JPH03190097A - 中性粒子入射装置 - Google Patents

中性粒子入射装置

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JPH03190097A
JPH03190097A JP32848889A JP32848889A JPH03190097A JP H03190097 A JPH03190097 A JP H03190097A JP 32848889 A JP32848889 A JP 32848889A JP 32848889 A JP32848889 A JP 32848889A JP H03190097 A JPH03190097 A JP H03190097A
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JP
Japan
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neutral particle
deuterium
injection device
ion beam
particle injection
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JP32848889A
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Eiji Fukumoto
英士 福本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核融合装置に係り、特に、中性子発生を低減す
るに好適な中性粒子入射装置に関する。
〔従来の技術〕
核融合装置でプラズマ中で核融合反応を起こさせるため
には、プラズマを十分高温になるまで加熱する必要があ
る。そのため、プラズマの加熱装置として様々な原理に
基づく装置が考案されているが、中性粒子入射装置はそ
の中の一つで高エネルギの中性粒子をプラズマ中に入射
することにより、中性粒子のもつエネルギをプラズマに
与え、これによりプラズマを加熱しようとするものであ
る。中性粒子入射装置の構成及び動作原理を第1図によ
り説明する。第1図は従来技術による中性粒子入射装置
の構成を示す図で、1はイオン源、2は中性化セル、3
は偏向磁石、4はビームダンプ、5はドリフトチューブ
、6はイオンビームの流れを表す矢印、7は中性粒子ビ
ームの流れを表す矢印、8は偏向磁石によって曲げられ
たイオンビームの流れを表す矢印である。イオン源1で
は、通常1重水素ガスを用いてイオンビームを発生させ
、十分なエネルギをもつまで加速して矢印6の方向に放
出する。このようにして放出されたイオンビームはイオ
ンビームと同種の元素よりなる気体をつめた中性化セル
2の中を飛行するうちに、荷電交換反応によりイオンと
中性粒子が混在したビームとなり、偏向磁石3に到達す
る。偏向磁石の作る磁場はイオンビームの軌道を曲げる
が中性粒子ビームには影響を及ぼさない。従って、中性
粒子ビームは矢印7で示すように、飛行を続はドリフト
チューブ5を通過してプラズマ中に入射する。一方、イ
オンビームは偏向磁石により矢印8のように軌道を曲げ
られビームダンプ4に衝突してそのエネルギを放出する
。このような構成の中性粒子入射装置において、重水素
を用いた中性粒子入射を続けるとニュークリア・テクノ
ロジ第44巻(1979年)第315頁から第321頁
(Nuclear Technology 44 (1
979) + P P315−321)において論じら
れるように、中性粒子入射装置内で中性子が発生するこ
とが知られている。この中性子発生の主因はイオンビー
ムを構成する重水素原子とビームダンプなどに入り込ん
だ重水素原子との衝突による核融合反応にあると考えら
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように中性粒子入射装置内での中性子発生という
問題に対し、従来技術の中性粒子入射装置では中性子発
生量の低減のための方策がなされておらず、中性粒子入
射装置の周囲に多量の遮蔽体を設置する必要があるばか
りでなく、保守点検作業が困難であるという問題があっ
た。すなわち、一般に、中性粒子入射装置は多量の放射
線を放出する可能性のある核融合装置本体から離して設
置することが可能であるが、その中性粒子入射装置で中
性子が発生すると人体を放射線から防護するために新た
な遮蔽体の設置が必要となる。さらに、中性粒子入射装
置内で発生した中性子は周辺の構造物を放射化するため
、中性粒子入射装置を運転しない場合でも放射線が放出
され保守点検作業のため人が近づくと被曝する可能性が
ある。
本発明の目的は、中性粒子入射装置内における中性子発
生量を低減することにあり、さらに、それによって遮蔽
体が少なくてすみ保守点検作業の容易な中性粒子入射装
置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、従来、−組しか設置されて
いなかったビームダンプを最低二組の複数組設置し、ビ
ームダンプの各組にイオンビームを衝突させることがで
きるように、偏向磁石の磁場強さを制御する装置を設置
した。
〔作用〕
ビームダンプは重水素イオンビームが衝突することによ
って重水素がビームダンプ表面の近傍にトラップされ、
あとから来た重水素イオンビームとの間で核融合反応を
起こす。複数組のビームダンプと磁場強さ制御装置付き
の偏向磁石を用いることにより、あるビームダンプの組
に重水素イオンビームが入射してビームダンプ表面にト
ラップされた重水素濃度が増大し、それに伴って中性子
発生量が増えると偏向磁石の磁場強さを変えて他のビー
ムダンプの組に重水素イオンビームが入射するようにす
る。重水素がトラップされたビームダンプは重水素イオ
ンビームが入射しない状態で加熱すればトラップされた
重水素が拡散によりビームダンプ外に出ていくので、そ
の後1重水素イオンビームが、再び、入射しても中性子
発生量を少なく押えることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。図に
おいて、1はイオン源、2は中性化セル、3は偏向磁石
、4a、4bは異なる二組のビームダンプ、5はドリフ
トチューブ、6はイオンビームの流れを表わす矢印、7
は中性粒子ビームの流れを表わす矢印、8a、8bは偏
向磁石によってそれぞれ違う方向に曲げられたイオンビ
ームの流れを表わす矢印、9は偏向磁石の磁場強さ制御
装置である。イオン源1より出て中性化セル2を通過後
、中性化されなかったイオンビームは偏向磁石3によっ
てその軌道を曲げられてビームダンブ4に衝突するが、
本実施例では、8aのように曲げられてビームダンプ4
aに衝突する軌道と、8bのように曲げられてビームダ
ンプ4bに衝突する軌道とを磁場強さ制御装置9を用い
て選択できる。いま、イオンビームの軌道が88のよう
でありビームダンプ4aに衝突しているものとすると、
磁場強さ制御装置9は予め設定された一定時間の経過を
示すタイマからの信号や、中性粒子入射装置の近くにあ
って予め設定した中性子の量を超えると信号を出すよう
になっている中性子モニタからの信号などにより、イオ
ンビームの軌道を88から8bに変えてイオンビームが
ビームダンプ4bに衝突するように偏向磁石3の磁場強
さを変える。その後、ビームダンプ4aの表面の近くに
は多量の重水素がトラップされているのでヒータで加熱
するなどして、その重水素を除去する。
以後、同様にしてビーム軌道を8bから88へ変え、以
上の過程を中性粒子入射装置の運転中繰り返す。以上、
本実施例によればイオンビームが衝突するビームダンプ
にトラップされた重水素量を少なくでき、中性粒子入射
装置の運転時の中性子発生量を低減できるので、遮蔽体
の量を少なくできる上、保守点検が容易であるという効
果がある。
なお、本実施例でビームダンプは二組である必要はなく
、三組以上であってもよい。またビームダンプは本実施
例のように中性粒子ビームの方向7に平行である必要は
なく傾いていてもよい。
本発明の他の実施例である中性粒子入射装置を第3図に
示す。この図において、主要部の番号は本発明の一実施
例である第1図と同じであり、偏向磁石が3a、3bと
示すようにビームダンプの組と同じ数だけ設置されてい
る。磁場強さ制御装置9はビームダンプに衝突するイオ
ンビームの軌道を変えるため偏向磁石3aと3bとに交
互に通電する信号を発生できるようになっている。これ
により、偏向磁石3aに通電されている間はイオンビー
ムは軌道8aを通ってビームダンプ4aに衝突し、偏向
磁石3bに通電されている間はイオンビームは軌道8b
を通ってビームダンプ4bに衝突する。本実施例によれ
ば、磁場強さ制御装置9は、常に、一定の磁場強さとな
るように、制御して偏向磁石3aと3bとを切換えるだ
けで済む。
これにより本実施例でも本発明の第一の実施例と同等の
効果が得られる。
本発明のその他の実施例である中性粒子入射装置を第4
図に示す。この図において、主要部の番号は本発明の一
実施例である第1図と同じである。
本実施例では複数組のビームダンプ4a、4bは同一直
線上に配列されており、偏向磁石は3aと3bとの間を
矢印10で示すように移動できるようになっている。こ
の場合、磁場強さ制御装置9は偏向磁石の位置を3aと
3bとの間で交互に変える働きをもつ。これにより、イ
オンビームが衝突するビームダンプを他の実施例と同様
4aと4bとの間で変えることができ、偏向磁石の′w
1源回路が単純なままで、他の実施例と同様の効果が得
られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、複数のビームダンプの間でイオンビー
ムが衝突するビームダンプを順に変えることができ、ビ
ームダンプにトラップされた重水素の量を少なく保つこ
とができるので、ビームダンプにトラップされた重水素
とイオンビームの重水素との間の核融合反応により発生
する中性子の量を低減することができる。また、その結
果、中性子の遮蔽に要する遮蔽体の量を減らし、中性子
による構造材の放射化も少なくなるので保守点検作業が
容易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である中性粒子入射装置のブ
ロック図、第2図は従来技術による中性粒子入射装置の
ブロック図、第3図は本発明の他の実施例である中性粒
子入射装置のブロック図、第4図は本発明のその他の実
施例である中性粒子入射装置のブロック図である。 1・・・イオン源、2・・・中性化セル、3・・・偏向
磁石、第 1 図 第3図 第 ? 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、イオンビームを発生させるためのイオン源と前記イ
    オンビームを中性化するための中性化セルと前記イオン
    ビームの軌道を曲げるための偏向磁石と前記イオンビー
    ムを回収するためのビームダンプとよりなる核融合装置
    の中性粒子入射装置において、 前記偏向磁石の磁場強さを制御する装置を設け、前記ビ
    ームダンプは複数組に分けて設置することを特徴とする
    中性粒子入射装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記偏向磁石は前
    記複数組のビームダンプと同数設置したことを特徴とす
    る中性粒子入射装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記複数組のビー
    ムダンプは同一直線上に設置されており、前記偏向磁石
    が移動できることを特徴とする中性粒子入射装置。
JP32848889A 1989-12-20 1989-12-20 中性粒子入射装置 Pending JPH03190097A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9734926B2 (en) 2008-05-02 2017-08-15 Shine Medical Technologies, Inc. Device and method for producing medical isotopes
US10734126B2 (en) 2011-04-28 2020-08-04 SHINE Medical Technologies, LLC Methods of separating medical isotopes from uranium solutions
US10978214B2 (en) 2010-01-28 2021-04-13 SHINE Medical Technologies, LLC Segmented reaction chamber for radioisotope production
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