JP6979334B2

JP6979334B2 - Self-shielding cyclotron system

Info

Publication number: JP6979334B2
Application number: JP2017215766A
Authority: JP
Inventors: フランシスコゲラゴメス; 愛実谷口; 喜信村上; 敬小田; 悟史上野; 雄貴山口
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: JP2019087461A

Description

本発明は、自己シールド型サイクロトロンシステムに関する。 The present invention relates to a self-shielding cyclotron system.

特許文献１に示すように、サイクロトロンを内部に収容し、サイクロトロンから放出される放射線が外部に放出されることを抑制する自己シールドを備えた自己シールド型サイクロトロンシステムが知られている。近年、金属層を有するターゲットへ荷電粒子線を照射することで、固体の放射性同位元素（ＲＩ：ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）を得る装置が開発されている。このような放射性同位元素は、病院等でのＰＥＴ検査（ポジトロン断層撮影検査）等に使用される放射性薬剤を製造するため用いられる。例えば、特許文献２では、固体の放射性同位元素が付着したターゲットが溶解装置に搬送され、当該溶解装置内にて放射性同位元素を溶解することで、当該ＲＩの回収が行われる。 As shown in Patent Document 1, there is known a self-shielding cyclotron system having a self-shield that houses a cyclotron inside and suppresses radiation emitted from the cyclotron to be emitted to the outside. In recent years, a device for obtaining a solid radioisotope (RI: Radio Isotope) by irradiating a target having a metal layer with a charged particle beam has been developed. Such radioisotopes are used for producing radiopharmaceuticals used for PET inspection (positron emission tomography inspection) and the like in hospitals and the like. For example, in Patent Document 2, a target to which a solid radioisotope is attached is transported to a melting device, and the radioisotope is dissolved in the melting device to recover the RI.

特開２０００−１０５２９３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-105293 特開２０１４−１１５２２９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-115229

ここで、荷電粒子線照射後のターゲットは放射化している。従って、ターゲットを照射装置から取り出して溶解装置へ取り付ける際における、被曝に対する安全性を更に向上することが求められている。 Here, the target after irradiation with the charged particle beam is activated. Therefore, it is required to further improve the safety against radiation exposure when the target is taken out from the irradiation device and attached to the dissolution device.

本発明は、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる自己シールド型サイクロトロンを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a self-shielding cyclotron capable of further improving the safety against radiation exposure when obtaining a radioisotope.

本発明に係る自己シールド型サイクロトロンシステムは、荷電粒子線を出射するサイクロトロンと、建屋内に配置され、サイクロトロンを内部に収容し、サイクロトロンから放出される放射線が外部に放出されることを抑制する自己シールドと、を備える自己シールド型サイクロトロンシステムであって、金属層を有するターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持するターゲット保持部と、ターゲットにおける放射性同位元素を含有する金属層を溶解させる溶解部と、ターゲット保持部から溶解部へターゲットを搬送する搬送部と、を備え、ターゲット保持部、溶解部、及び搬送部は、自己シールド内に配置されている。 The self-shielding cyclotron system according to the present invention includes a cyclotron that emits charged particle beams and a self that is placed inside the building and houses the cyclotron inside to suppress the emission of radiation emitted from the cyclotron to the outside. A self-shielding cyclotron system equipped with a shield, a target holding part that holds a target having a metal layer at an irradiation position of a charged particle beam, and a melting part that dissolves a metal layer containing a radioisotope in the target. A transport section for transporting the target from the target holding section to the melting section is provided, and the target holding section, the melting section, and the transport section are arranged in the self-shield.

本発明に係る自己シールド型サイクロトロンシステムにおいて、ターゲット保持部は、金属層を有するターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持する。従って、ターゲット保持部で保持されたターゲットには、荷電粒子線が照射される。これにより、ターゲットの金属層のうち、荷電粒子線が照射された箇所には、放射性同位元素が形成される。また、溶解部は、ターゲットにおける放射性同位元素を含有する金属層を溶解させる。これにより、溶解液を回収することで、放射性同位元素を回収することが可能となる。搬送部は、ターゲットへの荷電粒子線の照射が行われるターゲット保持部から、放射性同位元素を回収する溶解部へ、ターゲットを搬送する。ここで、ターゲット保持部、溶解部、及び搬送部は、自己シールド内に配置されている。従って、荷電粒子線をターゲットに照射する工程、放射性同位元素を溶解によって回収する工程、及び両工程間におけるターゲットの搬送を行う工程は、いずれも自己シールド内にて行われる。従って、各工程において、荷電粒子線照射後のターゲットから放出される放射線は、自己シールドによって遮断される。以上により、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる。 In the self-shielding cyclotron system according to the present invention, the target holding portion holds the target having the metal layer at the irradiation position of the charged particle beam. Therefore, the target held by the target holding portion is irradiated with a charged particle beam. As a result, a radioactive isotope is formed in the portion of the target metal layer irradiated with the charged particle beam. The melting section also dissolves the radioactive isotope-containing metal layer at the target. This makes it possible to recover the radioactive isotope by recovering the solution. The transport unit transports the target from the target holding unit where the target is irradiated with the charged particle beam to the melting unit where the radioisotope is recovered. Here, the target holding portion, the melting portion, and the conveying portion are arranged in the self-shield. Therefore, the step of irradiating the target with the charged particle beam, the step of recovering the radioisotope by dissolution, and the step of transporting the target between the two steps are all performed in the self-shield. Therefore, in each step, the radiation emitted from the target after irradiation with the charged particle beam is blocked by the self-shield. As a result, the safety against radiation exposure when obtaining a radioisotope can be further improved.

自己シールド型サイクロトロンシステムは、制御部を更に備え、制御部は、金属層への荷電粒子線の照射の後、ターゲット保持部に保持されたターゲットを溶解部へ搬送するように、搬送部を制御してよい。これにより、搬送部によるターゲットの搬送が、制御部によって自動的に行われる。これにより、作業者に対する被曝を更に抑制することができる。また、制御部が自動的にターゲットの搬送を行うことで、作業時間の短縮を図ることができる。 The self-shielding cyclotron system further includes a control unit, which controls the transport unit so that the target held in the target holding unit is transported to the melting unit after the metal layer is irradiated with the charged particle beam. You can do it. As a result, the control unit automatically transports the target by the transport unit. Thereby, the exposure to the worker can be further suppressed. In addition, the work time can be shortened by automatically transporting the target by the control unit.

本発明によれば、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる自己シールド型サイクロトロンを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a self-shielding cyclotron capable of further improving the safety against radiation exposure when obtaining a radioisotope.

本発明の一実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the self-shielding type cyclotron system which concerns on one Embodiment of this invention. ターゲットの斜視図である。It is a perspective view of a target. 放射性同位元素製造部の拡大図である。It is an enlarged view of the radioisotope manufacturing department. 制御部の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of a control part. 放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the operation of a radioisotope manufacturing part. 放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the operation of a radioisotope manufacturing part. 放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the operation of a radioisotope manufacturing part. 放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the operation of a radioisotope manufacturing part. 放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the operation of a radioisotope manufacturing part. 変形例に係る自己シールド型サイクロトロンを示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the self-shielding type cyclotron which concerns on the modification.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same parts or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図１に示されるように、自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、建屋１５０の内部に設けられるシステムである。本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、荷電粒子線を用いて放射性同位元素（以下、ＲＩと称する場合がある）を製造するシステムである。自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、例えばＰＥＴ用サイクロトロンとして使用可能であり、当該システムで製造されたＲＩは、例えば放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）である放射性薬剤（放射性医薬品を含む）の製造に用いられる。病院等のＰＥＴ検査（陽電子断層撮影検査）に使用される放射性同位元素標識化合物としては、^１８Ｆ−ＦＬＴ（フルオロチミジン）、^１８Ｆ−ＦＭＩＳＯ（フルオロソニダゾール）、^１１Ｃ−ラクロプライド等がある。 As shown in FIG. 1, the self-shielding cyclotron system 100 is a system provided inside the building 150. The self-shielding cyclotron system 100 according to the present embodiment is a system for producing a radioisotope (hereinafter, may be referred to as RI) using a charged particle beam. The self-shielding cyclotron system 100 can be used, for example, as a cyclotron for PET, and the RI produced by the system can be used, for example, for producing a radiopharmaceutical (including a radiopharmaceutical) which is a radioisotope-labeled compound (RI compound). Used. Radioisotope-labeled compounds used for PET inspection (positron emission tomography inspection) in hospitals include ¹⁸ F-FLT ( ^{fluorotimidine), 18} F-FMISO (fluorosonidazole), ¹¹ C-raclopride and the like. ..

自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、サイクロトロン２と、放射性同位元素製造部３と、自己シールド４と、を備えている。自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、建屋１５０の内部のサイクロトロン室１５２において、当該建屋の床面１５１上に設置されている。サイクロトロン室１５２は、コンクリート（遮蔽壁）で覆われた部屋である。従って、使用者は、自己シールド型サイクロトロンシステム１００を用いることで、建屋内にて放射性同位元素をその場で取得することができる。 The self-shielding cyclotron system 100 includes a cyclotron 2, a radioisotope manufacturing unit 3, and a self-shield 4. The self-shielding cyclotron system 100 is installed on the floor surface 151 of the building in the cyclotron room 152 inside the building 150. The cyclotron room 152 is a room covered with concrete (shielding wall). Therefore, the user can obtain the radioisotope on the spot in the building by using the self-shielding cyclotron system 100.

サイクロトロン２は、荷電粒子線を出射する加速器である。サイクロトロン２は、イオン源から荷電粒子を加速空間内に供給し、加速空間内の荷電粒子を加速して荷電粒子線を出力する縦置きの円形加速器である。サイクロトロン２は、一対の磁極と、真空箱と、これらの一対の磁極及び真空箱を取り囲む環状のヨークとを有している。一対の磁極は、一部が真空箱内で主面同士が所定間隔空けて対面している。これらの一対の磁極の隙間内で、荷電粒子が多重加速される。荷電粒子としては、例えば陽子、重粒子（重イオン）などが挙げられる。本実施形態では、サイクロトロン２は、荷電粒子線を出射する複数のポート２ａを備えている。複数のポート２ａの一つに、後述のターゲット保持部２０が形成される。サイクロトロン２は、加速空間内の荷電粒子線の軌道を調整して、所望のポート２ａから荷電粒子線を取り出す。 The cyclotron 2 is an accelerator that emits a charged particle beam. The cyclotron 2 is a vertically installed circular accelerator that supplies charged particles from an ion source into the acceleration space, accelerates the charged particles in the acceleration space, and outputs a charged particle beam. The cyclotron 2 has a pair of magnetic poles, a vacuum box, and an annular yoke surrounding the pair of magnetic poles and the vacuum box. A part of the pair of magnetic poles face each other in a vacuum box with the main surfaces facing each other at a predetermined interval. Within the gap between these pair of magnetic poles, the charged particles are multiple accelerated. Examples of charged particles include protons and heavy particles (heavy ions). In this embodiment, the cyclotron 2 includes a plurality of ports 2a that emit charged particle beams. A target holding portion 20, which will be described later, is formed in one of the plurality of ports 2a. The cyclotron 2 adjusts the trajectory of the charged particle beam in the acceleration space to extract the charged particle beam from the desired port 2a.

自己シールド４は、建屋内に配置され、サイクロトロン２を内部に収容し、サイクロトロン２から放出される放射線がサイクロトロン室１５２に放出されることを抑制する。自己シールド４は、サイクロトロン２を全方向から覆うことで、全方向において放射線を遮蔽することができる。本実施形態では、自己シールド４は六面体の箱形構造を有しているが、形状は特に限定されない。自己シールド４は、建屋１５０の内部空間（サイクロトロン室１５２）と、自己シールド型サイクロトロンシステム１００の内部空間１２０とを隔てている。建屋１５０の内部空間は、他の機器が設置されたり、作業者などが通行することができる空間として構成されてもよい。従って、建屋の室内に単にサイクロトロン２を配置したものと、本実施形態の自己シールド型サイクロトロンシステム１００とは異なっており、建屋の部屋を構成する周囲の壁は、自己シールド４には該当しない。自己シールド４の壁は、例えば、ポリエチレン、鉄、鉛、重コンクリートなどの材質によって構成される。自己シールド４内には、サイクロトロン２の他、当該サイクロトロン２を運転させるための真空ポンプや配線等も配置されている。また、自己シールド４内には、放射性同位元素製造部３の構成要素も配置されている。 The self-shield 4 is arranged inside the building and houses the cyclotron 2 inside, and suppresses the radiation emitted from the cyclotron 2 from being emitted to the cyclotron chamber 152. The self-shield 4 can shield radiation in all directions by covering the cyclotron 2 from all directions. In the present embodiment, the self-shield 4 has a hexahedral box-shaped structure, but the shape is not particularly limited. The self-shield 4 separates the internal space of the building 150 (cyclotron chamber 152) from the internal space 120 of the self-shielded cyclotron system 100. The internal space of the building 150 may be configured as a space in which other equipment can be installed or a worker or the like can pass through. Therefore, the cyclotron 2 simply arranged in the room of the building is different from the self-shielding cyclotron system 100 of the present embodiment, and the surrounding walls constituting the room of the building do not correspond to the self-shield 4. The wall of the self-shield 4 is made of a material such as polyethylene, iron, lead, or heavy concrete. In addition to the cyclotron 2, a vacuum pump, wiring, and the like for operating the cyclotron 2 are also arranged in the self-shield 4. In addition, the components of the radioisotope production unit 3 are also arranged in the self-shield 4.

放射性同位元素製造部３は、ターゲット１０に対して荷電粒子線を照射し、当該照射によって生成された放射性同位元素を溶解させて回収する部分である。放射性同位元素製造部３は、サイクロトロン２の外周部付近に形成されており、自己シールド４内に配置されている。放射性同位元素製造部３で得られた放射性同位元素を含む溶解液は、輸送管１６１を介して、溶解液中の放射性同位元素の精製を行う精製装置や薬剤の合成を行う合成装置などの装置１６０へ送られる。 The radioisotope production unit 3 is a portion that irradiates the target 10 with a charged particle beam to dissolve and recover the radioisotope generated by the irradiation. The radioisotope manufacturing unit 3 is formed near the outer peripheral portion of the cyclotron 2 and is arranged in the self-shield 4. The solution containing the radioisotope obtained by the radioisotope manufacturing unit 3 is an apparatus such as a purification device for purifying the radioisotope in the solution and a synthesis device for synthesizing a drug via a transport pipe 161. Sent to 160.

図２を参照して、ターゲット１０について説明する。ターゲット１０は、ターゲット基板１３と、金属層１１と、を備える。ターゲット１０は、具体的には、図２に示すように、金属板で構成されるターゲット基板１３上に、ターゲット材料としての金属層１１が形成される。なお、金属層１１は、純度の高い金属の層に限らず、金属酸化物の層でもよい。当該ターゲット基板１３を装置にセットして、金属層１１に荷電粒子線Ｂが照射されることにより、照射された部分に微量の放射性同位元素１２が生成する。これにより金属層１１中に放射性同位元素１２が含有される。ターゲット基板１３の材料として、溶解液で溶解しない材料が採用され、例えば、Ａｕ、Ｐｔなどが採用される。図２に示すターゲット基板１３は円板状に形成されているが、形状や厚さは特に限定されない。ターゲット材料である金属層１１の材料として、例えば、^６４Ｎｉ、^８９Ｙ、^１００Ｍｏ、^６８Ｚｎなどが挙げられる。当該金属層１１に対応して生成される放射性同位元素１２として、^６４Ｃｕ、^８９Ｚｒ、^９９ｍＴｃ、^６８Ｇａなどが挙げられる。金属層１１は、ターゲット基板１３の表面１０ａにめっき処理を施すことによって形成される。また、めっき処理に限らず、板状の金属層をターゲット基板１３に貼り付けてもよい。図２に示す金属層１１は、ターゲット基板１３の中央位置に円形状に形成されているが、形状や位置は特に限定されない。なお、ターゲット基板１３の裏面１０ｂには、金属層１１に荷電粒子線Ｂが照射されるとき、冷却水などが供給される。これにより、荷電粒子線Ｂの照射による金属層１１（及びターゲット基板１３）の発熱を、冷却水等で吸収することができる。 The target 10 will be described with reference to FIG. The target 10 includes a target substrate 13 and a metal layer 11. Specifically, as shown in FIG. 2, the target 10 has a metal layer 11 as a target material formed on a target substrate 13 made of a metal plate. The metal layer 11 is not limited to a high-purity metal layer, but may be a metal oxide layer. When the target substrate 13 is set in the apparatus and the metal layer 11 is irradiated with the charged particle beam B, a trace amount of the radioactive isotope 12 is generated in the irradiated portion. As a result, the radioactive isotope 12 is contained in the metal layer 11. As the material of the target substrate 13, a material that does not dissolve in the dissolution liquid is adopted, and for example, Au, Pt and the like are adopted. The target substrate 13 shown in FIG. 2 is formed in a disk shape, but the shape and thickness are not particularly limited. Examples of the material of the metal layer 11 as the target material include ⁶⁴ Ni, ⁸⁹ Y, ¹⁰⁰ Mo, ⁶⁸ Zn and the like. Examples of the radioisotope 12 produced corresponding to the metal layer 11 include ⁶⁴ Cu, ⁸⁹ Zr, ^{99 m} Tc, ⁶⁸ Ga and the like. The metal layer 11 is formed by subjecting the surface 10a of the target substrate 13 to a plating treatment. Further, the present invention is not limited to the plating process, and a plate-shaped metal layer may be attached to the target substrate 13. The metal layer 11 shown in FIG. 2 is formed in a circular shape at the center position of the target substrate 13, but the shape and position are not particularly limited. When the metal layer 11 is irradiated with the charged particle beam B, cooling water or the like is supplied to the back surface 10b of the target substrate 13. As a result, the heat generated by the metal layer 11 (and the target substrate 13) due to the irradiation of the charged particle beam B can be absorbed by the cooling water or the like.

次に、図３を参照して、放射性同位元素製造部３の構成の詳細について説明する。放射性同位元素製造部３は、ターゲット保持部２０と、溶解部２１と、搬送部２２と、制御部５０を備える。 Next, with reference to FIG. 3, the details of the configuration of the radioisotope production unit 3 will be described. The radioisotope manufacturing unit 3 includes a target holding unit 20, a melting unit 21, a transport unit 22, and a control unit 50.

ターゲット保持部２０は、金属層１１を有するターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置にて保持する。また、ターゲット保持部２０は、ターゲット１０に対する荷電粒子線Ｂの照射が終了したら、ターゲット１０の保持を解除する。具体的には、ターゲット保持部２０は、固定ユニット２３と、可動ユニット２４と、を備える。ターゲット保持部２０は、ターゲット１０を固定ユニット２３と可動ユニット２４とで挟み込むことによって、ターゲット１０を照射位置ＲＰに保持する。固定ユニット２３及び可動ユニット２４は、いずれも自己シールド４内に収容されている。 The target holding unit 20 holds the target 10 having the metal layer 11 at the irradiation position of the charged particle beam B. Further, the target holding unit 20 releases the holding of the target 10 when the irradiation of the charged particle beam B to the target 10 is completed. Specifically, the target holding unit 20 includes a fixed unit 23 and a movable unit 24. The target holding unit 20 holds the target 10 at the irradiation position RP by sandwiching the target 10 between the fixed unit 23 and the movable unit 24. Both the fixed unit 23 and the movable unit 24 are housed in the self-shield 4.

固定ユニット２３は、サイクロトロン２の外周部に固定された筒状の部材である。固定ユニット２３は、サイクロトロン２から出射される荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬに沿って延びた状態で、サイクロトロン２の外周から突出した状態で設けられる。固定ユニット２３は、荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬに対応する位置に当該荷電粒子線Ｂを通過させるための内部空間２６を備えている。内部空間２６は、照射軸ＢＬを中心線として、当該照射軸ＢＬに沿って延びるように形成される。固定ユニット２３及び内部空間２６は、水平方向に対して、下方へ傾斜するように配置されている。 The fixing unit 23 is a tubular member fixed to the outer peripheral portion of the cyclotron 2. The fixed unit 23 is provided in a state of extending along the irradiation axis BL of the charged particle beam B emitted from the cyclotron 2 and in a state of projecting from the outer periphery of the cyclotron 2. The fixed unit 23 includes an internal space 26 for passing the charged particle beam B at a position corresponding to the irradiation axis BL of the charged particle beam B. The internal space 26 is formed so as to extend along the irradiation axis BL with the irradiation axis BL as the center line. The fixed unit 23 and the internal space 26 are arranged so as to be inclined downward with respect to the horizontal direction.

固定ユニット２３は、下端側に、可動ユニット２４の上面と対向する対向面２３ａとして水平方向に広がる面を有している。固定ユニット２３は、対向面２３ａの位置でターゲット１０を保持する。対向面２３ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面２３ａは、シール部材を介してターゲット１０と当接することで、ターゲット１０に対するシール面としても機能する。本実施形態では、対向面２３ａにおいて内部空間２６が開口する箇所（さらにそのうちの照射軸ＢＬの位置）が照射位置ＲＰに該当する。従って、ターゲット保持部２０がターゲット１０を保持するときは、ターゲット１０のうち、金属層１１が内部空間２６の開口に配置されるように保持する。 The fixed unit 23 has a surface extending in the horizontal direction as a facing surface 23a facing the upper surface of the movable unit 24 on the lower end side. The fixed unit 23 holds the target 10 at the position of the facing surface 23a. A sealing member such as an O-ring is provided on the facing surface 23a. The facing surface 23a also functions as a sealing surface for the target 10 by coming into contact with the target 10 via the sealing member. In the present embodiment, the portion of the facing surface 23a where the internal space 26 opens (furthermore, the position of the irradiation axis BL) corresponds to the irradiation position RP. Therefore, when the target holding portion 20 holds the target 10, the metal layer 11 of the targets 10 is held so as to be arranged in the opening of the internal space 26.

固定ユニット２３は、内部空間２６の中途位置に、真空ホイル２５を備えている。真空ホイル２５は、内部空間２６のうち、真空ホイル２５より上流側の領域を真空に保つ。 The fixed unit 23 is provided with a vacuum foil 25 at a position in the middle of the internal space 26. The vacuum foil 25 keeps the region upstream of the vacuum foil 25 in the internal space 26 in a vacuum.

固定ユニット２３は、照射位置に配置された荷電粒子線Ｂ及び真空ホイル２５にヘリウムなどのガスを吹き付ける流路２７を有している。流路２７は、メイン流路２７ａと、当該メイン流路２７ａから分岐する分岐流路２７ｂ，２７ｃを有する。分岐流路２７ｂは、真空ホイル２５へ向かって延びており、当該真空ホイル２５にガスを吹き付ける。分岐流路２７ｃは、ターゲット１０の照射位置ＲＰへ向けて延びており、保持されたターゲット１０に対してガスを吹き付ける。 The fixed unit 23 has a flow path 27 for blowing a gas such as helium onto the charged particle beam B and the vacuum foil 25 arranged at the irradiation position. The flow path 27 has a main flow path 27a and branch flow paths 27b and 27c branching from the main flow path 27a. The branch flow path 27b extends toward the vacuum foil 25 and blows gas onto the vacuum foil 25. The branch flow path 27c extends toward the irradiation position RP of the target 10 and blows gas onto the held target 10.

可動ユニット２４は、固定ユニット２３に対して上下方向に進退する。可動ユニット２４は、ターゲット１０を搬送トレイ６０に設置する際には、固定ユニット２３から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット２４は、ターゲット１０を照射位置ＲＰに保持する際には、固定ユニット２３との間でターゲット１０を挟み込む位置に配置される（図５参照）。 The movable unit 24 moves up and down with respect to the fixed unit 23. When the target 10 is installed on the transport tray 60, the movable unit 24 is arranged at a position separated downward from the fixed unit 23. When the target 10 is held at the irradiation position RP, the movable unit 24 is arranged at a position where the target 10 is sandwiched between the movable unit 24 and the fixed unit 23 (see FIG. 5).

可動ユニット２４は、上下方向に延びる円柱状の形状を有している。可動ユニット２４は、外周面の一部において、上下方向へ移動する駆動機構２８と接続されている。可動ユニット２４の上端には、上方へ突出する小径部２９が形成されている。小径部２９の径は、少なくとも後述の搬送トレイ６０の内周部の径よりも小さい。これにより、小径部２９は、搬送トレイ６０の内周側の貫通孔を通過して、ターゲット１０と当接し、当該ターゲット１０を上方の固定ユニット２３に押し付ける。 The movable unit 24 has a columnar shape extending in the vertical direction. The movable unit 24 is connected to a drive mechanism 28 that moves in the vertical direction on a part of the outer peripheral surface. A small diameter portion 29 projecting upward is formed at the upper end of the movable unit 24. The diameter of the small diameter portion 29 is at least smaller than the diameter of the inner peripheral portion of the transport tray 60 described later. As a result, the small diameter portion 29 passes through the through hole on the inner peripheral side of the transport tray 60, comes into contact with the target 10, and presses the target 10 against the upper fixing unit 23.

可動ユニット２４は、小径部２９の上端側に、固定ユニット２３の対向面２３ａと対向する対向面２４ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面２４ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面２４ａは、シール部材を介してターゲット１０と当接することで、ターゲット１０に対するシール面としても機能する。ターゲット保持部２０がターゲット１０を保持するときは、対向面２３ａと対向面２４ａとがターゲット１０を挟み込む（図５参照）。 The movable unit 24 has a surface on the upper end side of the small diameter portion 29 that spreads horizontally as a facing surface 24a facing the facing surface 23a of the fixed unit 23. A sealing member such as an O-ring is provided on the facing surface 24a. The facing surface 24a also functions as a sealing surface for the target 10 by coming into contact with the target 10 via the sealing member. When the target holding portion 20 holds the target 10, the facing surface 23a and the facing surface 24a sandwich the target 10 (see FIG. 5).

なお、可動ユニット２４は、対向面２４ａで開口する内部空間３１を有する。内部空間３１は、ターゲット１０を冷却するための冷却媒体を貯留するための空間である。内部空間３１には、冷却媒体を供給するための供給管３２と、冷却媒体を排出するための排出管３３と、が接続されている。 The movable unit 24 has an internal space 31 that opens at the facing surface 24a. The internal space 31 is a space for storing a cooling medium for cooling the target 10. A supply pipe 32 for supplying a cooling medium and a discharge pipe 33 for discharging the cooling medium are connected to the internal space 31.

溶解部２１は、ターゲット１０における放射性同位元素を含有する金属層１１を溶解させる。溶解部２１は、固定ユニット４０と、可動ユニット４１と、を備える。溶解部２１は、ターゲット１０を固定ユニット４０と可動ユニット４１とで挟み込んで保持する。溶解部２１は、ターゲット１０を保持した状態にて、少なくとも金属層１１に対して溶解液を供給し、当該溶解液に放射性同位元素を含む金属層１１の金属を溶解させ、当該溶解液を放射性同位元素ごと回収する。溶解液として、塩酸、硝酸等が採用される。固定ユニット４０及び可動ユニット４１は、自己シールド４内に収容されている。 The melting section 21 melts the metal layer 11 containing the radioisotope in the target 10. The melting unit 21 includes a fixed unit 40 and a movable unit 41. The melting unit 21 sandwiches and holds the target 10 between the fixed unit 40 and the movable unit 41. The melting unit 21 supplies a melting solution to at least the metal layer 11 while holding the target 10, dissolves the metal of the metal layer 11 containing a radioactive isotope in the melting solution, and makes the melting solution radioactive. Collect all isotopes. Hydrochloric acid, nitric acid or the like is adopted as the solution. The fixed unit 40 and the movable unit 41 are housed in the self-shield 4.

固定ユニット４０は、ターゲット保持部２０の固定ユニット２３から、サイクロトロン２の反対側へ離間する位置に配置される。固定ユニット４０は、上下方向に延びる円筒状の本体部４８と、本体部４８を外周側で支持する支持部４９と、を備える。本体部４８は、下端側に、可動ユニット４１と対向する対向面４０ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面４０ａの位置にターゲット１０が保持される。対向面４０ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面４０ａは、シール部材を介してターゲット１０と当接することで、ターゲット１０に対するシール面としても機能する。対向面４０ａの位置にターゲット１０が保持される。 The fixed unit 40 is arranged at a position separated from the fixed unit 23 of the target holding portion 20 on the opposite side of the cyclotron 2. The fixing unit 40 includes a cylindrical main body portion 48 extending in the vertical direction and a support portion 49 that supports the main body portion 48 on the outer peripheral side. The main body portion 48 has a surface extending in the horizontal direction as a facing surface 40a facing the movable unit 41 on the lower end side. The target 10 is held at the position of the facing surface 40a. A sealing member such as an O-ring is provided on the facing surface 40a. The facing surface 40a also functions as a sealing surface for the target 10 by coming into contact with the target 10 via the sealing member. The target 10 is held at the position of the facing surface 40a.

本体部４８は、対向面４０ａで開口する内部空間４２を有する。内部空間４２は、ターゲット１０の金属層１１を溶解させるための溶解液を貯留するための溶解槽である。内部空間４２には、溶解液を供給するための供給管４３と、溶解液の吸引及び内部空間４２内のガスを吸引する吸引管４４と、が接続されている。対向面４０ａで開口する内部空間４２の直径は、少なくともターゲット１０の直径よりも小さく、金属層１１の直径よりも大きい。なお、対向面４０ａ自体の直径は特に限定されないが、本実施形態ではターゲット１０の直径よりも小さくなっている。 The main body 48 has an internal space 42 that opens at the facing surface 40a. The internal space 42 is a dissolution tank for storing a dissolution liquid for dissolving the metal layer 11 of the target 10. A supply pipe 43 for supplying the dissolution liquid and a suction pipe 44 for sucking the dissolution liquid and sucking the gas in the internal space 42 are connected to the internal space 42. The diameter of the internal space 42 opened by the facing surface 40a is at least smaller than the diameter of the target 10 and larger than the diameter of the metal layer 11. The diameter of the facing surface 40a itself is not particularly limited, but in the present embodiment, it is smaller than the diameter of the target 10.

支持部４９は、本体部４８の外周面から径方向外側へ広がる端面壁を有する円筒状の部材である。支持部４９は、中央位置に本体部４８を挿入するための貫通孔４９ａを備える。本体部４８の上端部付近には、フランジ部が形成されている。このフランジ部が本体部４８の貫通孔４９ａの上縁部に係合する。 The support portion 49 is a cylindrical member having an end face wall extending radially outward from the outer peripheral surface of the main body portion 48. The support portion 49 is provided with a through hole 49a for inserting the main body portion 48 at the central position. A flange portion is formed near the upper end portion of the main body portion 48. This flange portion engages with the upper edge portion of the through hole 49a of the main body portion 48.

可動ユニット４１は、固定ユニット４０に対して上下方向に進退する。可動ユニット４１は、ターゲット１０を固定ユニット４０へ取り付ける際には、固定ユニット４０から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット４１は、ターゲット１０の金属層１１を溶解部２１で溶解する際には、固定ユニット４０との間でターゲット１０を挟み込む位置に配置される（図９参照）。 The movable unit 41 moves up and down with respect to the fixed unit 40. The movable unit 41 is arranged at a position downwardly separated from the fixed unit 40 when the target 10 is attached to the fixed unit 40. The movable unit 41 is arranged at a position where the target 10 is sandwiched between the movable unit 41 and the fixed unit 40 when the metal layer 11 of the target 10 is melted by the melting portion 21 (see FIG. 9).

可動ユニット４１は、本体部４６と、本体部４６の上端側に設けられた受皿部４７と、を備える。本体部４６は、上下方向に延びる円柱状の形状を有している。本体部４６は、外周面の一部において、上下方向へ移動する駆動機構（不図示）と接続されている。本体部４６の上端には、受皿部４７を支持するための溝構造が形成されている。 The movable unit 41 includes a main body portion 46 and a saucer portion 47 provided on the upper end side of the main body portion 46. The main body 46 has a columnar shape extending in the vertical direction. The main body 46 is connected to a drive mechanism (not shown) that moves in the vertical direction on a part of the outer peripheral surface. A groove structure for supporting the saucer portion 47 is formed at the upper end of the main body portion 46.

受皿部４７は、本体部４６の上端にて水平方向に広がる底壁部４７ａと、底壁部４７ａの外周縁から上方へ立ち上がる側壁部４７ｂと、を備えている。底壁部４７ａは、固定ユニット４０の対向面４０ａと対向する対向面４１ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面４１ａは、ターゲット１０と当接する。溶解部２１がターゲット１０を保持するときは、対向面４０ａと対向面４１ａとがターゲット１０を挟み込む（図９参照）。側壁部４７ｂの内径は、ターゲット１０の直径よりも大きい。また、ターゲット１０を保持しているとき、側壁部４７ｂの上端部は、ターゲット１０よりも高い位置に配置される。従って、ターゲット１０の金属層１１を溶解している際に溶解液が内部空間４２から漏れた場合、受皿部４７が溶解液を受ける。なお、底壁部４７ａの下面側には、本体部４６の溝構造と嵌合するための凹凸構造を有する。 The saucer portion 47 includes a bottom wall portion 47a that extends horizontally at the upper end of the main body portion 46, and a side wall portion 47b that rises upward from the outer peripheral edge of the bottom wall portion 47a. The bottom wall portion 47a has a surface that extends in the horizontal direction as a facing surface 41a facing the facing surface 40a of the fixed unit 40. The facing surface 41a comes into contact with the target 10. When the melting unit 21 holds the target 10, the facing surface 40a and the facing surface 41a sandwich the target 10 (see FIG. 9). The inner diameter of the side wall portion 47b is larger than the diameter of the target 10. Further, when the target 10 is held, the upper end portion of the side wall portion 47b is arranged at a position higher than the target 10. Therefore, if the solution leaks from the internal space 42 while the metal layer 11 of the target 10 is being dissolved, the saucer portion 47 receives the solution. The lower surface side of the bottom wall portion 47a has an uneven structure for fitting with the groove structure of the main body portion 46.

溶解部２１において、溶解液と接触する本体部４８及び受皿部４７は、交換可能なディスポーザブル部品として構成されている。すなわち、本体部４８は、支持部４９に対して着脱可能に取り付けられている。受皿部４７は、本体部４６に対して着脱可能に取り付けられている。ここで、「着脱可能」とは、一度取り付けても、作業者が通常のメンテナンス作業で容易に取り外し可能な取り付け態様であることを示す。例えば、着脱可能な取り付け構造としては、ボルト接合によって取り付ける構造や、溶解中に外れない程度の強度で嵌合、係合させることで取り付ける構造などが挙げられる。例えば、溶接や溶着などの固定構造は、着脱可能な態様に該当しない。交換可能な本体部４８及び受皿部４７の材質は、例えばテフロン（登録商標）などの耐酸性が高いものを用いることができる。 In the melting section 21, the main body section 48 and the saucer section 47 that come into contact with the melting solution are configured as replaceable disposable parts. That is, the main body portion 48 is detachably attached to the support portion 49. The saucer portion 47 is detachably attached to the main body portion 46. Here, "detachable" means that even if it is attached once, it can be easily removed by an operator in normal maintenance work. For example, as a detachable mounting structure, a structure to be mounted by bolt joining, a structure to be fitted and engaged with a strength that does not come off during melting, and the like can be mentioned. For example, fixed structures such as welding and welding do not fall under the removable mode. As the material of the replaceable main body portion 48 and the saucer portion 47, those having high acid resistance such as Teflon (registered trademark) can be used.

搬送部２２は、ターゲット保持部２０から溶解部２１へターゲット１０を搬送する。搬送部２２は、自己シールド４内に配置される。搬送部２２は、ターゲット１０を載置させた状態で搬送する搬送トレイ６０と、搬送トレイ６０を駆動する搬送駆動部６１と、を備える。搬送トレイ６０は、上面側にターゲット１０を支持するための支持部を有する円環状の部材である。搬送トレイ６０は、上面における内周側の縁部に全周に渡って形成された溝部を有しており、当該溝部にターゲット１０の下面側の外周縁を載せる。搬送駆動部６１は、図示されない駆動源及び駆動力伝達機構の組み合わせによって構成される。搬送駆動部６１は、少なくとも、荷電粒子線照射後のターゲット１０を溶解部２１へ搬送するときに、搬送トレイ６０をターゲット保持部２０の位置から水平方向へ移動させることで、溶解部２１の位置へ搬送する。搬送駆動部６１は、ターゲット保持部２０の固定ユニット２３と可動ユニット２４との間の領域から、溶解部２１の固定ユニット４０と可動ユニット４１との間の領域へ、搬送トレイ６０を搬送する。なお、搬送駆動部６１は、回転モータ及びリニアモータなどの公知の駆動源と、ギア及びロッドなどの駆動力伝達機構を用いて構成されていればよい。搬送駆動部６１は、他の部材との干渉を避けることのでき、且つ所望の動作を行えるように構成されていれば、どのような構成であってもよい。なお、各段階における搬送トレイ６０の位置については、後述の動作の説明の際に詳細に説明する。 The transport unit 22 transports the target 10 from the target holding unit 20 to the melting unit 21. The transport unit 22 is arranged in the self-shield 4. The transport unit 22 includes a transport tray 60 for transporting the target 10 in a mounted state, and a transport drive unit 61 for driving the transport tray 60. The transport tray 60 is an annular member having a support portion for supporting the target 10 on the upper surface side. The transport tray 60 has a groove portion formed over the entire circumference on the inner peripheral side edge portion on the upper surface, and the outer peripheral edge on the lower surface side of the target 10 is placed on the groove portion. The transport drive unit 61 is configured by a combination of a drive source and a drive force transmission mechanism (not shown). The transport drive unit 61 moves the transport tray 60 horizontally from the position of the target holding unit 20 at least when the target 10 after irradiation with the charged particle beam is transported to the melting unit 21, so that the position of the melting unit 21 is reached. Transport to. The transport drive unit 61 transports the transport tray 60 from the region between the fixed unit 23 and the movable unit 24 of the target holding portion 20 to the region between the fixed unit 40 and the movable unit 41 of the melting unit 21. The transport drive unit 61 may be configured by using a known drive source such as a rotary motor and a linear motor, and a drive force transmission mechanism such as a gear and a rod. The transport drive unit 61 may have any configuration as long as it can avoid interference with other members and can perform a desired operation. The position of the transport tray 60 at each stage will be described in detail when the operation is described later.

制御部５０は、自己シールド型サイクロトロンシステム１００を制御する。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。制御部５０は、装置内の各センサーからの検知信号、及びＲＯＭに保存されたプログラムに基づき制御内容を決定し、自己シールド型サイクロトロンシステム１００内の各構成要素を制御する。なお、制御部５０は、一つの処理装置によって構成されていなくともよく、複数の処理装置によって構成されてよい。制御部５０は、自己シールド４内に配置されてもよく、自己シールド４外に配置されてもよい。 The control unit 50 controls the self-shielding cyclotron system 100. The control unit 50 is composed of a CPU, RAM, ROM, an input / output interface, and the like. The control unit 50 determines the control content based on the detection signal from each sensor in the device and the program stored in the ROM, and controls each component in the self-shielding cyclotron system 100. The control unit 50 does not have to be composed of one processing device, and may be configured by a plurality of processing devices. The control unit 50 may be arranged inside the self-shield 4 or may be arranged outside the self-shield 4.

制御部５０は、照射制御部５１と、保持制御部５２と、溶解制御部５３と、搬送制御部５４と、を備える。照射制御部５１は、主にサイクロトロン２を制御し、サイクロトロン２による荷電粒子線Ｂの照射に関する動作を制御する。保持制御部５２は、主にターゲット保持部２０を制御し、ターゲット保持部２０によるターゲット１０の保持に関する動作を制御する。溶解制御部５３は、主に溶解部２１を制御し、ターゲット１０の金属層１１を溶解させることに関する動作を制御する。搬送制御部５４は、主に搬送部２２を制御し、ターゲット１０の搬送に関する動作を制御する。搬送制御部５４は、金属層１１への荷電粒子線Ｂの照射の後、ターゲット保持部２０に保持されたターゲット１０を溶解部２１へ搬送するように、搬送部２２を制御する。 The control unit 50 includes an irradiation control unit 51, a holding control unit 52, a dissolution control unit 53, and a transfer control unit 54. The irradiation control unit 51 mainly controls the cyclotron 2 and controls the operation related to the irradiation of the charged particle beam B by the cyclotron 2. The holding control unit 52 mainly controls the target holding unit 20, and controls the operation related to the holding of the target 10 by the target holding unit 20. The dissolution control unit 53 mainly controls the dissolution unit 21 and controls the operation related to melting the metal layer 11 of the target 10. The transport control unit 54 mainly controls the transport unit 22 and controls the operation related to the transport of the target 10. The transport control unit 54 controls the transport unit 22 so that the target 10 held by the target holding unit 20 is transported to the melting unit 21 after the metal layer 11 is irradiated with the charged particle beam B.

次に、図３〜図９を参照して、自己シールド型サイクロトロンシステム１００の動作について、制御部５０による制御処理の内容と共に説明する。図４は、制御部５０の制御処理の内容を示すフローチャートである。図４〜図９は、動作中の各段階における放射性同位元素製造部３の状態について示す図である。なお、説明のため、図４〜９では、制御部５０及び搬送駆動部６１の表示を省略している。また、説明に用いられない符号についても適宜省略している場合がある。 Next, with reference to FIGS. 3 to 9, the operation of the self-shielding cyclotron system 100 will be described together with the content of the control process by the control unit 50. FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the control process of the control unit 50. 4 to 9 are diagrams showing the state of the radioisotope production unit 3 at each stage during operation. For the sake of explanation, the display of the control unit 50 and the transport drive unit 61 is omitted in FIGS. 4 to 9. In addition, reference numerals not used in the description may be omitted as appropriate.

図４に示すように、制御部５０は、ターゲット１０を放射性同位元素製造部３にセットするための処理を行う（ステップＳ１０）。Ｓ１０の処理では、制御部５０は、ターゲット保持部２０、溶解部２１、及び搬送部２２を初期状態の位置に配置する。制御部５０は、各構成要素の駆動部を駆動させることで、放射性同位元素製造部３を図３に示す状態とする。この状態では、可動ユニット２４は固定ユニット２３から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット４１は、固定ユニット４０から下方へ離間した位置に配置される。搬送トレイ６０は、固定ユニット２３から下方へ離間した位置であって、基準高さの位置に配置される。ここで、「基準高さ」とは、高さ方向において、固定ユニット２３と可動ユニット２４との間であり、且つ固定ユニット４０と可動ユニット４１との間の、所定の高さ位置であるものとする。当該高さ位置では、搬送トレイ６０は、水平方向に移動しても各ユニット２３，２４，４０，４１と干渉しない。制御部５０は、作業者に対して、ターゲット１０をセット可能な状態となったことをモニタ等通知してもよい。作業者が搬送トレイ６０にターゲット１０を載せたことを検知したら、制御部５０は、ターゲット１０のセットが完了したことを把握する。制御部５０は、センサーによる検知、または作業者の入力によって、ターゲット１０のセットが完了したことを検知してよい。 As shown in FIG. 4, the control unit 50 performs a process for setting the target 10 in the radioisotope production unit 3 (step S10). In the process of S10, the control unit 50 arranges the target holding unit 20, the melting unit 21, and the transport unit 22 at the positions in the initial state. The control unit 50 drives the drive unit of each component to bring the radioisotope production unit 3 into the state shown in FIG. In this state, the movable unit 24 is arranged at a position downwardly separated from the fixed unit 23. The movable unit 41 is arranged at a position downwardly separated from the fixed unit 40. The transport tray 60 is arranged at a position separated downward from the fixed unit 23 and at a position at a reference height. Here, the "reference height" is a predetermined height position between the fixed unit 23 and the movable unit 24 and between the fixed unit 40 and the movable unit 41 in the height direction. And. At the height position, the transport tray 60 does not interfere with the units 23, 24, 40, 41 even if it moves in the horizontal direction. The control unit 50 may notify the operator that the target 10 can be set, such as a monitor. When the operator detects that the target 10 is placed on the transport tray 60, the control unit 50 grasps that the setting of the target 10 is completed. The control unit 50 may detect that the setting of the target 10 is completed by the detection by the sensor or the input of the operator.

次に、制御部５０は、ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置ＲＰにて保持する処理を行う（ステップＳ２０：図４）。Ｓ２０では、制御部５０の保持制御部５２は、可動ユニット２４の駆動機構２８を制御することにより、可動ユニット２４を上方へ移動させる。これにより、図５に示すように、ターゲット１０が照射位置ＲＰにて、固定ユニット２３と可動ユニット２４とに挟まれた状態となる。なお、可動ユニット２４が上方へ移動する過程で、搬送トレイ６０に載置されたターゲット１０は、当該搬送トレイ６０の貫通孔を下方から通過して来た可動ユニット２４に支持される。このとき、搬送トレイ６０は、可動ユニット２４に支持された状態で上昇してよい。あるいは、搬送トレイ６０は、可動ユニット２４と共に上昇するように駆動してもよい。 Next, the control unit 50 performs a process of holding the target 10 at the irradiation position RP of the charged particle beam B (step S20: FIG. 4). In S20, the holding control unit 52 of the control unit 50 moves the movable unit 24 upward by controlling the drive mechanism 28 of the movable unit 24. As a result, as shown in FIG. 5, the target 10 is sandwiched between the fixed unit 23 and the movable unit 24 at the irradiation position RP. In the process of moving the movable unit 24 upward, the target 10 placed on the transport tray 60 is supported by the movable unit 24 that has passed through the through hole of the transport tray 60 from below. At this time, the transport tray 60 may rise while being supported by the movable unit 24. Alternatively, the transport tray 60 may be driven so as to rise together with the movable unit 24.

次に、制御部５０は、ターゲット１０に荷電粒子線Ｂを照射する処理を行う（ステップＳ３０：図４）。Ｓ３０では、制御部５０の照射制御部５１は、サイクロトロン２を制御することで、ターゲット１０へ荷電粒子線Ｂを照射する。このとき、保持制御部５２は、固定ユニット２３の流路２７からターゲット１０及び真空ホイル２５へヘリウムガスなどを吹き付けるように、流路系を制御する。また、保持制御部５２は、供給管３２及び排出管３３の管路系を制御して、内部空間３１へ冷却媒体を流してターゲット１０を冷却する。 Next, the control unit 50 performs a process of irradiating the target 10 with the charged particle beam B (step S30: FIG. 4). In S30, the irradiation control unit 51 of the control unit 50 irradiates the target 10 with the charged particle beam B by controlling the cyclotron 2. At this time, the holding control unit 52 controls the flow path system so as to blow helium gas or the like from the flow path 27 of the fixed unit 23 to the target 10 and the vacuum foil 25. Further, the holding control unit 52 controls the pipeline system of the supply pipe 32 and the discharge pipe 33, and causes a cooling medium to flow into the internal space 31 to cool the target 10.

Ｓ３０の処理が終了したら、制御部５０の保持制御部５２は、可動ユニット２４の駆動機構２８を制御することにより、可動ユニット２４を下方へ移動させる。これにより、図６に示すように、可動ユニット２４が初期状態の位置へ戻る。また、搬送トレイも６０も、ターゲット１０を載せた状態で、基準高さの位置に戻る。 When the processing of S30 is completed, the holding control unit 52 of the control unit 50 moves the movable unit 24 downward by controlling the drive mechanism 28 of the movable unit 24. As a result, as shown in FIG. 6, the movable unit 24 returns to the position in the initial state. Further, both the transport tray and 60 return to the position of the reference height with the target 10 placed on them.

次に、制御部５０は、ターゲット１０をターゲット保持部２０から溶解部２１へ搬送する処理を行う（ステップＳ４０：図４）Ｓ４０では、制御部５０の搬送制御部５４は、搬送部２２の搬送駆動部６１（図３参照）を制御して、搬送トレイ６０をターゲット保持部２０から溶解部２１の位置へ水平に移動させる。これにより、図７に示すように、搬送トレイ６０は、高さ方向においては基準高さの位置を維持しつつ、固定ユニット４０と可動ユニット４１との間に配置される。これにより、ターゲット１０は、内部空間４２が開口した対向面４０ａと下方側で対向する位置に配置される。 Next, the control unit 50 performs a process of transporting the target 10 from the target holding unit 20 to the melting unit 21 (step S40: FIG. 4). In S40, the transport control unit 54 of the control unit 50 transports the transport unit 22. The drive unit 61 (see FIG. 3) is controlled to horizontally move the transport tray 60 from the target holding unit 20 to the position of the melting unit 21. As a result, as shown in FIG. 7, the transport tray 60 is arranged between the fixed unit 40 and the movable unit 41 while maintaining the position of the reference height in the height direction. As a result, the target 10 is arranged at a position facing the facing surface 40a in which the internal space 42 is opened on the lower side.

次に、制御部５０は、ターゲット１０を溶解部２１へセットする処理を行う（ステップＳ５０：図４）。Ｓ５０では、図８に示すように、制御部５０の溶解制御部５３は、吸引管４４の管路系を制御して、内部空間４２を介して対向面４０ａにターゲット１０を吸着させる。なお、ターゲット１０を吸着する前に、搬送トレイ６０の上昇により、ターゲット１０を本体部４８の対向面４０ａへ押し付ける。これにより、ターゲット１０と本体部４８との間に設けられたＯリング（不図示）を押しつぶした状態で、内部空間をシールする。この後、搬送制御部５４は、搬送駆動部６１（図３参照）を制御して、搬送トレイ６０をターゲット保持部２０側の位置へ移動させておく。これにより、搬送トレイ６０が可動ユニット４１と干渉することを回避する。 Next, the control unit 50 performs a process of setting the target 10 in the melting unit 21 (step S50: FIG. 4). In S50, as shown in FIG. 8, the dissolution control unit 53 of the control unit 50 controls the pipeline system of the suction pipe 44 to attract the target 10 to the facing surface 40a via the internal space 42. Before sucking the target 10, the target 10 is pressed against the facing surface 40a of the main body 48 by raising the transport tray 60. As a result, the internal space is sealed in a state where the O-ring (not shown) provided between the target 10 and the main body 48 is crushed. After that, the transfer control unit 54 controls the transfer drive unit 61 (see FIG. 3) to move the transfer tray 60 to the position on the target holding unit 20 side. This prevents the transport tray 60 from interfering with the movable unit 41.

Ｓ５０では、溶解制御部５３は、可動ユニット４１の駆動部を制御して、可動ユニット４１を上方へ移動させる。これにより、図９に示すように、ターゲット１０は、固定ユニット４０の対向面４０ａと可動ユニット４１の対向面４１ａとに挟まれた状態となる。このとき、ターゲット１０は、受皿部４７に収容された状態で、上方から本体部４８に押圧された状態となる。 In S50, the dissolution control unit 53 controls the drive unit of the movable unit 41 to move the movable unit 41 upward. As a result, as shown in FIG. 9, the target 10 is sandwiched between the facing surface 40a of the fixed unit 40 and the facing surface 41a of the movable unit 41. At this time, the target 10 is in a state of being housed in the saucer portion 47 and pressed against the main body portion 48 from above.

次に、制御部５０は、ターゲット１０の金属層１１を溶解部２１で溶解させることにより、金属層１１に含まれる放射性同位元素を回収する処理を行う（ステップＳ６０：図４）。Ｓ６０では、制御部５０の溶解制御部５３は、供給管４３の管路系を制御して、供給管４３から内部空間４２へ溶解液ＳＬを供給する。また、溶解制御部５３は、吸引管４４の管路系を制御して、放射性同位元素が溶解した溶解液ＳＬを吸引管４４で吸引して回収する。以上により、図４に示す制御処理が終了する。なお、放射性同位元素の回収が終了した後、作業者は、ターゲット１０を本体部４８及び受皿部４７ごと取り外し、自己シールド４の外部へ出す。 Next, the control unit 50 performs a process of recovering the radioactive isotope contained in the metal layer 11 by dissolving the metal layer 11 of the target 10 in the melting unit 21 (step S60: FIG. 4). In S60, the dissolution control unit 53 of the control unit 50 controls the pipeline system of the supply pipe 43 to supply the dissolution liquid SL from the supply pipe 43 to the internal space 42. Further, the dissolution control unit 53 controls the pipeline system of the suction pipe 44, and sucks and recovers the dissolution liquid SL in which the radioisotope is dissolved by the suction pipe 44. As a result, the control process shown in FIG. 4 is completed. After the recovery of the radioisotope is completed, the operator removes the target 10 together with the main body portion 48 and the saucer portion 47 and puts them out of the self-shield 4.

放射性同位元素が溶解した溶解液ＳＬは、図１に示すように、自己シールド４の外部へ排出されて、溶解液ＳＬ中の放射性同位元素の精製を行う精製装置や薬剤の合成を行う合成装置などの装置１６０へ送られる。精製装置や合成装置は、同じ建屋１５０内に配置されていてもよく、別の建屋（施設）に配置されてもよい。同じ建屋１５０内の合成装置等に溶解液ＳＬを輸送する場合には、吸引管４４につながる輸送管１６１にて溶解液ＳＬを合成装置等へ送る。溶解液ＳＬからは放射線が放出されるため、輸送管１６１は遮蔽シールドで覆う、または、建屋１５０の遮蔽壁（床や壁）内に通す。別の建屋へ溶解液ＳＬを搬送する場合には、回収した溶解液ＳＬを遮蔽箱（外部への放射線の放出を抑制する箱であり、鉛箱のようなもの）中に貯留し、自動車等によって、この遮蔽箱ごと搬送する。 As shown in FIG. 1, the solution SL in which the radioisotope is dissolved is discharged to the outside of the self-shield 4, and is a purification device for purifying the radioisotope in the solution SL and a synthesis device for synthesizing a drug. Is sent to the device 160 such as. The refining device and the synthesis device may be arranged in the same building 150, or may be arranged in another building (facility). When transporting the solution SL to the synthesizer or the like in the same building 150, the solution SL is sent to the synthesizer or the like through the transport pipe 161 connected to the suction pipe 44. Since radiation is emitted from the solution SL, the transport pipe 161 is covered with a shielding shield or passed through a shielding wall (floor or wall) of the building 150. When transporting the solution SL to another building, the collected solution SL is stored in a shielding box (a box that suppresses the emission of radiation to the outside, such as a lead box), and is used in automobiles, etc. Will be transported together with this shield box.

次に、本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００の作用・効果について説明する。 Next, the operation / effect of the self-shielding cyclotron system 100 according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００において、ターゲット保持部２０は、金属層１１を有するターゲットを荷電粒子線Ｂの照射位置ＲＰにて保持する。従って、ターゲット保持部２０で保持されたターゲット１０には、荷電粒子線Ｂが照射される。これにより、ターゲット１０の金属層１１のうち、荷電粒子線Ｂが照射された箇所には、放射性同位元素１２が形成される。また、溶解部２１は、ターゲット１０における放射性同位元素を含有する金属層１１を溶解させる溶解部を備える。これにより、溶解液を回収することで、放射性同位元素を回収することが可能となる。搬送部２２は、ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射が行われるターゲット保持部２０から、放射性同位元素を回収する溶解部２１へ、ターゲット１０を搬送する。ここで、ターゲット保持部２０、溶解部２１、及び搬送部２２は、自己シールド４内に配置されている。従って、荷電粒子線Ｂをターゲット１０に照射する工程、放射性同位元素を溶解によって回収する工程、及び両工程間におけるターゲットの搬送を行う工程は、いずれも自己シールド４内にて行われる。従って、各工程において、荷電粒子線照射後のターゲット１０から放出される放射線は、自己シールドによって遮断される。以上により、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる。 In the self-shielding cyclotron system 100 according to the present embodiment, the target holding unit 20 holds the target having the metal layer 11 at the irradiation position RP of the charged particle beam B. Therefore, the target 10 held by the target holding unit 20 is irradiated with the charged particle beam B. As a result, the radioactive isotope 12 is formed in the portion of the metal layer 11 of the target 10 irradiated with the charged particle beam B. Further, the melting unit 21 includes a melting unit that dissolves the metal layer 11 containing the radioisotope in the target 10. This makes it possible to recover the radioactive isotope by recovering the solution. The transport unit 22 transports the target 10 from the target holding unit 20 in which the target 10 is irradiated with the charged particle beam B to the melting unit 21 for recovering the radioisotope. Here, the target holding unit 20, the melting unit 21, and the transport unit 22 are arranged in the self-shield 4. Therefore, the step of irradiating the target 10 with the charged particle beam B, the step of recovering the radioisotope by dissolution, and the step of transporting the target between the two steps are all performed in the self-shield 4. Therefore, in each step, the radiation emitted from the target 10 after the irradiation of the charged particle beam is blocked by the self-shield. As a result, the safety against radiation exposure when obtaining a radioisotope can be further improved.

自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、制御部５０を更に備え、制御部５０は、金属層１１への荷電粒子線Ｂの照射の後、ターゲット保持部２０に保持されたターゲット１０を溶解部２１へ搬送するように、搬送部２２を制御してよい。これにより、搬送部２２によるターゲット１０の搬送が、制御部５０によって自動的に行われる。これにより、被曝に対する安全性を更に向上することができる。また、制御部５０が自動的にターゲット１０の搬送を行うことで、作業時間の短縮を図ることができる。 The self-shielding cyclotron system 100 further includes a control unit 50, and the control unit 50 conveys the target 10 held by the target holding unit 20 to the melting unit 21 after irradiating the metal layer 11 with the charged particle beam B. The transport unit 22 may be controlled so as to do so. As a result, the control unit 50 automatically transports the target 10 by the transport unit 22. This makes it possible to further improve the safety against radiation exposure. Further, the control unit 50 automatically conveys the target 10, so that the working time can be shortened.

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications as described below are possible without departing from the gist of the present invention.

例えば、図１０のような構成を採用してもよい。図１０に示す自己シールド型サイクロトロンシステムは、自己シールド４内で溶解部２１を覆う収容部７０と、収容部７０内の気体を自己シールド４の外部へ排気する排気部７１と、を備えてよい。収容部７０は、ターゲット保持部２０を覆うことなく、溶解部２１のみを覆っている。なお、収容部７０のうち、搬送トレイが通過する箇所には開口部７０ａが形成されてよい。なお、この開口部７０ａは、搬送トレイが通過しない時は閉じられてよい。また、排気部７１は、収容部７０から自己シールド４を通過して、自己シールド４の外部へ連通された排気管を有して良い。この排気部７１は、排気管に設けられたポンプなどを備えてよい。 For example, the configuration shown in FIG. 10 may be adopted. The self-shielding cyclotron system shown in FIG. 10 may include an accommodating portion 70 that covers the melting portion 21 in the self-shield 4 and an exhaust portion 71 that exhausts the gas in the accommodating portion 70 to the outside of the self-shield 4. .. The accommodating portion 70 covers only the melting portion 21 without covering the target holding portion 20. An opening 70a may be formed in the accommodating portion 70 where the transport tray passes. The opening 70a may be closed when the transport tray does not pass through. Further, the exhaust unit 71 may have an exhaust pipe that passes through the self-shield 4 from the accommodating unit 70 and communicates with the outside of the self-shield 4. The exhaust unit 71 may include a pump or the like provided in the exhaust pipe.

これにより、溶解部２１の溶解液が気化した場合には、収容部７０によってガスが自己シールド４内に拡散することが抑制される。また、収容部７０内のガスは、排気部７１によって自己シールド４の外部へ排出される。これにより、自己シールド４内の他の機器が、ガスによって腐食されることを抑制することができる。 As a result, when the dissolved liquid of the dissolving portion 21 is vaporized, the accommodating portion 70 suppresses the diffusion of the gas into the self-shield 4. Further, the gas in the accommodating portion 70 is discharged to the outside of the self-shield 4 by the exhaust portion 71. This makes it possible to prevent other devices in the self-shield 4 from being corroded by the gas.

また、上述の実施形態の各図に示す放射性同位元素製造部の構成は一例に過ぎず、本発明の範囲内である限り、形状や配置は適宜変更してもよい。例えば、搬送部は、搬送トレイに代えて、例えばターゲットを把持するアーム状の把持部を採用してもよい。 Further, the configuration of the radioisotope production unit shown in each figure of the above-described embodiment is only an example, and the shape and arrangement may be appropriately changed as long as it is within the scope of the present invention. For example, instead of the transport tray, the transport unit may employ, for example, an arm-shaped grip portion that grips the target.

なお、搬送部によるターゲットの搬送は、制御部によって自動的になされていた。これに代えて、搬送部による駆動自体は、作業者の手作業による操作によってなされてよい。このような場合も、ターゲットは自己シールド内に収容されているので、被曝に対する安全性を更に向上することができる。 It should be noted that the transfer of the target by the transfer unit was automatically performed by the control unit. Instead of this, the drive itself by the transport unit may be performed manually by an operator. Even in such a case, since the target is housed in the self-shield, the safety against exposure can be further improved.

２…サイクロトロン、４…自己シールド、１０…ターゲット、１１…金属層、２０…ターゲット保持部、２１…溶解部、２２…搬送部、５０…制御部、７０…収容部、７１…排気部、１００…自己シールド型サイクロトロンシステム。 2 ... Cyclotron, 4 ... Self-shielding, 10 ... Target, 11 ... Metal layer, 20 ... Target holding part, 21 ... Melting part, 22 ... Transporting part, 50 ... Control part, 70 ... Accommodating part, 71 ... Exhaust part, 100 … Self-shielding cyclotron system.

Claims

A cyclotron that emits charged particle beams, and
A self-shielding cyclotron system that is arranged inside a building, contains the cyclotron inside, and has a self-shield that suppresses the radiation emitted from the cyclotron from being emitted to the outside.
A target holding portion that holds a target having a metal layer at an irradiation position of the charged particle beam, and a target holding portion.
A melting part that dissolves the metal layer containing a radioisotope in the target,
A transport section for transporting the target from the target holding section to the melting section is provided.
A self-shielding cyclotron system in which the target holding portion, the melting portion, and the transport portion are arranged in the self-shield.

Further equipped with a control unit
The control unit controls the transport unit so as to transport the target held by the target holding unit to the melting unit after irradiating the metal layer with the charged particle beam. The self-shielding cyclotron system described.

An accommodating portion that covers the melting portion in the self-shield,
The self-shielding cyclotron system according to claim 1 or 2, further comprising an exhaust unit for exhausting gas in the accommodating unit to the outside of the self-shield.