陽子ビーム加速器１０と、陽子ビームが照射されることで中性子線を発生する固体重金属ターゲット１１と、固体重金属ターゲット１１の被照射面に対して陽子ビームを走査照射する陽子ビーム走査部１２と、固体重金属ターゲット１１を格納する固体重金属ターゲット容器１３と、固体重金属ターゲット容器１３に充填され、固体重金属ターゲット１１を冷却する冷却水１４と、冷却水１４を循環させるための冷却水循環ポンプ１５と、冷却水１４が固体重金属ターゲット１１を冷却する際に受ける熱を取り除くための熱交換器１６と、冷却水１４の温度上昇による体積膨張を吸収するサージタンク１７と、陽子ビーム加速器１０から発射された陽子ビームを検知し、陽子ビーム加速器１０から陽子ビームが発射されたことを示す情報を陽子ビーム走査部１２へ送信する陽子ビーム検出器１８を備えている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a neutron beam generating apparatus 1 according to the first embodiment. The neutron beam generator 1 is a neutron beam generator that generates a neutron beam by causing a nuclear fragmentation reaction by irradiating a solid heavy metal target with a proton beam. The neutron beam generator 1 includes a proton beam accelerator 10 that accelerates a proton beam, a solid heavy metal target 11 that generates a neutron beam when irradiated with the proton beam, and a proton to the irradiated surface of the solid heavy metal target 11. A proton beam scanning unit 12 that scans and emits a beam; a solid heavy metal target container 13 that stores the solid heavy metal target 11; a cooling water 14 that is filled in the solid heavy metal target container 13 and cools the solid heavy metal target 11; A cooling water circulation pump 15 for circulating the heat, a heat exchanger 16 for removing heat received when the cooling water 14 cools the solid heavy metal target 11, and a surge tank that absorbs volume expansion due to a temperature rise of the cooling water 14. 17, the proton beam emitted from the proton beam accelerator 10 is detected, and the proton beam accelerator 1 Proton beam has a proton beam detector 18 transmits information indicating that it has been fired to the proton beam scanning section 12 from the.

図２は陽子ビーム走査部１２の構成を示す模式図である。陽子ビーム走査部１２は、陽子ビームを水平方向に偏向する偏向電磁石１２ａと、陽子ビームを垂直方向に偏向する偏向電磁石１２ｂと、それぞれの偏向電磁石１２ａ，１２ｂに磁界を発生させるための励磁電流を出力する励磁電流電源１２ｃ，１２ｄと、励磁電流電源の出力それぞれを独立に制御が可能な励磁電流制御部１２ｅとを備えている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the proton beam scanning unit 12. The proton beam scanning unit 12 includes a deflection electromagnet 12a that deflects the proton beam in the horizontal direction, a deflection electromagnet 12b that deflects the proton beam in the vertical direction, and an excitation current for generating a magnetic field in each of the deflection electromagnets 12a and 12b. Excitation current power supplies 12c and 12d for output and an excitation current control unit 12e capable of independently controlling the outputs of the excitation current power supplies are provided.

偏向電磁石１２ａ，１２ｂは、それぞれの励磁電流電源１２ｃ，１２ｄから励磁電流が入力されることで、磁界を発生させる。それぞれの偏向電磁石１２ａ，１２ｂで発生する磁界の中を陽子ビームが連続的に通過すると、陽子ビームは偏向される。この陽子ビームの偏向方向は、偏向電磁石１２ａ，１２ｂそれぞれから発生している磁界の磁束密度及び磁界の向きによって決まる。磁界の磁束密度及び向きは励磁電流によって決まるため、偏向電磁石１２ａ，１２ｂそれぞれに対応する励磁電流電源１２ｃ，１２ｄが出力する励磁電流を、励磁電流制御部１２ｅによって制御することで、陽子ビームの偏向方向を制御することができる。   The deflection electromagnets 12a and 12b generate magnetic fields when excitation currents are input from the respective excitation current power supplies 12c and 12d. When the proton beam continuously passes through the magnetic fields generated by the respective deflection electromagnets 12a and 12b, the proton beam is deflected. The direction of deflection of the proton beam is determined by the magnetic flux density and the direction of the magnetic field generated from each of the deflection electromagnets 12a and 12b. Since the magnetic flux density and direction of the magnetic field are determined by the excitation current, the excitation current output from the excitation current power supplies 12c and 12d corresponding to the deflecting electromagnets 12a and 12b is controlled by the excitation current control unit 12e, thereby deflecting the proton beam. The direction can be controlled.

以下、本実施の形態における中性子線発生装置１の動作について説明する。まず、中性子線発生装置１に入射された陽子ビームを、陽子ビーム加速器１０によって加速する。加速された陽子ビームは、陽子ビーム走査部１２に向けて射出される。ここで、陽子ビーム加速器１０から射出された陽子ビームを、陽子ビーム検出器１８によって検出する。陽子ビーム検出器１８は陽子ビームを検出すると、陽子ビーム加速器１０から陽子ビームが発射されたことを示す情報を陽子ビーム走査部１２に送信する。当該情報を受信した陽子ビーム走査部１２は、励磁電流電源１２ｃ，１２ｄからそれぞれに対応する偏向電磁石１２ａ，１２ｂに励磁電流を出力し、磁界を発生させる。磁界が発生している状態で陽子ビーム加速器１０によって加速された陽子ビームが陽子ビーム走査部１２に入射される。陽子ビーム加速器１０から入射された陽子ビームが、陽子ビーム走査部１２を通過すると、偏向電磁石１２ａ及び１２ｂで発生している磁界によって陽子ビームが偏向される。ここで陽子ビーム検出器１８から陽子ビームが発射されたことを示す情報を受信する毎に、陽子ビーム走査部１２は励磁電流制御部１２ｅから励磁電流電源１２ｃ，１２ｄそれぞれに制御信号を送信し、励磁電流の出力を徐々に変化させていく。すると、これに伴って陽子ビームの偏向方向が連続的に変化する。以上の動作によって、陽子ビーム加速器１０の動作と同期しながら、固体重金属ターゲット１１の被照射面に陽子ビームが走査照射される。   Hereinafter, the operation of the neutron beam generating apparatus 1 in the present embodiment will be described. First, the proton beam incident on the neutron beam generator 1 is accelerated by the proton beam accelerator 10. The accelerated proton beam is emitted toward the proton beam scanning unit 12. Here, the proton beam emitted from the proton beam accelerator 10 is detected by the proton beam detector 18. When the proton beam detector 18 detects the proton beam, the proton beam detector 18 transmits information indicating that the proton beam is emitted from the proton beam accelerator 10 to the proton beam scanning unit 12. The proton beam scanning unit 12 that has received the information outputs excitation current from the excitation current power supplies 12c and 12d to the corresponding deflection electromagnets 12a and 12b, thereby generating a magnetic field. A proton beam accelerated by the proton beam accelerator 10 in a state where a magnetic field is generated is incident on the proton beam scanning unit 12. When the proton beam incident from the proton beam accelerator 10 passes through the proton beam scanning unit 12, the proton beam is deflected by the magnetic field generated by the deflection electromagnets 12a and 12b. Here, whenever receiving information indicating that a proton beam has been emitted from the proton beam detector 18, the proton beam scanning unit 12 transmits a control signal from the excitation current control unit 12e to each of the excitation current power sources 12c and 12d, The excitation current output is gradually changed. Then, along with this, the deflection direction of the proton beam continuously changes. Through the above operation, the irradiation surface of the solid heavy metal target 11 is scanned and irradiated with the proton beam in synchronization with the operation of the proton beam accelerator 10.

本実施の形態では、まず、陽子ビーム走査部１２から水平方向に１次元的に陽子ビームを走査照射することで走査線を得る。次に、走査線を垂直方向にずらしていくことで、固体重金属ターゲット１１に対して２次元的に陽子ビームを走査照射することができる。本実施の形態では、各走査線における陽子ビームの走査方向が走査線毎に逆転するように、陽子ビーム走査部１２から陽子ビームを走査照射する。具体例として、水平方向の走査線を垂直方向にずらしていくことで陽子ビームを走査照射する場合の動作を説明する。１番目の走査線では、陽子ビーム走査部１２は左から右の方向に陽子ビームを走査照射する。２番目の走査線では、１番目の走査線における終端から直下に移動した点を始端として、陽子ビーム走査部１２は１番目の走査線とは逆の右から左の方向に陽子ビームを走査照射する。３番目の走査線では、２番目の走査線における終端から直下に移動した点を始端として、陽子ビーム走査部１２は２番目の走査線と逆、すなわち１番目の走査線と同じ方向となる、左から右の方向に陽子ビームを走査照射する。これらの動作を繰り返すことで、陽子ビーム走査部１２は固体重金属ターゲット１１の被照射面に陽子ビームを走査照射する。   In the present embodiment, first, a scanning line is obtained by scanning and irradiating a proton beam one-dimensionally in the horizontal direction from the proton beam scanning unit 12. Next, by shifting the scanning line in the vertical direction, the solid heavy metal target 11 can be scanned and irradiated with a proton beam two-dimensionally. In the present embodiment, the proton beam is scanned from the proton beam scanning unit 12 so that the scanning direction of the proton beam in each scanning line is reversed for each scanning line. As a specific example, an operation in the case of scanning irradiation with a proton beam by shifting the horizontal scanning line in the vertical direction will be described. In the first scanning line, the proton beam scanning unit 12 scans and irradiates the proton beam in the direction from left to right. In the second scanning line, the proton beam scanning unit 12 scans and emits the proton beam in the direction from right to left opposite to the first scanning line, starting from the point moved directly from the end of the first scanning line. To do. In the third scanning line, the proton beam scanning unit 12 is opposite to the second scanning line, that is, in the same direction as the first scanning line, starting from the point moved directly from the end of the second scanning line. A proton beam is scanned and irradiated from left to right. By repeating these operations, the proton beam scanning unit 12 scans and irradiates the irradiated surface of the solid heavy metal target 11 with the proton beam.

このように固体重金属ターゲット１１の被照射面を走査照射することで、陽子ビームがターゲットの一部分に集中して照射されることを避けることができ、ホットスポットの発生を防ぐことができる。また、被照射面に陽子ビームを走査照射することから、固体重金属ターゲット１１における発熱は被照射面全体で生じる。このため、実際に陽子ビームが照射された面における単位面積当たりの発熱量は、一部に集中して陽子ビームを照射したときと比較して低くなるため、水のような安価で且つ取り扱いの容易な冷却材を利用することも可能となる。   By irradiating the surface to be irradiated of the solid heavy metal target 11 in this way, it is possible to prevent the proton beam from being concentrated on a part of the target and to prevent the occurrence of hot spots. Further, since the surface to be irradiated is scanned and irradiated with a proton beam, the solid heavy metal target 11 generates heat on the entire surface to be irradiated. For this reason, the amount of heat generated per unit area on the surface actually irradiated with the proton beam is lower than that when the proton beam is irradiated in a concentrated manner, so that it is inexpensive and easy to handle such as water. It is also possible to use an easy coolant.

なお、本実施の形態における陽子ビーム検出器１８は、陽子ビーム加速器１０から射出される陽子ビームを検出するように構成されているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、陽子ビーム検出器１８を陽子ビーム加速器１０の前方に設置し、陽子ビーム加速器１０に陽子ビームが入射することを検知することで、陽子ビームが陽子ビーム走査部１２に入射するタイミングを推定し、そのタイミングを示す情報を陽子ビーム走査部１２に送信することで、陽子ビーム加速器１０からの陽子ビームの射出と同期するように構成されていてもよい。   In addition, although the proton beam detector 18 in this Embodiment is comprised so that the proton beam inject | emitted from the proton beam accelerator 10 may be detected, this invention is not necessarily limited to this. For example, by installing the proton beam detector 18 in front of the proton beam accelerator 10 and detecting that the proton beam is incident on the proton beam accelerator 10, the timing at which the proton beam enters the proton beam scanning unit 12 is estimated. The information indicating the timing may be transmitted to the proton beam scanning unit 12 so as to be synchronized with the emission of the proton beam from the proton beam accelerator 10.

なお、本実施の形態における上記の走査方式は一例であり、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、被照射面を走査照射することができれば、一般的な走査方式であるラスタースキャン又はラジアルスキャン等の方式を採用してもよい。   Note that the above-described scanning method in this embodiment is an example, and the present invention is not limited to this. For example, a method such as a raster scan or a radial scan that is a general scanning method may be adopted as long as the irradiated surface can be scanned and irradiated.

（実施の形態２）
図３は実施の形態２に係る中性子線発生装置２の構成図である。中性子線発生装置２は、陽子ビームを加速する陽子ビーム加速器２０と、陽子ビームが照射されることで中性子線を発生する固体重金属ターゲット２１と、固体重金属ターゲット２１の被照射面に対して陽子ビームを走査照射する陽子ビーム走査部２２と、固体重金属ターゲット２１を格納する固体重金属ターゲット容器２３と、固体重金属ターゲット容器２３に充填され、固体重金属ターゲット２１を冷却する冷却水２４と、冷却水２４を循環させるための冷却水循環ポンプ２５と、冷却水が固体重金属ターゲット２１を冷却する際に受ける熱を取り除くための熱交換器２６と、冷却水２４の温度上昇による体積膨張を吸収するサージタンク２７と、を備えている。なお、本実施の形態において、陽子ビーム走査部２２は実施の形態１の陽子ビーム走査部１２と同様の構成であるので、その説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a configuration diagram of the neutron beam generator 2 according to the second embodiment. The neutron beam generator 2 includes a proton beam accelerator 20 that accelerates a proton beam, a solid heavy metal target 21 that generates a neutron beam when irradiated with the proton beam, and a proton beam with respect to an irradiated surface of the solid heavy metal target 21. A proton beam scanning unit 22 that scans and irradiates, a solid heavy metal target container 23 that stores the solid heavy metal target 21, a cooling water 24 that fills the solid heavy metal target container 23 and cools the solid heavy metal target 21, and a cooling water 24 A cooling water circulation pump 25 for circulation, a heat exchanger 26 for removing heat received when the cooling water cools the solid heavy metal target 21, and a surge tank 27 for absorbing volume expansion due to a temperature rise of the cooling water 24 It is equipped with. In the present embodiment, the proton beam scanning unit 22 has the same configuration as that of the proton beam scanning unit 12 of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

以下、実施の形態２に係る陽子ビーム加速器の構成について説明する。図５は、実施の形態２に係る陽子ビーム加速器２０の概略構成を示す模式図である。当該実施の形態に係る陽子ビーム加速器２０は、線形加速器である。図５に示すように、陽子ビーム加速器２０は、陽子ビームを発射する陽子ビーム発射部２０１と、複数の加速電極管Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…，Ｔ２８を備えている。以下の説明では、陽子ビーム発射部２０１の陽子ビーム発射方向を「前方」といい、前記陽子ビーム発射方向の反対方向を「後方」という。 Hereinafter, the configuration of the proton beam accelerator according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the proton beam accelerator 20 according to the second embodiment. The proton beam accelerator 20 according to this embodiment is a linear accelerator. As shown in FIG. 5, the proton beam accelerator 20 includes a proton beam emitting unit 201 for emitting the proton beam, a plurality of accelerating electrode tube T 1, T 2, T 3 , ..., and a T 28. In the following description, the proton beam emitting direction of the proton beam emitting unit 201 is referred to as “front”, and the direction opposite to the proton beam emitting direction is referred to as “rear”.

陽子ビーム発射部２０１の前方には、加速電極管Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…，Ｔ２８が並べて配置されている。陽子ビーム発射部２０１に最も近接した加速電極管Ｔ１の前後それぞれには、ダミー電極管ＤＴ１，ＤＴ２が設けられている。つまり、加速電極管Ｔ１は、ダミー電極管ＤＴ１及びＤＴ２によって挟まれた状態で配置されている。後側のダミー電極管ＤＴ２のさらに後方には、加速電極管Ｔ２，Ｔ３，…，Ｔ２８が順番に配置されている。 In front of the proton beam emitting unit 201, acceleration electrode tubes T 1 , T 2 , T 3 ,..., T 28 are arranged side by side. Dummy electrode tubes DT 1 and DT 2 are provided before and after the acceleration electrode tube T 1 closest to the proton beam emitting unit 201, respectively. In other words, the acceleration electrode tube T 1 is arranged in a state sandwiched between the dummy electrode tubes DT 1 and DT 2 . Accelerating electrode tubes T 2 , T 3 ,..., T 28 are arranged in order behind the rear dummy electrode tube DT 2 .

図６は、実施の形態２に係る陽子ビーム加速器の構成の一部を示す模式図である。図６に示すように、陽子ビーム加速器２０は、２つの高電圧直流電源Ｐ１，Ｐ２を備えている。高電圧直流電源Ｐ１の出力電圧は６０ｋＶであり、高電圧直流電源Ｐ２の出力電圧は２０ｋＶである。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a part of the configuration of the proton beam accelerator according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the proton beam accelerator 20 includes two high-voltage DC power supplies P1 and P2. The output voltage of the high voltage DC power supply P1 is 60 kV, and the output voltage of the high voltage DC power supply P2 is 20 kV.

高電圧直流電源Ｐ１は、陰極がスイッチング素子ＳＷＲ１を介して加速電極管Ｔ１に接続されている。また、高電圧直流電源Ｐ１の陰極は、スイッチング素子ＳＷＲ２を介して加速電極管Ｔ２に接続され、スイッチング素子ＳＷＲ３を介して加速電極管Ｔ３に接続され、同様にスイッチング素子ＳＷＲ４，ＳＷＲ５，…，ＳＷＲ２８のそれぞれを介して加速電極管Ｔ４，Ｔ５，…，Ｔ２８のそれぞれに接続されている。一方、高電圧直流電源Ｐ１の陽極は接地されている。 High-voltage direct-current power source P1, the cathode is connected to the accelerating electrode tube T 1 through the switching element SWR 1. The cathode of the high-voltage DC power supply P1 is connected to the accelerating electrode tube T 2 via the switching element SWR 2, is connected to the accelerating electrode tube T 3 through the switching element SWR 3, similarly the switching elements SWR 4, , SWR 28 is connected to each of acceleration electrode tubes T 4 , T 5 ,..., T 28 via SWR 5 ,. On the other hand, the anode of the high voltage DC power supply P1 is grounded.

高電圧直流電源Ｐ２は、陽極がスイッチング素子ＳＷＦ１を介して加速電極管Ｔ１に接続されている。また、高電圧直流電源Ｐ２の陽極は、スイッチング素子ＳＷＦ２を介して加速電極管Ｔ２に接続され、スイッチング素子ＳＷＦ３を介して加速電極管Ｔ３に接続され、同様にスイッチング素子ＳＷＦ４，ＳＷＦ５，…，ＳＷＦ２８のそれぞれを介して加速電極管Ｔ４，Ｔ５，…，Ｔ２８のそれぞれに接続されている。一方、高電圧直流電源Ｐ２の陰極は接地されている。 High-voltage direct-current power source P2, the anode is connected to the accelerating electrode tube T 1 through the switching element SWF 1. The anode of the high voltage DC power source P2 is connected to the accelerating electrode tube T 2 via the switching element SWF 2, is connected to the accelerating electrode tube T 3 through the switching element SWF 3, similarly the switching elements SWF 4, , SWF 28 are connected to acceleration electrode tubes T 4 , T 5 ,..., T 28 via SWF 5 ,. On the other hand, the cathode of the high voltage DC power supply P2 is grounded.

加速電極管Ｔ１は浮遊容量を持っており、浮遊容量によるコンデンサＣの一方の電極は加速電極管Ｔ１に接続されており、コンデンサＣの他方の電極は接地されている。 Accelerating electrode tube T 1 is has a stray capacitance, one electrode of the capacitor C due to the stray capacitance is connected to the accelerating electrode tube T 1, the other electrode of the capacitor C is grounded.

これにより、スイッチング素子ＳＷＲ１をオンにし、スイッチング素子ＳＷＦ１をオフにすると、高電圧直流電源Ｐ１と加速電極管Ｔ１とが接続されて、加速電極管Ｔ１の電位が変化する。ここで、後述するように、加速電極管Ｔ１、高電圧直流電源Ｐ１、及びコンデンサＣを含む回路は一次遅れ系となっている。このため、スイッチング素子ＳＷＲ１をオンにし、スイッチング素子ＳＷＦ１をオフにした後、加速電極管Ｔ１の電位は一次遅れで変化し、最終的に−６０ｋＶとなる。 Thus, to turn on the switching elements SWR 1, when turning off the switching element SWF 1, a high voltage DC power source P1 and the accelerating electrode tube T 1 is connected, the potential of the accelerating electrode tube T 1 is changed. Here, as will be described later, the circuit including the accelerating electrode tube T 1 , the high-voltage DC power source P 1, and the capacitor C is a first-order lag system. Therefore, after the switching element SWR 1 is turned on and the switching element SWF 1 is turned off, the potential of the accelerating electrode tube T 1 changes with a first-order lag and finally becomes −60 kV.

他方、スイッチング素子ＳＷＲ１をオフにし、スイッチング素子ＳＷＦ１をオンにすると、高電圧直流電源Ｐ１と加速電極管Ｔ１との接続は遮断され、高電圧直流電源Ｐ２と加速電極管Ｔ１とが接続されて、加速電極管Ｔ１の電位が変化する。ここでも、加速電極管Ｔ１、高電圧直流電源Ｐ２、及びコンデンサＣを含む回路は一次遅れ系を構成する。このため、スイッチング素子ＳＷＲ１をオフにし、スイッチング素子ＳＷＦ１をオンにした後、加速電極管Ｔ１の電位は一次遅れで変化し、最終的に２０ｋＶとなる。 On the other hand, to turn off the switching elements SWR 1, when turning on the switching element SWF 1, connection to the high voltage DC power source P1 and the acceleration electrode tube T 1 is blocked, the high-voltage direct-current power source P2 and accelerating electrode tube T 1 is is connected, the potential of the accelerating electrode tube T 1 is changed. Again, the circuit including the accelerating electrode tube T 1 , the high-voltage DC power supply P 2, and the capacitor C constitutes a first-order lag system. Therefore, after the switching element SWR 1 is turned off and the switching element SWF 1 is turned on, the potential of the accelerating electrode tube T 1 changes with a first-order lag and finally becomes 20 kV.

他の加速電極管Ｔ２〜Ｔ２８についても同様に浮遊容量を持っており、スイッチング素子ＳＷＲｎをオンにし、スイッチング素子ＳＷＦｎをオフにすると、加速電極管Ｔｎの電位は一次遅れで−６０ｋＶに漸近する（ｎは２〜２８の整数）。また、スイッチング素子ＳＷＲｎをオフにし、スイッチング素子ＳＷＦｎをオンにすると、加速電極管Ｔｎの電位は２０ｋＶに漸近する。 Similarly, the other acceleration electrode tubes T 2 to T 28 have stray capacitances. When the switching element SWR n is turned on and the switching element SWF n is turned off, the potential of the acceleration electrode tube T n is delayed by the first order − Asymptotically approach 60 kV (n is an integer from 2 to 28). When the switching element SWR n is turned off and the switching element SWF n is turned on, the potential of the acceleration electrode tube T n gradually approaches 20 kV.

図６に示すように、加速電極管Ｔ１とダミー電極管ＤＴ１との間には所定距離の間隙が設けられている。この空間（以下、「ギャップ」という。）ＧＤ１が設けられていることにより、加速電極管Ｔ１とダミー電極管ＤＴ１とは絶縁されている。同様に、加速電極管Ｔ１とダミー電極管ＤＴ２との間にもギャップＧＤ２が設けられている。また、ダミー電極管ＤＴ２と加速電極管Ｔ２との間にもギャップＧ１が設けられており、隣り合う加速電極管Ｔ２〜Ｔ２８のそれぞれの間にも、ギャップＧ２〜Ｇ２７が設けられている。さらに、ダミー電極管ＤＴ１及びＤＴ２のそれぞれは接地されている。 As shown in FIG. 6, the gap of a predetermined distance is provided between the accelerating electrode tube T 1 and the dummy electrode tube DT 1. By providing this space (hereinafter referred to as “gap”) GD 1 , the acceleration electrode tube T 1 and the dummy electrode tube DT 1 are insulated. Similarly, a gap GD 2 is also provided between the acceleration electrode tube T 1 and the dummy electrode tube DT 2 . Further, the dummy electrode tube DT 2 is provided with a gap G 1 also between the accelerating electrode tube T 2, also between each of the accelerating electrode tube T 2 through T 28 adjacent the gap G 2 ~G 27 Is provided. Further, each of the dummy electrode tube DT 1 and DT 2 is grounded.

このように、加速電極管Ｔ１とダミー電極管ＤＴ１，ＤＴ２との間にギャップＧＤ１，ＧＤ２が設けられていることにより、加速電極管Ｔ１に電圧が印加されると、ギャップＧＤ１，ＧＤ２には電界が形成される。同様に、隣り合う加速電極管Ｔｎ及びＴｎ＋１に電位差が生じると、これらの加速電極管Ｔｎ及びＴｎ＋１の間に設けられたギャップＧｎに電界が形成される。この電界により、ギャップを通過する陽子ビームが加速される。 As described above, since the gaps GD 1 and GD 2 are provided between the acceleration electrode tube T 1 and the dummy electrode tubes DT 1 and DT 2 , when a voltage is applied to the acceleration electrode tube T 1 , the gap An electric field is formed in GD 1 and GD 2 . Similarly, when a potential difference is generated between the adjacent acceleration electrode tubes Tn and Tn + 1 , an electric field is formed in the gap Gn provided between the acceleration electrode tubes Tn and Tn + 1 . This electric field accelerates the proton beam passing through the gap.

図７は、加速電極管Ｔ１とダミー電極管ＤＴ１，ＤＴ２との間のギャップＧＤ１，ＧＤ２に電界を形成するための回路を示す模式図である。スイッチング素子ＳＷＲ１は、オン抵抗ＲＲ１及びＲＲ２を有している。図７に示すように、スイッチング素子ＳＷＲ１は加速電極管Ｔ１の後部に接続されており、抵抗ＲＲ１、スイッチング素子ＳＷＲ１、及び抵抗ＲＲ２は直列接続されているものとして示される。また、抵抗ＲＲ２には、高電圧直流電源Ｐ１の陰極が接続されており、高電圧直流電源Ｐ１の陽極は接地されている。一方、加速電極管Ｔ１の前部には、スイッチング素子ＳＷＦ１が接続されている。スイッチング素子ＳＷＦ１はオン抵抗ＲＦ１及びＲＦ２を有しており、抵抗ＲＦ１、スイッチング素子ＳＷＦ１、及び抵抗ＲＦ２のそれぞれは直列接続されているものとして示される。抵抗ＲＦ２には、高電圧直流電源Ｐ２の陽極が接続されており、高電圧直流電源Ｐ２の陰極は接地されている。また、加速電極管Ｔ１には、上述したように浮遊容量としてのコンデンサＣが存在する。等価回路として、この浮遊容量であるコンデンサＣの一方の電極が加速電極管Ｔ１接続されており、コンデンサＣの他方の電極が接地されていると考えることができる。したがって、スイッチング素子ＳＷＲ１がオンとされ、スイッチング素子ＳＷＦ１がオフとされると、コンデンサＣ、加速電極管Ｔ１、抵抗ＲＲ１、スイッチング素子ＳＷＲ１、抵抗ＲＲ２、及び高電圧直流電源Ｐ１の回路が形成される。この回路は一次遅れ系であるため、加速電極管Ｔ１には一次遅れで負の電位が印加される。また、スイッチング素子ＳＷＲ１がオフとされ、スイッチング素子ＳＷＦ１がオンとされると、コンデンサＣ、加速電極管Ｔ１、抵抗ＲＦ１、スイッチング素子ＳＷＦ１、抵抗ＲＦ２、及び高電圧直流電源Ｐ２の回路が形成される。この回路もまた一次遅れ系であるため、加速電極管Ｔ１には一次遅れで正の電位が印加される。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a circuit for forming an electric field in the gaps GD 1 and GD 2 between the acceleration electrode tube T 1 and the dummy electrode tubes DT 1 and DT 2 . The switching element SWR 1 has on-resistances RR 1 and RR 2 . As shown in FIG. 7, the switching element SWR 1 is connected to the rear portion of the acceleration electrode tube T 1 , and the resistor RR 1 , the switching element SWR 1 , and the resistor RR 2 are shown as being connected in series. Further, the resistor RR 2, is connected to the cathode of the high-voltage DC power supply P1, the anode of the high voltage DC power source P1 is grounded. On the other hand, the switching element SWF 1 is connected to the front portion of the acceleration electrode tube T 1 . The switching element SWF 1 has on-resistances RF 1 and RF 2 , and each of the resistance RF 1 , the switching element SWF 1 , and the resistance RF 2 is shown as being connected in series. The resistor RF 2, is connected an anode of the high voltage DC power source P2 is, the cathode of the high-voltage DC power supply P2 is grounded. Moreover, the accelerating electrode tube T 1, there is a capacitor C as a stray capacitance as described above. As an equivalent circuit, it can be considered that one electrode of the capacitor C as the stray capacitance is connected to the acceleration electrode tube T1, and the other electrode of the capacitor C is grounded. Therefore, when the switching element SWR 1 is turned on and the switching element SWF 1 is turned off, the capacitor C, the acceleration electrode tube T 1 , the resistor RR 1 , the switching element SWR 1 , the resistor RR 2 , and the high voltage DC power source P 1 Circuit is formed. Since the circuit is first-order lag system, a negative potential is applied in a first-order lag in accelerating electrode tube T 1. When the switching element SWR 1 is turned off and the switching element SWF 1 is turned on, the capacitor C, the acceleration electrode tube T 1 , the resistor RF 1 , the switching element SWF 1 , the resistor RF 2 , and the high voltage DC power supply P2 Circuit is formed. The circuit is also for a first order lag system, a positive potential is applied by the first-order lag in accelerating electrode tube T 1.

陽子ビーム加速器２０は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成された加速制御部２０２を有している。この加速制御部２０２は、スイッチング素子ＳＷＲ１及びＳＷＦ１に接続されており、スイッチング素子ＳＷＲ１及びＳＷＦ１を駆動することが可能である。また、図では省略したが、加速制御部２０２は、各スイッチング素子ＳＷＲ２〜ＳＷＲ２８，ＳＷＦ２〜ＳＷＦ２８にも接続されており、これらのスイッチング素子ＳＷＲ２〜ＳＷＲ２８，ＳＷＦ２〜ＳＷＦ２８も駆動することができる。さらに、加速制御部２０２は、陽子ビーム発射部２０１にも接続されており、陽子ビーム発射部２０１を制御することができる。 The proton beam accelerator 20 has an acceleration control unit 202 configured by an FPGA (Field Programmable Gate Array). The acceleration control unit 202 is connected to the switching element SWR 1 and SWF 1, it is possible to drive the switching elements SWR 1 and SWF 1. Although not shown in the figure, an acceleration control unit 202 is also connected to the switching elements SWR 2 ~SWR 28, SWF 2 ~SWF 28 , the switching elements SWR 2 ~SWR 28, SWF 2 ~SWF 28 Can also be driven. Furthermore, the acceleration control unit 202 is also connected to the proton beam emitting unit 201 and can control the proton beam emitting unit 201.

本実施の形態において、陽子ビーム走査部２２は後述するように、陽子ビーム加速器２０の加速制御部２０２と同期することで、陽子ビーム加速器２０からの陽子ビームの射出と同期するように励磁電流制御部２１ｅは設定されている。   In the present embodiment, as will be described later, the proton beam scanning unit 22 is synchronized with the acceleration control unit 202 of the proton beam accelerator 20 to thereby control the excitation current so as to be synchronized with the emission of the proton beam from the proton beam accelerator 20. The part 21e is set.

次に、本実施の形態に係る中性子線発生装置２の動作について説明する。本実施の形態では、まず、陽子ビーム加速器２０により、陽子ビームを加速する。図８は、実施の形態２に係る陽子ビーム加速器２０が有する加速制御部２０２の処理の流れを示すフローチャートである。まず、加速制御部２０２は、スイッチング素子ＳＷＲ１をオンにし、スイッチング素子ＳＷＦ１をオフにする。これと共に、スイッチング素子ＳＷＲ２，ＳＷＲ３，ＳＷＲ４，…，ＳＷＲ２８をオンにし、スイッチング素子ＳＷＦ２，ＳＷＦ３，ＳＷＦ４，…，ＳＷＦ２８をオフにする（ステップＳ１）。スイッチング素子ＳＷＲ１がオンとされ、スイッチング素子ＳＷＦ１がオフとされると、加速電極管Ｔ１と高電圧直流電源Ｐ１とが接続され、加速電極管Ｔ１と高電圧直流電源Ｐ２との接続が遮断される。したがって、加速電極管Ｔ１には、負の電位が印加される。また、ステップＳ１の処理が実行された後、加速電極管Ｔ１に印加される電位の変化が収束するのに十分な時間が経過してから、ステップＳ２の処理が実行される。このため、加速電極管Ｔ１の電位は−６０ｋＶとなる。 Next, operation | movement of the neutron beam generator 2 which concerns on this Embodiment is demonstrated. In the present embodiment, first, the proton beam is accelerated by the proton beam accelerator 20. FIG. 8 is a flowchart showing a processing flow of the acceleration control unit 202 included in the proton beam accelerator 20 according to the second embodiment. First, the acceleration control unit 202 turns on the switching element SWR 1 and turns off the switching element SWF 1 . At the same time, the switching element SWR 2, SWR 3, SWR 4 , ..., the SWR 28 is turned on, the switching element SWF 2, SWF 3, SWF 4 , ..., to turn off the SWF 28 (step S1). When the switching element SWR 1 is turned on and the switching element SWF 1 is turned off, the acceleration electrode tube T 1 and the high voltage DC power source P 1 are connected, and the connection between the acceleration electrode tube T 1 and the high voltage DC power source P 2 is performed. Is cut off. Therefore, the accelerating electrode tube T 1, a negative potential is applied. Further, the processing of Step S1 is executed, a change in potential applied to the accelerating electrode tube T 1 is after the elapse of sufficient time to converge, the process of step S2 is executed. Therefore, the potential of the accelerating electrode tube T 1 becomes -60KV.

また、スイッチング素子ＳＷＲ２，ＳＷＲ３，ＳＷＲ４，…，ＳＷＲ２８がオンとされ、スイッチング素子ＳＷＦ２，ＳＷＦ３，ＳＷＦ４，…，ＳＷＦ２８がオフとされると、加速電極管Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…，Ｔ２８のそれぞれと高電圧直流電源Ｐ２との接続が遮断され、加速電極管Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…，Ｔ２８のそれぞれと高電圧直流電源Ｐ１とが接続される。したがって、加速電極管Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…，Ｔ２８のそれぞれの電位は、−６０ｋＶとされる。 When the switching elements SWR 2 , SWR 3 , SWR 4 ,..., SWR 28 are turned on and the switching elements SWF 2 , SWF 3 , SWF 4 ,..., SWF 28 are turned off, the acceleration electrode tubes T 2 , T 3, T 4, ..., connected to the respective high voltage DC power source P2 of the T 28 is blocked, accelerating electrode tube T 2, T 3, T 4 , ..., respectively and the high-voltage direct-current power source P1 of T 28 Is connected. Accordingly, the potentials of the acceleration electrode tubes T 2 , T 3 , T 4 ,..., T 28 are set to −60 kV.

次に加速制御部２０２は、陽子ビーム発射部２０１を制御して、陽子ビームを発射させる（ステップＳ２）。陽子ビーム発射部２０１は、設定で定められたイオン電流値、直径、及び長さを有する陽子ビームを発射する。陽子ビーム発射部２０１から発射された陽子ビームは、ダミー電極管ＤＴ１を通過し、ギャップＧＤ１に進入する。この時点において、ダミー電極管ＤＴ１の電位はアース電位であり、加速電極管Ｔ１の電位は−６０ｋＶであるため、ギャップＧＤ１には、電界が形成されている。この電界の向きは、ダミー電極管ＤＴ１から加速電極管Ｔ１へ向かう方向、即ち前方である。陽子ビームは正の電荷を有しているため、陽子ビームはギャップＧＤ１を通過する間にこの電界によって加速され、加速電極管Ｔ１に進入する。ギャップＧＤ１では陽子ビーム全体が等電界で加速を受けるため、後述するような陽子ビームの軸長方向への収束作用は働かない。 Next, the acceleration control unit 202 controls the proton beam emitting unit 201 to emit a proton beam (step S2). The proton beam emitting unit 201 emits a proton beam having an ion current value, a diameter, and a length determined by setting. The proton beam emitted from the proton beam emitting unit 201 passes through the dummy electrode tube DT 1 and enters the gap GD 1 . At this time, since the potential of the dummy electrode tube DT 1 is the ground potential and the potential of the acceleration electrode tube T 1 is −60 kV, an electric field is formed in the gap GD 1 . The direction of the electric field is the direction from the dummy electrode tube DT 1 toward the acceleration electrode tube T 1 , that is, the front. Proton beam because it has a positive charge, the proton beam is accelerated by the electric field while passing through the gap GD 1, it enters the accelerating electrode tube T 1. For receiving an acceleration at a constant electric field across the gap GD 1 In proton beam, it does not work convergence action of the axial direction of the proton beam, as will be described later.

次に加速制御部２０２は、所定の切替時間に到達したか否かを判別し（ステップＳ３）、切替時間に到達していないと判断した場合には（ステップＳ３においてＮＯ）、再度ステップＳ３の処理を繰り返す。この切替時間は、予め設定された値であり、陽子ビームが発射されてから、陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔ１の中央に到達するまでの時間である。つまり、ステップＳ３において、切替時間に到達したと判断された時点では、陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔ１の中央部分に位置していることになる。 Next, the acceleration control unit 202 determines whether or not a predetermined switching time has been reached (step S3). If it is determined that the switching time has not been reached (NO in step S3), the acceleration control unit 202 again determines in step S3. Repeat the process. The switching time is a preset value, since the proton beam is fired and the time until the leading edge of the proton beam reaches the center of the accelerating electrode tube T 1. That is, in step S3, at the time it is determined to have reached the switching time, so that the leading edge of the proton beam is positioned in the center portion of the accelerating electrode tube T 1.

ステップＳ３において、切替時間に到達している場合には（ステップＳ３においてＹＥＳ）、加速制御部２０２はスイッチング素子ＳＷＲ１をオフにし、同時にスイッチング素子ＳＷＦ１をオンにする（ステップＳ４）。こうすることで、加速電極管Ｔ１と高電圧直流電源Ｐ１との接続が遮断され、加速電極管Ｔ１と高電圧直流電源Ｐ２とが接続される。したがって、加速電極管Ｔ１には、正の電位が印加される。 If the switching time has been reached in step S3 (YES in step S3), the acceleration control unit 202 turns off the switching element SWR 1 , and simultaneously turns on the switching element SWF 1 (step S4). By doing this, the accelerating electrode tube T 1 is connected between the high voltage DC power source P1 is cut off, and the acceleration electrode tube T 1 and high-voltage direct-current power source P2 is connected. Therefore, the accelerating electrode tube T 1 is a positive potential is applied.

図９は、スイッチング素子ＳＷＲ１及びＳＷＦ１の切り替え制御を示すタイミングチャートである。図において、横軸は時間を、縦軸はスイッチング素子ＳＷＲ１及びＳＷＦ１のオン／オフ状態を示している。ｔ０は陽子ビーム発射部２０１から陽子ビームが発射される時刻を、t１は陽子ビームのリーディングエッジがダミー電極管ＤＴ１の後端に到達する時刻を、t２は陽子ビームのリーディングエッジがダミー電極管ＤＴ１の前端に到達する時刻を、t３は陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔ１の後端に到達する時刻を、t４は陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔ１の中央に到達する時刻を、t５は陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔ１の前端に到達する時刻を、t６は陽子ビームのリーディングエッジがダミー電極管ＤＴ２の後端に到達する時刻を、t７は陽子ビームのリーディングエッジがダミー電極管ＤＴ２の前端に到達する時刻を、それぞれ示している。また、ｔｓ１は時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る期間を、ｔｓ２は時刻ｔ２から時刻ｔ３に至る期間を、ｔｓ３は時刻ｔ３から時刻ｔ５に至る期間を、ｔｓ４は時刻ｔ５から時刻ｔ６に至る期間を、ｔｓ５は時刻ｔ６から時刻ｔ７に至る期間を、それぞれ示している。 FIG. 9 is a timing chart showing switching control of the switching elements SWR 1 and SWF 1 . In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the on / off state of the switching elements SWR 1 and SWF 1 . t0 is the time at which the proton beam is emitted from the proton beam emitting unit 201, t1 is the time at which the leading edge of the proton beam reaches the rear end of the dummy electrode tube DT 1, t2 is the leading edge dummy electrode tube of the proton beam the time to reach the front end of the DT 1, t3 is the time at which the leading edge of the proton beam to reach the rear end of the accelerating electrode tube T 1, t4 reaches the center leading edge of the accelerating electrode tube T 1 of the proton beam the time, the time the leading edge of the proton beam t5 is the time to reach the front end of the accelerating electrode tube T 1, t6 is the leading edge of the proton beam reaches the rear end of the dummy electrode tube DT 2, the proton beam t7 leading edge of the time to reach the front end of the dummy electrode tube DT 2, respectively show. Also, ts1 is a period from time t1 to time t2, ts2 is a period from time t2 to time t3, ts3 is a period from time t3 to time t5, and ts4 is a period from time t5 to time t6. ts5 indicates a period from time t6 to time t7.

図９に示すように、陽子ビームが発射される時刻ｔ０において、スイッチング素子ＳＷＲ１はオンとされ、スイッチング素子ＳＷＦ１はオフとされている。陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔ１の中央に位置する時刻ｔ４において、スイッチング素子ＳＷＲ１がオフに切り替えられ、スイッチング素子ＳＷＦ１がオンに切り替えられる。 As shown in FIG. 9, at the time t0 when the proton beam is emitted, the switching element SWR 1 is turned on and the switching element SWF 1 is turned off. At time t4 when the leading edge of the proton beam is positioned at the center of the accelerating electrode tube T 1, the switching element SWR 1 is switched off, the switching element SWF 1 is switched on.

図１０は、ギャップＧＤ１における電圧の時間的変化を示すグラフである。図に示すように、時刻ｔ０〜ｔ４においては、スイッチング素子ＳＷＲ１がオンとされ、スイッチング素子ＳＷＦ１がオフとされているため、加速電極管Ｔ１の電位は−６０ｋＶである。また、ダミー電極管ＤＴ１の電位は０であるから、ギャップＧＤ１における電位差は６０ｋＶとなる。上述したように、時刻ｔ４において、スイッチング素子ＳＷＲ１がオフに切り替えられ、スイッチング素子ＳＷＦ１がオンに切り替えられることで、加速電極管Ｔ１と高電圧直流電源Ｐ１との接続が遮断され、加速電極管Ｔ１と高電圧直流電源Ｐ２とが接続される。これにより、加速電極管Ｔ１の電位は上昇する。 Figure 10 is a graph showing the temporal change of the voltage in the gap GD 1. As shown in the figure, at times t0 to t4, the switching element SWR 1 is turned on and the switching element SWF 1 is turned off, so that the potential of the acceleration electrode tube T 1 is −60 kV. Further, since the potential of the dummy electrode tube DT 1 is 0, the potential difference in the gap GD 1 is 60 kV. As described above, at time t4, the switching element SWR 1 is switched off and the switching element SWF 1 is switched on, so that the connection between the acceleration electrode tube T 1 and the high-voltage DC power supply P1 is cut off and the acceleration is performed. the electrode tube T 1 and high-voltage direct-current power source P2 is connected. Thus, the potential of the accelerating electrode tube T 1 rises.

コンデンサＣ、加速電極管Ｔ１、抵抗ＲＦ１、スイッチング素子ＳＷＦ１、抵抗ＲＦ２、及び高電圧直流電源Ｐ２の回路は一次遅れ系であるため、加速電極管Ｔ１の電位（つまり、ギャップＧＤ１における電位差）は、時間の経過に応じて上昇する。 Since the circuit of the capacitor C, the acceleration electrode tube T 1 , the resistor RF 1 , the switching element SWF 1 , the resistor RF 2 , and the high voltage DC power supply P2 is a first-order lag system, the potential of the acceleration electrode tube T 1 (that is, the gap GD) The potential difference at 1 ) increases with time.

ここで、ダミー電極管ＤＴ２の電位は０であるため、ギャップＧＤ２における電位差は、時間の経過に応じて上昇する。陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔ１の後端に位置する時点ｔ５において、加速電極管Ｔ１の電位は０Ｖ以上となっている。すなわち、加速電極管Ｔ１の長さ、ギャップＧＤ２の長さ、コンデンサＣの容量、抵抗ＲＦ１及びＲＦ２の抵抗値等は、時刻ｔ５においてギャップＧＤ２に陽子ビームを加速させる電界を発生させ、且つ、その電界の強さが更に過渡現象による上昇過程の途中となるように設定される。つまり、時刻ｔ５においては、ギャップＧＤ２における電位差は２０ｋＶに到達していない。本実施の形態においては、時刻ｔ６においても、ギャップＧＤ２における電位差は２０ｋＶに到達せず、時刻ｔ７の付近において２０ｋＶとなるように設定されている。 Here, since the potential of the dummy electrode tube DT 2 is 0, the potential difference in the gap GD 2 increases with the passage of time. At time t5 when the leading edge of the proton beam is positioned at the rear end of the accelerating electrode tube T 1, the potential of the accelerating electrode tube T 1 is equal to or more than 0V. That is, the length of the accelerating electrode tube T 1, the length of the gap GD 2, the capacitance of the capacitor C, the resistance value or the like of the resistor RF 1 and RF 2 is generating an electric field to accelerate the proton beam into the gap GD 2 at time t5 And the strength of the electric field is set to be in the middle of a rising process due to a transient phenomenon. That is, at time t5, the potential difference in the gap GD 2 has not reached the 20 kV. In the present embodiment, even at the time t6, the potential difference in the gap GD 2 will not reach the 20kV, and is set to be 20kV near time t7.

このように、ギャップＧＤ２に発生した電界は、陽子ビームがギャップＧＤ２を通過する期間ｔｓ４において単調増加する。ギャップＧＤ２における電位差が正であれば、ギャップＧＤ２における電界の向きは陽子ビームの進行方向と一致している。このため、ギャップＧＤ２における電界の強さが大きい程、陽子ビームはその進行方向へ強く加速される。つまり、ギャップＧＤ２に発生する電界によって、陽子ビームの後端が進行方向へより強く加速される。したがって、陽子ビームがギャップＧＤ２を通過することにより、当該陽子ビームは軸方向に凝縮されバンチが形成される。 Thus, an electric field generated in the gap GD 2 is the proton beam is increased monotonically during the period ts4 passing gap GD 2. If the potential difference is positive in the gap GD 2, the electric field direction in the gap GD 2 coincides with the traveling direction of the proton beam. Therefore, the greater the intensity of the electric field in the gap GD 2, the proton beam is accelerated strongly to the traveling direction. That is, the electric field generated in the gap GD 2, the rear end of the proton beam is accelerated more strongly in the advancing direction. Therefore, by the proton beam passes through the gap GD 2, the proton beam bunch is condensed in the axial direction is formed.

図８に示す加速制御部２０２の処理の説明に戻る。加速制御部２０２は、ステップＳ４を実行した後、変数ｑに２を代入し（ステップＳ５）、次に進入する加速電極管Ｔｑに対応する所定の切替時間に到達したか否かを判別し（ステップＳ６）、切替時間に到達していないと判断した場合には（ステップＳ６においてＮＯ）、再度ステップＳ６の処理を繰り返す。加速電極管Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…，Ｔ２８毎に、対応する切替時間が予め定められている。各切替時間は、陽子ビームが発射されてから、陽子ビームのリーディングエッジが当該切替時間に対応する加速電極管Ｔｑの中央に到達するまでの時間である。つまり、ステップＳ６において、切替時間に到達したと判断された時点では、陽子ビームのリーディングエッジが加速電極管Ｔｑの中央部分に位置していることになる。 Returning to the description of the processing of the acceleration control unit 202 shown in FIG. After executing step S4, the acceleration control unit 202 substitutes 2 for the variable q (step S5), and determines whether or not a predetermined switching time corresponding to the next entering acceleration electrode tube Tq has been reached. (Step S6) If it is determined that the switching time has not been reached (NO in Step S6), the processing in Step S6 is repeated again. Corresponding switching times are predetermined for each of the acceleration electrode tubes T 2 , T 3 , T 4 ,..., T 28 . Each switching time, since the proton beam is fired, the leading edge of the proton beam is the time to reach the center of the accelerating electrode tube T q corresponding to the switching time. That is, when it is determined in step S6 that the switching time has been reached, the leading edge of the proton beam is located at the central portion of the acceleration electrode tube Tq .

ステップＳ６において、切替時間に到達している場合には（ステップＳ６においてＹＥＳ）、加速制御部２０２はスイッチング素子ＳＷＲｑをオフにし、同時にスイッチング素子ＳＷＦｑをオンにする（ステップＳ７）。こうすることで、加速電極管Ｔｑと高電圧直流電源Ｐ２とが接続され、加速電極管Ｔｑと高電圧直流電源Ｐ１との接続が遮断される。したがって、加速電極管Ｔｑには、正の電位が印加される。したがって、スイッチング素子ＳＷＲｑをオフにし、同時にスイッチング素子ＳＷＦｑをオンにすると、加速電極管Ｔｑに含まれる浮遊容量の影響で加速電極管Ｔｑの電位は＋２０ｋＶに漸近する。 In step S6, when the switching time has been reached (YES in step S6), acceleration control unit 202 turns off switching element SWR q and simultaneously turns on switching element SWF q (step S7). By doing so, the acceleration electrode tube Tq and the high voltage DC power supply P2 are connected, and the connection between the acceleration electrode tube Tq and the high voltage DC power supply P1 is cut off. Therefore, a positive potential is applied to the acceleration electrode tube Tq . Therefore, turn off the switching elements SWR q, and at the same time to turn on the switching element SWF q, the potential of the accelerating electrode tube T q by the influence of the stray capacitance contained in the accelerating electrode tube T q is asymptotic to + 20 kV.

ここで、加速電極管Ｔｑに後続する加速電極管Ｔｑ＋１には、高電圧直流電源Ｐ２に接続されておらず、高電圧直流電源Ｐ１に接続されている。このため、加速電極管Ｔｑ＋１の電位は−６０ｋＶである。したがって、加速電極管ＴｑとＴｑ＋１との間のギャップＧｑにおける電位差は８０ｋＶであり、ギャップＧｑにおける電界の向きは加速電極管Ｔｑから加速電極管Ｔｑ＋１へ向かう方向、即ち前方である。これにより、陽子ビームはギャップＧｑを通過する間にこの電界によって加速されることになる。加速電極管Ｔ１の場合と異なり、加速電極管Ｔｑではスイッチング素子ＳＷＲｑのオン抵抗が小さな値に設定されており、一次遅れの時定数が５ナノ秒未満の非常に小さい値となっている。このため、陽子ビームがギャップＧｑを通過する時刻では加速電極管Ｔｑの電位はほぼ２０ｋＶに近い値となっている。従って、ギャップＧｑを通過することで陽子ビームが軸方向に凝縮される効果は殆どないと言ってよい。 Here, the accelerating electrode tube T q + 1 subsequent to the accelerating electrode tube T q is not connected to the high voltage DC power source P2, but is connected to the high voltage DC power source P1. For this reason, the potential of the acceleration electrode tube Tq + 1 is −60 kV. Therefore, the potential difference in the gap G q between the accelerating electrode tube T q and the T q + 1 is 80 kV, the electric field orientation at the gap G q is the direction from the accelerating electrode tube T q to the accelerating electrode tube T q + 1, that is, forward is there. As a result, the proton beam is accelerated by this electric field while passing through the gap Gq . Unlike the acceleration electrode tube T 1, the on-resistance of the acceleration electrode tube T q the switching element SWR q is set to a small value, becomes a very small value of the constant is less than 5 nanoseconds when the primary delay Yes. Therefore, at the time the proton beam passes through the gap G q is the potential of the accelerating electrode tube T q is almost close to 20 kV. Therefore, it can be said that there is almost no effect that the proton beam is condensed in the axial direction by passing through the gap Gq .

加速制御部２０２は、その時点での変数ｑの値が２８であるか否かを判別する（ステップＳ８）。変数ｑの値が２８でない場合には（ステップＳ８においてＮＯ）、加速制御部２０２は変数ｑの値を１だけインクリメントし（ステップ９）、ステップＳ６へ処理を戻す。これにより、陽子ビーム加速器２０の動作初期には−６０ｋＶに印加されていた加速電極管Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…，Ｔ２８の電位が順次２０ｋＶに切り替えられる。 The acceleration control unit 202 determines whether or not the value of the variable q at that time is 28 (step S8). If the value of variable q is not 28 (NO in step S8), acceleration control unit 202 increments the value of variable q by 1 (step 9), and returns the process to step S6. As a result, the potentials of the acceleration electrode tubes T 2 , T 3 , T 4 ,..., T 28 applied to −60 kV at the initial operation of the proton beam accelerator 20 are sequentially switched to 20 kV.

図１１は、スイッチング素子ＳＷＲ２，ＳＷＦ２，ＳＷＲ３，ＳＷＦ３，…，ＳＷＲ２８，ＳＷＦ２８のオン／オフ制御を説明するための図である。以下の説明では、ｎが２〜２６の整数を示すものとする。陽子ビームが加速電極管Ｔｎの軸長方向中央を通過するときには（図中、１行目）、スイッチング素子ＳＷＲｎがオンとされ、スイッチング素子ＳＷＦｎがオフとされる。このため、加速電極管Ｔｎの電位は＋２０ｋＶとなっている。一方、スイッチング素子ＳＷＲｎ＋１及びＳＷＲｎ＋２はオフ（初期状態）とされ、スイッチング素子ＳＷＦｎ＋１及びＳＷＦｎ＋２がオン（初期状態）とされている。つまり、加速電極管Ｔｎに後続する加速電極管Ｔｎ＋１，加速電極管Ｔｎ＋２の電位は−６０ｋＶとなっている。このため、ギャップＧｎには８０ｋＶの電位差が生じており、ギャップＧｎにおける電界の向きは陽子ビームの進行方向と一致している。なお、ギャップＧｎ＋１の電位差は０であり、ギャップＧｎ＋１には電界が生じていない。 FIG. 11 is a diagram for explaining on / off control of the switching elements SWR 2 , SWF 2 , SWR 3 , SWF 3 ,..., SWR 28 , SWF 28 . In the following description, n represents an integer of 2 to 26. When the proton beam passes through the axial direction center of the accelerating electrode tube T n is (in the figure, line 1), the switching element SWR n is turned on, the switching element SWF n is turned off. Therefore, the potential of the accelerating electrode tube T n has a + 20 kV. On the other hand, the switching elements SWR n + 1 and SWR n + 2 are turned off (initial state), and the switching elements SWF n + 1 and SWF n + 2 are turned on (initial state). In other words, the accelerating electrode tube T n + 1 subsequent to the acceleration electrode tube T n, the potential of the accelerating electrode tube T n + 2 has a -60KV. Therefore, the gap G n is a potential difference occurs in the 80 kV, the electric field direction in the gap G n is coincident with the traveling direction of the proton beam. Note that the potential difference of the gap Gn + 1 is 0, and no electric field is generated in the gap Gn + 1 .

陽子ビームはギャップＧｎを通過し、このときギャップＧｎの電界により加速される。加速された陽子ビームは、次の加速電極管Ｔｎ＋１に進入する（図中、２行目）。陽子ビームが加速電極管Ｔｎ＋１の軸長方向中央を通過するときには（図中、３行目）、スイッチング素子ＳＷＲｎ＋１がオンに切り替えられ、スイッチング素子ＳＷＦｎ＋１がオフに切り替えられる。このため、加速電極管Ｔｎ＋１の電位は＋２０ｋＶに変化する。このとき、スイッチング素子ＳＷＲｎ＋２及びＳＷＦｎ＋２のそれぞれは初期状態から変化しない。したがって、加速電極管Ｔｎ＋２の電位は−６０ｋＶとなっている。このため、ギャップＧｎ＋１には８０ｋＶの電位差が生じ、ギャップＧｎ＋１における電界の向きは陽子ビームの進行方向と一致する。 The proton beam passes through the gap Gn and is accelerated by the electric field in the gap Gn . The accelerated proton beam enters the next accelerating electrode tube T n + 1 (second line in the figure). When the proton beam passes through the center of the accelerating electrode tube T n + 1 in the axial direction (third row in the figure), the switching element SWR n + 1 is switched on and the switching element SWF n + 1 is switched off. For this reason, the potential of the acceleration electrode tube Tn + 1 changes to +20 kV. At this time, each of the switching elements SWR n + 2 and SWF n + 2 does not change from the initial state. Therefore, the potential of the acceleration electrode tube T n + 2 is −60 kV. Therefore, a potential difference occurs in the 80kV to the gap G n + 1, the electric field direction in the gap G n + 1 coincides with the traveling direction of the proton beam.

陽子ビームはギャップＧｎ＋１を通過し、ギャップＧｎ＋１の電界により加速される。加速された陽子ビームは、次の加速電極管Ｔｎ＋２に進入する（図中、４行目）。陽子ビームが加速電極管Ｔｎ＋２の軸長方向中央を通過するときには（図中、５行目）、スイッチング素子ＳＷＲｎ＋２がオンに切り替えられ、スイッチング素子ＳＷＦｎ＋２がオフに切り替えられる。このため、加速電極管Ｔｎ＋２の電位は＋２０ｋＶに変化する。 Proton beam passes through the gap G n + 1, it is accelerated by the electric field in the gap G n + 1. The accelerated proton beam enters the next accelerating electrode tube T n + 2 (fourth row in the figure). When the proton beam passes through the center of the accelerating electrode tube T n + 2 in the axial direction (the fifth row in the figure), the switching element SWR n + 2 is switched on and the switching element SWF n + 2 is switched off. For this reason, the potential of the acceleration electrode tube Tn + 2 changes to +20 kV.

このように、ギャップＧ２，Ｇ３，Ｇ４，…，Ｇ２７の電位差が次々に０から８０ｋＶに切り替わり、ギャップＧ２，Ｇ３，Ｇ４，…，Ｇ２７を通過することで、陽子ビームが加速される。 Thus, the gap G 2, G 3, G 4 , ..., the potential difference between G 27 switches to 80kV from 0 sequentially, the gap G 2, G 3, G 4 , ..., by passing through a G 27, Yoko The beam is accelerated.

陽子ビームは、静電レンズ又は４極電場回路を設けなければ、空間電荷効果によってその半径方向（軸長方向に直交する方向）に拡大される。本実施の形態においては、各ギャップＧＤ１，ＧＤ２，及びＧ１，Ｇ２，…，Ｇ２７に発生する電界が静電レンズとして機能する。つまり、陽子ビームがギャップＧｎを通過するとき、ギャップＧｎに生じている電界の静電レンズ効果によって、陽子ビームが半径方向に縮小される。図１２は、陽子ビームの半径方向への縮小の原理を説明する模式図である。加速電極管Ｔｎの電位が２０ｋＶであり、加速電極管Ｔｎ＋１の電位が−６０ｋＶである場合、図に示すように、ギャップＧｎには電界が発生する。この電界は、静電凸レンズとして機能し、ギャップＧｎを通過する陽子ビームをその半径方向に収束させる。陽子ビームの収束作用の強さ、つまり、静電レンズの焦点距離は、電界の強さにより変化する。電界の強さは、加速電極管Ｔｎ及びＴｎ＋１の電位差の大きさ、ギャップＧｎの軸長方向の長さにより定まる。したがって、加速電極管Ｔｎ及びＴｎ＋１の電位差、又は、ギャップＧｎの軸長方向の長さを調整することで、陽子ビームが加速電極管の内壁に衝突しないよう、陽子ビームの半径方向の大きさを適切に設定することができる。 If an electrostatic lens or a quadrupole electric field circuit is not provided, the proton beam is expanded in the radial direction (direction perpendicular to the axial length direction) by the space charge effect. In the present embodiment, the electric field generated in each gap GD 1 , GD 2 , G 1 , G 2 ,..., G 27 functions as an electrostatic lens. In other words, the proton beam as it passes through the gap G n, by an electric field the electrostatic lens effect that occurs in the gap G n, proton beam is radially reduced. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the principle of reduction of the proton beam in the radial direction. The potential of the accelerating electrode tube T n is 20 kV, when the potential of the accelerating electrode tube T n + 1 is -60KV, as shown in FIG., An electric field is generated in the gap G n. This electric field functions as an electrostatic convex lens and converges the proton beam passing through the gap Gn in the radial direction. The strength of the converging action of the proton beam, that is, the focal length of the electrostatic lens varies depending on the strength of the electric field. The strength of the electric field is determined by the magnitude of the potential difference between the acceleration electrode tubes Tn and Tn + 1 and the length of the gap Gn in the axial length direction. Therefore, by adjusting the potential difference between the acceleration electrode tubes Tn and Tn + 1 or the axial length of the gap Gn , the proton beam in the radial direction of the proton beam is prevented from colliding with the inner wall of the acceleration electrode tube. The size can be set appropriately.

ステップ８において、変数ｑの値が２８である場合には（ステップＳ８においてＹＥＳ）、加速制御部２０２は、処理を終了する。   In step 8, when the value of variable q is 28 (YES in step S8), acceleration control unit 202 ends the process.

以上のように、本実施の形態においては、陽子ビーム発射部２０１から発射された陽子ビームがギャップＧＤ１を通過するときに、ギャップＧＤ１には時間に応じて変化しない電界が発生している。この電界の向きは、陽子ビームの進行方向と一致しており、陽子ビームはこの電界を通過するときに加速される。また、陽子ビームがギャップＧＤ１を通過するときには、軸長方向へのビーム凝縮（収束）は行われない。また、陽子ビームがギャップＧＤ２を通過するときに、ギャップＧＤ２には時間に応じて強度が大きくなる電界が発生している。この電界の向きは、陽子ビームの進行方向と一致しており、陽子ビームはこの電界を通過するときに加速される。また、陽子ビームはギャップＧＤ２を通過するときに、電界の強さの時間的変化により、その軸長方向に凝縮される。 As described above, in this embodiment, when the proton beam emitted from the proton beam emitting unit 201 passes through the gap GD 1, an electric field is generated that the gap GD 1 does not change with time . The direction of the electric field coincides with the traveling direction of the proton beam, and the proton beam is accelerated when passing through the electric field. Further, when the proton beam passes through the gap GD 1, the beam condensing (converging) in the axial direction is not performed. Further, when the proton beam passes through the gap GD 2, the gap GD 2 is generated the electric field strength increases with time. The direction of the electric field coincides with the traveling direction of the proton beam, and the proton beam is accelerated when passing through the electric field. Further, the proton beam as it passes through the gap GD 2, the temporal change in intensity of the electric field, are condensed in the axial direction.

また、加速電極管Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…，Ｔ２８では、オン抵抗が小さなスイッチング素子で電位が切り替えられるため、時定数が５ナノ秒未満と小さく、実質的に遅れを生じることなく加速電極管Ｔｎの電位が２０ｋＶになる。したがって、陽子ビームがギャップＧｎを通過するとき、このギャップＧｎにおける電位差が時間的に変化することがない。したがって、陽子ビームはギャップＧｎを通過するときに、陽子ビーム全体が均等に所定の加速電圧を受けることになる。このように、本実施の形態に係る陽子ビーム加速器２０は、陽子ビームを均等に加速する要素と、陽子ビームを軸長方向に凝縮する要素とを有しているので、陽子ビームの加速及び適切なバンチ形成の両立が可能となる。 Further, in the accelerating electrode tubes T 2 , T 3 , T 4 ,..., T 28 , the potential is switched by a switching element having a small on-resistance, so that the time constant is as small as less than 5 nanoseconds and a substantial delay occurs. without the potential of the accelerating electrode tube T n is 20 kV. Therefore, when the proton beam passes through the gap G n, it is not to be time varying potential difference at the gap G n. Therefore, when the proton beam passes through the gap Gn , the entire proton beam receives a predetermined acceleration voltage evenly. As described above, the proton beam accelerator 20 according to the present embodiment includes the element that uniformly accelerates the proton beam and the element that condenses the proton beam in the axial length direction. It is possible to achieve both bunch formation.

以上の動作により、陽子ビームは軸長方向に適切な長さを保ったまま加速される。加速された陽子ビームは、陽子ビーム走査部２２に向けて射出される。ここで、陽子ビーム走査部２２は励磁電流電源２２ｃ，２２ｄからそれぞれに対応する偏向電磁石２２ａ，２２ｂに励磁電流を出力し、予め磁界を発生させておく。磁界が発生している状態で陽子ビーム加速器２０によって加速された陽子ビームが陽子ビーム走査部２２に入射される。陽子ビーム加速器２０から入射された陽子ビームが、陽子ビーム走査部２２を通過すると、偏向電磁石２２ａ及び２２ｂで発生している磁界によって陽子ビームが偏向される。陽子ビーム走査部２２は、励磁電流制御部２２ｅから励磁電流電源２２ｃ，２２ｄそれぞれに制御信号を送信し、励磁電流の出力を徐々に変化させていく。すると、これに伴って陽子ビームの偏向方向が連続的に変化する。以上の動作によって、固体重金属ターゲット２１の被照射面に陽子ビームが走査照射される。   With the above operation, the proton beam is accelerated while maintaining an appropriate length in the axial direction. The accelerated proton beam is emitted toward the proton beam scanning unit 22. Here, the proton beam scanning unit 22 outputs an excitation current from the excitation current power sources 22c and 22d to the corresponding deflection electromagnets 22a and 22b to generate a magnetic field in advance. A proton beam accelerated by the proton beam accelerator 20 in a state where a magnetic field is generated is incident on the proton beam scanning unit 22. When the proton beam incident from the proton beam accelerator 20 passes through the proton beam scanning unit 22, the proton beam is deflected by the magnetic field generated by the deflection electromagnets 22a and 22b. The proton beam scanning unit 22 transmits a control signal from the excitation current control unit 22e to each of the excitation current power sources 22c and 22d, and gradually changes the output of the excitation current. Then, along with this, the deflection direction of the proton beam continuously changes. With the above operation, the irradiation surface of the solid heavy metal target 21 is scanned and irradiated with the proton beam.

ここで、励磁電流制御部２２ｅは、陽子ビーム加速器２０の加速制御部２０２の加速制御と同期して励磁電流電源２２ｃ，２２ｄを制御する。これにより本実施の形態では、陽子ビーム走査照射部２２の動作と陽子ビーム加速器２０の動作とが同期することになる。具体的な同期方法を以下に説明する。加速制御部２０２は予め設定された切替時間に基づいて、スイッチング素子ＳＷＲ２，ＳＷＦ２，ＳＷＲ３，ＳＷＦ３，…，ＳＷＲ２８，ＳＷＦ２８のオン／オフ制御を行っている。これらの切替時間から、陽子ビームが陽子ビーム走査部２２に到達する時刻を予測しておく。予測された時刻を予め励磁電流制御部２２ｅに記憶させておき、この時刻に基づいて励磁電流制御部を動作させることで、励磁電流制御部２２ｅと陽子ビーム加速器２０の加速制御部２０２を同期させる。 Here, the excitation current control unit 22e controls the excitation current power supplies 22c and 22d in synchronization with the acceleration control of the acceleration control unit 202 of the proton beam accelerator 20. Thereby, in this Embodiment, the operation | movement of the proton beam scanning irradiation part 22 and the operation | movement of the proton beam accelerator 20 are synchronized. A specific synchronization method will be described below. The acceleration control unit 202 performs on / off control of the switching elements SWR 2 , SWF 2 , SWR 3 , SWF 3 ,..., SWR 28 , SWF 28 based on a preset switching time. From these switching times, the time when the proton beam reaches the proton beam scanning unit 22 is predicted. The predicted time is stored in advance in the excitation current control unit 22e, and the excitation current control unit is operated based on this time, thereby synchronizing the excitation current control unit 22e and the acceleration control unit 202 of the proton beam accelerator 20. .

本実施の形態によれば、陽子ビーム加速器２０の加速制御部２０２及び陽子ビーム走査部２２の励磁電流制御部２２ｅを単純なシーケンス制御によって制御することができるため、陽子ビームの射出を検出するための陽子ビーム検出器等を設置する必要がなく、装置全体の構成を簡易なものとすることができ、制御も容易となる。   According to the present embodiment, since the acceleration control unit 202 of the proton beam accelerator 20 and the excitation current control unit 22e of the proton beam scanning unit 22 can be controlled by simple sequence control, in order to detect the emission of the proton beam. It is not necessary to install a proton beam detector or the like, the configuration of the entire apparatus can be simplified, and control is facilitated.

また、本実施の形態に係る陽子ビーム加速器２０は、陽子ビームの軸長方向を制御することができる。このため、本実施の形態によれば、陽子ビーム加速器２０で固体重金属ターゲット２１の被照射面に対応した長さに陽子ビームの長さを制御することができ、固体重金属ターゲット２１への陽子ビームの走査照射をより効率的に行うことが可能となる。   The proton beam accelerator 20 according to the present embodiment can control the axial length direction of the proton beam. Therefore, according to the present embodiment, the proton beam accelerator 20 can control the length of the proton beam to a length corresponding to the irradiated surface of the solid heavy metal target 21, and the proton beam to the solid heavy metal target 21. The scanning irradiation can be performed more efficiently.

本実施の形態に係る陽子ビーム加速器２０において、加速電極管Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…，Ｔ２８の少なくとも１つに、オン抵抗の大きなスイッチング素子を接続してもよい。このようにすることで、当該スイッチング素子が接続された加速電極管の浮遊容量とオン抵抗とによって一次遅れ系が構成される。これにより、その加速電極管Ｔｎに対応するスイッチング素子ＳＷＲｎがオフにされ、同時にスイッチング素子ＳＷＦｎがオンにされると、加速電極管Ｔｑの電位が−６０ｋＶから一次遅れで２０ｋＶに変化する。このように、オン抵抗の大きなスイッチング素子を取り付ける加速電極管の数を調節することで、陽子ビームを凝縮する電界を発生させるギャップの数を調節することが可能となる。 In proton beam accelerator 20 according to this embodiment, the accelerating electrode tube T 2, T 3, T 4 , ..., at least one of T 28, may be connected to large switching element of the on-resistance. By doing so, a first-order lag system is configured by the stray capacitance and the on-resistance of the acceleration electrode tube to which the switching element is connected. Thus, the switching elements SWR n are turned off corresponding to the accelerating electrode tube T n, at the same time when the switching element SWF n is turned on, the change in the 20kV with first-order lag potential of the accelerating electrode tube T q from -60kV To do. In this way, by adjusting the number of acceleration electrode tubes to which switching elements having a large on-resistance are attached, it is possible to adjust the number of gaps that generate an electric field that condenses the proton beam.

このような構成とすることにより、陽子ビーム加速器２０に高周波電源を備える必要がない。また、従来の陽子ビーム加速器では、高周波の位相を陽子ビームのギャップ通過と同期させる必要があり、このため、加速電極管の長さを精密に調整することが必要であった。本実施の形態に係る陽子ビーム加速器２０では、加速電極管の長さを調整することで、陽子ビームのギャップ通過と加速電界の発生タイミングとの同期を取るのではなく、陽子ビームがギャップを通過する間に加速電界の強さが増加するように、スイッチング素子のオン／オフ切替のタイミングを調整すればよい。このため、従来に比べて加速電極管の長さを精密に調整する必要がなく、加速電極管の製造コストを低減することが可能となる。   With such a configuration, the proton beam accelerator 20 does not need to be provided with a high-frequency power source. Further, in the conventional proton beam accelerator, it is necessary to synchronize the high-frequency phase with the gap passage of the proton beam. For this reason, it is necessary to precisely adjust the length of the acceleration electrode tube. In the proton beam accelerator 20 according to the present embodiment, by adjusting the length of the acceleration electrode tube, the proton beam passes through the gap rather than synchronizing the proton beam passing through the gap and the generation timing of the acceleration electric field. The on / off switching timing of the switching element may be adjusted so that the strength of the acceleration electric field increases during this time. For this reason, it is not necessary to precisely adjust the length of the acceleration electrode tube as compared with the conventional case, and the manufacturing cost of the acceleration electrode tube can be reduced.

また、本実施の形態に係る陽子ビーム加速器２０では、高周波電源を必要としない。高周波電源を使用する場合、ギャップを通過する微少な時間に陽子ビームを加速するためには、数百メガＨｚ以上の周波数の高周波電圧が必要であり、長距離にわたる加速器を駆動するためには水冷クライストロン管（真空管）を用いた高周波電源装置が不可欠である。このような高価な高周波電源を使用する必要がないため、本実施の形態に係る陽子ビーム加速器２０では、従来に比して大幅なコスト低減が可能となる。   Moreover, the proton beam accelerator 20 according to the present embodiment does not require a high frequency power source. When using a high-frequency power supply, a high-frequency voltage with a frequency of several hundred megahertz or higher is necessary to accelerate the proton beam in a minute time passing through the gap, and a water-cooled voltage is required to drive an accelerator over a long distance. A high-frequency power supply device using a klystron tube (vacuum tube) is indispensable. Since it is not necessary to use such an expensive high-frequency power source, the proton beam accelerator 20 according to the present embodiment can greatly reduce the cost as compared with the conventional case.

なお、本実施の形態においては、ダミー電極管ＤＴ１，ＤＴ２の間に加速電極管Ｔ１を配置し、ダミー電極管ＤＴ１と加速電極管Ｔ１との間のギャップＧＤ１では、陽子ビームが通過する間において時間的に変化しない電界を形成し、この電界によって陽子ビームを加速し、加速電極管Ｔ１とダミー電極管ＤＴ２との間のギャップＧＤ２では、陽子ビームが通過する間において時間的に強さが増大する電界を形成し、この電界によって陽子ビームを加速する構成としたがこれに限定されるものではない。例えば、前側のダミー電極管ＤＴ２に代えて、高電圧直流電源Ｐ１，Ｐ２のそれぞれに接続可能な加速電極管を配置してもよい。この場合、加速電極管Ｔ１の前側に配置された加速電極管に初期状態として−６０ｋＶの電位を印加しておく。加速電極管Ｔ１の軸長方向中央を陽子ビームのリーディングエッジが通過する時点で、スイッチング素子ＳＷＲ１をオンからオフに切り替え、スイッチング素子ＳＷＦ１をオフからオンに切り替えることで、加速電極管Ｔ１の電位が一次遅れで増大する。これにより、加速電極管Ｔ１とその隣の加速電極管との間のギャップにおける電界の強さが一次遅れで変化し、変化している間に当該ギャップを陽子ビームが通過することで、陽子ビームを軸長方向に短縮することができる。 In the present embodiment, the acceleration electrode tube T 1 is disposed between the dummy electrode tubes DT 1 and DT 2 , and the proton GD 1 between the dummy electrode tube DT 1 and the acceleration electrode tube T 1 is used as a proton. An electric field that does not change in time is formed while the beam passes, and the proton beam is accelerated by this electric field, and the proton beam passes through the gap GD 2 between the accelerating electrode tube T 1 and the dummy electrode tube DT 2. However, the present invention is not limited to this. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of the dummy electrode tube DT 2 of the front may be placed accelerating electrode tube connectable to the respective high-voltage direct-current power source P1, P2. In this case, keep applying a potential of -60kV the initial state to the accelerating electrode tube arranged on the front side of the accelerating electrode tube T 1. When the leading edge of the proton beam passes through the center of the accelerating electrode tube T 1 in the axial direction, the switching element SWR 1 is switched from on to off, and the switching element SWF 1 is switched from off to on. 1 of potential increases in the primary delay. Thus, the strength of the electric field is changed in a first-order lag in the gap between the accelerating electrode tube T 1 and the accelerating electrode tube of the adjacent, by the gap proton beam passes while changing, Yoko The beam can be shortened in the axial direction.

また、本実施の形態においては、加速電極管Ｔ１の浮遊容量であるコンデンサＣにより、一次遅れ回路を形成する構成について述べたが、これに限定されるものではない。加速電極管Ｔ１にコンデンサを接続し、これによって一次遅れ回路を形成する構成としてもよい。 Further, in the present embodiment, the capacitor C is a stray capacitance of the accelerating electrode tube T 1, the configuration has been described for forming the first-order lag circuit, but is not limited thereto. Connecting a capacitor to the acceleration electrode tube T 1, thereby may be provided with a first-order lag circuit.

また、本実施の形態においては、ギャップにおける電界の強さを一次遅れで増加させる構成について述べたが、これに限定されるものではない。隣り合う電極管の間のギャップにおいて、電界の強さを２次遅れにより変化させる構成としてもよい。例えば、加速電極管Ｔ１に２つのコンデンサを接続し、加速電極管Ｔ１、高電圧直流電源Ｐ１、及び２つのコンデンサを含む回路を二次遅れ系とすることもできる。但し、この場合には、陽子ビームがギャップを通過する間に、当該ギャップにおける電界が増加するように構成する必要があり、減衰比が１以下となるようにすることが特に好ましい。 In the present embodiment, the configuration in which the electric field strength in the gap is increased with a first-order lag has been described, but the present invention is not limited to this. It is good also as a structure which changes the strength of an electric field by a secondary delay in the gap between adjacent electrode tubes. For example, the accelerating electrode tube T 1 connects two capacitors, accelerating electrode tube T 1, the high voltage DC power source P1, and a circuit including two capacitors may be a secondary delay system. However, in this case, it is necessary to configure the electric field in the gap to increase while the proton beam passes through the gap, and it is particularly preferable that the attenuation ratio is 1 or less.

また、本実施の形態においては、陽子ビーム加速器２０を線形加速器としたが、これに限定されるものではない。複数の加速電極管を非線形に配置し、隣り合う加速電極管の間に偏向磁石を配置して、当該偏向磁石によって進行中の陽子ビームの進行方向を変化させて、非線形に配置された加速電極管に順次陽子ビームを通過させる構成としてもよい。この場合、少なくとも１つの加速電極管に大きなオン抵抗を有するスイッチング素子を接続し、このスイッチング素子をオン／オフ制御することで、当該加速電極管と、その隣の加速電極管との間のギャップに、時間的に強さが増加する電界を形成する。この電界の強さが増加している途中において、当該ギャップに陽子ビームを通過させる構成とすることができる。   In the present embodiment, the proton beam accelerator 20 is a linear accelerator. However, the present invention is not limited to this. A plurality of accelerating electrode tubes are arranged non-linearly, a deflection magnet is arranged between adjacent accelerating electrode tubes, and the advancing direction of the proton beam in progress is changed by the deflecting magnet, thereby accelerating electrodes arranged non-linearly. A configuration may be adopted in which the proton beam is sequentially passed through the tube. In this case, a switching element having a large on-resistance is connected to at least one accelerating electrode tube, and the switching element is turned on / off so that the gap between the accelerating electrode tube and the adjacent accelerating electrode tube In addition, an electric field whose strength increases with time is formed. While the electric field strength is increasing, the proton beam can be passed through the gap.

また、サイクロトロンの電極（ディー）に印加する電圧を制御することによって、陽子ビームの長さを調整するように構成することもできる。例えば、サイクロトロンの電極の一方にオン抵抗の大きなスイッチング素子を接続して一次遅れ系とし、当該スイッチング素子を介して直流電源に電極を接続する。イオン発射部から発射された陽子ビームが１つの電極の内部を通過している間に、スイッチを切り替えることで前記一方の電極に負の電位を印加し、前記他方の電極に正の電位を印加する。ギャップの電界の強さが一次遅れにより増加する間に、陽子ビームにギャップを通過させる。   In addition, the length of the proton beam can be adjusted by controlling the voltage applied to the electrode (dee) of the cyclotron. For example, a switching element having a large on-resistance is connected to one of the electrodes of a cyclotron to form a first-order lag system, and the electrode is connected to a DC power source via the switching element. While the proton beam emitted from the ion emitter passes through the inside of one electrode, a negative potential is applied to the one electrode by switching the switch, and a positive potential is applied to the other electrode. To do. The proton beam is passed through the gap while the electric field strength of the gap increases due to the first order lag.

また、本実施の形態においては、陽子ビームが加速電極管Ｔ１を進行している間に、スイッチング素子ＳＷＲ１をオンからオフに切り替え、スイッチング素子ＳＷＦ１をオフからオンに切り替えることで、加速電極管Ｔ１に正の電位を印加し、接地されているダミー電極管ＤＴ２と加速電極管Ｔ１との間のギャップＧＤ２に時間に応じて強さが増加する電界を形成する構成について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、次のような構成とすることもできる。ダミー電極管ＤＴ２に一定の負の電位を印加しておき、負の電位が印加されている加速電極管に接続されたスイッチング素子をオフに切り替えることで、加速電極管と直流電源との接続を遮断する。これにより加速電極管の電位が０へ向かって変化し、ダミー電極管ＤＴ２と加速電極管Ｔ１との間のギャップＧＤ２に時間に応じて強さが増加する電界が形成される。 In the present embodiment, the switching element SWR 1 is switched from on to off and the switching element SWF 1 is switched from off to on while the proton beam travels through the acceleration electrode tube T 1. is applied to the electrode tube T 1 a positive potential, the configuration of forming the electric field strength increases with time gap GD 2 between the dummy electrode tube DT 2 and the acceleration electrode tube T 1 that is grounded Although described, it is not limited to this. For example, the following configuration can also be adopted. Applying a constant negative potential to the dummy electrode tube DT 2 advance, by switching off the switching element a negative potential is connected to the accelerating electrode tube being applied, the connection between the DC power supply and the accelerating electrode tube Shut off. Thus changes towards the potential of the accelerating electrode tube to 0, the electric field strength increases with time gap GD 2 between the dummy electrode tube DT 2 and the acceleration electrode tube T 1 is formed.

（実施の形態３）
図１３は実施の形態３にかかる中性子線発生装置３の構成図である。本実施の形態では、陽子ビームを加速する陽子ビーム加速器３０と、二つの固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂと、固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂそれぞれに対応する二つの陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂと、陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂそれぞれに陽子ビームを分配輸送するための高エネルギービーム輸送（ＨＥＢＴ：High Energy Beam Transportation）ライン３８と、中性子線が照射されることで核分裂反応を起こす未臨界炉心３９と、固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂ及び未臨界炉心３９を格納する格納容器３３と、格納容器３３に充填され、固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂ及び未臨界炉心３９を冷却する冷却水３４と、冷却水３４を循環させるための冷却水循環ポンプ３５と、冷却水３４が固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂを冷却する際に受ける熱を取り除くための熱交換器３６と、冷却水３４の温度上昇による体積膨張を吸収するサージタンク３７と、を備えている。なお、陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂは実施の形態１における陽子ビーム走査部１２と同様の構成であるので、その説明を省略する。また、陽子ビーム加速器３０は実施の形態１における陽子ビーム加速器２０と同様の構成であるので、その説明を省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 13 is a configuration diagram of the neutron beam generator 3 according to the third embodiment. In the present embodiment, a proton beam accelerator 30 for accelerating a proton beam, two solid heavy metal targets 31a and 31b, two proton beam scanning units 32a and 32b corresponding to the solid heavy metal targets 31a and 31b, and a proton beam, respectively. A high energy beam transportation (HEBT) line 38 for distributing and transporting a proton beam to each of the scanning units 32a and 32b, a subcritical core 39 that causes a fission reaction when irradiated with a neutron beam, and a solid A containment vessel 33 for storing the heavy metal targets 31a, 31b and the subcritical core 39, a cooling water 34 filled in the containment vessel 33 for cooling the solid heavy metal targets 31a, 31b and the subcritical core 39, and the cooling water 34 are circulated. Cooling water circulation pump 35 and cooling water 34 for solid heavy metal target 31 The heat exchanger 36 for removing the heat received when a and 31b are cooled, and the surge tank 37 which absorbs the volume expansion by the temperature rise of the cooling water 34 are provided. The proton beam scanning units 32a and 32b have the same configuration as that of the proton beam scanning unit 12 in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Further, since the proton beam accelerator 30 has the same configuration as the proton beam accelerator 20 in the first embodiment, the description thereof is omitted.

本実施の形態においては、固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂは、未臨界炉心３９を挟んで相対するように配置されている。陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂは、それぞれが対応する固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂに対して陽子ビームを走査照射することができるよう配置されている。   In the present embodiment, the solid heavy metal targets 31 a and 31 b are arranged to face each other with the subcritical core 39 interposed therebetween. The proton beam scanning units 32a and 32b are arranged so that each of the solid heavy metal targets 31a and 31b corresponding thereto can be scanned and irradiated with a proton beam.

以下、本実施の形態における中性子線発生装置３の動作について説明する。まず、中性子線発生装置３に入射した陽子ビームは、陽子ビーム加速器３０によって加速される。陽子ビーム加速器３０によって加速された陽子ビームは、高エネルギービーム輸送ライン３８によって、陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂそれぞれに分配輸送される。各陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂへ分配輸送された陽子ビームは、各陽子ビーム走査部に対応する固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂの被照射面に対して、各陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂから走査照射される。なお、陽子ビーム走査部３２ａ，３２ｂから走査照射する際の動作については、前記実施の形態２と同様であるので、その説明を省略する。   Hereinafter, the operation of the neutron beam generator 3 in the present embodiment will be described. First, the proton beam incident on the neutron beam generator 3 is accelerated by the proton beam accelerator 30. The proton beam accelerated by the proton beam accelerator 30 is distributed and transported to the proton beam scanning units 32 a and 32 b by the high energy beam transport line 38. The proton beams distributed and transported to the proton beam scanning units 32a and 32b are scanned and irradiated from the proton beam scanning units 32a and 32b onto the irradiated surfaces of the solid heavy metal targets 31a and 31b corresponding to the proton beam scanning units. Is done. In addition, since operation | movement at the time of scanning irradiation from the proton beam scanning parts 32a and 32b is the same as that of the said Embodiment 2, the description is abbreviate | omitted.

本実施の形態によれば、未臨界炉心３９に対して複数の方向から中性子線を発射することができるため、未臨界炉心３９の複数の面に中性子線を分散させることができる。これにより、未臨界炉心３９の中性子線が照射される部分において、急激な温度上昇を抑えることができ、水のような安価且つ取り扱いの容易な冷却材で冷却することが可能になる。   According to the present embodiment, since neutron beams can be emitted from a plurality of directions to the subcritical core 39, the neutron beams can be dispersed on a plurality of surfaces of the subcritical core 39. As a result, a rapid temperature rise can be suppressed in the portion of the subcritical core 39 where the neutron beam is irradiated, and cooling can be performed with an inexpensive and easy-to-handle coolant such as water.

また、従来の技術では、固体重金属ターゲット及び未臨界炉心の冷却には溶融金属ナトリウム等が用いられており、発電するには熱交換器をさらに設置し、そこで発生する蒸気を用いて蒸気タービンを回す必要があった。しかし、本実施の形態では、冷却材として水を採用することができるため、固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂ及び未臨界炉心３９を冷却する際に発生する蒸気によって、直接蒸気タービンを回すことが可能となる。   Further, in the conventional technology, molten metal sodium or the like is used for cooling the solid heavy metal target and the subcritical core, and a heat exchanger is further installed for power generation, and a steam turbine is generated using the steam generated there. It was necessary to turn. However, in the present embodiment, water can be adopted as the coolant, so that the steam turbine can be directly rotated by the steam generated when the solid heavy metal targets 31a and 31b and the subcritical core 39 are cooled. Become.

本実施の形態においては、固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂが未臨界炉心３９を挟んで相対するようにして配置されている。このように配置すれば、各固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂから未臨界炉心３９の対向する面それぞれに対して中性子線が照射されるため、各固体重金属ターゲット３１ａ，３１ｂから発射される中性子線が重複せずに、未臨界炉心３９に対して照射される。これにより、未臨界炉心３９に対して中性子線を偏りなく分散して照射することができるため、未臨界炉心３９の中性子線が照射される部分における急激な温度上昇を抑えることができる。   In the present embodiment, the solid heavy metal targets 31 a and 31 b are arranged so as to face each other with the subcritical core 39 interposed therebetween. With this arrangement, neutron beams are irradiated from the solid heavy metal targets 31a and 31b to the opposing surfaces of the subcritical core 39, so that the neutron beams emitted from the solid heavy metal targets 31a and 31b overlap. Without irradiation, the subcritical core 39 is irradiated. Thereby, since the neutron beam can be distributed and irradiated to the subcritical core 39 without deviation, a rapid temperature rise in the portion of the subcritical core 39 irradiated with the neutron beam can be suppressed.

本実施の形態においては、二つの固体重金属ターゲットを用いているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、三つ以上の固体重金属ターゲットを用いてもよい。この他、複数の被照射面を有するのであれば、角筒のような形状の固体重金属ターゲットを一つだけ用いるような構成でもよい。   In the present embodiment, two solid heavy metal targets are used, but the present invention is not limited to this. For example, three or more solid heavy metal targets may be used. In addition, as long as it has a plurality of irradiated surfaces, a configuration using only one solid heavy metal target shaped like a square tube may be used.

本実施の形態においては、固体重金属ターゲットは未臨界炉心を挟んで相対するように配置されているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、未臨界炉心に対して複数の方向から中性子線が照射されるように固体重金属ターゲットが配置されていればよい。   In the present embodiment, the solid heavy metal target is disposed so as to be opposed to each other with the subcritical core sandwiched therebetween, but the present invention is not limited to this, and the neutrons are projected from a plurality of directions with respect to the subcritical core. The solid heavy metal target should just be arrange | positioned so that a line | wire may be irradiated.

本実施の形態においては、中性子線を照射する対象として未臨界炉心を用いているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、中性子線治療対象となる癌患部又は非破壊検査対象となる金属材料等でもよい。   In the present embodiment, a subcritical core is used as an object to be irradiated with neutron beams, but the present invention is not limited to this. For example, it may be a cancer affected area to be treated with neutron radiation or a metal material to be subjected to nondestructive examination.

本実施の形態においては、陽子ビーム加速器は実施の形態２と同様であるとしたが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、陽子ビームの位置を検出する陽子ビーム検出器をさらに備えることで、実施の形態１と同様の構成としてもよい。   In this embodiment, the proton beam accelerator is the same as that of the second embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, a configuration similar to that of the first embodiment may be provided by further including a proton beam detector that detects the position of the proton beam.

（その他の実施の形態）
上記の各実施の形態においては、中性子線を発生させるためにターゲットに照射するビームとして陽子ビームを用いているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、核破砕反応により中性子線を発生させることができるのであれば、重イオンビーム等であってもよい。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, a proton beam is used as a beam to be irradiated to the target in order to generate a neutron beam, but the present invention is not limited to this. For example, a heavy ion beam or the like may be used as long as a neutron beam can be generated by a nuclear fragmentation reaction.

上記の各実施の形態においては、中性子線を発生させる中性子線源として、固体重金属ターゲットを用いているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、被照射部が面状になっており、陽子ビームを走査照射することができるよう構成された容器内に格納することで、水銀又は鉛ビスマス等のような液体金属ターゲットを用いてもよい。   In each of the above embodiments, a solid heavy metal target is used as a neutron beam source for generating a neutron beam, but the present invention is not limited to this. For example, a liquid metal target such as mercury or lead bismuth may be used by storing it in a container that is configured so that the irradiated portion is planar and can be scanned and irradiated with a proton beam. .

上記の各実施の形態においては、電磁石を用いた電磁偏向により陽子ビームを偏向しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、静電偏向によって陽子ビームを偏向するように構成されていてもよい。   In each of the above embodiments, the proton beam is deflected by electromagnetic deflection using an electromagnet, but the present invention is not limited to this. For example, the proton beam may be deflected by electrostatic deflection.

上記の各実施の形態においては、陽子ビームを走査照射するために、陽子ビームを偏向していたが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、中性子線源を移動させることにより、中性子線源の被照射面に陽子ビームを走査照射するように構成されていてもよい。   In each of the above embodiments, the proton beam is deflected in order to scan and irradiate the proton beam. However, the present invention is not limited to this. For example, the irradiation surface of the neutron source may be scanned and irradiated with a proton beam by moving the neutron source.

上記の各実施の形態においては、陽子ビームを面状に走査照射するように構成しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、線状に走査照射するように構成されていてもよい。   In each of the above embodiments, the proton beam is scanned and irradiated in a planar shape, but the present invention is not limited to this. For example, it may be configured to scan and irradiate linearly.

上記の各実施の形態においては、陽子ビーム加速器からの陽子ビームの射出を検出する、又は陽子ビーム加速器の加速制御部と同期することで、陽子ビーム加速器からの陽子ビームの射出と同期して、陽子ビーム走査照射部は走査照射を行うように構成されているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、陽子ビーム加速器からの陽子ビームの射出に関係なく、陽子ビーム走査照射部は常時動作するように構成されていてもよい。   In each of the above embodiments, by detecting the emission of the proton beam from the proton beam accelerator, or by synchronizing with the acceleration control unit of the proton beam accelerator, in synchronization with the emission of the proton beam from the proton beam accelerator, Although the proton beam scanning irradiation unit is configured to perform scanning irradiation, the present invention is not limited to this. For example, the proton beam scanning irradiation unit may be configured to always operate regardless of the emission of the proton beam from the proton beam accelerator.

上記の各実施の形態においては、固体重金属ターゲット及び未臨界炉心の冷却材として冷却水を用いているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、金属ナトリウム等を冷却材として用いてもよい。   In each of the above embodiments, cooling water is used as a coolant for the solid heavy metal target and the subcritical core, but the present invention is not limited to this. For example, metallic sodium or the like may be used as the coolant.

本発明の中性子線発生装置及び中性子線発生方法は、核破砕反応を利用した中性子線発生装置及び中性子線発生方法として有用である。   The neutron beam generation apparatus and neutron beam generation method of the present invention are useful as a neutron beam generation apparatus and a neutron beam generation method using a nuclear fragmentation reaction.

１，２，３ 中性子線発生装置
１０，２０，３０ 陽子ビーム加速器
１１，２１，３１ａ，３１ｂ 固体重金属ターゲット
１２，２２，３２ａ，３２ｂ 陽子ビーム走査部
１３，２３，３３ 固体重金属ターゲット容器
１４，２４，３４ 冷却水
１５，２５，３５ 冷却水循環ポンプ
１６，２６，３６ 熱交換器
１７，２７，３７ サージタンク
１８ 陽子ビーム検出器
３８ 高エネルギービーム輸送ライン
３９ 未臨界炉心
１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ 偏向電磁石
１１ｃ，１１ｄ，２１ｃ，２１ｄ 励磁電流電源
１１ｅ，２１ｅ 励磁電流制御部
２０１ 陽子ビーム発射部
２０２ 加速制御部
Ｃ コンデンサ
ＧＤ１，ＧＤ２ ギャップ
ＤＴ１，ＤＴ２ ダミー電極管
Ｐ１，Ｐ２ 高電圧直流電源
ＲＲ１，ＲＲ２，ＲＦ１，ＲＦ２ 抵抗
ＳＷＲ１，ＳＷＲ２，…，ＳＷＲ２８ スイッチング素子
ＳＷＦ１，ＳＷＦ２，…，ＳＷＦ２８ スイッチング素子
Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ２８ 加速電極管 1, 2, 3 Neutron beam generator 10, 20, 30 Proton beam accelerator 11, 21, 31a, 31b Solid heavy metal target 12, 22, 32a, 32b Proton beam scanning unit 13, 23, 33 Solid heavy metal target container 14, 24 , 34 Cooling water 15, 25, 35 Cooling water circulation pump 16, 26, 36 Heat exchanger 17, 27, 37 Surge tank 18 Proton beam detector 38 High energy beam transport line 39 Subcritical core 11a, 11b, 21a, 21b Deflection electromagnets 11c, 11d, 21c, 21d excitation current source 11e, 21e exciting current controller 201 proton beam emitting unit 202 the acceleration controller C condenser GD 1, GD 2 gap DT 1, DT 2 dummy electrode tube P1, P2 high-voltage direct-current power source RR 1 , RR 2 , RF 1 , RF 2 resistance SWR 1, SWR 2, ..., SWR 28 switching elements SWF 1, SWF 2, ..., SWF 28 switching elements T 1, T 2, ..., T 28 accelerating electrode tube

上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の中性子線発生装置は、粒子線加速器により加速された粒子線が照射される被照射面を有し、当該被照射面に粒子線が照射されることで中性子線を発射する中性子線源と、前記粒子線加速器から発射される粒子線の前記中性子線源の被照射面における照射位置を順次変更する粒子線走査手段と、前記粒子線加速器からの粒子線の発射のタイミングと同期して前記粒子線走査手段を動作させる制御部とを備える。 To solve the problems described above, neutron ray generator device according to one aspect of the present invention has a surface to be irradiated to particles beam accelerated by the particle beam accelerator is irradiated particle beam on the irradiated surface is A neutron beam source that emits a neutron beam when irradiated, a particle beam scanning unit that sequentially changes the irradiation position of the particle beam emitted from the particle beam accelerator on the irradiated surface of the neutron beam source, and the particle beam A control unit that operates the particle beam scanning unit in synchronization with the timing of emission of the particle beam from the accelerator .

また、上記態様において、前記粒子線加速器は、粒子線を通過させ、通過する粒子線を加速するための電極管と、粒子線が前記電極管を通過するタイミングに応じて、当該電極管に対して粒子線を加速するための電圧を印加する駆動回路とを具備しており、前記制御部は、前記駆動回路の動作と同期して、前記粒子線走査手段を動作させるように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the particle beam accelerator includes an electrode tube for passing the particle beam and accelerating the passing particle beam, and the electrode tube depending on the timing at which the particle beam passes through the electrode tube. And a drive circuit for applying a voltage for accelerating the particle beam, and the control unit is configured to operate the particle beam scanning means in synchronization with the operation of the drive circuit. Also good.

また、上記態様において、前記粒子線走査手段は、粒子線を偏向することで粒子線を照射する位置を順次変えていくように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the particle beam scanning unit may be configured to sequentially change the position where the particle beam is irradiated by deflecting the particle beam.

また、上記態様において、前記粒子線走査手段は、静電偏向又は電磁偏向を用いることで粒子線を偏向するように構成されていてもよい。 In the above aspect, the particle beam scanning unit may be configured to deflect the particle beam by using electrostatic deflection or electromagnetic deflection.

また、上記態様において、前記粒子線走査手段を複数備え、前記中性子線源が、複数の前記粒子線走査手段それぞれに対応する複数の前記被照射面を有しており、粒子線を複数の前記粒子線走査手段に分配輸送する粒子線分配輸送手段をさ
らに備え、前記粒子線分配輸送手段により分配輸送された粒子線が、前記複数の粒子線走査手段それぞれから対応する前記被照射面に走査照射された場合 に、前記中性子線源から発射される複数の中性子線が同一の中性子線照射対象に照射されるように、前記中性子線源が前記中性子線照射対象に対して配設されて
いてもよい。 Further, in the above aspect, the apparatus includes a plurality of the particle beam scanning units, the neutron beam source includes a plurality of the irradiated surfaces corresponding to each of the plurality of particle beam scanning units, Particle beam distribution and transport means for distributing and transporting to the particle beam scanning means is further provided, and the particle beam distributed and transported by the particle beam distribution and transport means is scanned and irradiated to the corresponding irradiated surface from each of the plurality of particle beam scanning means. If the neutron beam source is disposed on the neutron beam irradiation target, the plurality of neutron beams emitted from the neutron beam source are irradiated to the same neutron beam irradiation target. Good.

また、本発明の位置の態様の中性子線発生方法は、加速された粒子線を発射するステップと、前記粒子線を発射するステップにおける粒子線の発射と同期して、当該ステップにおいて発射された粒子線を中性子線源の被照射面に走査照射する粒子線走査照射ステップと、前記粒子線走査照射ステップによる粒子線の走査照射を受けて、中性子線源より中性子線を発生させる中性子線発生ステップと、を有する。 The method of generating a neutron beam according to the aspect of the present invention includes a step of emitting an accelerated particle beam and a particle emitted in the step in synchronization with the emission of the particle beam in the step of emitting the particle beam. A particle beam scanning irradiation step for scanning and irradiating the irradiated surface of the neutron beam source, and a neutron beam generation step for generating a neutron beam from the neutron source upon receiving the particle beam scanning irradiation by the particle beam scanning irradiation step; Have.

Claims (8)

粒子線が照射される被照射面を有し、被照射面に粒子線が照射されることで中性子線を発射する中性子線源と、
前記中性子線源の被照射面に粒子線を走査照射する粒子線走査照射手段と、
を備える、中性子線発生装置。 A neutron source that emits a neutron beam by irradiating the irradiated surface with a particle beam having an irradiated surface irradiated with the particle beam;
A particle beam scanning irradiation means for scanning and irradiating the irradiated surface of the neutron beam source with a particle beam;
A neutron beam generator comprising: 前記粒子線走査照射手段は、加速した粒子線を前記粒子線走査照射手段に対して発射する粒子線加速器の動作と同期して、粒子線を走査照射するように構成されている、
請求項１に記載の中性子線発生装置。 The particle beam scanning irradiation unit is configured to scan and irradiate the particle beam in synchronization with the operation of the particle beam accelerator that emits the accelerated particle beam to the particle beam scanning irradiation unit.
The neutron beam generator according to claim 1. 前記粒子線加速器は、
粒子線を通過させ、通過する粒子線を加速するための電極管と、
粒子線が前記電極管を通過するタイミングに応じて、当該電極管に対して粒子線を加速するための電圧を印加する駆動回路とを具備しており、
前記粒子線走査照射手段は、前記駆動回路の動作と同期して、粒子線を走査照射するように構成されている、
請求項２に記載の中性子線発生装置。 The particle beam accelerator is
An electrode tube for passing the particle beam and accelerating the passing particle beam;
A drive circuit that applies a voltage for accelerating the particle beam to the electrode tube according to the timing at which the particle beam passes through the electrode tube;
The particle beam scanning irradiation means is configured to scan and irradiate the particle beam in synchronization with the operation of the drive circuit.
The neutron beam generator according to claim 2. 前記粒子線走査照射手段は、粒子線を偏向させることで被照射面における粒子線を照射する位置を順次変えていくように構成されている、
請求項１乃至３の何れかに記載の中性子線発生装置。 The particle beam scanning irradiation means is configured to sequentially change the position of irradiation of the particle beam on the irradiated surface by deflecting the particle beam.
The neutron beam generator according to any one of claims 1 to 3. 前記粒子線走査照射手段は、静電偏向又は電磁偏向を用いることで粒子線を偏向させるように構成されている、
請求項４に記載の中性子線発生装置。 The particle beam scanning irradiation means is configured to deflect the particle beam by using electrostatic deflection or electromagnetic deflection.
The neutron beam generator according to claim 4. 前記粒子線走査照射手段を複数備え、
前記中性子線源が、複数の前記粒子線走査照射手段それぞれに対応する複数の前記被照射面を有しており、
粒子線を複数の前記粒子線走査照射手段に分配輸送する粒子線分配輸送手段をさらに備え、
前記粒子線分配輸送手段により分配輸送された粒子線が、前記複数の粒子線走査照射手段それぞれから対応する前記被照射面に走査照射された場合に、前記中性子線源から発射される複数の中性子線が同一の中性子線照射対象に照射されるように、前記中性子線源が前記中性子線照射対象に対して配設されている、
請求項１乃至５の何れかに記載の中性子線発生装置。 A plurality of the particle beam scanning irradiation means,
The neutron beam source has a plurality of irradiated surfaces corresponding to a plurality of the particle beam scanning irradiation means,
Further comprising particle beam distribution and transport means for distributing and transporting particle beams to the plurality of particle beam scanning irradiation means,
A plurality of neutrons emitted from the neutron beam source when the particle beam distributed and transported by the particle beam distribution and transport means is scanned and irradiated to the irradiated surface corresponding to each of the plurality of particle beam scanning and irradiation means. The neutron radiation source is arranged with respect to the neutron radiation irradiation target such that the same neutron radiation irradiation target is irradiated with the line,
The neutron beam generator according to any one of claims 1 to 5. 粒子線を中性子線源の被照射面に走査照射する粒子線走査照射ステップと、
前記粒子線走査照射ステップによる粒子線の走査照射を受けて、中性子線源より中性子線を発生させる中性子線発生ステップと、
を有する、中性子線発生方法。 A particle beam scanning irradiation step of scanning and irradiating the irradiated surface of the neutron source with a particle beam;
A neutron beam generating step of receiving a particle beam scanning irradiation by the particle beam scanning irradiation step and generating a neutron beam from a neutron beam source;
A neutron beam generation method comprising: 前記中性子線源が複数の被照射面を有しており、
前記複数の被照射面それぞれに粒子線を走査照射できるよう、粒子線を分配輸送する粒子線分配輸送ステップをさらに有し、
前記粒子線走査照射ステップにおいて、前記粒子線分配輸送ステップにより分配輸送された粒子線を前記複数の被照射面それぞれに走査照射し、
前記中性子線発生ステップにおいて、前記粒子線走査照射ステップによる前記複数の被照射面それぞれへの粒子線の走査照射を受けて、同一の中性子線照射対象に対して中性子線を発射させる、
請求項７に記載の中性子線発生方法。 The neutron source has a plurality of irradiated surfaces;
A particle beam distribution and transport step for distributing and transporting the particle beam so that each of the plurality of irradiated surfaces can be scanned and irradiated with the particle beam;
In the particle beam scanning irradiation step, the particle beam distributed and transported by the particle beam distribution and transport step is scanned and irradiated to each of the plurality of irradiated surfaces,
In the neutron beam generation step, receiving the scanning irradiation of the particle beam to each of the plurality of irradiated surfaces by the particle beam scanning irradiation step, and emitting a neutron beam to the same neutron beam irradiation target,
The neutron beam generating method according to claim 7.
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JP7465697B2 (en) * 2020-03-24 2024-04-11 住友重機械工業株式会社 Charged particle irradiation control device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439848A (en) * 1990-06-04 1992-02-10 Mitsubishi Electric Corp Device for measuring electron beam energy density
JP2001231873A (en) * 2000-02-21 2001-08-28 Hitachi Ltd Method and device for irradiating charged particle beam
JP2005296162A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Hitachi Ltd Corpuscular ray therapy apparatus
WO2010019584A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-18 Ion Beam Applications S.A. High-current dc proton accelerator
JP2011237301A (en) * 2010-05-11 2011-11-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd Irradiation control apparatus and irradiation control method of charged particle
WO2012014671A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 住友重機械工業株式会社 Neutron ray irradiation device, and method for control of neutron ray irradiation device
JP2012099354A (en) * 2010-11-02 2012-05-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd Particle accelerator and bnct device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439848A (en) * 1990-06-04 1992-02-10 Mitsubishi Electric Corp Device for measuring electron beam energy density
JP2001231873A (en) * 2000-02-21 2001-08-28 Hitachi Ltd Method and device for irradiating charged particle beam
JP2005296162A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Hitachi Ltd Corpuscular ray therapy apparatus
WO2010019584A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-18 Ion Beam Applications S.A. High-current dc proton accelerator
JP2011237301A (en) * 2010-05-11 2011-11-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd Irradiation control apparatus and irradiation control method of charged particle
WO2012014671A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 住友重機械工業株式会社 Neutron ray irradiation device, and method for control of neutron ray irradiation device
JP2012099354A (en) * 2010-11-02 2012-05-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd Particle accelerator and bnct device

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