JPH0513196A - 中性子発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同時に多くの試料や広い面積を照射すること
のできる中性子発生装置を提供する。 【構成】 正イオン源１ａと正イオンを加速する前段加
速器２ａ、負イオン源１ｂと負イオンを加速する前段加
速器２ｂ、これら前段加速器で加速されたイオンを混合
するファネリング装置３、混合されたイオンを最終エネ
ルギーまで加速する主加速器４、主加速器４の後におか
れ正イオンと負イオンを分離する分析電磁石５、イオン
を照射して中性子を発生するターゲット６ａ，６ｂとを
備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は材料の耐放射線性や物性
研究に使用される中性子の発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】核融合炉や原子炉の研究を進めていく上
で、使用する材料の耐放射線性、特に高速中性子による
影響の評価が重要となる。高速中性子発生装置としては
炉を利用する装置や加速器を利用する装置など色々な方
法がある。炉を利用する装置は実際の核反応により高速
中性子を発生させるもので、大型の試験片の研究に適し
ている。加速器を利用する装置は、イオンを加速器で加
速し中性子を発生するのに適したターゲットにイオンを
照射し、イオンとターゲット材との反応を利用して中性
子を得るもので、試験片は小型の物となるが、線量を実
際の反応より増やすことで加速試験（短時間で実際の長
期試験に相当する試験を行うこと）が可能である。従来
の装置は原子炉を対象としており、得られる中性子のエ
ネルギー、線量などの点で核融合炉を対象とした場合大
幅に不足している。そのため加速器を利用した装置で、
加速器の加速エネルギーを向上し、イオンビーム強度を
向上して中性子のエネルギーや線量を大幅に改善する方
法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】加速器を利用した装置
では加速器の性能やターゲットの特性を改善することに
よって融合炉の研究に適した高速中性子を得ることがで
きるが、高速中性子の照射可能な範囲が狭いため、多数
の材料を試験する場合には１回の照射試験で試験できる
試験片の量に制約があり、何回かにわけて試験すること
になり効率という点に問題があった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、核融合炉の研究等に適した高速中性子を得ることが
でき、かつ試験の効率の良い中性子発生装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の中性子発生装置
は正イオンと負イオン用のイオン源と前段加速器、正イ
オンと負イオンを混合するファネリング装置、混合され
たイオンを同時に加速する主加速器、主加速器で加速さ
れたイオンを再び正イオンと負イオンに分離する分析電
磁石、それぞれのイオンを照射し中性子を発生するター
ゲットから構成される。

【０００６】

【作用】高周波電場により荷電粒子を加速する方式の加
速器では正イオンと負イオンとで加速に使用する高周波
の位相が１８０度異なるため、正負イオンを同時に加速
することができる。この原理を利用し、本発明では正イ
オンと負イオンとをそれぞれのイオン源及び前段加速器
で、主加速器に適したエネルギーまで加速し、ファネリ
ング装置で正負イオンを混合すると、正イオンと負イオ
ンは主加速器の高周波電場のそれぞれに適した位置にの
るので、主加速器１台で同時に加速することができる。
主加速器の出力ビームを分析電磁石に入射させると、イ
オンに働く電磁力の方向はイオンの極性により異なるた
め、正イオンと負イオンを分離でき２台のターゲットに
同時に照射することが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図１によって説明す
る。正イオン源１ａに高周波四重極線形加速器（ＲＦ
Ｑ）等の正イオン用前段加速器２ａをとりつけ、負イオ
ン源１ｂには負イオン用前段加速器２ｂを取り付ける。
それぞれの前段加速器２ａ，２ｂの出力は軌道をまとめ
る電磁石や必要であれば高周波加速空洞などからなるフ
ァネリング装置３に接続され、その後にイオンを最終エ
ネルギーまで加速する主加速器４をおく。主加速器とし
てはアルバレ（Alvarez ）型線形加速器等を使用する。
主加速器４はイオンを再び分離するための分析電磁石５
を介して、２台のターゲット６ａ，６ｂに接続する。イ
オンとターゲット材の組み合わせは色々なものが考えら
れるが、例えば重水素イオンとリチウムまたはベリリウ
ム、３重水素イオンと水などがある。

【０００８】上記の構成において正イオン源１ａ、負イ
オン源１ｂで作られたイオンは正イオン用前段加速器２
ａ、負イオン用前段加速器２ｂで主加速器４に入射しや
すいエネルギーまで加速されるが、高周波電場と位相の
関係は図２に示したようになっており、Ａ点で正イオン
を加速するとすると、負イオンは極性が異なるため、電
場の極性が反転するＢ点（Ａ点と１８０度位相が異なる
点）で加速されることになる。従って各前段加速器の出
力ビームをファネリング装置３で合成するとＡ点に正イ
オン、Ｂ点に負イオンが入った状態となり主加速器４に
打ち込まれる。主加速器４も高周波電場を使用するの
で、正イオンと負イオンとは同時に加速されることにな
る。主加速器４で加速されたビームを一様磁場を発生す
る分析電磁石５に入射すると、ビームは次式で与えられ
る電磁力を受ける。 Ｆ＝ｑ・ｖ×Ｂ ここでｑ：イオンの電荷、ｖ：イオンの速度、Ｂ：磁束
密度。

【０００９】つまり電磁力の方向は電荷の極性によりき
まるので、同一磁場のもとでは正イオンと負イオンのう
ける電磁力の方向は異なったものとなる。従ってこの作
用により正イオンと負イオンとを分離できる。分離され
た正イオン及び負イオンとを別々にそれぞれのターゲッ
ト６ａ，６ｂに導くことにより、一台の主加速器４によ
り２台のターゲット６ａ，６ｂを同時に照射し、それぞ
れのターゲットで高速中性子を発生できる。

【００１０】正イオン用に２台のイオン源と前段加速
器、負イオン用にも２台のイオン源と前段加速器を使用
し、正イオンどうしと負イオン同士を混合し、これをフ
ァネリング装置を介して共振周波数を前段加速器の共振
周波数の２倍にした主加速器と構成すると、ビーム強度
を２倍に向上できるので、得られる中性子の線量を向上
できる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では主加速器
で正イオンと負イオンを同時に加速し、加速後分析電磁
石で分離するようにしたので、核融合炉材料等の研究に
適した高速中性子を発生し、試験効率を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図。

【図２】高周波加速電場と位相との関係の説明図。

【符号の説明】

１ａ…正イオン源 １ｂ…負イオン源 ２ａ…正イオン用前段加速器 ２ｂ…負イオン用前
段加速器 ３…ファネリング装置 ４…主加速器 ５…分析電磁石 ６ａ，６ｂ…ターゲ
ット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 正イオン源と正イオンを加速する前段加
   速器、負イオン源と負イオンを加速する前段加速器、こ
   れら前段加速器で加速されたイオンを混合するファネリ
   ング装置、混合されたイオンを最終エネルギーまで加速
   する主加速器、主加速器の後におかれ正イオンと負イオ
   ンを分離する分析電磁石、イオンを照射して中性子を発
   生するターゲットとを備えたことを特徴とした中性子発
   生装置。