JP4647635B2 - 加速器設置室 - Google Patents

Description

本発明は、加速器装置を設置する加速器設置室に関する。

シンクロトロン加速器装置を設置する加速器設置室は、加速器から発生する放射線が外部に漏れることがないように遮蔽することを目的として、外周囲を厚いコンクリート躯体により覆っている。

一方、加速器設置室内に配置されたシンクロトロン加速器装置は、加速粒子を円形状に周回させるために加速粒子を偏向させる電磁石を、所定の間隔を開けて略円形に配置することより構成されている。
このように略円形に配置された電磁石の内側空間に、加速器設置室の天井スラブを支持するための柱や構造壁を配置する場合がある。

例えば、加速器装置１０１が大型な場合は、図３（ａ）に示すように、遮蔽壁１０２の内部に配置された加速器装置１０１の内部空間１１０の有効利用のために、この内部空間１１０に、加速器装置１０１の電源等の機器を設置する場合がある。これらの機器への放射線による影響を避けることおよび機器のメンテナンスのために作業員が加速器装置１０１の運転中に作業する可能性があることから、天井スラブの支持部材を兼用する円形の遮蔽壁１０３を構築する場合がある。

また、加速器装置２０１が小型な場合は、図３（ｂ）に示すように、略円形に配置された電磁石２０２の内側空間に、天井スラブの支持柱２０３を複数本配置する場合がある。

ところで、シンクロトロン加速器装置の各電磁石の配置は、ビームライン（円形軌跡）の精度を確保するために、複数の電磁石の位置調整を、加速器装置の中心部に設定された基準点Ｐ_０から電磁石に設定された測点Ｐ_１を測量することによって、相互に連絡を取りながら行う必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３４４４６６号公報

ところが、前者の遮蔽壁１０３を設置する大型のシンクロトロン加速器装置（加速器装置１０１）は、図３（ａ）に示すように、電磁石１０２の位置調整を可能とするように、基準点Ｐ_０と電磁石１０２に設けられた測点Ｐ_１とを結ぶ直線（測線Ｌ）に対応して、遮蔽壁１０３に貫通部１３０を設ける必要がある。そして、この貫通部１３０は、遮蔽欠損となるため、電磁石１０２の位置調整が終了した後に、遮蔽するなどの処置が必要であった。

また、図３（ｂ）に示すように、後者の支持柱２０３を配置するシンクロトロン加速器装置（加速器装置２０１）は、基準点Ｐ_０から電磁石２０２を見通すことができない支持柱２０３の影の部分Ｓ（測線Ｌ’〜Ｌ’間）ができることにより、見通せる位置に電磁石２０２を移動させる必要がある。しかしながら、シンクロトロン加速器から出射されるビームラインとの相対関係により電磁石２０２の移動に制限があるため、測量に手間がかかる場合があった。また、柱２０３に電磁石２０２を見通すための貫通部２３０を、基準点Ｐ_０と電磁石２０２に設けられた測点Ｐ_１とを結ぶ直線（測線Ｌ）に対応して、形成する場合もあるが、構造上断面欠損となり、その補強等に手間やコストが嵩むという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、加速器装置の電磁石の位置調整時の測量の妨げとなることないように構成された加速器設置室を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、加速器装置の周囲を覆うように構築された遮蔽壁と、前記加速器装置の上方に配設されて前記遮蔽壁の上部空間を遮蔽する天井スラブと、前記加速器装置の内側空間に立設されて前記天井スラブを支持する支持部材と、を備える加速器設置室であって、前記支持部材が、前記加速器装置の内側空間に設定された基準点と該加速器装置を構成する電磁石に設定された二つの測点とを結ぶ隣り合う二本の直線の間に配置されていることを特徴としている。

かかる加速器設置室は、円周上に配置される電磁石を備える加速器装置の装置設置時において、電磁石に設けられた二つの測点と基準点とを結ぶ二本の直線の間に収まるように支持柱や支持壁等の支持部材が設置されているため、電磁石の位置決めの測量を支持部材が妨げることがない。そのため、支持部材に断面欠損が生じることや、支持部材の補修等を必要とせず、省力化およびコスト低減が可能となる。なお、二本の直線は、一つの電磁石に設けられた二つの測点と基準点とを結ぶ直線であってもよいし、隣り合う二つの電磁石にそれぞれ設けられた測点と基準点とを結ぶ直線であってもよい。

また、前記加速器設置室において、前記支持部材が、その側面が前記二本の直線に沿って形成されることで、台形状の断面に形成されていてもよい。これにより、天井スラブを支持するために必要な断面積を十分に確保することが可能となる。また、この支持部材の長手ライン（断面の長辺）が基準点を中心とした円と直行する方向となるように、支持部材を配置することで、大きな断面を確保して耐力が増強されるため、天井スラブの梁の小断面化が可能となる。

本発明の加速器設置室によれば、内部に配設される加速器装置の電磁石の配置について、装置アライメントの制限が緩和されるとともに、省力化およびコスト低減化が可能となる。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、本実施形態に係る加速器設置室を示す平面図である。

本実施形態にかかる加速器設置室Ｒは、図１に示すように、シンクロトロン加速器からなる加速器装置１の周囲を覆うように構築された遮蔽壁２と、遮蔽壁２の上部に横設されて加速器装置１の上方を遮蔽する図示しない天井スラブと、遮蔽壁２の下部に横設されて加速器装置１の下方を遮蔽する図示しない床スラブと、円形状に配設された加速器装置１の電磁石１０，１０，…の内側空間に立設されて天井スラブを支持する柱（支持部材）３，３，…と、を備えている。

本実施形態では、加速器装置１として、粒子を円形軌道にて加速させるシンクロトロン加速器を使用する。
この加速器装置１は、図示しないイオン源から取り出された加速粒子を、図示しない線形加速器を介して電磁石１０，１０，…により構成された円形軌道に打ち込むことで、加速粒子のエネルギーを増加させるものである。つまり、加速粒子は、電磁石１０，１０，…を介して円形軌道を周回するたびに加速されて、エネルギーが増加される。そして、加速粒子が最高エネルギーに到達したら円形軌道から取り出す。

加速器装置１は、所定の半径からなる円周上に、所定の間隔を開けて複数の電磁石１０，１０，…を配置することにより、加速粒子の円形軌道を構成している。本実施形態では、正八角形Ｃの各角部にそれぞれ電磁石１０，１０，…を配置することにより、構成されている。なお、電磁石１０の個数や配置の間隔等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

電磁石１０は、直線状に放射される加速粒子の方向を偏向させて、加速粒子が略円形の軌道（以下、単に「円形軌道」という場合がある）上を周回するようにするものである。
電磁石１０の形状寸法等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能であるが、本実施形態では、円弧状に形成されたものを使用する。

電磁石１０は、加速粒子が所定の円形軌道上を周回することが可能となるように、加速装置１の中心を基準点Ｐ_０として位置調整を行う。この位置調整は、基準点Ｐ_０から電磁石１０の両端に設定された測点Ｐ_１，Ｐ_２を視準することにより、測量を行うことで、詳細に行う。なお、本実施形態では、加速粒子の円形軌道の中心（加速器装置１の中心）に基準点Ｐ_０を設定するものとしたが、基準点Ｐ_０の設定箇所は、電磁石１０，１０，…の内側空間であれば中心からずれた位置でもよく、適宜設定することが可能である。

遮蔽壁２は、加速器装置１の外周囲を覆うように構成されたコンクリート壁であって、加速器装置１から発さられる放射線が外部に漏洩することがないように、十分な厚み（例えば３ｍ）を有して構成されている。
本実施形態では、加速器装置１の周囲を囲う遮蔽壁２により、加速器設置室Ｒが略正方形に形成されている。

遮蔽壁２は、現場施工により構築してもよいし、また、プレキャスト部材を配置することにより構築してもよい。また、ブロック部材を積み上げることにより構築してもよい。

天井スラブは、遮蔽壁２の上方の開口部を遮蔽するコンクリート造の構造部材であって、遮蔽壁２と同様に、加速器装置１から発せられる放射線が、外部に漏洩することがない、厚みを有して構成されている。
また、この加速器設置室の底部には、所定の部材厚により構成されたコンクリート造の床スラブが配置されていて、放射線等が下方に漏洩することが防止されている。

柱３は、コンクリートにより構成されており、遮蔽壁２により囲まれた空間の中央部であって、加速器装置１の中央に設定された基準点Ｐ_０の周囲で、かつ、電磁石１０，１０，…により構成された加速粒子の円形軌道の内周側に配置されている。
本実施形態では、柱３を４本配置するものとし、各柱３は、加速器装置１の中央に配置された基準点Ｐ_０と電磁石１０の両端に設けられた第一の測点Ｐ_１および第二の測点Ｐ_２とを結ぶ二本の直線である第一の測線Ｌ_１および第二の測線Ｌ_２の間に配置されている。なお、本明細書において、第一の測点Ｐ_１と第二の測点Ｐ_２を区別しない場合は、単に「測点Ｐ_１，Ｐ_２」という。同様に、第一の測線Ｌ_１と第二の測線Ｌ_２を区別しない場合は、単に「測線Ｌ_１，Ｌ_２」という。

柱３は、側面が二本の測線Ｌ_１，Ｌ_２に沿って形成されることで、基準点Ｐ_０側の幅が狭く、電磁石１０側の幅が広い、台形断面に形成されている。

本実施形態にかかる加速器設置室Ｒは、柱３が台形断面に形成されていて、加速器装置１の中央に配置された基準点Ｐ_０と電磁石１０に設けられた二つの測点Ｐ_１，Ｐ_２とを結ぶ二本の測線Ｌ_１，Ｌ_２の間に配設されるように構成されているため、電磁石１０の位置調整（アライメント）の際に、電磁石１０が柱３の陰に配置されて、位置調整ができなくなることがない。
そのため、柱３に視準のための貫通孔（図２（ｂ）参照）を形成するなどの処置を要することなく、電磁石１０の位置調整を行うことが可能となる。したがって、貫通孔の形成に要する手間や欠損部に対する補修や補強等に要する手間等を省略することが可能となり、また、その費用も削減することが可能となる。

また、柱３は、断面が台形状に形成されており、その長辺長（測線に沿った辺の長さ）を長くすることで、柱３の断面形状を大きくすることが可能なため、加速器設置室Ｒの耐力の増強が可能となる。また、柱３の断面を大きくすることで、天井スラブの梁の小断面化も可能となるため、好適である。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態では、柱（支持部材）３として、側面を二本の測線Ｌ_１，Ｌ_２に沿って形成することで断面台形に形成するものとしたが、基準点Ｐ_０と電磁石１０に設定された二つの測点Ｐ_１，Ｐ_２とを結ぶ二本の測線Ｌ_１，Ｌ_２の間に配置することが可能であれば、柱（支持部材）３の断面形状は限定されるものではない。

また、前記実施形態では、天井スラブを支持する支持部材として、柱３を構築する場合について説明したが、柱３の変わりに例えば構造壁等、他の支持部材を構築してもよい。
また、前記実施形態では、柱３を４本配置するものとしたが、柱３の本数は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

また、前記実施形態では、図１に示すように、一つの電磁石１０の両端部に設定された測点Ｐ_１，Ｐ_２と基準点Ｐ_０とを結ぶ二本の測線Ｌ_１，Ｌ_２の間に柱３を配置するものとしたが、柱３は、測線を遮断しない位置であれば、前記構成に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、隣り合う電磁石１０，１０の端部にそれぞれ設定された第一の測点Ｐ_１および第二の測点Ｐ_２と基準点Ｐ_０とを結ぶ第一の測線Ｌ_１および第二の測線Ｌ_２の間に収まるように柱３を配置してもよい。

また、前記実施形態では、加速器設置室Ｒを略正方形状に形成するものとしたが、加速器設置室Ｒの平面形状は限定されるものではなく、加速器装置１の配置等応じて適宜設定することが可能である。

また、前記実施形態では、電磁石１０の両端に測点Ｐ_１，Ｐ_２を設けるものとしたが、電磁石１０の測点（第一の測点Ｐ_１または第二の測点Ｐ_２）を設ける位置は、電磁石１０の先端に限定されないことはいうまでもなく、適宜設定することが可能である。

本発明の好適な実施形態に係る加速器設置室を示す平面図である。 本発明の好適な実施形態に係る加速器設置室の変形例を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は従来の加速器設置室を示す平面図である。

符号の説明

１ 加速器装置
１０ 電磁石
２ 遮蔽壁
３ 柱（支持部材）
Ｒ 加速器設置室
Ｐ_０ 基準点
Ｐ_１，Ｐ_２ 測点
Ｌ_１，Ｌ_２ 測線

Claims (2)

1. 加速器装置の周囲を覆うように構築された遮蔽壁と、
   前記加速器装置の上方に配設されて前記遮蔽壁の上部空間を遮蔽する天井スラブと、
   前記加速器装置の内側空間に立設されて前記天井スラブを支持する支持部材と、を備える加速器設置室であって、
   前記支持部材が、前記内側空間に設定された基準点と前記加速器装置を構成する電磁石に設定された二つの測点とを結ぶ隣り合う二本の直線の間に配置されていることを特徴とする、
   加速器設置室。
2. 前記支持部材は、その側面が前記二本の直線に沿って形成されることで、台形状の断面に形成されていることを特徴とする、
   請求項１に記載の加速器設置室。

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