JP2014175249A - Cyclotron - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サイクロトロンに関する。 The present invention relates to a cyclotron.
サイクロトロンは、陽子などの荷電粒子を加速するための粒子加速器の一種である。特許文献1は、コアと、電磁石コイルと、高周波発生装置とを備えるサイクロトロンを開示している。
A cyclotron is a kind of particle accelerator for accelerating charged particles such as protons.
コアは、互いに対向して主磁場を形成する一対の上ポール部及び下ポール部と、上ポール部及び下ポール部を磁気的に接続するヨーク部とを有する。電磁石コイルは、主磁場を形成するために上ポール部及び下ポール部の外周を囲むように配置された主コイルと、等時性磁場を形成するために上ポール部と下ポール部との間に配置されたトリムコイルとを有する。これらのコア及び電磁石コイルにより形成される磁場により、サイクロトロンの中心部に導入された荷電粒子は、円軌道(螺旋軌道)を描きつつ外側に向けて移動する。 The core includes a pair of upper pole portion and lower pole portion that form a main magnetic field facing each other, and a yoke portion that magnetically connects the upper pole portion and the lower pole portion. The electromagnet coil is formed between a main coil arranged so as to surround the outer periphery of the upper pole part and the lower pole part in order to form a main magnetic field, and an upper pole part and a lower pole part in order to form an isochronous magnetic field. And a trim coil. Due to the magnetic field formed by these cores and electromagnet coils, the charged particles introduced into the center of the cyclotron move outward while drawing a circular orbit (spiral orbit).
高周波発生装置は、例えば扇形状を呈する一対のディー電極と、高周波電源とを有する。高周波電源によりディー電極の間に一定の周期で電場の向きが入れ替わる交流電場を発生させると共に、荷電粒子がディー電極間を通過するタイミングと高周波電場の周期を同期させることにより、ディー電極を通過するごとに荷電粒子が加速される。 The high frequency generator includes a pair of dee electrodes having a fan shape, for example, and a high frequency power source. A high-frequency power source generates an alternating electric field in which the direction of the electric field is switched between the dee electrodes at a constant period, and passes through the dee electrode by synchronizing the timing of the charged particles passing between the dee electrodes and the period of the high-frequency electric field. Every time charged particles are accelerated.
ところで、サイクロトロンにおいては、電磁石コイルに極めて大きな電流を流して磁場を形成する必要がある。そのため、電磁石コイルから発生するジュール熱がコアに伝達し、コアの熱膨張により上ポール部と下ポール部との離間距離が変化してしまう。具体的には、上ポール部及び下ポール部よりもヨーク部の体積が大きいため、上ポール部と下ポール部とが離れるようにヨーク部が熱膨張し、上ポール部と下ポール部との離間距離が大きくなる。 By the way, in a cyclotron, it is necessary to flow a very large current through an electromagnetic coil to form a magnetic field. Therefore, Joule heat generated from the electromagnet coil is transmitted to the core, and the separation distance between the upper pole portion and the lower pole portion changes due to thermal expansion of the core. Specifically, since the volume of the yoke part is larger than that of the upper pole part and the lower pole part, the yoke part thermally expands so that the upper pole part and the lower pole part are separated from each other. The separation distance increases.
当該離間距離が大きくなると、磁場の分布が変化して磁場と高周波電場とが対応しなくなり、荷電粒子の加速効率が低下して安定な荷電粒子線(ビーム)が得られなくなる。従って、通常は、電磁石コイルに大電流が流れてコアが加熱された状態(サイクロトロンの稼働時)における当該離間距離を想定して、磁場と高周波電場とを対応づけている。 When the separation distance increases, the magnetic field distribution changes, the magnetic field and the high-frequency electric field do not correspond to each other, the charged particle acceleration efficiency decreases, and a stable charged particle beam (beam) cannot be obtained. Therefore, normally, the magnetic field and the high-frequency electric field are associated with each other assuming the separation distance in a state where a large current flows through the electromagnetic coil and the core is heated (when the cyclotron is in operation).
ところが、サイクロトロンの非稼働時には、電磁石コイルに電流が流れないため、電磁石コイル及びコアの温度が低下する。従って、サイクロトロンの再稼働時には、電磁石コイル及びコアが所定の温度に達して所望の磁場の分布が得られまでに時間を要する。特に、週末や定期点検などでサイクロトロンが長時間にわたって停止し、電磁石コイル及びコアの温度が極端に低下した場合や、サイクロトロンが大型で電磁石コイル及びコアの体積(熱容量)が大きい場合には、所望の磁場の分布が得られてサイクロトロンの起動が完了するまでに10数時間以上かかることもある。このような長時間を要するのは、電磁石コイルとヨーク部との間の熱伝導の効率が悪く、さらには、ヨーク部、上ポール部、及び下ポール部の熱容量が大きいためである。 However, when the cyclotron is not in operation, no current flows through the electromagnet coil, so the temperature of the electromagnet coil and the core decreases. Therefore, when the cyclotron is restarted, it takes time until the electromagnetic coil and the core reach a predetermined temperature and a desired magnetic field distribution is obtained. Especially when the cyclotron is stopped for a long time on weekends, regular inspections, etc., and the temperature of the electromagnet coil and the core is extremely reduced, or when the cyclotron is large and the volume (heat capacity) of the electromagnet coil and core is large. It may take 10 or more hours to complete the start-up of the cyclotron after obtaining the magnetic field distribution. The reason why such a long time is required is that the efficiency of heat conduction between the electromagnet coil and the yoke part is poor, and furthermore, the heat capacity of the yoke part, the upper pole part, and the lower pole part is large.
そのため、本発明の目的は、起動時間を短縮することが可能なサイクロトロンを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cyclotron capable of shortening the startup time.
本発明の一側面に係るサイクロトロンは、互いに対向する一対の第1及び第2のポール部と、第1及び第2のポール部の外周に巻回された電磁石コイルと、電磁石コイルとの間で熱交換を行う流体が流れる流路と、入力される運転停止信号に応じて、電磁石コイルに流れる電流値を稼働時における電流値よりも小さくすると共に、流路を流れる流体の流量又は温度を調節する運転停止制御を行う制御部とを備える。 A cyclotron according to one aspect of the present invention includes a pair of first and second pole portions facing each other, an electromagnetic coil wound around the outer periphery of the first and second pole portions, and an electromagnetic coil. In accordance with the flow path through which the fluid for heat exchange flows and the operation stop signal input, the current value flowing through the electromagnetic coil is made smaller than the current value during operation, and the flow rate or temperature of the fluid flowing through the flow path is adjusted. And a control unit that performs operation stop control.
本発明の一側面に係るサイクロトロンでは、制御部が、入力される運転停止信号に応じて、電磁石コイルに流れる電流値を稼働時における電流値よりも小さくすると共に、流路を流れる流体の流量又は温度を調節する運転停止制御を行う。そのため、電流値の低下に応じて電磁石コイルにおいて発生するジュール熱が小さくなるが、流路を流れる流体の流量又は温度が調節されるので、電磁石コイルと流体との間で交換される熱量も小さくなる。従って、サイクロトロンの運転が停止しても、稼働時における第1及び第2のポール部の温度が極端に低下することがないので、これらのポール部の離間距離に大きな変化が生じ難くなる。その結果、サイクロトロンの非稼働時でも所望の磁場の分布が維持できるので、サイクロトロンの起動時間を短縮することが可能となる。 In the cyclotron according to one aspect of the present invention, the control unit makes the current value flowing through the electromagnetic coil smaller than the current value during operation in accordance with the input operation stop signal, and the flow rate of the fluid flowing through the flow path or Perform stop control to adjust temperature. For this reason, Joule heat generated in the electromagnet coil decreases as the current value decreases. However, since the flow rate or temperature of the fluid flowing through the flow path is adjusted, the amount of heat exchanged between the electromagnet coil and the fluid is small. Become. Therefore, even if the operation of the cyclotron is stopped, the temperature of the first and second pole portions during operation does not extremely decrease, so that a large change is hardly caused in the separation distance between these pole portions. As a result, since the desired magnetic field distribution can be maintained even when the cyclotron is not in operation, it is possible to shorten the start-up time of the cyclotron.
ところで、サイクロトロンの起動時間を短縮するために、サイクロトロンの非稼働時にも稼働時と同様に、電磁石コイルに大通電を流しつつ電磁石コイルを冷却することも考えられる。この場合、サイクロトロンが稼働していないにもかかわらず消費電力量が極めて大きくなってしまう。しかしながら、本発明の一側面に係るサイクロトロンでは、制御部がサイクロトロンの運転停止制御を行うと、電磁石コイルに流れる電流値が稼働時における電流値よりも小さくなる。そのため、サイクロトロンの起動時間を短縮しつつ、省電力化を図ることが可能となる。 By the way, in order to shorten the start-up time of the cyclotron, it is conceivable to cool the electromagnet coil while energizing the electromagnet coil when the cyclotron is not in operation, as in the case of operation. In this case, the power consumption becomes extremely large even though the cyclotron is not operating. However, in the cyclotron according to one aspect of the present invention, when the control unit performs the cyclotron operation stop control, the current value flowing through the electromagnetic coil becomes smaller than the current value during operation. Therefore, it is possible to save power while shortening the start-up time of the cyclotron.
第1又は第2のポール部の温度を測定する温度センサをさらに備え、制御部は、運転停止制御を行った後で、且つ、温度センサで測定された第1又は第2のポール部の温度が所定のしきい値以下になったときに、電磁石コイルに流す電流量を増加させてもよい。この場合、流路を流れる流体の流量又は温度を調節したにもかかわらずさらに第1又は第2のポール部の温度が下がっても、電磁石コイルに電流が流れてジュール熱が発生する。そのため、当該ジュール熱が第1及び第2のポール部に伝熱する。従って、第1及び第2のポール部の温度を、所望の磁場の分布が得られる所望の範囲内とすることができる。 A temperature sensor for measuring the temperature of the first or second pole portion is further provided, and the control portion performs temperature control of the first or second pole portion after the operation stop control and is measured by the temperature sensor. The amount of current that flows through the electromagnet coil may be increased when becomes below a predetermined threshold. In this case, even if the flow rate or temperature of the fluid flowing through the flow path is adjusted, even if the temperature of the first or second pole portion further decreases, current flows through the electromagnetic coil and Joule heat is generated. Therefore, the Joule heat is transferred to the first and second pole portions. Therefore, the temperature of the first and second pole portions can be set within a desired range in which a desired magnetic field distribution can be obtained.
制御部は、入力される運転停止信号に応じて、電磁石コイルに流れる電流値を0とすると共に、流路を流れる流体の流量又は温度を調節する運転停止制御を行ってもよい。この場合、サイクロトロンの非稼働時に電磁石コイルに電流が流れないため、より一層の省電力化を図ることが可能となる。 The control unit may perform the operation stop control for adjusting the flow rate or the temperature of the fluid flowing through the flow path while setting the current value flowing through the electromagnet coil to 0 according to the input operation stop signal. In this case, since no current flows through the electromagnetic coil when the cyclotron is not in operation, further power saving can be achieved.
温度センサは、第1又は第2のポール部内に配置されていてもよい。 The temperature sensor may be disposed in the first or second pole portion.
温度センサは白金抵抗温度センサであってもよい。 The temperature sensor may be a platinum resistance temperature sensor.
第1又は第2のポール部の温度を測定する温度センサをさらに備え、制御部は、運転停止制御を行った後で、且つ、温度センサで測定された第1又は第2のポール部の温度が所定のしきい値以下になったときに、流路を流れる流体の温度を昇温させてもよい。この場合、流路を流れる流体の流量又は温度を調節したにもかかわらずさらに第1又は第2のポール部の温度が下がっても、流路を流れる流体の温度が昇温する。そのため、当該流体の熱が第1及び第2のポール部に伝熱する。従って、第1及び第2のポール部の温度を、所望の磁場の分布が得られる範囲内とすることができる。 A temperature sensor for measuring the temperature of the first or second pole portion is further provided, and the control portion performs temperature control of the first or second pole portion after the operation stop control and is measured by the temperature sensor. The temperature of the fluid flowing through the flow path may be raised when the value becomes equal to or less than a predetermined threshold value. In this case, even if the flow rate or temperature of the fluid flowing through the flow path is adjusted, the temperature of the fluid flowing through the flow path rises even if the temperature of the first or second pole portion further decreases. Therefore, the heat of the fluid is transferred to the first and second pole portions. Therefore, the temperature of the first and second pole portions can be set within a range where a desired magnetic field distribution can be obtained.
本発明の他の側面に係るサイクロトロンは、互いに対向する一対の第1及び第2のポール部と、第1及び第2のポール部の外周に巻回された電磁石コイルと、第1及び第2のポール部を加熱するヒータと、入力される運転停止信号に応じて、電磁石コイルに流れる電流値を稼働時における電流値よりも小さくすると共に、ヒータにより第1及び第2のポール部を加熱する運転停止制御を行う制御部とを備える。 A cyclotron according to another aspect of the present invention includes a pair of first and second pole portions facing each other, an electromagnet coil wound around the outer periphery of the first and second pole portions, and first and second In response to the heater for heating the pole part of the motor and the input operation stop signal, the current value flowing through the electromagnet coil is made smaller than the current value during operation, and the first and second pole parts are heated by the heater. A control unit that performs operation stop control.
本発明の他の側面に係るサイクロトロンでは、制御部が、入力される運転停止信号に応じて、電磁石コイルに流れる電流値を稼働時における電流値よりも小さくすると共に、ヒータにより第1及び第2のポール部を加熱する運転停止制御を行う。そのため、電流値の低下に応じて電磁石コイルにおいて発生するジュール熱が小さくなるが、ヒータにより第1及び第2のポール部が加熱されるので、サイクロトロンの運転が停止しても、稼働時における第1及び第2のポール部の温度が極端に低下することがない。従って、これらのポール部の離間距離に大きな変化が生じ難くなる。その結果、サイクロトロンの非稼働時でも所望の磁場の分布が維持できるので、サイクロトロンの起動時間を短縮することが可能となる。 In the cyclotron according to another aspect of the present invention, the control unit makes the current value flowing through the electromagnet coil smaller than the current value during operation in accordance with the input operation stop signal, and the first and second by the heater. The stop control is performed to heat the pole part. Therefore, Joule heat generated in the electromagnetic coil decreases as the current value decreases. However, since the first and second pole portions are heated by the heater, even if the operation of the cyclotron is stopped, The temperature of the 1st and 2nd pole part does not fall extremely. Therefore, it is difficult for a large change to occur in the separation distance between these pole portions. As a result, since the desired magnetic field distribution can be maintained even when the cyclotron is not in operation, it is possible to shorten the start-up time of the cyclotron.
ところで、サイクロトロンの起動時間を短縮するために、サイクロトロンの非稼働時にも稼働時と同様に、電磁石コイルに大通電を流しつつ電磁石コイルを冷却することも考えられる。この場合、サイクロトロンが稼働していないにもかかわらず消費電力量が極めて大きくなってしまう。しかしながら、本発明の一側面に係るサイクロトロンでは、制御部がサイクロトロンの運転停止制御を行うと、電磁石コイルに流れる電流値が稼働時における電流値よりも小さくなる。そのため、サイクロトロンの起動時間を短縮しつつ、省電力化を図ることが可能となる。 By the way, in order to shorten the start-up time of the cyclotron, it is conceivable to cool the electromagnet coil while energizing the electromagnet coil when the cyclotron is not in operation, as in the case of operation. In this case, the power consumption becomes extremely large even though the cyclotron is not operating. However, in the cyclotron according to one aspect of the present invention, when the control unit performs the cyclotron operation stop control, the current value flowing through the electromagnetic coil becomes smaller than the current value during operation. Therefore, it is possible to save power while shortening the start-up time of the cyclotron.
本発明によれば、起動時間を短縮することが可能なサイクロトロンを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cyclotron which can shorten starting time can be provided.
本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments are exemplifications for explaining the present invention and are not intended to limit the present invention to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
本実施形態に係るサイクロトロン1は、図1に示されるように、コア10と、電磁石コイル12と、電磁石コイル電源14と、高周波発生装置16と、冷却装置18と、温水供給装置20と、制御部22とを備える。コア10は、互いに対向して主磁場を形成する一対の上ポール部24及び下ポール部26と、上ポール部24及び下ポール部26を磁気的に接続するヨーク部28とを有する。上ポール部24及び下ポール部26は、内部が真空とされた真空箱30内に位置している。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、上ポール部24内に温度センサ24aが設けられている。図示していないが、下ポール部26内にも温度センサを設けてもよい。これらの温度センサとしては、例えば、白金抵抗温度センサを用いることができる。温度センサによって検出された温度のデータは、制御部22に入力される。
In the present embodiment, a
電磁石コイル12は、主コイル32と、トリムコイル34とを有する。主コイル32は、主磁場を形成するためのものであり、図2に詳しく示されるように、中空の金属管36(ホロウコンダクタとも呼ばれる)が巻回されて構成されている。主コイル32は、上ポール部24の外周を囲むように配置された第1の部分32aと、下ポール部26の外周を囲むように配置された第2の部分32bとを含む。第1の部分32aと第2の部分32bとは、電気的に直列に接続されている。
The
トリムコイル34は、等時性磁場を形成するためのものであり、上ポール部24と下ポール部26との間に配置されている。ただし、電磁石コイル12は、トリムコイル34を備えていなくてもよい。電磁石コイル電源14は、制御部22からの指示に基づいて電磁石コイル12(主コイル32及びトリムコイル34)に電流を流す。
The
サイクロトロン1の中心部に荷電粒子が導入されると、これらのコア10及び電磁石コイル12により形成される磁場により、当該荷電粒子が円軌道(螺旋軌道)を描きつつ外側に向けて移動する。すなわち、真空箱30内で、且つ、上ポール部24と下ポール部26との間の領域は、荷電粒子の加速空間として機能する。
When charged particles are introduced into the center of the
高周波発生装置16は、例えば扇形状を呈する一対のディー電極38と、高周波電源40とを有する。ディー電極38は、真空箱30内で、且つ、上ポール部24と下ポール部26との間(トリムコイル34の間)に配置されている。すなわち、ディー電極38は、加速空間内に位置している。
The
高周波電源40は、制御部22の指示に基づいてディー電極38に高周波の電力を供給して、ディー電極38の間に一定の周期で電場の向きが入れ替わる交流電場(高周波電場)を発生させる。荷電粒子がディー電極38間を通過するタイミングと高周波電場の周期を同期させることにより、ディー電極38を通過するごとに荷電粒子が加速される。
The high
冷却装置18は、冷却水などの冷却媒体(流体)を、配管42,44を通じて循環させ、電磁石コイル12の冷却を行うものである。冷却装置18と主コイル32との間に延びる配管42は、2つに分岐され、主コイル32の第1の部分32aを構成する金属管36の入口側と、主コイル32の第2の部分32bを構成する金属管36の入口側とに、それぞれ並列に接続されている。冷却装置18と主コイル32との間に延びる配管44は、2つに分岐され、主コイル32の第1の部分32aを構成する金属管36の出口側と、主コイル32の第2の部分32bを構成する金属管36の出口側とに、それぞれ並列に接続されている。従って、冷却装置18から流れる流体は、第1の部分32aを構成する金属管36と、第2の部分32bを構成する金属管36とをそれぞれ流れて、主コイル32と熱交換をした後に、冷却装置18に戻る。すなわち、冷却装置18と、配管42,44と、第1及び第2の部分32a,32bを構成する金属管36とは、流体が流れる流路を構成している。
The
配管42,44にはそれぞれ、バルブ46,47が設けられており、制御部22の指示に基づいて開閉される。配管44には、流量計48が設けられており、流量計48において計測した流量のデータが制御部22に入力される。
温水供給装置20は、温水などの加熱媒体(流体)を、配管50,52及び配管42,44を通じて循環させ、電磁石コイル12の保温を行うものである。配管50は、配管42と接続されている。配管50には、バルブ54が設けられており、制御部22の指示に基づいて開閉される。配管52は、配管44と接続されている。配管44には、バルブ56が設けられており、制御部22の指示に基づいて開閉される。
The hot
制御部22は、入力される運転信号又は運転停止信号に応じて、サイクロトロンを稼働状態と非稼働状態との間で切り替える。制御部22に運転信号が入力されると、制御部22は、電磁石コイル電源14、高周波電源40及び冷却装置18に指示して、主磁場、等時性磁場及び高周波電場をそれぞれ形成する。
The
一方、制御部22に運転停止信号が入力されると、制御部22は、高周波電源40に指示して、ディー電極38への高周波の電力供給を停止する。また、制御部22は、図3に示されるように、電磁石コイル電源14に指示して、主コイル32に流れる電流の大きさをサイクロトロン1の稼働時よりも小さくすると共に、バルブ46,47に指示して、冷却装置18と主コイル32(金属管36)との間を循環する流体の流量を小さくする。主コイル32に流れる電流の大きさと、冷却装置18と主コイル32(金属管36)との間を循環する流体の流量とは、上ポール部24と下ポール部26との離間距離が保たれるように設定される。予め実験等で求めた値に従って当該電流の大きさと当該流量とを設定してもよいし、温度センサ24aによって測定された温度に応じて当該電流の大きさと当該流量とを設定してもよい。
On the other hand, when the operation stop signal is input to the
以上のような本実施形態では、電流値の低下に応じて電磁石コイル12において発生するジュール熱が小さくなるが、流路を流れる流体の流量が小さくなるように調節されるので、電磁石コイル12と流体との間で交換される熱量も小さくなる。従って、サイクロトロン1の運転が停止しても、稼働時におけるポール部24,26の温度が極端に低下することがないので、上ポール部24と下ポール部26との離間距離に大きな変化が生じ難くなる。その結果、サイクロトロン1の非稼働時でも所望の磁場の分布が維持できるので、サイクロトロン1の起動時間を短縮することが可能となる。
In the present embodiment as described above, Joule heat generated in the
ところで、サイクロトロン1の起動時間を短縮するために、サイクロトロン1の非稼働時にも稼働時と同様に、電磁石コイル12に大通電を流しつつ電磁石コイル12を冷却することも考えられる。この場合、サイクロトロン1が稼働していないにもかかわらず消費電力量が極めて大きくなってしまう。しかしながら、本実施形態に係るサイクロトロン1では、制御部22がサイクロトロン1の運転停止制御を行うと、電磁石コイル12に流れる電流値が稼働時における電流値よりも小さくなる。そのため、サイクロトロンの起動時間を短縮しつつ、省電力化を図ることが可能となる。
By the way, in order to shorten the start-up time of the
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、制御部22に運転停止信号が入力されたときに、制御部22は、図4に示されるように、電磁石コイル電源14に指示して、主コイル32に流れる電流の大きさを0とすると共に、バルブ46,47に指示して、冷却装置18と主コイル32(金属管36)との間を循環する流体の流量が小さくしてもよい。この場合、サイクロトロン1の非稼働時に電磁石コイル12に電流が流れないため、より一層の省電力化を図ることが可能となる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to above-described embodiment. For example, when an operation stop signal is input to the
制御部22に運転停止信号が入力されたときに、制御部22は、電磁石コイル電源14に指示して、主コイル32に流れる電流の大きさをサイクロトロン1の稼働時よりも小さくする(電流の大きさを0にする場合も含む)と共に、バルブ46,47,54,56に指示して、主コイル32と温水供給装置20との間で流体(温水)を循環させるようにしてもよい。この場合、電流値の低下に応じて電磁石コイル12において発生するジュール熱が小さくなるものの、温水が電磁石コイル12に供給されてその温度が保温される。従って、サイクロトロン1の運転が停止しても、稼働時におけるポール部24,26の温度が極端に低下することがないので、上ポール部24と下ポール部26との離間距離に大きな変化が生じ難くなる。その結果、サイクロトロン1の非稼働時でも所望の磁場の分布が維持できるので、サイクロトロン1の起動時間を短縮することが可能となる。
When the operation stop signal is input to the
なお、温水供給装置20に代えて、または加えて、例えば配管42,44に設けられたヒータにより、冷却装置18と主コイル32との間を循環する流体を加熱し、当該流体の温度を調節するようにしてもよい。
Instead of or in addition to the hot
上記の本実施形態では、制御部22が、電磁石コイル電源14に指示して、主コイル32に流れる電流の大きさをサイクロトロン1の稼働時よりも小さくすると共に、バルブ46,47に指示して、冷却装置18と主コイル32(金属管36)との間を循環する流体の流量が小さくなるよう調整している。この場合、サイクロトロン1の運転が停止しても、稼働時におけるポール部24,26の温度が極端に低下することがないものの、図5(a)に示されるように、ポール部24,26の温度は徐々に低下しうる。そこで、制御部22がサイクロトロン1の運転停止制御を行った後に、温度センサ24aによって検出される上ポール部24の温度が所定のしきい値以下となったときに、制御部22が電磁石コイル電源14を制御して、図5(b)に示されるように電磁石コイル12に流す電流量を一時的に増加させてもよい。この場合、電磁石コイル12に電流が流れてジュール熱が発生して、当該ジュール熱がポール部24,26に伝熱する。従って、ポール部24,26の温度を、所望の磁場の分布が得られる所望の範囲内とすることができる。このとき、図5(c)に示されるように、冷却装置18と主コイル32(金属管36)との間を循環する流体の流量について制御しなくてもよいし、当該流量を一時的にさらに小さくなるように制御してもよいし、温水供給装置20から温水を供給して、主コイル32(金属管36)内を流れる流体の温度を一時的に昇温させるようにしてもよい。
In the present embodiment described above, the
上ポール部24の温度が所定のしきい値以下となったか否かの判断は、上記のように温度センサ24aによって測定される上ポール部24の温度に基づいて行ってもよいし、所定時間を経過したか否かにより行ってもよい。具体的には、予め実験等を行って、上ポール部24の温度が所定のしきい値以下となる時間を測定し、当該時間を経過したときに、制御部22が電磁石コイル電源14を制御して、図5(b)に示されるように電磁石コイル12に流す電流量を一時的に増加させてもよい。
The determination as to whether or not the temperature of the
図6に示されるように、冷却装置18及び温水供給装置20に代えて、又は加えて、サイクロトロン1がヒータ58をさらに備えてもよい。図6の例では、ヒータ58は、コア10の外表面を覆うように配置されている。制御部22に運転停止信号が入力されたときに、制御部22は、電磁石コイル電源14に指示して、主コイル32に流れる電流の大きさをサイクロトロン1の稼働時よりも小さくする(電流の大きさを0にする場合も含む)と共に、ヒータ58に指示して、コア10(ポール部24,26)を加熱する。この場合、電流値の低下に応じて電磁石コイル12において発生するジュール熱が小さくなるものの、ヒータ58の熱がポール部24,26に伝熱する。従って、ポール部24,26の温度を、所望の磁場の分布が得られる所望の範囲内とすることができる。しかも、ヒータ58における消費電力は、電磁石コイル電源14における消費電力よりも極めて小さいため、より一層の省電力化を図ることが可能となる。ヒータ58によってポール部24,26を加熱することができれば、ヒータ58は、コア10の外表面の一部を覆っていてもよいし、コア10の内部に埋設されていてもよい。
As shown in FIG. 6, the
本発明は、シンクロサイクロトロンを含むサイクロトロン一般に適用することができる。 The present invention is generally applicable to cyclotrons including synchrocyclotrons.
1…サイクロトロン、10…コア、12…電磁石コイル、14…電磁石コイル電源、16…高周波発生装置、18…冷却装置、20…温水供給装置、22…制御部、24…上ポール部、24a…温度センサ、26…下ポール部、32…主コイル、36…金属管、58…ヒータ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1及び第2のポール部の外周に巻回された電磁石コイルと、
前記電磁石コイルとの間で熱交換を行う流体が流れる流路と、
入力される運転停止信号に応じて、前記電磁石コイルに流れる電流値を稼働時における電流値よりも小さくすると共に、前記流路を流れる流体の流量又は温度を調節する運転停止制御を行う制御部とを備える、サイクロトロン。 A pair of first and second pole portions facing each other;
An electromagnet coil wound around the outer periphery of the first and second pole portions;
A flow path through which a fluid that exchanges heat with the electromagnetic coil flows;
A control unit that performs an operation stop control for adjusting a flow rate or a temperature of a fluid flowing through the flow path, while making a current value flowing through the electromagnet coil smaller than a current value during operation according to an input operation stop signal; A cyclotron equipped with.
前記制御部は、前記運転停止制御を行った後で、且つ、前記温度センサで測定された前記第1又は第2のポール部の温度が所定のしきい値以下になったときに、前記電磁石コイルに流す電流量を増加させる、請求項1に記載のサイクロトロン。 A temperature sensor for measuring the temperature of the first or second pole portion;
The controller is configured to perform the operation stop control, and when the temperature of the first or second pole portion measured by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined threshold value, the electromagnet The cyclotron according to claim 1, wherein the amount of current flowing through the coil is increased.
前記制御部は、前記運転停止制御を行った後で、且つ、前記温度センサで測定された前記第1又は第2のポール部の温度が所定のしきい値以下になったときに、前記流路を流れる流体の温度を昇温させる、請求項1に記載のサイクロトロン。 A temperature sensor for measuring the temperature of the first or second pole portion;
The control unit performs the flow control after performing the operation stop control and when the temperature of the first or second pole unit measured by the temperature sensor becomes a predetermined threshold value or less. The cyclotron according to claim 1, wherein the temperature of the fluid flowing through the passage is increased.
前記第1及び第2のポール部の外周に巻回された電磁石コイルと、
前記第1及び第2のポール部を加熱するヒータと、
入力される運転停止信号に応じて、前記電磁石コイルに流れる電流値を稼働時における電流値よりも小さくすると共に、前記ヒータにより前記第1及び第2のポール部を加熱する運転停止制御を行う制御部とを備える、サイクロトロン。 A pair of first and second pole portions facing each other;
An electromagnet coil wound around the outer periphery of the first and second pole portions;
A heater for heating the first and second pole portions;
Control for performing operation stop control in which the current value flowing through the electromagnet coil is made smaller than the current value during operation and the first and second pole portions are heated by the heater according to the input operation stop signal. And a cyclotron.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106211540A (en) * | 2016-07-29 | 2016-12-07 | 中国原子能科学研究院 | 230MeV superconducting cyclotron prevents the frame for movement of draw-out area harmful resonance |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58141000A (en) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | 住友重機械工業株式会社 | Cyclotron |
JPH09190770A (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Magnetic field generator for gyrotron |
JP2000150199A (en) * | 1998-11-04 | 2000-05-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Magnetic field stabilizer for electromagnet |
JP2010056153A (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Shibuya Kogyo Co Ltd | Laser oscillation device |
JP2010218886A (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Charged particle beam irradiation control device, and charged particle beam irradiation method |
JP2014075322A (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cyclotron |
JP2014110180A (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cyclotron |
-
2013
- 2013-03-12 JP JP2013049271A patent/JP6038694B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58141000A (en) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | 住友重機械工業株式会社 | Cyclotron |
JPH09190770A (en) * | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Magnetic field generator for gyrotron |
JP2000150199A (en) * | 1998-11-04 | 2000-05-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Magnetic field stabilizer for electromagnet |
JP2010056153A (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Shibuya Kogyo Co Ltd | Laser oscillation device |
JP2010218886A (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Charged particle beam irradiation control device, and charged particle beam irradiation method |
JP2014075322A (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cyclotron |
JP2014110180A (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cyclotron |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN7016000685; S.Ninomiya et.al.: 'RCNP TECHNIQUES FOR PRODUCING ULTRA-PRECISE BEAMS' CYCLOTRONS AND THETR APPLICATIONS 2001,16TH INTERNATIONAL CONFERENCE Vol.600, 200112, pp.94-98, American Institute of Physics * |
JPN7016000686; S.Okumura et.al.: 'Magnetic field stabilization by temperature control of an azimuthally varying field cyclotron magnet' REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS Vol.76 No.033301, 20050202, pp.03330-1〜03330-6, American Institute of Physics * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106211540A (en) * | 2016-07-29 | 2016-12-07 | 中国原子能科学研究院 | 230MeV superconducting cyclotron prevents the frame for movement of draw-out area harmful resonance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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