JP4410716B2 - Radioisotope production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、放射性同位元素により構成される核種を製造する放射性同位元素製造装置に係り、特に、放射性同位元素を生成させるためにイオンビーム(陽子線)が照射されるターゲットに関する技術である。 The present invention relates to a radioisotope production apparatus that produces nuclides composed of radioisotopes, and more particularly to a technique related to a target irradiated with an ion beam (proton beam) to generate a radioisotope.
近年、がん検診や脳疾患、心臓疾患の検査方法として、PET(陽電子放出型CT)検査が注目を集めている。PET検査は、ポジトロン(陽電子)を放出する核種を標識として用いた放射性薬剤を被検診者の体内に投与し、がんの患部に集積した放射性薬剤から体外に放出されるγ線を検出して患部の位置を特定する検査である。 In recent years, PET (Positron Emission CT) has attracted attention as a screening method for cancer screening, brain disease, and heart disease. In PET examination, a radiopharmaceutical using a nuclide that emits positron (positron) as a label is administered to the body of the examinee, and γ-rays released outside the body from the radiopharmaceutical accumulated in the affected area of the cancer are detected. This is an examination to identify the position of the affected area.
このようにしてPET検査に用いられる放射性薬剤に含まれる核種は、その核種を構成する放射性同位元素の半減期が非常に短いものである。そこで、PET検査を実施する際は、放射性薬剤の輸送等にかかる時間と半減期とを考慮して、製造後の核種は速やかに検査に供される必要がある(例えば、非特許文献1参照)。
このため核種は、保存がきかないので、PET検査を実施する直前に、充分な分量を確保するために、短期間のうちに大量に製造する必要がある。
Thus, the nuclide contained in the radiopharmaceutical used for PET inspection has a very short half-life of the radioisotope constituting the nuclide. Therefore, when carrying out a PET inspection, the nuclide after production needs to be subjected to inspection promptly in consideration of the time required for transport of the radiopharmaceutical and the half-life (for example, see Non-Patent Document 1). ).
For this reason, nuclides cannot be stored. Therefore, in order to ensure a sufficient amount immediately before carrying out the PET examination, it is necessary to produce a large amount in a short period of time.
ところで、このような核種を製造する方法は、核種の元になる物質(原料)をターゲットに収容し、このターゲットに、加速器を用いて加速された数MeVから数十MeVの高エネルギーのイオンビームを照射させるものである。このため、照射により原料の温度が上昇するため、その内部に気泡等のボイドが生成して核反応回数が減少し、核種の収量が低下してしまう事態が発生する。
このような事態を回避するために、気泡等のボイドが生成しないように、イオンビームの照射により昇温した原料を加圧するとともに冷却を行うことが行われている。
In order to avoid such a situation, the raw material heated by ion beam irradiation is pressurized and cooled so that voids such as bubbles are not generated.
ところで、前記したイオンビームが通過する(加速される)加速器の内部は真空領域となっており、このイオンビームが照射される核種の原料は液体であるために、この真空領域と原料との境界を仕切る部材の存在が不可欠である。この部材としては、例えば厚みが数十ミクロンのチタン製の薄膜が用いられ、さらに、加圧された原料に接する薄膜を支持するための止め具が用いられている。 By the way, since the inside of the accelerator through which the ion beam passes (accelerated) is a vacuum region, and the source material of the nuclide irradiated with the ion beam is a liquid, the boundary between the vacuum region and the source material The presence of a member for partitioning is essential. As this member, for example, a titanium thin film having a thickness of several tens of microns is used, and a stopper for supporting the thin film in contact with the pressurized raw material is used.
これまで、止め具には、熱伝導性の高いアルミニウムや銅、チタン(Ti)が用いられていた。しかし、これらの金属は、高温で機械的強度が劣化し、繰返し使用すると、変形が大きくなり、使用できなくなる問題があった。これを克服するために、強度の強い鉄系の金属を用いると、熱伝導性が悪くなり、原料の温度が上昇し、原料の内部に気泡等のボイドが形成し、生成しようとする核種の収量が下がる問題があった。 Until now, aluminum, copper, and titanium (Ti) having high thermal conductivity have been used for the stopper. However, these metals have a problem that their mechanical strength deteriorates at high temperatures, and when they are used repeatedly, the deformation becomes large and they cannot be used. In order to overcome this, if a strong iron-based metal is used, the thermal conductivity deteriorates, the temperature of the raw material rises, and voids such as bubbles are formed inside the raw material. There was a problem that the yield decreased.
また、熱伝導性のよい材料と、高温で機械的強度が大きい材料とを組み合わせ(張り合わせ、合板、等)たり、また、薄膜を二重にしてその間に冷却材を流して冷却したりする方法も考えられたが、構造が複雑になり、薄膜におけるイオンビームのエネルギーロスが大きくなる問題があった。 Also, a method of combining a material with good thermal conductivity and a material having high mechanical strength at high temperature (bonding, plywood, etc.), or cooling by flowing a coolant between the two thin films However, there is a problem that the structure becomes complicated and the energy loss of the ion beam in the thin film increases.
本発明は、係る問題を解決することを課題とし、冷却性能に優れ、かつ機械的強度が高い性能を持つ止め具を有するターゲットを採用することにより、核種を高収量で得ることができる放射性同位元素製造装置を提供するものである。 An object of the present invention is to solve such a problem, and by adopting a target having a stopper having excellent cooling performance and high mechanical strength, a radioisotope can be obtained in a high yield. An element manufacturing apparatus is provided.
前記した課題を解決するために本発明は、放射性同位元素製造装置において、イオンビームを出射するイオン源と、前記イオン源から出射された前記イオンビームを加速する真空領域を有する加速器と、加速した前記イオンビームが照射されると放射性同位元素を生成する原料が収容されるターゲットと、前記ターゲットにおいて、前記真空領域及び前記原料の境界を形成すとともに前記イオンビームが透過する透過膜と、前記透過膜を支持するとともに、前記イオンビームが通過する複数の通過口が設けられている第1止め具と、を備え、前記第1止め具は、アルミナ分散強化銅で形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention accelerates an ion source that emits an ion beam and an accelerator having a vacuum region that accelerates the ion beam emitted from the ion source, in a radioisotope manufacturing apparatus. A target that contains a raw material that generates a radioisotope when irradiated with the ion beam; a transmission film that forms a boundary between the vacuum region and the raw material and transmits the ion beam; And a first stopper provided with a plurality of passages through which the ion beam passes, the first stopper being formed of alumina dispersion strengthened copper, To do.
係る構成により、この止め具は、熱伝導特性及び機械的特性がともに優れるアルミナ分散強化銅により形成されることになる。このため、イオンビームの照射を受けて原料の温度が上昇しても、止め具の熱伝導性が高いことにより熱が外部に拡散しやすい。よって、隣接する原料の温度上昇が抑えられ、照射するイオンビームの強度を高めても原料の一部が気化しにくくなり、気泡等のボイドが発生しないので核種の収率を高めることができる。
また、原料に高い圧力をかけても、この止め具は、高温における機械的強度(ヤング率,降伏応力)が高いので変形することが少ない。このため、ターゲットに収容する原料に付加する圧力を高めることが可能となり、原料が高温となっても内部で気泡等のボイドが発生するのを抑制することができ、核種の収率を高めることができる。
With this configuration, the stopper is formed of alumina dispersion-strengthened copper that has both excellent heat conduction characteristics and mechanical characteristics. For this reason, even if the temperature of the raw material rises due to the irradiation of the ion beam, the heat is easily diffused to the outside due to the high thermal conductivity of the stopper. Therefore, the temperature rise of the adjacent raw material is suppressed, and even if the intensity of the ion beam to be irradiated is increased, a part of the raw material is hardly vaporized, and voids such as bubbles are not generated, so that the nuclide yield can be increased.
Further, even when a high pressure is applied to the raw material, this stopper is less likely to be deformed due to its high mechanical strength (Young's modulus, yield stress) at high temperatures. For this reason, it is possible to increase the pressure applied to the raw material accommodated in the target, and even if the raw material becomes high temperature, it is possible to suppress the generation of voids and the like inside, and to increase the yield of nuclide. Can do.
本発明によれば、止め具の材質として、高い熱伝導性と高温における優れた機械的強度とを有するアルミナ分散強化銅を採用することにより、イオンビームを照射しても原料に気泡が発生しにくくなるため、核種を高収量で得ることができる放射性同位元素製造装置が提供される。 According to the present invention, by adopting alumina dispersion-strengthened copper having high thermal conductivity and excellent mechanical strength at high temperature as the material of the stopper, bubbles are generated in the raw material even when irradiated with an ion beam. Therefore, a radioisotope production apparatus capable of obtaining nuclides with high yield is provided.
(第1実施形態)
次に、本発明の第1実施形態に係る放射性同位元素製造装置について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の放射性同位元素製造装置10は、イオン源11、高周波四重極型線形加速器(Radio Frequency Quadrupole、以下、RFQと称す)12a、ドリフトチューブ型線形加速器(Drift Tube Linac、以下、DTLと称す)12bおよびターゲット20を有する。なお、このRFQ12aとDTL12bとの組み合わせにより本発明における加速器12が形成されている。
(First embodiment)
Next, the radioisotope manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
As shown in FIG. 1, a radioisotope production apparatus 10 of this embodiment includes an ion source 11, a radio frequency quadrupole linear accelerator (hereinafter referred to as RFQ) 12a, a drift tube linear accelerator (Drift). Tube Linac (hereinafter referred to as DTL) 12b and
イオン源11は、イオンとなる源物質(ここでは水素)をイオン化して陽イオンのイオンビームRとして引き出す役割をなし、その周囲には、質量により所望のイオンのみを選択的に取り出す図示しないマグネットやイオンビームRを整形する図示しない静電レンズ、さらにはイオンビーム発生部等が設けられている。
なお、イオン源11には、熱陰極方式のデュオプラズマトロン型イオン源またはPIG型イオン源を使用することができる。また、長寿命で大電流を発生することのできるマイクロ波放電型イオン源を使用することもできる。
The ion source 11 serves to ionize a source material (in this case, hydrogen) to be an ion and extract it as a positive ion beam R, and a magnet (not shown) that selectively extracts only desired ions by mass is provided around the ion source 11. And an electrostatic lens (not shown) for shaping the ion beam R, an ion beam generator, and the like are provided.
As the ion source 11, a hot cathode type duoplasmatron type ion source or a PIG type ion source can be used. A microwave discharge ion source that can generate a large current with a long lifetime can also be used.
RFQ12aは、このイオン源11の後段に設けられ、イオン源11から出射されたイオンビームRを所定のエネルギーまで加速させるものである。RFQ12aの内部には、波形状の四重極電極を有する真空チャンバが備えられている。この四重極電極によりイオンビームRの進行方向と直角な方向に四重極電界が形成され、イオンビームRが集束されながら加速される。
なお、ここで使用されるRFQ12aに替えて、六極以上の偶数の磁極を持つ多重電極型の高周波加速器を用いてもよく、これら以外の高周波加速器を用いることもできる。
The
In place of the
DTL12bは、RFQ12aで加速されたイオンビームRを入射して、さらに加速するものである。DTL12bの内部の中心には、複数個のドリフトチューブ17が軸方向に並んで配置されている。このドリフトチューブ17の内部には、図示しない四極電磁石が組み込まれていて、イオンビームRは、このドリフトチューブ17内を通過する際に、収束を受ける。そして、このドリフトチューブ17,17の間で、イオンビームRの加速が行われる。
このようなRFQ12aおよびDTL12bは、組み合わされて、最終的に10MeV程度の高エネルギーのイオンビームRを生成する線形加速器(加速器)12として機能する。なお、本発明で用いられる加速器は、このような線形加速器に限定されるものではなく、サイクロトロンが用いられる場合もある。
The
ターゲット20は、床に固定されているターゲット遮へい体13内に存在する。
図2(a)に示すようにターゲット20は、第1止め具21a(21)と、薄膜状の透過膜22と、基盤24と、この基盤24に穿設して設けられた冷却路25と、核種の原料23を保持する容器26と、第1止め具を保持する保持器28と、この保持器28及び第1止め具21aを冷却する冷却路29とから構成される。なお容器26と基盤24とは、一体化して形成することもある。図2(b)に示すように、第1止め具21aには、複数の通過口27a,27a…が設けられている。
The
As shown in FIG. 2A, the
原料23は、18O(酸素18)が濃縮して含まれる水溶液(濃縮水)であり、ターゲット20の、透過膜22と容器26と基盤24とに囲まれた空間に収容されている。そして、ターゲット20がイオンビームRの照射を受けると、このイオンビームRは、止め具21aの通過口27a,27a…、透過膜22を透過して、この原料23に衝突して、18O(酸素18)が核反応を起こし、放射性同位元素である18F(フッ素18)が核種として生成する。また、ターゲット20に収容されている原料23は、温度上昇により沸騰して気泡を発生しないように、導入口26aから導入されるアルゴンガス(Ar)で加圧されるとともに、冷却路25,29を冷媒が循環してターゲット20の全体を冷却する。そして、生成した18Fを含む水は、アルゴンガスの加圧により、図示しない配管を通じて、ターゲット20の外部へと排出される。
The
ここで第1止め具21a(21)に用いるのに最適な材質について検討を行う。この止め具(後記する第2止め具21dも含む)の材質としては、熱伝導性に優れ、かつ高温における機械的特性が優れることを選定基準とする。
まず、図3(a)を参照して、従来においてターゲット20の材質として用いられてきた銅(Cu)、及びステンレススティール(SUS)の物性値を対比してみる。すると、Cuは、降伏応力、及びヤング率で示される機械的特性が、SUSに劣るが、熱伝導率は優れていることを示している。従って、Cu及びSUSは、いずれも熱伝達特性と機械的特性のうちいずれか一方については優れるが他方が大きく劣るので、前記選定基準を充分に満足させるものでないので、止め具の材質として適切とはいえない。
Here, the optimum material to be used for the
First, referring to FIG. 3A, the physical property values of copper (Cu) and stainless steel (SUS) that have been conventionally used as the material of the
次に、熱伝導率について示す図3(b)、降伏応力について示す図4(a)、ヤング率について示す図4(b)を参照する。[参照文献:ITER BLANKET,SHIELD AND MATERIAL DATA BASE,IAEA/ITER/DS/1991,IAEA,VIENNA,1991.]。
これらに示されるデータベースによれば、DS Copper(アルミナ分散強化銅)は、熱伝導率が約350W/mK、降伏応力が260−320MPa(200−300℃)、ヤング率が110−120GPa(200−300℃)である。
TZM (チタン(Titanium)・ジルコニウム(Zirconium)添加モリブデン(Molybdenum)合金)は、熱伝導率が約100W/mK、降伏応力が680−700MPa(200−300℃)、ヤング率が280−295GPa(200−300℃)である。
Mo−5%Re(レニウム(Rhenium)添加モリブデン合金)は、熱伝導率が約110W/mK、降伏応力が450−500MPa(200−300℃)、である。
Next, FIG. 3B showing thermal conductivity, FIG. 4A showing yield stress, and FIG. 4B showing Young's modulus will be referred to. [References: ITER BLANKET, SHIELD AND MATERIAL DATA BASE, IAEA / ITER / DS / 1991, IAEA, VIENNA, 1991.].
According to these databases, DS Copper (alumina dispersion strengthened copper) has a thermal conductivity of about 350 W / mK, a yield stress of 260-320 MPa (200-300 ° C.), and a Young's modulus of 110-120 GPa (200- 300 ° C.).
TZM (Titanium / Zirconium-added molybdenum alloy) has a thermal conductivity of about 100 W / mK, a yield stress of 680-700 MPa (200-300 ° C.), and a Young's modulus of 280-295 GPa (200 −300 ° C.).
Mo-5% Re (Rhenium-added molybdenum alloy) has a thermal conductivity of about 110 W / mK and a yield stress of 450-500 MPa (200-300 ° C.).
次に、止め具の剛性について検討してみる。ここで剛性は、ヤング率Eと断面2次モーメントMの積に比例するものである。なお断面2次モーメントMは材料の厚さの3乗(M=bh3/2、bは材料の幅、hは材料の厚さ)に比例するものである。
ここで、従来用いられているCuとSUSを張り合わせた複合材の剛性は、CuとSUSの厚さを1とすれば、次式(1)のように示される。
一方、前記した材質のうちDS Copper(アルミナ分散強化銅)を用いる場合について代表して検討すると、CuとSUSの厚さを合計して、その厚さは2となり、次式(2)のように示される。式(1),(2)よりDS Copper(アルミナ分散強化銅)の方が、剛性が、Cu/SUSより、約3倍大きくなることが示される。
Next, consider the rigidity of the stopper. Here, the rigidity is proportional to the product of the Young's modulus E and the cross-sectional secondary moment M. Note the second moment M is the cube of the thickness of the material (M = bh 3/2, b is the width of the material, h is the thickness of the material) is proportional to.
Here, the rigidity of the conventionally used composite material in which Cu and SUS are bonded together is represented by the following equation (1), where the thickness of Cu and SUS is 1.
On the other hand, the case where DS Copper (alumina dispersion strengthened copper) is used as a representative of the above-mentioned materials will be examined as a representative. The total thickness of Cu and SUS is 2, and the thickness becomes 2, as shown in the following formula (2): Shown in From formulas (1) and (2), it is shown that DS Copper (alumina dispersion-strengthened copper) has a rigidity about 3 times greater than that of Cu / SUS.
ESUS × MSUS + ECu × MCu = 210 × 13 + 80 × 13 = 290 (1)
EDSCu × MDSCu = 110 × 23 = 880 (2)
E SUS × M SUS + E Cu × M Cu = 210 × 1 3 + 80 × 1 3 = 290 (1)
E DSCu × M DSCu = 110 × 2 3 = 880 (2)
従来、ターゲットの材質として用いられてきた、CuやSUSと対比して、DS Copper、チタン・ジルコニウム添加モリブデン合金、レニウム添加モリブデン合金、ランタン添加モリブデン合金は、放射性薬剤に用いる核種を生成するターゲット20の止め具21の材質としての要件を満たす。なおTEM(ランタン(Lanthanum)添加モリブデン合金)も好ましく用いることができる。
なかでも熱伝導、降伏応力及びヤング率がバランスよく高い値を示すDS Copper(アルミナ分散強化銅)が放射性薬剤に用いる放射性核種を生成するターゲット20の第1止め具21の材質として優れているといえる。
Conventionally, DS Copper, titanium / zirconium-added molybdenum alloy, rhenium-added molybdenum alloy, and lanthanum-added molybdenum alloy are
Among them, DS Copper (alumina dispersion strengthened copper) showing high values in a good balance of heat conduction, yield stress and Young's modulus is excellent as a material for the
このように、第1止め具21(後記する第2止め具21dも含む)に、アルミナ分散強化銅を用いれば、機械的強度が強く、冷却性能の高い止め具を提供できるので、過熱した原料23の温度を有効に冷やすことができ、それにより、原料23内に成長した気泡等のボイド体積を小さくすることができるので、生成しようとする核種の高収量が達成される。
Thus, if alumina dispersion-strengthened copper is used for the first stopper 21 (including the
次に、図1,図2を参照して、以上のように構成された放射性同位元素製造装置10の動作を説明する。放射性同位元素製造装置10を作動させるにあたって、事前に、ターゲット20をターゲット遮へい体13内に収容しておく。
図示しない作動スイッチを操作すると、RFQ12a、DTL12bに対して、所定の高周波電力がそれぞれ供給され、各RFQ12a、DTL12bに電界が形成される。その後、イオン源11に所定の電力を供給する。これにより、イオン源11のイオンビーム発生部(図示せず)から出射されたイオンビームRがRFQ12aによって所定のエネルギーまで加速される。加速されたイオンビームRは、RFQ12aから出射されて後段のDTL12bに入射され、DTL12bでさらに加速される。
このようにして加速されて高エネルギーとなったイオンビームRは、ターゲット20内の原料23、すなわち18O濃縮水に照射される。そして、イオンビームRが18Oに照射すると、核反応により18Fが生成される。
Next, the operation of the radioisotope manufacturing apparatus 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. In operating the radioisotope production apparatus 10, the
When an operation switch (not shown) is operated, predetermined high-frequency power is supplied to the
The ion beam R accelerated to high energy in this way is irradiated to the
このとき、原料23は、イオンビームRの照射により加熱されるが、この原料23に広範に接している第1止め具21が高い熱伝導特性を有していることにより、温度上昇が抑えられる。このため、原料23の一部が気化しにくくなり気泡等のボイドが発生しない。
また、仮に、このような気泡等のボイドの発生が懸念されても、導入口26aから導入されるアルゴンガス(Ar)の圧力を高めて、原料23をさらに加圧することで発生を抑制できる。このように、原料23に付加する圧力を高めても、第1止め具21が高い機械的特性を有していることにより、繰り返し使用しても変形することが少ない。
At this time, the
Even if there is concern about the generation of voids such as bubbles, the generation can be suppressed by increasing the pressure of the argon gas (Ar) introduced from the
このようにして、18Fの放射性同位元素からなる核種が生成したところで、ターゲット20に接続される配管(図示せず)から18Fを含む濃縮水が放射性薬剤合成装置(図示せず)に送られ18Fを含む濃縮水から18Fが抽出される。なお、18Fへ核反応しなかった残りの18O濃縮水は、非常に高価であるため、回収してターゲット20内で再利用される。
In this way, when the nuclide composed of 18 F radioisotope is generated, the concentrated water containing 18 F is sent from the pipe (not shown) connected to the
(第2実施形態)
次に図5を用いて、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態において、第1止め具21b(21)以外についての構成は、すべて第1実施形態におけるものと同一であるので説明を省略する。この第1止め具21bは、図5(b)に示すように、イオンビームRが照射する面に設けられている複数の通過口27bのうち、ビーム強度の最大の部分に通過口27bを設けていないものである。
ここで、ビーム強度の最大の部分とは、通常、イオンビームRの電流分布は図5(c)のようにガウス分布を示すことから、止め具21の中心部において強度が最大になっている。このため、止め具21の中心部に近い程、原料23に注入されるパワーが大きくなるので、原料23の温度も上昇し、中心部が最大温度となるものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, since the configuration other than the
Here, the maximum portion of the beam intensity usually indicates that the current distribution of the ion beam R shows a Gaussian distribution as shown in FIG. . For this reason, since the power injected into the
図5に示す、第1止め具21bでは、ビーム強度の大きい部分に通過口27bが存在していないために、原料23の中心部分に到達するイオンビームRはその強度が大きく減衰するので、原料23の温度が局所的に上昇することがなくなる。従って、原料23は全体として温度分布が平坦化して最大温度が低下するので気泡体積も減少する。なお図5では、第1止め具21bの中心部の通過口27bの穴が塞がれた例が示されているが、これに限定されることなく、本実施形態の止め具21bはイオンビームRの最大強度の位置に応じて、対応する位置の通過口27bの穴が塞がれている構成を有するものである。
In the
(第3実施形態)
次に図6を用いて、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態において、第1止め具21c以外についての構成は、すべて第1実施形態におけるものと同一であるので説明を省略する。第1止め具21c(21)は、図6に示すように、イオンビームRが照射する面に設けられている複数の通過口27cは数密度は一様であるが、ビーム強度の大きさに応じて、穴径を変化させている。このようにして、イオンビームRの強度が大きい部位に位置する通過口27cの開口面積は、その強度が小さい部位に位置する通過口27cに対して相対的に小さく形成されている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the configuration other than the
このように、通過口27cが第1止め具21cに配置された場合でも、図6(c)に示すように中心部に強度が強く分布しているイオンビームRは、原料23への到達が制限されるので原料23の温度の上昇が抑制される。そして、第1止め具21cの周辺部にいくにつれて、通過口27cの穴径が大きくなり、イオンビームRの原料23への到達量が増加するが、ビーム強度が小さくなるぶん、原料23の温度の上昇は抑えられる。そして全体として、原料23の温度分布は平坦化されることになる。これにより、原料23の最大温度は低下し、気泡体積も減少することになる。
なお図6では、第1止め具21cの中心部の通過口27cの穴径が最小である例が示されているが、これに限定されることなく、本実施形態の止め具21cはイオンビームRの最大強度の位置に応じて、対応する位置の通過口27bの穴径が最小となる構成を有するものである。
Thus, even when the
FIG. 6 shows an example in which the hole diameter of the
従って、第3実施形態に用いられる第1止め具21cにおいては、アルミナ分散強化銅(DSCopper)が用いられ、また、ビーム強度の大きさに応じて、穴径が変化して分布していることで、気泡体積が減少させて、生成しようとする核種の収量が上がる効果が得られる。なお、第3実施形態に用いられる第1止め具21cでは、第2実施形態に用いられる第1止め具21bに比べて、ビーム強度の最大の部位にも通過口27cが存在するので、イオンビームRのエネルギーを有効に利用できる特徴を有する。
Therefore, in the
(第4実施形態)
次に図7を用いて、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態において、ターゲット20´以外についての構成は、すべて第1実施形態におけるものと同一であるので説明を省略する。
第4実施形態に用いられるターゲット20´は、第1実施形態のターゲット20と対比して、イオンビームRの照射に伴う発熱を吸収する冷媒が循環する冷却路35と、透過膜22に対峙して、原料23に接して設けられる放熱膜31と、この放熱膜31を支持するとともに循環する冷媒が放熱膜31に接するように設けられさらに複数の冷却口37を有する第2止め具21d(21)と、を備える点において相違する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the configuration other than the
Compared with the
このように、循環する冷媒が、この冷却口37,37…を通って原料23を薄膜で隔てている放熱膜31に接することにより、原料23の熱を効果的に奪う。このような構成をとることにより、ターゲット20´の冷却性能のさらなるが向上が達成される。
Thus, the circulating refrigerant contacts the
なお、第1から第4実施形態においては、止め具21のみがアルミナ分散強化銅の材質で構成されている例を示したが、この止め具21以外の他の部材(透過膜22、基盤24、容器26、保持器28等)にも、アルミナ分散強化銅を適用して、ターゲット20,20´を作成することも可能である。
以上のように発明が構成されることにより、ターゲット20,20´において熱伝導性の向上と、高温における機械的特性の向上とを両立させることが可能となり、気泡体積を減少させて、生成しようとする核種の収量が上がる効果が得られる。また、適用する材質をアルミナ分散強化銅に替え、チタン・ジルコニウム添加モリブデン合金、レニウム添加モリブデン合金、ランタン添加モリブデン合金の群から選択された少なくとも一つの物質を適用させても同様の効果が得られる。
In the first to fourth embodiments, an example in which only the
By constructing the invention as described above, it is possible to achieve both improvement in thermal conductivity and improvement in mechanical properties at high temperatures in the
10 放射性同位元素製造装置
11 イオン源
12 加速器
20,20´ ターゲット
21(21a,21b,21c) 第1止め具
21(21d) 第2止め具
22 透過膜
23 原料
25,35 冷却路
27(27a,27b,27c) 通過口
31 放熱膜
R イオンビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radioisotope production apparatus 11 Ion source 12
Claims (6)
前記イオン源から出射された前記イオンビームが加速される真空領域を有する加速器と、
加速した前記イオンビームが照射されると放射性同位元素を生成する原料が収容されるターゲットと、
前記ターゲットにおいて、前記真空領域及び前記原料の境界を形成するとともに前記イオンビームが透過する透過膜と、
前記透過膜を支持するとともに、前記イオンビームが通過する複数の通過口が設けられている第1止め具と、を備え、
前記第1止め具の材質は、アルミナ分散強化銅であることを特徴とする放射性同位元素製造装置。 An ion source that emits an ion beam;
An accelerator having a vacuum region in which the ion beam emitted from the ion source is accelerated;
A target containing a raw material that generates a radioisotope when irradiated with the accelerated ion beam;
In the target, a permeable film that forms a boundary between the vacuum region and the raw material and transmits the ion beam;
A first stopper that supports the permeable membrane and is provided with a plurality of passage ports through which the ion beam passes,
The radioisotope manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the first stopper is made of alumina dispersion strengthened copper.
前記イオンビームの強度が大きい部位に位置する前記通過口の開口面積は、その強度が小さい部位に位置する通過口に対して相対的に小さく形成されていることを特徴とする請求項1に記載の放射性同位元素製造装置。 The number density of the passage openings provided in the first stopper is uniform,
The opening area of the passage opening located at a portion where the intensity of the ion beam is high is formed relatively small with respect to the passage opening located at a portion where the intensity is low. Radioisotope production equipment.
前記透過膜に対峙して、前記原料に接して設けられる放熱膜と、
前記放熱膜を支持するとともに、循環する前記冷媒が前記放熱膜に接するように設けられる複数の冷却口を有する第2止め具と、をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の放射性同位元素製造装置。 A cooling path through which a refrigerant that absorbs heat generated by irradiation of the ion beam circulates;
A heat dissipating film provided in contact with the raw material in opposition to the permeable film,
The second stopper having a plurality of cooling ports that support the heat dissipation film and that are provided so that the circulating refrigerant contacts the heat dissipation film. The radioisotope manufacturing apparatus of any one of Claims.
前記イオン源から出射された前記イオンビームが加速される真空領域を有する加速器と、
加速した前記イオンビームが照射されると放射性同位元素を生成する原料が収容されるターゲットと、
前記ターゲットにおいて、前記真空領域及び前記原料の境界を形成するとともに前記イオンビームが透過する透過膜と、
前記透過膜を支持するとともに、前記イオンビームが通過する複数の通過口が設けられている第1止め具と、を備え、
前記第1止め具の材質は、チタン・ジルコニウム添加モリブデン合金、レニウム添加モリブデン合金、ランタン添加モリブデン合金の群から選択された少なくとも一つの物質によりなることを特徴とする放射性同位元素製造装置。 An ion source that emits an ion beam;
An accelerator having a vacuum region in which the ion beam emitted from the ion source is accelerated;
A target containing a raw material that generates a radioisotope when irradiated with the accelerated ion beam;
In the target, a permeable film that forms a boundary between the vacuum region and the raw material and transmits the ion beam;
A first stopper that supports the permeable membrane and is provided with a plurality of passage ports through which the ion beam passes,
The radioisotope manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the first stopper is made of at least one material selected from the group consisting of a titanium / zirconium-added molybdenum alloy, a rhenium-added molybdenum alloy, and a lanthanum-added molybdenum alloy.
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