JP3381612B2 - 液体ターゲット及び中性子発生設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギーの陽
子線を液体状の重金属に照射して核破砕により高密度の
中性子を発生させるとともに液体金属を熱媒体として利
用する液体ターゲットと、液体金属の冷却設備とを備え
た核破砕型の中性子発生設備（以下、単に中性子発生設
備という）に関する。

【０００２】

【従来の技術】高エネルギーの陽子線を重金属に照射し
て核破砕により高密度の中性子を発生させる中性子発生
設備は、入射エネルギーに対して最も多くの中性子を発
生させることができ、原子炉に比べて設備が簡素であ
る。このため、中性子を利用する生命科学，物質・材料
研究，核物理，医療などの多様な利用を目的として、欧
州，米国，日本など世界的に大出力・高密度の中性子発
生設備の建設が計画されている。

【０００３】従来の中性子発生設備では、ターゲット材
である重金属にタンタルやタングステンなどの固体金属
が使用されている。一方、現在、計画されている中性子
発生設備では、出力が１０倍以上であり、ターゲットで
の発熱密度が約３ｋＷ／cm²に達し、固体金属では冷却
が困難であるため、平均出力が数ＭＷ以上の中性子発生
設備では水銀，鉛，ビスマスなどの液体金属が使用され
る計画になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液体タ
ーゲットを用いる中性子発生設備は概念設計・技術開発
中であり、具体的な課題が不明確な事項もあるが、中性
子利用効率の向上，安全性の向上，設備の軽量化と経済
性向上など、一般的な多くの開発課題がある。

【０００５】中性子発生設備では、核破砕によりターゲ
ットで高エネルギーの中性子を発生させ、ターゲット外
部に配置する減速材で中性子エネルギーを低下させ、冷
中性子にして利用する。この際、中性子の損失を低減し
て中性子利用効率を向上させるためには、ターゲット容
器の厚さを薄くして容器材での中性子吸収を減少し、中
性子発生位置から減速材までの距離を短くして減速材に
入射される中性子密度を高くする必要がある。

【０００６】ターゲット容器の先端には高エネルギーの
陽子線が照射され温度が高くなり損傷しやすく、ターゲ
ット容器も高エネルギーの中性子により損傷しやすいた
め、核破砕により放射化した液体金属が外部に漏洩しな
いようターゲット容器を保護容器で覆うことが考えられ
ているが、ターゲット容器先端の冷却性を向上する必要
がある。

【０００７】また、ターゲット容器の温度が高くなる
と、液体金属と不純物による構造材の腐食が促進される
ため、液体金属の流量を多くして液体金属の温度上昇を
抑制する一方、温度を均一化して流量を減少し、液体金
属冷却設備の容量を低減する必要がある。また、ターゲ
ット容器内の液体金属や保護容器内の冷却材の沸騰を防
止するため、加圧使用することが考えられているが、タ
ーゲット容器や保護容器を厚肉の耐圧構造とする必要が
あり、前述した中性子利用効率の向上に反することにな
る。

【０００８】さらに、ターゲット容器は損傷しやすいた
め消耗品として保護容器とともに、一定期間毎に交換し
て使用することが考えられているが、放射線レベルが高
いため、遠隔操作による交換が必要であり、ターゲット
容器を遠隔操作で容易に交換できる構造にする必要があ
る。

【０００９】本発明の第１の目的は、耐圧性を維持しな
がら、ターゲット容器と保護容器の肉厚を薄くし、中性
子利用効率に優れた液体ターゲットを提供することにあ
る。本発明の第２の目的は、ターゲット容器の先端の冷
却性を向上するとともに、液体金属の温度を均一化して
流量を減少し、信頼性と経済性に優れた液体ターゲット
及び中性子発生設備を提供することにある。

【００１０】本発明の第３の目的は、液体ターゲットの
交換を容易にして、交換時間を短縮するとともに交換設
備を簡素化し、設備利用率と経済性に優れた液体ターゲ
ット及び中性子発生設備を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めの第１の発明は、高エネルギーの陽子線を液体状の重
金属に照射して核破砕により高密度の中性子を発生させ
るとともに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲ
ットにおいて、液体金属を内蔵するターゲット容器と、
ターゲット容器内を液体金属の入口側流路と出口側流路
とに区画する多孔板もしくは仕切板とを設け、多孔板も
しくは仕切板の両端をターゲット容器に接合するととも
に、ターゲット容器の外部に保護容器を設け、ターゲッ
ト容器と保護容器とを複数の補強板で相互に接合する。

【００１２】

【００１３】第２の目的を達成するための第２の発明
は、第１の発明において、ターゲット容器と保護容器と
の間に冷却材を流し、冷却材がターゲット容器と保護容
器の先端に供給されるように、補強板を陽子線と平行に
設置する。

【００１４】

【００１５】第３の目的を達成するための第３の発明
は、高エネルギーの陽子線を液体状の重金属に照射して
核破砕により高密度の中性子を発生させるとともに液体
金属を熱媒体として利用する液体ターゲットにおいて、
液体金属を内蔵するターゲット容器と、ターゲット容器
内を液体金属の入口側流路と出口側流路とに区画する多
孔板もしくは仕切板とを設け、液体金属の入口開口と出
口開口とを有する端面板をターゲット容器に接合し、タ
ーゲット容器をフランジに接合する。

【００１６】第３の目的を達成するための第４の発明
は、第３の発明において、ターゲット容器の外部に保護
容器を設け、ターゲット容器と保護容器との間に冷却材
を流し、端面板を保護容器に接合し、液体金属の入口開
口と出口開口とから離れた位置において端面板に冷却材
の入口開口と出口開口とを設け、保護容器をフランジに
接合する。

【００１７】

【００１８】

【００１９】第１の発明によれば、多孔板もしくは仕切
板の両端をターゲット容器に接合し、ターゲット容器と
保護容器とを複数の補強板で相互に接合することによ
り、ターゲット容器と保護容器の耐圧強度を増加し、タ
ーゲット容器と保護容器の肉厚を薄くして中性子利用効
率に優れた液体ターゲットを実現することができる。

【００２０】第２の発明によれば、冷却材がターゲット
容器と保護容器の先端に供給されるように補強板を陽子
線と平行に設置することにより、ターゲット容器の先端
の冷却性を向上して、信頼性に優れた液体ターゲットを
実現することができる。

【００２１】

【００２２】第３及び第４の発明によれば、液体金属の
入口開口と出口開口とを有する端面板を接合したターゲ
ット容器をフランジに接合するとともに、液体金属の入
口開口と出口開口とから離れた位置において冷却材の入
口開口と出口開口とを設けた端面板を接合した保護容器
をフランジに接合することにより、液体金属の入口開口
と出口開口及び冷却材の入口開口と出口開口を１体のフ
ランジで接続することができ、ターゲット容器の交換を
容易にして、交換時間を短縮するとともに交換設備を簡
素化し、設備利用率と経済性に優れた液体ターゲットと
中性子発生設備を実現するこができる。

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による液体ターゲッ
ト及び中性子発生設備の第１実施例を図１乃至図１０を
用いて説明する。図１は液体ターゲットの第１実施例の
縦断面図と横断面図、図２は図１のＡ−Ａ′断面図、図
３は図１のＢ−Ｂ′矢視図、図３は図１のＣ−Ｃ′断面
図、図４は冷却材の入口管と出口管の部分詳細図、図６
は液体金属の冷却設備の概略構成図、図７は冷却材の冷
却設備の概略構成図、図８は図１の液体ターゲットを備
えた中性子発生設備の概略構成図、図９はターゲット容
器の交換装置の部分詳細図、図１０は多孔板の開口率分
布を示す図である。

【００２５】図１は、液体金属を内蔵するターゲット容
器１１，ターゲット容器１１の外部に設けられた保護容
器２１，ターゲット容器１１と保護容器２１とに接合さ
れた１体型のフランジ１９で構成された液体ターゲット
１０を示している。ターゲット容器１１内は入口側多孔
板１３と出口側多孔板１６により、入口側流路１２と核
破砕流路１４と出口側流路１７とに区画されている。入
口側流路１２はフランジ３１に接合された入口管３２と
接続され、出口側流路１７はフランジ３１に接合された
出口管３３に接続されている。

【００２６】入口側多孔板１３と出口側多孔板１６は、
図２に示すように、上下両端でターゲット容器１１と接
合され、ターゲット容器１１と保護容器２１とは複数の
補強板２８及び２９で相互に接合されている。

【００２７】フランジ１９の端面部は、図３に示すよう
に、液体金属の入口開口２２と出口開口２３及び冷却材
の入口開口２４と出口開口２７とを有する端面板１８が
接合されており、冷却材の入口開口２４と出口開口２７
は液体金属の入口開口２２と出口開口２３から離れた位
置に配置されている。

【００２８】図１乃至図３から明らかなように、ターゲ
ット容器１１と保護容器２１は、それぞれ、上下の平
板，左右の半円筒，先端の半円筒，先端左右の１／４球
殻で構成され、ターゲット容器１１と保護容器２１とは
冷却材の入口側流路２５を形成する複数の補強板２８及
び冷却材の出口側流路２６を形成する複数の補強板２９
で相互に接合されている。

【００２９】ターゲット容器１１と保護容器２１の上下
の平板と左右の半円筒、及び複数の補強板２８，２９は
１体鋳造で容易に製造することができる。この１体鋳造
の先端に、ターゲット容器１１先端の半円筒と先端左右
の１／４球殻を接合し、次いで保護容器２１先端の半円
筒，先端左右の１／４球殻を接合し、さらに入口側多孔
板１３と出口側多孔板１６の上下両端をターゲット容器
１１に接合し、最後に端面板１８をターゲット容器１１
と保護容器２１に接合した後に、保護容器２１をフラン
ジ１９に接合すればよい。各接合には溶接などを用いる
ことができる。端面板１８をターゲット容器１１と保護
容器２１に接合する際には、端面板１８をターゲット容
器１１部分と保護容器２１部分とに分割したものを順次
接合すれば、容易に製作することができる。

【００３０】一方、液体ターゲット１０を接続するフラ
ンジ３１には、図４に示すように、液体金属の入口管３
２，出口管３３，冷却材の入口管３４、及び出口管３５
が接合される。フランジ３１側においては、冷却材の入
口管３４、及び出口管３５の肉厚を薄くする必要がなく
厚肉構造にして耐圧性を向上することができる。しか
し、冷却材の入口管３４及び出口管３５は矩形（実際に
は応力集中を避けるために４角には曲率を設ける）であ
るため、図５に示すように、円管３７と接合するための
ディフューザ３６を接合する。

【００３１】以上のように構成した液体ターゲット１０
において、液体金属は入口管３２，端面板１８の入口開
口２２，入口側流路１２，入口側多孔板１３を経由して
核破砕流路１４に流入し、陽子線１により、図２の陽子
線領域１５において核破砕により高密度の中性子を発生
するとともに発熱して温度が上昇し、出口側多孔板１
６，出口側流路１７，端面板１８の出口開口２３を経由
して出口管３３から流出する。発生した中性子は、液体
ターゲット１０の上下に配置された減速材２及び３によ
り減速され冷中性子となって、各種の用途に利用され
る。液体金属には、水銀，鉛，ビスマスなどが使用され
る。

【００３２】陽子線１による核破砕で発熱して温度が上
昇し、出口管３３から流出した液体金属は、図６に示す
ように、冷却器４１で冷却され、核破砕で発生した不純
物を純化装置４２で除去した後、加圧気体と液体金属を
内蔵する液体金属タンク４３に戻り、循環ポンプ４４に
より液体ターゲット１０に再循環される。冷却器４１に
は従来技術による熱交換器を、純化装置４２には従来技
術によるフィルタや蒸発・凝縮装置などを、循環ポンプ
４４には従来技術による電磁ポンプや機械式ポンプを用
いることができる。

【００３３】一方、冷却材は、入口管３４，端面板１８
の入口開口２４，入口側流路２５を経由してターゲット
容器１１と保護容器２１の先端部に供給され、ターゲッ
ト容器１１と保護容器２１の先端部を冷却し、出口側流
路２６，端面板１８の出口開口２７を経由して出口管３
５から流出する。冷却材には、重水，軽水などが使用さ
れる。

【００３４】ターゲット容器１１と保護容器２１の先端
部を冷却して温度上昇し、出口管３５から流出した冷却
材は、図７に示すように、冷却器５１で冷却され、純化
装置５２で不純物を除去した後、加圧気体と冷却材を内
蔵する冷却材タンク５３に戻り、循環ポンプ５４により
保護容器２１に再循環される。冷却器５１には従来技術
による熱交換器を、純化装置４２には従来技術によるフ
ィルタを、循環ポンプ４４には従来技術による機械式ポ
ンプを用いることができる。

【００３５】図８に示すように、液体ターゲット１０
は、中性子発生時には遮蔽体４で囲まれた照射室５内で
使用され、交換時には遮蔽体４で囲まれた取扱室６内で
遠隔操作により交換される。従って、液体ターゲット１
０は、冷却設備とともにターゲット台車７に設置され、
遠隔操作により移動できるようになっている。

【００３６】以下に、上述した実施例に適用した特徴の
原理と効果を具体的に説明する。円筒や球殻は、圧力容
器に使用されるように、耐圧性に優れ、肉厚を薄くでき
ることは自明である。従って、図１及び図２に示す実施
例において、耐圧性が問題になるのは液体ターゲット１
０の上面と下面に使用される平板部分である。この部分
に部分円筒を用いることもできるが、この場合、核破砕
により中性子が発生する陽子線領域１５の端面から保護
容器２１の外面までの距離ｈ（図２）が大きくなり、減
速材２までの距離が大きくなり、中性子の利用効率を低
下させることになる。

【００３７】上面と下面に使用される平板部分で必要な
肉厚ｔは、平板部分の幅をＬ、構造材の許容応力をσと
すると、圧力ｐに対して次式で表せる。

【００３８】

【数１】ｔ＞(３ｐ／４σ)^0.5Ｌ 許容応力σは材料によって一定であるから、肉厚ｔは平
板部分の幅Ｌに比例して厚くする必要がある。本発明に
おいては、入口側多孔板１３と出口側多孔板１６を上下
両端でターゲット容器１１と接合することにより、構造
材の最大応力に影響する平板部分の有効幅Ｌを１／２以
下とし、ターゲット容器１１の肉厚を１／２以下にする
ことができる。

【００３９】しかし、この場合、保護容器２１の肉厚は
薄くできないため、図１１に示すように、ターゲット容
器１１と保護容器２１を合わせた平均の肉厚は７０％程
度となる。一方、ターゲット容器１１と保護容器２１と
を複数の補強板２８及び２９で相互に接合し、ターゲッ
ト容器１１と保護容器２１とを構造強度的に一体化する
ことにより、ターゲット容器１１と保護容器２１の肉厚
を、図１１に示すように極めて薄くすることができる。

【００４０】しかし、この方法を単独で用いると、ター
ゲット容器１１と保護容器２１の平板部分で構成される
平板部分の断面係数を大きくするために、冷却材の入口
側流路２５と出口側流路２６の厚さを冷却に必要な厚さ
以上にする必要があり、陽子線領域１５の端面から保護
容器２１の外面までの距離ｈを大幅に低減することはで
きない。

【００４１】入口側多孔板１３と出口側多孔板１６を上
下両端でターゲット容器１１と接合し、かつ、ターゲッ
ト容器１１と保護容器２１とを複数の補強板２８及び２
９で相互に接合することにより、ターゲット容器１１と
保護容器２１の肉厚を薄くすると同時に、陽子線領域１
５の端面から保護容器２１の外面までの距離ｈを小さく
することができる。

【００４２】この場合、冷却材の入口側流路２５と出口
側流路２６の厚さは冷却に必要な最小限にすることがで
きる。複数の補強板２８及び２９は、ターゲット容器１
１と保護容器２１と構造的に結合することが目的であ
り、図２に示すような鉛直板でなく、傾斜板とし、冷却
材の入口側流路２５と出口側流路２６の形状を三角形と
してもよい。

【００４３】本実施例においては、図２に示すように、
液体金属は、入口側流路１２，入口側多孔板１３を経由
して核破砕流路１４に流入し、陽子線１により陽子線領
域１５において核破砕により高密度の中性子を発生する
とともに発熱して温度が上昇し、出口側多孔板１６，出
口側流路１７を経由して流出する。

【００４４】この場合、図１の発熱密度は、図１０に示
すように、陽子線１の入射位置からの距離の増加に伴っ
て急激に低下する。従って、発熱密度に比例するように
入口側多孔板１３と出口側多孔板１６の開口率を決定す
ることにより、液体金属の流速を発熱密度と比例させ、
液体金属の最高温度を均一化するとともに、液体金属の
流量を必要最小限にすることができる。

【００４５】入口側多孔板１３と出口側多孔板１６の開
口率は階段状の分布としているが、液体金属は相互に混
合するため、流速分布はほぼ発熱密度に近い分布にな
る。このような開口率分布は、開口の直径とピッチを変
更することにより、容易に実現することができる。液体
金属の流量を必要最小限にすることにより、図６に示し
た冷却器４１，純化装置４２，液体金属タンク４３，循
環ポンプ４４の他、配管径を小型化し、経済性に優れた
中性子発生装置を実現することができる。

【００４６】冷却材は、ターゲット容器１１と保護容器
２１の先端部の冷却を目的としており、この部分に効率
よく供給される必要がある。図３に示すように、冷却材
の入口開口２４と出口開口２７は、図２の陽子線領域１
５を含む核破砕流路１４の上下にのみ設けられており、
この部分に供給された冷却材は、補強板２８及び２９を
整流板としてターゲット容器１１と保護容器２１の先端
部に効率よく供給されるため、冷却材の流量を低減し、
図７に示した冷却器５１，純化装置５２，冷却材タンク
５３，循環ポンプ５４の他、配管径を小型化し、経済性
に優れた中性子発生装置を実現することができる。

【００４７】さらに、図３に示すように、液体金属の入
口開口２２と出口開口２３及び冷却材の入口開口２４と
出口開口２７は、１体のフランジ１９により供給側のフ
ランジ３１（図１）と接続される。冷却材の入口開口２
４と出口開口２７が液体金属の入口開口２２と出口開口
２３から離れた位置に配置されており、液体金属と冷却
材との間のリークを容易に防止することができる。この
ように、冷却材の入口開口２４と出口開口２７を部分的
に設けることにより、ターゲット容器１１と保護容器２
１の先端部の冷却性を向上するだけでなく、フランジ１
９とフランジ３１との一体接続を可能にしている。

【００４８】ターゲット容器１１と保護容器２１の先端
部は、陽子線１により損傷されやすく、液体ターゲット
１０は消耗品として交換使用されるが、核破砕による放
射性物質により放射線レベルが高くなるため、図８に示
すように、遮蔽体４で囲まれた取扱室６内で遠隔操作に
より交換される。液体金属の入口開口２２と出口開口２
３及び冷却材の入口開口２４と出口開口２７を独立した
フランジに接続すると、フランジが４体となり、マニュ
ピュレータなどによる交換作業が極めて複雑になること
が容易に推察される。

【００４９】本発明においては、フランジ１９とフラン
ジ３１との一体接続を可能にしていることにより、容易
に交換することができる。例えば、液体ターゲット１０
の交換装置６２を台車６１にセットし、図９に示すよう
に、交換装置本体６３に複数の治具６４と回転軸６５と
を設け、フランジ１９とフランジ３１を接続するボルト
を同時に脱着することができる。また、保護容器２１と
ターゲット容器１１の端、及びフランジ３１にテーパを
設けておけば、新しい液体ターゲット１０を、容易かつ
精度よく装着することができる。

【００５０】交換装置６２は、駆動装置を有する専用装
置としてもよいし、複数の治具６４と回転軸６５を有す
る案内治具のみとしてマニュピュレータなどによる脱着
としてもよい。マニュピュレータなどによる脱着におい
ても、対象が１体になるだけでなく、端面からの作業と
なり、交換が極めて容易になる。従って、本実施例によ
れば、遠隔操作装置などの付属設備を含めて、経済性に
優れた中性子発生装置を実現することができる。

【００５１】次に、図１２乃至図１４を用いて本発明に
よる液体ターゲットの第２実施例を説明する。図１２は
液体ターゲットの第２実施例の縦断面図と横断面図、図
１３は図１２のＡ−Ａ′断面図、図１４は図１２のＢ−
Ｂ′矢視図である。第１実施例と第２実施例の主な相違
は、第１実施例においては陽子線１の入射方向に対して
液体金属が直角方向に流れるのに対し、第２実施例にお
いては液体金属の流れ方向が陽子線１の入射方向と平行
であることである。

【００５２】図１２に示すように、液体ターゲット１１
０は、液体金属を内蔵するターゲット容器１１１と、タ
ーゲット容器１１１の外部に設けられた保護容器１２
１、及び１体型のフランジ１１９で構成されている。タ
ーゲット容器１１１内は、仕切板１１３により入口側流
路１１２と核破砕流路を兼用する出口側流路１１７とに
区画されている。入口側流路１１２はフランジ１３１に
接合された入口管１３２に接続され、出口側流路１１７
はフランジ１３１に接合された出口管１３３に接続され
ている。

【００５３】仕切板１１３は、図１３に示すように、上
下両端でターゲット容器１１１と接合され、ターゲット
容器１１１と保護容器１２１とは複数の補強板１２８及
び１２９で相互に接合されている。

【００５４】フランジ１１９の端面部は、図１４に示す
ように、液体金属の入口開口１２２と出口開口１２３及
び冷却材の入口開口１２４と出口開口１２７とを有する
端面板１１８が接合されており、冷却材の入口開口１２
４と出口開口１２７は液体金属の入口開口１２２と出口
開口１２３から離れた位置に配置されている。

【００５５】ターゲット容器１１１と保護容器１２１と
は、冷却材の入口側流路１２５を形成する複数の補強板
１２８及び冷却材の出口側流路１２６を形成する複数の
補強板１２９で相互に接合されている。

【００５６】以上のように構成した液体ターゲット１１
０において、液体金属は入口管132,端面板１１８の入口
開口１２２，入口側流路１１２，仕切板１１３を経由し
て核破砕流路を兼用する出口側流路１１７に流入し、陽
子線１により、図１３の陽子線領域１１５において核破
砕により高密度の中性子を発生するとともに発熱して温
度が上昇し、端面板１１８の出口開口１２３を経由して
出口管１３３から流出する。発生した中性子は、液体タ
ーゲット１１０の上下に配置された減速材２及び３によ
り減速され冷中性子となって、各種の用途に利用され
る。

【００５７】ターゲット容器１１１先端部における液体
金属の流れの剥離を防止するために、仕切板１１３の先
端は半円筒状の曲率を有し、その付け根には開口１１６
が設けられている。また、ターゲット容器１１１先端部
における液体金属の流れの剥離を防止するとともに、冷
却性を向上するために、ターゲット容器１１１先端部に
も曲率が設けられている。入口管１３２と入口側流路１
１２が両側に２カ所設けられているため、入口管１３２
と端面板１１８の入口開口１２２は、出口管１３３と出
口開口１２３より小さくしてある。

【００５８】一方、冷却材は、入口管１３４，端面板１
１８の入口開口１２４，入口側流路１２５を経由してタ
ーゲット容器１１１と保護容器１２１の先端部に供給さ
れ、ターゲット容器１１１と保護容器１２１の先端部を
冷却し、出口側流路１２６，端面板１１８の出口開口１
２７を経由して出口管１３５から流出する。端面板１１
８の入口開口１２４と出口開口１２７をそれぞれ２カ所
設けることにより、液体金属の入口開口１２２と出口開
口１２３から離れた位置に配置し、冷却材と液体金属と
の間のリークを防止している。

【００５９】本実施例の特徴は、図１０に示した第１実
施例における入口側多孔板１３と出口側多孔板１６の複
雑な開口率分布を必要とせず、液体金属の流量を必要最
小限にすることができることにある。一方、端面板１１
８，液体金属の入口管１３２，冷却材の入口管１３４と
出口管１３５は第１実施例より複雑になる。

【００６０】上記以外の効果、即ち、ターゲット容器１
１１と保護容器１２１の耐圧性向上と肉厚の削減、ター
ゲット容器１１１と保護容器１２１先端の冷却性向上と
冷却材流量の減少、液体ターゲット１１０の交換性向上
については、第１実施例と同様である。

【００６１】

【発明の効果】第１の発明によれば、多孔板もしくは仕
切板の両端をターゲット容器に接合し、ターゲット容器
と保護容器とを複数の補強板で相互に接合することによ
り、ターゲット容器と保護容器の耐圧強度を増加し、タ
ーゲット容器と保護容器の肉厚を薄くして中性子利用効
率に優れた液体ターゲットを実現することができる。

【００６２】第２の発明によれば、冷却材がターゲット
容器と保護容器の先端に供給されるように補強板を陽子
線と平行に設置することにより、ターゲット容器の先端
の冷却性を向上して、信頼性に優れた液体ターゲットを
実現することができる。

【００６３】

【００６４】第３及び第４の発明によれば、液体金属の
入口開口と出口開口とを有する端面板を接合したターゲ
ット容器をフランジに接合するとともに、液体金属の入
口開口と出口開口とから離れた位置において冷却材の入
口開口と出口開口とを設けた端面板を接合した保護容器
をフランジに接合することにより、液体金属の入口開口
と出口開口及び冷却材の入口開口と出口開口を１体のフ
ランジで接続することができ、ターゲット容器の交換を
容易にして、交換時間を短縮するとともに交換設備を簡
素化し、設備利用率と経済性に優れた液体ターゲットと
中性子発生設備を実現するこができる。

【００６５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体ターゲットの第１実施例の水
平断面図及び縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ′矢視図。

【図４】図１のＣ−Ｃ′断面図。

【図５】図１の冷却材の入口管と出口管の部分詳細図。

【図６】本発明による液体金属冷却設備の概略構成図。

【図７】本発明による冷却材の冷却設備の概略構成図。

【図８】本発明による中性子発生設備の概略構成図。

【図９】本発明による液体ターゲット交換装置の部分詳
細図。

【図１０】発熱密度，多孔板の開口率分布と液体金属の
流速分布を示す図。

【図１１】本発明の効果を示す図。

【図１２】本発明による液体ターゲットの第２実施例の
水平断面図及び縦断面図。

【図１３】図１２のＡ−Ａ′断面図。

【図１４】図１２のＢ−Ｂ′矢視図。

【符号の説明】

１…陽子線、２，３…減速材、４…遮蔽体、５…照射
室、６取扱室、７…台車、１０，１１０…液体ターゲッ
ト、１１，１１１…ターゲット容器、１２，112,１２５
…入口側流路、１３…入口側多孔板、１４…核破砕流
路、１５，１１５…陽子線領域、１６…出口側多孔板、
１７，１１７，１２６…出口側流路、１８，１１８…端
面板、１９，３１，１１９，１３１…フランジ、２１，
１２１…保護容器、２２，２４，１２２，１２４…入口
開口、２３，２７，１２３，１２７…出口開口、２５…
入口側流路、２６…出口側流路、２８，２９，１２８，
１２９…補強板、３２，３４，１３２，１３４…入口
管、３３，３５，１３３，１３５…出口管、３６…ディ
フューザ、３７…円管、４１，５１…冷却器、４２，５
２…純化装置、４３…液体金属タンク、４４，５４…循
環ポンプ、５３…冷却材タンク、６１…台車、６２…交
換装置、６３…交換装置本体、６４…治具、６５…回転
軸、１１３…仕切板、１１６…開口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−249498（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−224798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−1400（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−251095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21K 5/08 H05H 3/06 H05H 6/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高エネルギーの陽子線を液体状の重金属に
   照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
   もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットに
   おいて、 前記液体金属を内蔵するターゲット容器と、前記ターゲ
   ット容器内を前記液体金属の入口側流路と出口側流路と
   に区画する多孔板もしくは仕切板とを設け、前記多孔板
   もしくは仕切板の両端を前記ターゲット容器に接合する
   とともに、前記ターゲット容器の外部に保護容器を設
   け、前記ターゲット容器と前記保護容器とを複数の補強
   板で相互に接合したことを特徴とする液体ターゲット。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ターゲット容器と
   前記保護容器との間に冷却材を流し、前記冷却材が前記
   ターゲット容器と前記保護容器の先端に供給されるよう
   に前記補強板を陽子線と平行に設置したことを特徴とす
   る液体ターゲット。
3. 【請求項３】高エネルギーの陽子線を液体状の重金属に
   照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
   もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットに
   おいて、 前記液体金属を内蔵するターゲット容器と、前記ターゲ
   ット容器内を前記液体金属の入口側流路と出口側流路と
   に区画する多孔板もしくは仕切板とを設け、前記液体金
   属の入口開口と出口開口とを有する端面板を前記ターゲ
   ット容器に接合し、前記ターゲット容器をフランジに接
   合 したことを特徴とする液体ターゲット。
4. 【請求項４】請求項３において、前記ターゲット容器の
   外部に保護容器を設け、前記ターゲット容器と前記保護
   容器との間に冷却材を流し、端面板を前記保護容器に接
   合し、前記液体金属の入口開口と出口開口とから離れた
   位置において前記端面板に前記冷却材の入口開口と出口
   開口とを設け、前記保護容器を前記フランジに接合した
   ことを特徴とする液体ターゲット。