JP7396949B2 - ターゲット装置及び放射性核種の製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ターゲット装置及び放射性核種の製造装置に関する。
放射性核種製造装置は、ターゲットが保持されるターゲット装置と、ターゲットに高速の荷電粒子のビームを照射する加速器とによって構成される。放射性核種製造装置では、ターゲット装置の内部に収容されているターゲットに対して加速器から高エネルギーのビームを照射し、核反応により放射性核種を生成する。
非特許文献１には、不活性で熱特性に優れたニオブ（Ｎｂ）をグリッド付きのターゲットに用い、銀製のターゲットを用いた場合よりも放射性薬剤の収率を向上させたことが記載されている。また、非特許文献２には、ターゲットが液体である場合、荷電粒子のビームの照射によって液体ターゲット中にカチオン、あるいはアニオンといった不純物が混入することについての考察が記載されている。
また、特許文献１には、ターゲット装置において収容空間を塞ぐためのフォイルとボディ部材との間にОリングを設けることにより、収容空間に収容されたターゲット水が荷電粒子線通路に漏れないようにすることが記載されている。
J. A. Nye, D. W. Dick, and R. J. Nickles,Pushing the Limits of an O-18 Water Target , international conference on the application of accelerators in research and industry; Denton, TX (United States); 12-16 Nov 2002
Impurities in the ["O]Water Target and their Effect on the Yield of an Aromatic Displacement Reaction with [18F]Fluoride, DAVID J. SCHLYER MAHMOUD L. FIROUZBAKHT and ALFRED P. WOLF, Appl. Radiar. ISOI. Vol. 44, No. 12, pp. 1459-1465, 1993, Rintcd in Great Britain. All rights reserved
しかしながら、ターゲット装置の入射膜に設けられる環状のシール部材は、金属の枠体同士を組み付ける強い圧力に対抗できずに変形する、あるいは破損することが懸念される。このような懸念がある条件で用いられるシール部材としては、金属製のシール部材が考えられる。
本発明者らは、シール部材を金属製にすることにより、液体のターゲットにシール部材に由来する金属イオンが混入することを見出した。ターゲットに混入した金属イオンは、ターゲットと放射性核種との分離やターゲットの再利用において問題となる。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、液体のターゲットに混入する金属イオン量を低減することができるターゲット装置及び放射性核種の製造装置を提供することに係る。
本発明者らは、シール部材を金属製にすることにより、液体のターゲットにシール部材に由来する金属イオンが混入することを見出した。ターゲットに混入した金属イオンは、ターゲットと放射性核種との分離やターゲットの再利用において問題となる。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、液体のターゲットに混入する金属イオン量を低減することができるターゲット装置及び放射性核種の製造装置を提供することに係る。
本発明のターゲット装置は、放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、前記収容空間を塞ぐ入射膜と、前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された環状溝と、前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールし、少なくとも表面が金属を含むリング状シール部材と、前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備える。
本発明の放射性核種製造装置は、放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、前記収容空間を塞ぐ入射膜と、前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された少なくとも表面が金属製の環状溝と、前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールし、少なくとも表面が金属を含むリング状シール部材と、前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備えるターゲット装置と、前記ターゲット装置の前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する照射装置と、を含む。
本発明の放射性核種の製造方法は、放射性核種の製造に使用されるターゲット装置の収容ボディにおいて液体ターゲットを収容する収容空間の周囲に形成された環状溝に対し、リング状シール部材及び液密シール部材を配置する工程と、前記収容空間内に前記液体ターゲットが収容された状態で、前記収容空間を入射膜で覆う工程と、前記入射膜上から前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する工程と、を含み、前記リング状シール部材は少なくとも表面が金属を含み、前記液密シール部材は前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、液体のターゲットに混入する金属イオン量を低減することができるターゲット装置及び放射性核種の製造装置を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態において、図面に示す同一の部材は同一の符号を付し、その説明を一部略すものとする。また、図面は、本発明の構成、機能、配置及び技術的思想を説明するためのものであって、本発明のターゲット装置及び放射性核種製造装置の具体的な形状、寸法及び寸法の縦横比を限定するものではない。
［概要］
先ず、本発明の実施形態の説明に先立って、概要について説明する。
図１は、本発明の概要を説明するための図であって、ターゲット装置５を備える液体ターゲットＴｗの収容空間のシール部分を示している。図１は、液体ターゲットＴｗに対する加速粒子ビーム照射中の状態を示している。ターゲット装置５は、放射性核種の製造に使用される液体ターゲットＴｗを収容する収容空間５９が形成されている収容ボディ５１と、収容空間５９を塞ぐ入射膜５５と、収容ボディ５１において、収容空間の周囲に形成された環状溝５２と、環状溝５２に嵌入されて、収容ボディ５１と入射膜５５との間をシールする少なくとも表面が金属製のリング状シール部材５３と、を備えている。さらに、本発明のターゲット装置５は、リング状シール部材５３よりも収容空間５９の側に設けられ、リング状シール部材５３に液体ターゲットＴｗが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材５４を備えている。
先ず、本発明の実施形態の説明に先立って、概要について説明する。
図１は、本発明の概要を説明するための図であって、ターゲット装置５を備える液体ターゲットＴｗの収容空間のシール部分を示している。図１は、液体ターゲットＴｗに対する加速粒子ビーム照射中の状態を示している。ターゲット装置５は、放射性核種の製造に使用される液体ターゲットＴｗを収容する収容空間５９が形成されている収容ボディ５１と、収容空間５９を塞ぐ入射膜５５と、収容ボディ５１において、収容空間の周囲に形成された環状溝５２と、環状溝５２に嵌入されて、収容ボディ５１と入射膜５５との間をシールする少なくとも表面が金属製のリング状シール部材５３と、を備えている。さらに、本発明のターゲット装置５は、リング状シール部材５３よりも収容空間５９の側に設けられ、リング状シール部材５３に液体ターゲットＴｗが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材５４を備えている。
図１に示した構成では、環状溝５２内にリング状シール部材５３が装着されると共に、環状溝５２内のリング状シール部材５３よりも収容空間５９に近い側に液密シール部材５４が取り付けられている。また、収容空間５９内に液体ターゲットＴｗが収容され、収容空間５９は入射膜５５によって覆われている。このとき、入射膜５５は収容空間５９と共に収容空間５９の周囲を覆っている。収容空間５９は壁部５９１によって形成されていて、壁部５９１の上面５９１ａ及びリング状シール部材５３の外周に位置する凸条５２４の上面５２４ａが収容空間５９の周囲として入射膜５５に覆われる。さらに、収容空間５９の周囲の入射膜５５は、収容ボディ５１と挟持枠体７とによって挟み込まれ、挟持枠体７を収容ボディ５１に組み付けることによって入射膜５５が固定される。なお、この時点では加速粒子ビームＰｂは照射されておらず、入射膜５５は平坦な状態にある。
このような状態で、図２に示す加速器３から加速粒子ビームＰｂが入射膜５５に向けて打ち込まれることにより、収容空間５９内の液体ターゲットＴｗが加熱されて沸騰し、収容空間５９の内部の圧力（以下、「内圧」と記す）が高まる。収容空間５９の内圧が高まると入射膜５５が圧力に押されると共に僅かながら伸張して図１のように膨らむ。このとき、液状または気化した液体ターゲットＴｗは、入射膜５５と、上面５９１ａ及び上面５２４ａとの間に入り込み得るようになる。リング状シール部材５３は、少なくともその表面が金属製であるから、液体ターゲットＴｗと接触することによって表面の金属材料から金属イオンが溶出する可能性が生じる。
本発明によれば、収容空間５９とリング状シール部材５３との間に液密シール部材５４を設けたため、液体ターゲットＴｗが環状溝５２の内部でリング状シール部材５３に接触することを防ぐことができる。なお、このような液密シール部材５４としては、液体ターゲットＴｗが環状溝５２に浸入することを防ぐ高い液密性を有する樹脂材料を用いることが好ましい。なお、本実施形態でいう液密性は、液体の流入方向に向かう圧力（以下、「流入圧」とも記す）が加わった環境下において、液体が通過することを防ぐ性質をいう。液密シール部材５４の液密性は、液密シール部材５４の弾力性、剛性及び粘性といった材料に係る性質と共に、その配置位置や寸法形状の設計条件、さらには収容ボディ５１と挟持枠体７とを圧諦した際に両者にかかる圧力（以下、「組付圧」とも記す）によって変化し得る。
以下、本発明の具体的な実施形態を説明する。
[放射性核種製造装置]
図２（ａ）は、本実施形態の放射性核種製造装置１を説明するための模式的な側面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す放射性核種製造装置１のターゲット装置５を図中のｘ方向に見た図である。なお、本実施形態では、ターゲット装置５において、加速粒子ビームＰｂが入射される側を「前」とし、図２（ｂ）に示す面をターゲット装置５の後方または背面とする。
図示した放射性核種製造装置１は、加速粒子ビームＰｂを生成する加速器３と、加速器３によって生成された加速粒子ビームＰｂの照射を受けて放射性同位元素（以下、「ＲＩ」と記す）を製造するターゲット装置５と、を含んでいる。加速器３とターゲット装置５とは、後に図示するコリメータ８を介して接続され、加速粒子ビームＰｂが加速器３からターゲット装置５に入るように構成されている。本実施形態では、図２（ｂ）に示す収容ボディ５１とコリメータ８及び後述する挟持枠体７がターゲット装置５を構成するものとする。
このような放射性核種製造装置１は、外部への放射線漏れを防ぐために図示しない自己シールドを備えている。
[放射性核種製造装置]
図２（ａ）は、本実施形態の放射性核種製造装置１を説明するための模式的な側面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す放射性核種製造装置１のターゲット装置５を図中のｘ方向に見た図である。なお、本実施形態では、ターゲット装置５において、加速粒子ビームＰｂが入射される側を「前」とし、図２（ｂ）に示す面をターゲット装置５の後方または背面とする。
図示した放射性核種製造装置１は、加速粒子ビームＰｂを生成する加速器３と、加速器３によって生成された加速粒子ビームＰｂの照射を受けて放射性同位元素（以下、「ＲＩ」と記す）を製造するターゲット装置５と、を含んでいる。加速器３とターゲット装置５とは、後に図示するコリメータ８を介して接続され、加速粒子ビームＰｂが加速器３からターゲット装置５に入るように構成されている。本実施形態では、図２（ｂ）に示す収容ボディ５１とコリメータ８及び後述する挟持枠体７がターゲット装置５を構成するものとする。
このような放射性核種製造装置１は、外部への放射線漏れを防ぐために図示しない自己シールドを備えている。
加速器３は、入射粒子を加速して加速粒子ビームＰｂを生成する構成である。ターゲット物質に核反応を発生させる入射粒子には種々のものが用いられ、陽子、重陽子、α粒子、イオン、電子または光子を例示することができる。加速器３としては、静電加速器、サイクロトロンやシンクロトロン等の円形加速器、線形加速器、または円形加速器と線形加速器とを組み合わせたマイクロトロン等を用いることができ、加速粒子の種類とエネルギーに応じて選択される。
コリメータ８は、加速器で生成された高エネルギーの加速粒子ビームＰｂのビーム束同士を互いに平行にしてターゲット装置５の内部に導く装置である。加速器３で加速された加速粒子ビームＰｂは、コリメータ８を介してターゲット装置５に入射する。ターゲット装置５は、収容ボディ５１を備えている。図１に示すように、収容ボディ５１には壁部５９１が形成され、壁部５９１の内部は液体ターゲットＴｗの収容空間５９になっている。
本実施形態の放射性核種製造装置１では、図２（ａ）に示すように、１つの加速器３に複数のターゲット装置５が取付けられている。図２（ａ）に示した例では、加速器３の図中の左右に例えばそれぞれ４つのターゲット装置５を紙面に向かう方向（図中にｚ軸で示す方向）に一列に設けている。
加速器３は、加速粒子ビームＰｂとして例えば陽子線を生成する。生成された陽子線は、一例として、１８ＭｅＶ、５０μＡから１００μＡもしくはそれ以上の照射電流値でターゲット装置５に照射される。
加速器３は、加速粒子ビームＰｂとして例えば陽子線を生成する。生成された陽子線は、一例として、１８ＭｅＶ、５０μＡから１００μＡもしくはそれ以上の照射電流値でターゲット装置５に照射される。
本実施形態のターゲット装置５は、例えば、Ｈ2
18Ｏを液体ターゲットＴｗとして保持するものとする。このような場合、液体ターゲットＴｗに加速粒子ビームＰｂが照射されることにより、ターゲット装置５において液体ターゲットＴｗと陽子との間に18Ｏ（ｐ，ｎ）18Ｆで表される核反応が起こり、放射性核種として18Ｆが生成される。ただし、本実施形態の加速粒子ビームＰｂの条件は、このような条件に限られるものではない。また、液体ターゲットＴｗはＨ2
18Ｏに限定されるものではなく、例えば、液体ターゲットＴｗにＨ2Ｏを用い、16Ｏ（ｐ，α）13Ｎの核反応によって13Ｎを生成することもできる。
生成された18Ｆは、液体ターゲットＴｗ中に存在したまま、または、液体ターゲットＴｗと分離した後に、放射性薬剤の製造等に使用される。
次に、以上の構成を順に詳述する。
次に、以上の構成を順に詳述する。
［ターゲット装置］
（収容ボディ）
図３は、本実施形態のターゲット装置５の収容ボディ５１を上方から見た斜視図であり、図４は、図３に示す収容ボディ５１の上面図である。図５は、収容ボディ５１、収容ボディ５１の収容空間５９を覆う入射膜５５、入射膜５５を抑える挟持枠体７及びコリメータ８で構成されるターゲット装置５を説明するための模式的な断面図であり、この断面図では、断面のハッチングが略されている。図５の断面は、図２（ｂ）中の一点鎖線でターゲット装置５を切断した切断面を矢線Ｖ，Ｖの方向から見たものである。図６は、図５に示すターゲット装置５の要部を拡大して示す図である。
放射性核種製造装置１が備える複数のターゲット装置５は、いずれも同様の構成を有している。このため、本実施形態は、１つのターゲット装置５を説明して他のターゲット装置５の説明に代えるものとする。図３から図６に示すｘ，ｙ，ｚ座標は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した座標系と一致している。
（収容ボディ）
図３は、本実施形態のターゲット装置５の収容ボディ５１を上方から見た斜視図であり、図４は、図３に示す収容ボディ５１の上面図である。図５は、収容ボディ５１、収容ボディ５１の収容空間５９を覆う入射膜５５、入射膜５５を抑える挟持枠体７及びコリメータ８で構成されるターゲット装置５を説明するための模式的な断面図であり、この断面図では、断面のハッチングが略されている。図５の断面は、図２（ｂ）中の一点鎖線でターゲット装置５を切断した切断面を矢線Ｖ，Ｖの方向から見たものである。図６は、図５に示すターゲット装置５の要部を拡大して示す図である。
放射性核種製造装置１が備える複数のターゲット装置５は、いずれも同様の構成を有している。このため、本実施形態は、１つのターゲット装置５を説明して他のターゲット装置５の説明に代えるものとする。図３から図６に示すｘ，ｙ，ｚ座標は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した座標系と一致している。
ターゲット装置５は、前述のように、加速粒子ビームＰｂを液体ターゲットＴｗに照射して放射性核種を生成させる液体ターゲットＴｗを保持する構成である。ターゲット装置５において収容空間５９が形成される収容ボディ５１は、ニオブ（Ｎｂ）やタンタル（Ｔａ）等の耐食性に優れた金属材料で作られる。
図３、図５に示すように、ターゲット装置５の収容ボディ５１は、加速粒子ビームＰｂの入射方向から見た面（以降「上面」と記す）が円形であり、上面５０には複数の凹溝と凸条とが形成されている。上面５０の最外周面となる上面５２６は図５に示す挟持枠体７に取り付けられる取付面である。上面５０における最小径の凸条は壁部５９１を形成する。壁部５９１内部の収容空間５９は、上面５０において最も深さの深い円形の開口部となる。
また、図４に示すように、上面５０には、壁部５９１の外周に環状溝５２が形成されている。環状溝５２の内周面のうち、大径の壁面を壁面５２ａ、底面を底面５２ｂ（図６）とする。
さらに、上面５０は、環状溝５２の外周に凸条５２４、凹溝５２５及び上面５２６を備えている。凹溝５２５には不図示のシール部材が嵌合、装着されていてもよい。上面５２６には、ターゲット装置５を挟持枠体７に取り付けるボルト７１が挿入されるボルト孔５６が形成されている。ターゲット装置５の収容ボディ５１は、ボルト孔５６に挿入されたボルト７１によって挟持枠体７と圧諦される。
さらに、上面５０は、環状溝５２の外周に凸条５２４、凹溝５２５及び上面５２６を備えている。凹溝５２５には不図示のシール部材が嵌合、装着されていてもよい。上面５２６には、ターゲット装置５を挟持枠体７に取り付けるボルト７１が挿入されるボルト孔５６が形成されている。ターゲット装置５の収容ボディ５１は、ボルト孔５６に挿入されたボルト７１によって挟持枠体７と圧諦される。
（コリメータ）
コリメータは、金属製のボディを有し、内部に挟持枠体７と係り合う凹部８１が形成されていて、凹部８１内に７収容された挟持枠体７と収容ボディ５１とがボルト７１によって圧諦される。また、コリメータ８の内部にはボディを冷却するためのガス状のヘリウムの供給孔８５と、供給孔８５から分岐され、ボディの内部にヘリウムを通す分岐孔８８とが形成されている。さらに、コリメータ８の内部には、加速粒子ビームＰｂが通過する入射路８６が形成されている。
コリメータは、金属製のボディを有し、内部に挟持枠体７と係り合う凹部８１が形成されていて、凹部８１内に７収容された挟持枠体７と収容ボディ５１とがボルト７１によって圧諦される。また、コリメータ８の内部にはボディを冷却するためのガス状のヘリウムの供給孔８５と、供給孔８５から分岐され、ボディの内部にヘリウムを通す分岐孔８８とが形成されている。さらに、コリメータ８の内部には、加速粒子ビームＰｂが通過する入射路８６が形成されている。
（挟持枠体）
挟持枠体７には加速粒子ビームＰｂを通す入射口７６が設けられている。挟持枠体７と収容ボディ５１との境界には、加速粒子ビームＰｂを通して空気や水等を通さない好適な厚さの入射膜５５が設けられる。入射膜５５には、例えば、ＨＡＶＡＲ（登録商標）、チタン、ステンレス等が用いられる。挟持枠体７と収容ボディ５１との間に配置される入射膜５５の高さを、図５中に一点鎖線で示す。収容ボディ５１は、フランジ８２、８３を介してボルト８４によりコリメータ８に取り付けられる。このとき、挟持枠体７の凸部７２が凸条５２４と係り合って固定される。そして、挟持枠体７は、環状溝５２内のリング状シール部材５３及び液密シール部材５４に圧接し、入射膜５５を押さえている。
挟持枠体７には加速粒子ビームＰｂを通す入射口７６が設けられている。挟持枠体７と収容ボディ５１との境界には、加速粒子ビームＰｂを通して空気や水等を通さない好適な厚さの入射膜５５が設けられる。入射膜５５には、例えば、ＨＡＶＡＲ（登録商標）、チタン、ステンレス等が用いられる。挟持枠体７と収容ボディ５１との間に配置される入射膜５５の高さを、図５中に一点鎖線で示す。収容ボディ５１は、フランジ８２、８３を介してボルト８４によりコリメータ８に取り付けられる。このとき、挟持枠体７の凸部７２が凸条５２４と係り合って固定される。そして、挟持枠体７は、環状溝５２内のリング状シール部材５３及び液密シール部材５４に圧接し、入射膜５５を押さえている。
入射膜５５は、上面視において収容空間５９よりも大径の円形形状を有している。入射膜５５の外周は、収容空間５９の内圧に耐えるため、上面５２４ａの内周よりも外側にあることが好ましい。また、入射膜５５の外周は、ターゲット装置５と挟持枠体７との締結に影響を及ぼすことを防ぐため、上面５２６のボルト孔５６の形成位置よりも内側にあることが好ましい。
上面５０と挟持枠体７との間に入射膜５５を挟持するため、上面５０に形成される上面５９１ａ、凸条５２４の上面５２４ａ及び上面５２６は、一定の高さに設計されている。
上面５０と挟持枠体７との間に入射膜５５を挟持するため、上面５０に形成される上面５９１ａ、凸条５２４の上面５２４ａ及び上面５２６は、一定の高さに設計されている。
（シール部材）
次に、収容ボディ５１の上面５０の環状溝５２に取り付けられるシール部材について説明する。
図４に示すように、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、上面視において環形状を有している。液密シール部材５４は、リング状シール部材５３の内周に沿って配置される環であり、リング状シール部材５３よりも小径の環形状を有している。
また、図６に示すように、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、環状溝５２の底面５２ｂに取り付けられる。このとき、リング状シール部材５３は壁面５２ａの側に取り付けられて、液密シール部材５４は壁部５９１の側に配置される。なお、図４において、環状溝５２はリング状シール部材５３及び液密シール部材５４の下に位置しているため視認できない。
次に、収容ボディ５１の上面５０の環状溝５２に取り付けられるシール部材について説明する。
図４に示すように、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、上面視において環形状を有している。液密シール部材５４は、リング状シール部材５３の内周に沿って配置される環であり、リング状シール部材５３よりも小径の環形状を有している。
また、図６に示すように、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、環状溝５２の底面５２ｂに取り付けられる。このとき、リング状シール部材５３は壁面５２ａの側に取り付けられて、液密シール部材５４は壁部５９１の側に配置される。なお、図４において、環状溝５２はリング状シール部材５３及び液密シール部材５４の下に位置しているため視認できない。
前述のように、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、上面視において円環形状を有している。リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、全周に亘って一定の幅及び高さを有している。なお、ここでいう高さは、リング状シール部材５３、液密シール部材５４の厚みを指す。さらに、高さは、換言すると環状溝５２の深さ方向の長さである。リング状シール部材５３及び液密シール部材５４の高さが全周に亘って一定であるのは、環状溝５２に取り付けられて収容ボディ５１と挟持枠体７とが圧諦される以前であり、圧諦後はこの限りでない。
液密シール部材５４は、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素ゴム、ウレタンエラストマーの少なくとも一つを含む樹脂を材料とすることが好ましい。このような樹脂材料は、挟持枠体７とターゲット装置５との組圧諦によって加わる組付圧及び収容空間５９の内圧によって加わる圧力に耐える液密シール部材５４を形成することができる。また、このような材料は、収容空間５９内の液体ターゲットＴｗの温度が上昇しても劣化や変形が生じ難い液密シール部材５４を実現することができる。ただし、液密シール部材５４は、上記の樹脂を材料にすることに限定されず、耐熱性、耐薬品性及び耐放射線性等を考慮して選定される。
リング状シール部材５３は、少なくとも表面が銀、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロムの少なくとも一つを含む材料で形成されている。リング状シール部材５３は、例えば、ステンレス鋼等の比較的ヤング率が高い金属を材料とする円環状の金属Ｏリングであって、ステンレス鋼等の表面に、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロムの少なくとも一つ、あるいはこのような金属の合金が厚さ数十μｍに形成されているものであってもよい。ただし、本実施形態は、金属のＯリングを金属膜で被覆したものに限定されず、Ｏリングに要求される耐圧や耐熱性によっては樹脂製のＯリングに金属膜を被覆するものも考えられる。
アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロム、銀といった金属は、比較的柔らかい上に化学的に安定しているため、環状溝５２の内部で潰れて環状溝５２の内面と密着し、リング状シール部材５３のシール機能を高めることができる。その一方で、このような金属は、浸食により金属の陽イオンを放出する。本実施形態は、液密シール部材５４を設けることによってリング状シール部材５３が液体ターゲットＴｗに接触することを防いでいる。このような構成によれば、内圧が高まった場合にも液体ターゲットＴｗによるリング状シール部材５３の浸食が起こり難くなる。
上記のことにより、本実施形態は、液密シール部材５４にシール機能に好適な金属を用いながら、この金属が液体ターゲットＴｗに混入することを抑止することができる。
上記のことにより、本実施形態は、液密シール部材５４にシール機能に好適な金属を用いながら、この金属が液体ターゲットＴｗに混入することを抑止することができる。
ただし、リング状シール部材５３は、上記の構成に限定されるものではない。リング状シール部材５３は、少なくとも表面が金属を含むものであればよく、中実、中空のいずれのものであってもよい。また、中空のリング状シール部材５３は、単一部材で構成されるものであってもよいし、内皮及び外皮の二重の構成を有するものであってもよく、さらに内皮中にコイル状のバネを挿通させてもよい。また、リング状シール部材５３は、環状のものであってもよいし、Ｃ環形状のものであってもよい。リング状シール部材５３をＣ環形状で中空の構成にする場合にもＣ環の内部にバネを挿通させて径方向の弾力を付与するようにしてもよい。
液密シール部材５４は、壁部５９１とリング状シール部材５３との間にあって、組付圧により環状溝５２の深さ方向に押しつぶされて環状溝５２内に圧入される。圧入された液密シール部材５４は、リング状シール部材５３及び壁部５９１と密着し、液体ターゲットＴｗの流入圧に対抗して入射膜５５と上面５９１ａとの間に向かう液体ターゲットＴｗの通過を防いでいる。このため、液密シール部材５４は、液体ターゲットＴｗとリング状シール部材５３との接触を阻止することができる。
ここで、液密シール部材５４は、リング状シール部材５３の少なくとも一部において液体ターゲットＴｗとの接触を阻止するのではなく、リング状シール部材５３の全周に亘って液体ターゲットＴｗとの接触を阻止することが好ましい。
ここで、液密シール部材５４は、リング状シール部材５３の少なくとも一部において液体ターゲットＴｗとの接触を阻止するのではなく、リング状シール部材５３の全周に亘って液体ターゲットＴｗとの接触を阻止することが好ましい。
図６に示すように、本実施形態は、液密シール部材５４の液密性を高めるため、液密シール部材５４の環状溝５２の深さ方向の長さｄ２を、環状溝５２の深さｄ１より長くするようにしてもよい。ここでいう環状溝５２の深さｄ１は、底面５２ｂと凸条５２４の上面５２４ａとの差分をいう。長さｄ２は、環状溝５２に取り付けられて、ターゲット装置５と挟持枠体７とを圧諦した後の液密シール部材５４の環状溝５２の深さ方向の長さである。すなわち、圧力が加わる以前の液密シール部材５４における環状溝５２の深さ方向の長さは、長さｄ２よりもさらに長くなっている。
液密シール部材５４は、収容ボディ５１と挟持枠体７との圧諦時の組付圧によって環状溝５２の深さ方向に押しつぶされ、高さ方向に撓みながら環状溝５２内に圧入される。このような液密シール部材５４は、ターゲット装置５と挟持枠体７の組付圧に耐える剛性を有している。
リング状シール部材５３は、液密シール部材５４と同様に、組付圧によって環状溝５２の深さ方向に押しつぶされる。このとき、リング状シール部材５３は、底面５２ｂ上で押しつぶされながら環状溝５２内で広がり、環状溝５２内で変形する。このことにより、リング状シール部材５３は、環状溝５２と挟持枠体７との間の気密性を高めることができる。また、本実施形態は、環状溝５２の内部に液密シール部材５４を配置して液密シール部材５４の液密性をいっそう高めることができる。
リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、組付圧及び内圧がかかる方向により環状溝５２及び互いと密着し、シール性を確保する。高いシール性を得るためには、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４が適正に変形し、環状溝５２との間にシール性を得ることに好適な隙間が生じることが好ましい。一方、リング状シール部材５３または液密シール部材５４の組付圧や内圧に対する耐性が不十分である場合、例えばサポートリングをさらに設けるようにしてもよい。
リング状シール部材５３及び液密シール部材５４は、組付圧及び内圧がかかる方向により環状溝５２及び互いと密着し、シール性を確保する。高いシール性を得るためには、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４が適正に変形し、環状溝５２との間にシール性を得ることに好適な隙間が生じることが好ましい。一方、リング状シール部材５３または液密シール部材５４の組付圧や内圧に対する耐性が不十分である場合、例えばサポートリングをさらに設けるようにしてもよい。
なお、液密シール部材５４の形状は、上記のように径方向に切断した横断面（長手方向と直交する面で切断した断面）が矩形であることに限定されるものではない。液密シール部材５４は、例えば、少なくとも一部がリング状シール部材５３の表面形状に沿う形状を有するものであってもよいし、リング状シール部材５３の少なくとも一部をカバーするものであってもよい。
また、液密シール部材５４は、一つでなくてもよく、径寸法の異なるシール部材を組み合わせて構成されるものであってもよい。また、複数の部材によって液密シール部材５４を構成する場合、各部材が異なる材料で形成されるものであってもよい。異なる材料は、異種の樹脂であってもよいし、樹脂と金属とを含むものであってもよい。液密シール部材５４を構成する複数の部材は、各々別体として環状溝５２内に配置されるものであってもよいし、一体化して環状溝５２内に配置されるものであってもよい。
また、液密シール部材５４は、一つでなくてもよく、径寸法の異なるシール部材を組み合わせて構成されるものであってもよい。また、複数の部材によって液密シール部材５４を構成する場合、各部材が異なる材料で形成されるものであってもよい。異なる材料は、異種の樹脂であってもよいし、樹脂と金属とを含むものであってもよい。液密シール部材５４を構成する複数の部材は、各々別体として環状溝５２内に配置されるものであってもよいし、一体化して環状溝５２内に配置されるものであってもよい。
また、以上説明したターゲット装置５を含む放射性核種製造装置１は、ターゲット装置５の収容ボディ５１において液体ターゲットＴｗを収容する収容空間５９の周囲に形成された環状溝５２に対し、リング状シール部材５３及び液密シール部材５４を配置する工程と、収容空間５９内に液体ターゲットＴｗが収容された状態で、収容空間５９を入射膜５５で覆う工程と、入射膜５５上から液体ターゲットＴｗに向けて加速粒子ビームＰｂを照射する工程と、を含む放射性核種の製造方法により放射性核種を製造する。このとき、ターゲット装置５においては、リング状シール部材５３が少なくとも表面が金属を含み、液密シール部材５４はリング状シール部材５３よりも収容空間の側に設けられ、リング状シール部材５３に液体ターゲットＴｗが接触することを防いでいる。
以上説明したように、本実施形態は、環状溝５２に嵌入されて収容ボディと入射膜との間をシールし、少なくとも表面が金属を含むリング状シール部材５３を備えるターゲット装置５において、リング状シール部材５３よりも液体ターゲットＴｗの収容空間５９の側にリング状シール部材５３と液体ターゲットＴｗとが接触することを防ぐ液密シール部材５４を設けている。
このような構成により、本実施形態は、リング状シール部材５３が液体ターゲットＴｗに接触して腐食することを緩和し、リング状シール部材５３から金属イオンが液体ターゲットＴｗに溶出することを押さえることができる。したがって、本実施形態は、液体ターゲットＴｗに混入されるシール部材由来の金属イオン量を低減することができる。
このような構成により、本実施形態は、リング状シール部材５３が液体ターゲットＴｗに接触して腐食することを緩和し、リング状シール部材５３から金属イオンが液体ターゲットＴｗに溶出することを押さえることができる。したがって、本実施形態は、液体ターゲットＴｗに混入されるシール部材由来の金属イオン量を低減することができる。
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、前記収容空間を塞ぐ入射膜と、前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された環状溝と、前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールする少なくとも表面が金属製のリング状シール部材と、前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備える、ターゲット装置。
（２）前記液密シール部材の前記環状溝の深さ方向の長さは、前記環状溝の深さ方向の長さより長い、（１）のターゲット装置。
（３）前記液密シール部材は、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素ゴム、ウレタンエラストマーの少なくとも一つを含む樹脂を材料とする、（１）または（２）のターゲット装置。
（４）前記リング状シール部材は、少なくとも表面が銀、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロムの少なくとも一つを含む材料で形成されている、（１）から（３）のいずれか一つのターゲット装置。
（５）放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、前記収容空間を塞ぐ入射膜と、前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された環状溝と、前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールするリング状シール部材と、前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備えるターゲット装置と、
前記ターゲット装置の前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する照射装置と、を含む、放射性核種の製造装置。
（６）放射性核種の製造に使用されるターゲット装置の収容ボディにおいて液体ターゲットを収容する収容空間の周囲に形成された環状溝に対し、リング状シール部材及び液密シール部材を配置する工程と、前記収容空間内に前記液体ターゲットが収容された状態で、前記収容空間を入射膜で覆う工程と、前記入射膜上から前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する工程と、を含み、前記リング状シール部材は少なくとも表面が金属を含み、前記液密シール部材は前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ、放射性核種の製造方法。
（１）放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、前記収容空間を塞ぐ入射膜と、前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された環状溝と、前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールする少なくとも表面が金属製のリング状シール部材と、前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備える、ターゲット装置。
（２）前記液密シール部材の前記環状溝の深さ方向の長さは、前記環状溝の深さ方向の長さより長い、（１）のターゲット装置。
（３）前記液密シール部材は、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素ゴム、ウレタンエラストマーの少なくとも一つを含む樹脂を材料とする、（１）または（２）のターゲット装置。
（４）前記リング状シール部材は、少なくとも表面が銀、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロムの少なくとも一つを含む材料で形成されている、（１）から（３）のいずれか一つのターゲット装置。
（５）放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、前記収容空間を塞ぐ入射膜と、前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された環状溝と、前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールするリング状シール部材と、前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備えるターゲット装置と、
前記ターゲット装置の前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する照射装置と、を含む、放射性核種の製造装置。
（６）放射性核種の製造に使用されるターゲット装置の収容ボディにおいて液体ターゲットを収容する収容空間の周囲に形成された環状溝に対し、リング状シール部材及び液密シール部材を配置する工程と、前記収容空間内に前記液体ターゲットが収容された状態で、前記収容空間を入射膜で覆う工程と、前記入射膜上から前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する工程と、を含み、前記リング状シール部材は少なくとも表面が金属を含み、前記液密シール部材は前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ、放射性核種の製造方法。
１・・・放射性核種製造装置
３・・・加速器
５・・・ターゲット装置
７・・・挟持枠体
８・・・コリメータ
５０、５２４ａ、５２６、５９１ａ・・・上面
５１・・・収容ボディ
５２・・・環状溝
５２ａ・・・壁面
５２ｂ・・・底面
５３・・・リング状シール部材
５４・・・液密シール部材
５５・・・入射膜
５６・・・ボルト孔
５９・・・収容空間
７１、８４・・・ボルト
７６・・・入射口
８１・・・凹部
８２、８３・・・フランジ
８５・・・供給孔
８６・・・入射路
８８・・・分岐孔
５２４・・・凸条
５２５・・・凹溝
５９１・・・壁部
Ｐｂ・・・加速粒子ビーム
Ｔｗ・・・液体ターゲット
ｄ１・・・深さ
ｄ２・・・長さ
３・・・加速器
５・・・ターゲット装置
７・・・挟持枠体
８・・・コリメータ
５０、５２４ａ、５２６、５９１ａ・・・上面
５１・・・収容ボディ
５２・・・環状溝
５２ａ・・・壁面
５２ｂ・・・底面
５３・・・リング状シール部材
５４・・・液密シール部材
５５・・・入射膜
５６・・・ボルト孔
５９・・・収容空間
７１、８４・・・ボルト
７６・・・入射口
８１・・・凹部
８２、８３・・・フランジ
８５・・・供給孔
８６・・・入射路
８８・・・分岐孔
５２４・・・凸条
５２５・・・凹溝
５９１・・・壁部
Ｐｂ・・・加速粒子ビーム
Ｔｗ・・・液体ターゲット
ｄ１・・・深さ
ｄ２・・・長さ
Claims (6)
- 放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、
前記収容空間を塞ぐ入射膜と、
前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された環状溝と、
前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールし、少なくとも表面が金属を含むリング状シール部材と、
前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備える、ターゲット装置。 - 前記液密シール部材の前記環状溝の深さ方向の長さは、前記環状溝の深さ方向の長さより長い、請求項１に記載のターゲット装置。
- 前記液密シール部材は、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素ゴム、ウレタンエラストマーの少なくとも一つを含む樹脂を材料とする、請求項１または２に記載のターゲット装置。
- 前記リング状シール部材は、少なくとも表面が銀、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロムの少なくとも一つを含む材料で形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のターゲット装置。
- 放射性核種の製造に使用される液体ターゲットを収容する収容空間が形成されている収容ボディと、前記収容空間を塞ぐ入射膜と、前記収容ボディにおいて、前記収容空間の周囲に形成された環状溝と、前記環状溝に嵌入されて、前記収容ボディと前記入射膜との間をシールし、少なくとも表面が金属を含むリング状シール部材と、前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ液密性を有する液密シール部材と、を備えるターゲット装置と、
前記ターゲット装置の前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する照射装置と、を含む、放射性核種の製造装置。 - 放射性核種の製造に使用されるターゲット装置の収容ボディにおいて液体ターゲットを収容する収容空間の周囲に形成された環状溝に対し、リング状シール部材及び液密シール部材を配置する工程と、
前記収容空間内に前記液体ターゲットが収容された状態で、前記収容空間を入射膜で覆う工程と、
前記入射膜上から前記液体ターゲットに向けて加速粒子を照射する工程と、を含み、
前記リング状シール部材は少なくとも表面が金属を含み、前記液密シール部材は前記リング状シール部材よりも前記収容空間の側に設けられ、前記リング状シール部材に前記液体ターゲットが接触することを防ぐ、放射性核種の製造方法。
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