JPH11258399A - Liquid target and facility for generating neutron - Google Patents
Liquid target and facility for generating neutronInfo
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- JPH11258399A JPH11258399A JP6251498A JP6251498A JPH11258399A JP H11258399 A JPH11258399 A JP H11258399A JP 6251498 A JP6251498 A JP 6251498A JP 6251498 A JP6251498 A JP 6251498A JP H11258399 A JPH11258399 A JP H11258399A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギーの陽
子線を液体状の重金属に照射して核破砕により高密度の
中性子を発生させるとともに液体金属を熱媒体として利
用する液体ターゲットと、液体金属の冷却設備とを備え
た核破砕型の中性子発生設備（以下、単に中性子発生設
備という）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with a high energy proton beam to generate high density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium, and a liquid metal. The present invention relates to a spallation-type neutron generation facility (hereinafter, simply referred to as a neutron generation facility) provided with a cooling facility described above.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高エネルギーの陽子線を重金属に照射し
て核破砕により高密度の中性子を発生させる中性子発生
設備は、入射エネルギーに対して最も多くの中性子を発
生させることができ、原子炉に比べて設備が簡素であ
る。このため、中性子を利用する生命科学，物質・材料
研究，核物理，医療などの多様な利用を目的として、欧
州，米国，日本など世界的に大出力・高密度の中性子発
生設備の建設が計画されている。2. Description of the Related Art A neutron generator that irradiates a heavy metal with a high-energy proton beam and generates high-density neutrons by spallation can generate the most neutrons with respect to the incident energy. The facilities are simpler. For this reason, construction of a large-output, high-density neutron generation facility is planned worldwide in Europe, the United States, and Japan for the purpose of various uses such as life science using neutrons, materials and materials research, nuclear physics, and medicine. Have been.
【０００３】従来の中性子発生設備では、ターゲット材
である重金属にタンタルやタングステンなどの固体金属
が使用されている。一方、現在、計画されている中性子
発生設備では、出力が１０倍以上であり、ターゲットで
の発熱密度が約３ｋＷ／cm2に達し、固体金属では冷却
が困難であるため、平均出力が数ＭＷ以上の中性子発生
設備では水銀，鉛，ビスマスなどの液体金属が使用され
る計画になっている。In conventional neutron generation equipment, solid metals such as tantalum and tungsten are used as heavy metals as target materials. On the other hand, in the neutron generator currently planned, the output is 10 times or more, the heat generation density in the target reaches about 3 kW / cm 2, and it is difficult to cool solid metals. It is planned that liquid metals such as mercury, lead, and bismuth will be used in the above neutron generation facilities.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液体タ
ーゲットを用いる中性子発生設備は概念設計・技術開発
中であり、具体的な課題が不明確な事項もあるが、中性
子利用効率の向上，安全性の向上，設備の軽量化と経済
性向上など、一般的な多くの開発課題がある。However, the neutron generation equipment using a liquid target is under conceptual design and technical development, and there are some items whose specific problems are unclear. However, improvement of neutron utilization efficiency and safety There are many general development issues such as improvement, weight reduction of equipment and improvement of economy.
【０００５】中性子発生設備では、核破砕によりターゲ
ットで高エネルギーの中性子を発生させ、ターゲット外
部に配置する減速材で中性子エネルギーを低下させ、冷
中性子にして利用する。この際、中性子の損失を低減し
て中性子利用効率を向上させるためには、ターゲット容
器の厚さを薄くして容器材での中性子吸収を減少し、中
性子発生位置から減速材までの距離を短くして減速材に
入射される中性子密度を高くする必要がある。In the neutron generation equipment, high energy neutrons are generated at the target by spallation, the neutron energy is reduced by a moderator arranged outside the target, and the neutrons are used as cold neutrons. At this time, in order to reduce neutron loss and improve neutron utilization efficiency, reduce the thickness of the target container to reduce neutron absorption in the container material, and shorten the distance from the neutron generation position to the moderator. It is necessary to increase the density of neutrons incident on the moderator.
【０００６】ターゲット容器の先端には高エネルギーの
陽子線が照射され温度が高くなり損傷しやすく、ターゲ
ット容器も高エネルギーの中性子により損傷しやすいた
め、核破砕により放射化した液体金属が外部に漏洩しな
いようターゲット容器を保護容器で覆うことが考えられ
ているが、ターゲット容器先端の冷却性を向上する必要
がある。[0006] The tip of the target container is irradiated with high-energy proton beams to increase the temperature and is easily damaged, and the target container is also easily damaged by high-energy neutrons. Therefore, liquid metal activated by nuclear spallation leaks out. Although it is considered that the target container is covered with a protective container so as not to prevent such a situation, it is necessary to improve the cooling performance of the tip of the target container.
【０００７】また、ターゲット容器の温度が高くなる
と、液体金属と不純物による構造材の腐食が促進される
ため、液体金属の流量を多くして液体金属の温度上昇を
抑制する一方、温度を均一化して流量を減少し、液体金
属冷却設備の容量を低減する必要がある。また、ターゲ
ット容器内の液体金属や保護容器内の冷却材の沸騰を防
止するため、加圧使用することが考えられているが、タ
ーゲット容器や保護容器を厚肉の耐圧構造とする必要が
あり、前述した中性子利用効率の向上に反することにな
る。Further, when the temperature of the target container is increased, the corrosion of the structural material by the liquid metal and impurities is promoted. Therefore, the flow rate of the liquid metal is increased to suppress the temperature rise of the liquid metal, while the temperature is made uniform. It is necessary to reduce the flow rate and the capacity of the liquid metal cooling equipment. In addition, to prevent boiling of the liquid metal in the target container and the coolant in the protective container, pressurized use is considered, but the target container and the protective container need to have a thick pressure-resistant structure. This is contrary to the above-described improvement in neutron utilization efficiency.
【０００８】さらに、ターゲット容器は損傷しやすいた
め消耗品として保護容器とともに、一定期間毎に交換し
て使用することが考えられているが、放射線レベルが高
いため、遠隔操作による交換が必要であり、ターゲット
容器を遠隔操作で容易に交換できる構造にする必要があ
る。Further, since the target container is easily damaged, it is considered that the target container is replaced with the protective container as a consumable item at regular intervals, but it is necessary to replace the target container by remote control because of the high radiation level. In addition, it is necessary to make the target container easily replaceable by remote control.
【０００９】本発明の第１の目的は、耐圧性を維持しな
がら、ターゲット容器と保護容器の肉厚を薄くし、中性
子利用効率に優れた液体ターゲットを提供することにあ
る。本発明の第２の目的は、ターゲット容器の先端の冷
却性を向上するとともに、液体金属の温度を均一化して
流量を減少し、信頼性と経済性に優れた液体ターゲット
及び中性子発生設備を提供することにある。[0009] A first object of the present invention is to provide a liquid target excellent in neutron utilization efficiency by reducing the thickness of a target container and a protective container while maintaining pressure resistance. A second object of the present invention is to provide a liquid target and a neutron generation facility which are excellent in reliability and economical efficiency, while improving the cooling performance of the tip of the target container and reducing the flow rate by equalizing the temperature of the liquid metal. Is to do.
【００１０】本発明の第３の目的は、液体ターゲットの
交換を容易にして、交換時間を短縮するとともに交換設
備を簡素化し、設備利用率と経済性に優れた液体ターゲ
ット及び中性子発生設備を提供することにある。A third object of the present invention is to provide a liquid target and a neutron generation facility which facilitate replacement of a liquid target, shorten the replacement time and simplify a replacement facility, and are excellent in facility utilization and economic efficiency. Is to do.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めの第１の発明は、高エネルギーの陽子線を液体状の重
金属に照射して核破砕により高密度の中性子を発生させ
るとともに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲ
ットにおいて、液体金属を内蔵するターゲット容器と、
ターゲット容器内を液体金属の入口側流路と出口側流路
とに区画する多孔板もしくは仕切板とを設け、多孔板も
しくは仕切板の両端をターゲット容器に接合する。The first invention for achieving the first object is to irradiate a heavy metal in a liquid state with a high-energy proton beam to generate high-density neutrons by nuclear spallation, In a liquid target using a metal as a heat medium, a target container containing a liquid metal,
A perforated plate or a partition plate that partitions the inside of the target container into a liquid metal inlet-side flow path and an outlet-side flow path is provided, and both ends of the perforated plate or the partition plate are joined to the target container.
【００１２】第１の目的を達成するための第２の発明
は、第１の発明において、ターゲット容器の外部に保護
容器を設け、ターゲット容器と保護容器とを複数の補強
板で相互に接合する。According to a second invention for achieving the first object, in the first invention, a protection container is provided outside the target container, and the target container and the protection container are joined to each other by a plurality of reinforcing plates. .
【００１３】第２の目的を達成するための第３の発明
は、第２の発明において、ターゲット容器と保護容器と
の間に冷却材を流し、冷却材がターゲット容器と保護容
器の先端に供給されるように、補強板を陽子線と平行に
設置する。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, a coolant flows between the target container and the protection container, and the coolant is supplied to the tip of the target container and the protection container. So that the reinforcing plate is placed parallel to the proton beam.
【００１４】第２の目的を達成するための第４の発明
は、高エネルギーの陽子線を液体状の重金属に照射して
核破砕により高密度の中性子を発生させるとともに液体
金属を熱媒体として利用する液体ターゲットにおいて、
液体金属を内蔵するターゲット容器と、ターゲット容器
内を液体金属の入口側流路と核破砕流路と出口側流路と
に区画する入口側多孔板と出口側多孔板とを設け、入口
側多孔板と出口側多孔板の開口率を核破砕流路における
発熱分布に比例して変化させる。A fourth invention for achieving the second object is to irradiate a liquid heavy metal with a high-energy proton beam to generate high-density neutrons by spallation and use the liquid metal as a heat medium. Liquid target,
A target container containing a liquid metal, an inlet-side porous plate and an outlet-side porous plate that partition the inside of the target container into an inlet-side flow path, a spallation flow path, and an outlet-side flow path for the liquid metal; The aperture ratio between the plate and the outlet-side perforated plate is changed in proportion to the heat generation distribution in the spallation channel.
【００１５】第３の目的を達成するための第５の発明
は、高エネルギーの陽子線を液体状の重金属に照射して
核破砕により高密度の中性子を発生させるとともに液体
金属を熱媒体として利用する液体ターゲットにおいて、
液体金属を内蔵するターゲット容器と、ターゲット容器
内を液体金属の入口側流路と出口側流路とに区画する多
孔板もしくは仕切板とを設け、液体金属の入口開口と出
口開口とを有する端面板をターゲット容器に接合し、タ
ーゲット容器をフランジに接合する。A fifth invention for achieving the third object is to irradiate a heavy metal in a liquid state with a high-energy proton beam to generate high-density neutrons by spallation and to use the liquid metal as a heat medium. Liquid target,
An end having a target container containing a liquid metal, a perforated plate or a partition plate for partitioning the inside of the target container into an inlet channel and an outlet channel of the liquid metal, and having an inlet opening and an outlet opening of the liquid metal The face plate is joined to the target container, and the target container is joined to the flange.
【００１６】第３の目的を達成するための第６の発明
は、第５の発明において、ターゲット容器の外部に保護
容器を設け、ターゲット容器と保護容器との間に冷却材
を流し、端面板を保護容器に接合し、液体金属の入口開
口と出口開口とから離れた位置において端面板に冷却材
の入口開口と出口開口とを設け、保護容器をフランジに
接合する。According to a sixth aspect of the present invention to achieve the third object, in the fifth aspect, a protective container is provided outside the target container, a coolant flows between the target container and the protective container, and an end plate is provided. Is joined to the protective container, and an inlet opening and an outlet opening of the coolant are provided on the end face plate at a position away from the inlet opening and the outlet opening of the liquid metal, and the protective container is joined to the flange.
【００１７】第１から第３の目的を達成するための第７
の発明は、高エネルギーの陽子線を液体状の重金属に照
射して核破砕により高密度の中性子を発生させるととも
に液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットにお
いて、液体金属を内蔵するターゲット容器を設け、ター
ゲット容器内を液体金属の入口側流路と核破砕流路と出
口側流路とに区画する入口側多孔板と出口側多孔板とを
設け、核破砕流路において陽子線の方向とほぼ直角方向
に液体金属を流し、入口側多孔板と出口側多孔板の開口
率を核破砕流路における発熱分布に比例して変化させ、
入口側多孔板と出口側多孔板の両端をターゲット容器に
接合し、ターゲット容器の外部に保護容器を設け、ター
ゲット容器と保護容器とを複数の補強板で相互に接合
し、ターゲット容器と保護容器との間に冷却材を流し、
冷却材がターゲット容器と保護容器の先端に供給される
ように補強板を陽子線と平行に設置し、液体金属の入口
開口と出口開口とを有する端面板をターゲット容器に接
合し、液体金属の入口開口と出口開口とから離れた位置
において端面板に冷却材の入口開口と出口開口とを設
け、ターゲット容器と保護容器とをフランジに接合す
る。A seventh aspect for achieving the first to third objects is as follows.
The invention of the present invention provides a target container containing a liquid metal in a liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with a high-energy proton beam to generate high-density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium. An inlet-side porous plate and an outlet-side porous plate that partition the inside of the target container into a liquid metal inlet-side flow passage, a spallation flow passage, and an outlet-side flow passage, and the direction of the proton beam in the spallation flow passage is substantially Flow the liquid metal in the perpendicular direction, change the opening ratio of the inlet-side perforated plate and the outlet-side perforated plate in proportion to the heat generation distribution in the spallation flow path,
Both ends of the inlet-side perforated plate and the outlet-side perforated plate are joined to the target container, a protective container is provided outside the target container, the target container and the protective container are joined to each other with a plurality of reinforcing plates, and the target container and the protective container are joined together. Let the coolant flow between
A reinforcing plate is installed in parallel with the proton beam so that the coolant is supplied to the tip of the target container and the protective container, and an end plate having an inlet opening and an outlet opening of the liquid metal is joined to the target container, and the liquid metal is connected to the target container. An inlet opening and an outlet opening for the coolant are provided on the end face plate at positions away from the inlet opening and the outlet opening, and the target container and the protective container are joined to the flange.
【００１８】第１から第３の目的を達成するための第８
の発明は、高エネルギーの陽子線を液体状の重金属に照
射して核破砕により高密度の中性子を発生させるととも
に液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットにお
いて、液体金属を内蔵するターゲット容器を設け、ター
ゲット容器内を液体金属の入口側流路と、出口側流路を
兼用する核破砕流路とに区画する仕切板を設け、核破砕
流路において陽子線の方向とほぼ平行に液体金属を流
し、仕切板の両端をターゲット容器に接合し、ターゲッ
ト容器の外部に保護容器を設け、ターゲット容器と保護
容器とを複数の補強板で相互に接合し、ターゲット容器
と保護容器との間に冷却材を流し、冷却材がターゲット
容器と保護容器の先端に供給されるように補強板を陽子
線と平行に設置し、液体金属の入口開口と出口開口とを
有する端面板をターゲット容器に接合し、端面板に冷却
材の入口開口と出口開口とを設け、ターゲット容器と保
護容器とをフランジに接合する。An eighth aspect for achieving the first to third objects is as follows.
The invention of the present invention provides a target container containing a liquid metal in a liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with a high-energy proton beam to generate high-density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium. A partition plate for partitioning the inside of the target container into a liquid metal inlet-side flow path and a spallation flow path also serving as an outlet-side flow path, and in the spallation flow path, the liquid metal is substantially parallel to the direction of the proton beam. Sink, join both ends of the partition plate to the target container, provide a protective container outside the target container, join the target container and the protective container to each other with multiple reinforcing plates, and cool between the target container and the protective container The reinforcing plate is set in parallel with the proton beam so that the coolant is supplied to the ends of the target container and the protective container, and the end plate having the inlet opening and the outlet opening for the liquid metal is placed on the end plate. Bonded to Tsu sampling container, provided an inlet opening and an outlet opening of the coolant to the end plate, bonding the target container and the protective container to the flange.
【００１９】第１及び第２の発明によれば、多孔板もし
くは仕切板の両端をターゲット容器に接合し、ターゲッ
ト容器と保護容器とを複数の補強板で相互に接合するこ
とにより、ターゲット容器と保護容器の耐圧強度を増加
し、ターゲット容器と保護容器の肉厚を薄くして中性子
利用効率に優れた液体ターゲットを実現することができ
る。According to the first and second aspects of the present invention, both ends of the perforated plate or the partition plate are joined to the target container, and the target container and the protective container are joined to each other by a plurality of reinforcing plates, so that the target container and the protective container are joined to each other. By increasing the pressure resistance of the protective container and reducing the thickness of the target container and the protective container, a liquid target having excellent neutron utilization efficiency can be realized.
【００２０】第３の発明によれば、冷却材がターゲット
容器と保護容器の先端に供給されるように補強板を陽子
線と平行に設置することにより、ターゲット容器の先端
の冷却性を向上して、信頼性に優れた液体ターゲットを
実現することができる。According to the third aspect of the present invention, the cooling performance at the tip of the target container is improved by arranging the reinforcing plate parallel to the proton beam so that the coolant is supplied to the tip of the target container and the protection container. As a result, a highly reliable liquid target can be realized.
【００２１】また、第４の発明によれば、ターゲット容
器内を液体金属の入口側流路と核破砕流路と出口側流路
とに区画する入口側多孔板と出口側多孔板とを設け、入
口側多孔板と出口側多孔板の開口率を核破砕流路におけ
る発熱分布に比例して変化させることにより、液体金属
の温度を均一化して流量を減少し、経済性に優れた液体
金属の冷却設備と中性子発生設備を実現することができ
る。According to the fourth aspect of the present invention, there are provided an inlet-side perforated plate and an outlet-side perforated plate which partition the inside of the target container into a liquid metal inlet-side flow path, a spallation flow path, and an outlet-side flow path. By changing the opening ratio of the inlet-side perforated plate and the outlet-side perforated plate in proportion to the heat generation distribution in the spallation flow channel, the temperature of the liquid metal is made uniform, the flow rate is reduced, and the economical liquid metal Cooling equipment and neutron generation equipment can be realized.
【００２２】第５及び第６の発明によれば、液体金属の
入口開口と出口開口とを有する端面板を接合したターゲ
ット容器をフランジに接合するとともに、液体金属の入
口開口と出口開口とから離れた位置において冷却材の入
口開口と出口開口とを設けた端面板を接合した保護容器
をフランジに接合することにより、液体金属の入口開口
と出口開口及び冷却材の入口開口と出口開口を１体のフ
ランジで接続することができ、ターゲット容器の交換を
容易にして、交換時間を短縮するとともに交換設備を簡
素化し、設備利用率と経済性に優れた液体ターゲットと
中性子発生設備を実現するこができる。According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the target container having the end plate having the inlet opening and the outlet opening for the liquid metal joined to the flange, and separated from the inlet opening and the outlet opening for the liquid metal. A protective container in which an end plate provided with an inlet opening and an outlet opening of the coolant at the closed position is joined to the flange, so that an inlet opening and an outlet opening of the liquid metal and an inlet opening and an outlet opening of the coolant are integrated. Can be connected with a flange, which facilitates the replacement of the target container, shortens the replacement time and simplifies the replacement equipment, and realizes a liquid target and neutron generation equipment with excellent equipment utilization and economy. it can.
【００２３】第７及び第８の発明によれば、第１乃至第
６の発明を組み合わせることにより、中性子利用効率に
優れ、冷却性と信頼性に優れ、液体金属の流量を減少し
て経済性に優れ、ターゲット容器の交換時間を短縮する
とともに交換設備を簡素化して設備利用率と経済性に優
れた液体ターゲットと中性子発生設備を実現することが
できる。According to the seventh and eighth aspects, by combining the first to sixth aspects, the neutron utilization efficiency is excellent, the cooling performance and the reliability are excellent, the flow rate of the liquid metal is reduced, and the economy is improved. Therefore, the liquid target and the neutron generating equipment which are excellent in facility utilization rate and economy can be realized by shortening the replacement time of the target container and simplifying the replacement equipment.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明による液体ターゲッ
ト及び中性子発生設備の第１実施例を図１乃至図１０を
用いて説明する。図１は液体ターゲットの第１実施例の
縦断面図と横断面図、図２は図１のＡ−Ａ′断面図、図
３は図１のＢ−Ｂ′矢視図、図３は図１のＣ−Ｃ′断面
図、図４は冷却材の入口管と出口管の部分詳細図、図６
は液体金属の冷却設備の概略構成図、図７は冷却材の冷
却設備の概略構成図、図８は図１の液体ターゲットを備
えた中性子発生設備の概略構成図、図９はターゲット容
器の交換装置の部分詳細図、図１０は多孔板の開口率分
布を示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a liquid target and a neutron generation facility according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a first embodiment of a liquid target, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA 'of FIG. 1, FIG. 3 is a view taken along line BB' of FIG. 1, and FIG. 1 is a sectional view taken along the line CC 'of FIG. 1, FIG. 4 is a partial detailed view of an inlet pipe and an outlet pipe of a coolant, and FIG.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a liquid metal cooling facility, FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a coolant cooling facility, FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a neutron generation facility having the liquid target of FIG. 1, and FIG. FIG. 10 is a partial detailed view of the apparatus, and FIG. 10 is a view showing an aperture ratio distribution of a perforated plate.
【００２５】図１は、液体金属を内蔵するターゲット容
器１１，ターゲット容器１１の外部に設けられた保護容
器２１，ターゲット容器１１と保護容器２１とに接合さ
れた１体型のフランジ１９で構成された液体ターゲット
１０を示している。ターゲット容器１１内は入口側多孔
板１３と出口側多孔板１６により、入口側流路１２と核
破砕流路１４と出口側流路１７とに区画されている。入
口側流路１２はフランジ３１に接合された入口管３２と
接続され、出口側流路１７はフランジ３１に接合された
出口管３３に接続されている。FIG. 1 shows a target container 11 containing a liquid metal, a protective container 21 provided outside the target container 11, and a one-piece flange 19 joined to the target container 11 and the protective container 21. 1 shows a liquid target 10. The interior of the target container 11 is divided into an inlet-side flow path 12, a spallation flow path 14, and an outlet-side flow path 17 by an inlet-side porous plate 13 and an outlet-side porous plate 16. The inlet channel 12 is connected to an inlet tube 32 joined to the flange 31, and the outlet channel 17 is connected to an outlet tube 33 joined to the flange 31.
【００２６】入口側多孔板１３と出口側多孔板１６は、
図２に示すように、上下両端でターゲット容器１１と接
合され、ターゲット容器１１と保護容器２１とは複数の
補強板２８及び２９で相互に接合されている。The inlet-side perforated plate 13 and the outlet-side perforated plate 16 are
As shown in FIG. 2, the upper and lower ends are joined to the target container 11, and the target container 11 and the protective container 21 are joined to each other by a plurality of reinforcing plates 28 and 29.
【００２７】フランジ１９の端面部は、図３に示すよう
に、液体金属の入口開口２２と出口開口２３及び冷却材
の入口開口２４と出口開口２７とを有する端面板１８が
接合されており、冷却材の入口開口２４と出口開口２７
は液体金属の入口開口２２と出口開口２３から離れた位
置に配置されている。As shown in FIG. 3, an end plate 18 having an inlet opening 22 and an outlet opening 23 for the liquid metal and an inlet opening 24 and an outlet opening 27 for the coolant is joined to the end surface of the flange 19, as shown in FIG. Coolant inlet opening 24 and outlet opening 27
Are located away from the inlet opening 22 and the outlet opening 23 of the liquid metal.
【００２８】図１乃至図３から明らかなように、ターゲ
ット容器１１と保護容器２１は、それぞれ、上下の平
板，左右の半円筒，先端の半円筒，先端左右の１／４球
殻で構成され、ターゲット容器１１と保護容器２１とは
冷却材の入口側流路２５を形成する複数の補強板２８及
び冷却材の出口側流路２６を形成する複数の補強板２９
で相互に接合されている。As is clear from FIGS. 1 to 3, the target container 11 and the protective container 21 are respectively composed of upper and lower flat plates, left and right semi-cylinders, tip semi-cylinders, and tip left and right 1/4 spherical shells. The target container 11 and the protective container 21 include a plurality of reinforcing plates 28 forming a coolant inlet-side channel 25 and a plurality of reinforcing plates 29 forming a coolant outlet-side channel 26.
Are joined to each other.
【００２９】ターゲット容器１１と保護容器２１の上下
の平板と左右の半円筒、及び複数の補強板２８，２９は
１体鋳造で容易に製造することができる。この１体鋳造
の先端に、ターゲット容器１１先端の半円筒と先端左右
の１／４球殻を接合し、次いで保護容器２１先端の半円
筒，先端左右の１／４球殻を接合し、さらに入口側多孔
板１３と出口側多孔板１６の上下両端をターゲット容器
１１に接合し、最後に端面板１８をターゲット容器１１
と保護容器２１に接合した後に、保護容器２１をフラン
ジ１９に接合すればよい。各接合には溶接などを用いる
ことができる。端面板１８をターゲット容器１１と保護
容器２１に接合する際には、端面板１８をターゲット容
器１１部分と保護容器２１部分とに分割したものを順次
接合すれば、容易に製作することができる。The upper and lower flat plates and left and right half cylinders of the target container 11 and the protective container 21 and the plurality of reinforcing plates 28 and 29 can be easily manufactured by one-piece casting. At the tip of this one-piece casting, a semi-cylinder at the tip of the target container 11 and a 1/4 spherical shell at the left and right of the tip are joined. The upper and lower ends of the inlet-side perforated plate 13 and the outlet-side perforated plate 16 are joined to the target container 11, and finally, the end plate 18 is connected to the target container 11.
After joining to the protective container 21, the protective container 21 may be joined to the flange 19. Welding or the like can be used for each connection. When joining the end face plate 18 to the target container 11 and the protection container 21, the end plate 18 can be easily manufactured by sequentially joining those obtained by dividing the end face plate 18 into the target container 11 portion and the protection container 21 portion.
【００３０】一方、液体ターゲット１０を接続するフラ
ンジ３１には、図４に示すように、液体金属の入口管３
２，出口管３３，冷却材の入口管３４、及び出口管３５
が接合される。フランジ３１側においては、冷却材の入
口管３４、及び出口管３５の肉厚を薄くする必要がなく
厚肉構造にして耐圧性を向上することができる。しか
し、冷却材の入口管３４及び出口管３５は矩形（実際に
は応力集中を避けるために４角には曲率を設ける）であ
るため、図５に示すように、円管３７と接合するための
ディフューザ３６を接合する。On the other hand, as shown in FIG. 4, a flange 31 for connecting the liquid target 10 has an inlet pipe 3 for liquid metal.
2, outlet pipe 33, coolant inlet pipe 34, and outlet pipe 35
Are joined. On the side of the flange 31, it is not necessary to reduce the thickness of the coolant inlet pipe 34 and the outlet pipe 35, and the pressure resistance can be improved by forming a thick wall structure. However, since the inlet pipe 34 and the outlet pipe 35 of the coolant are rectangular (actually, a curvature is provided at the square to avoid stress concentration), as shown in FIG. Is bonded.
【００３１】以上のように構成した液体ターゲット１０
において、液体金属は入口管３２，端面板１８の入口開
口２２，入口側流路１２，入口側多孔板１３を経由して
核破砕流路１４に流入し、陽子線１により、図２の陽子
線領域１５において核破砕により高密度の中性子を発生
するとともに発熱して温度が上昇し、出口側多孔板１
６，出口側流路１７，端面板１８の出口開口２３を経由
して出口管３３から流出する。発生した中性子は、液体
ターゲット１０の上下に配置された減速材２及び３によ
り減速され冷中性子となって、各種の用途に利用され
る。液体金属には、水銀，鉛，ビスマスなどが使用され
る。The liquid target 10 constructed as described above
In FIG. 2, the liquid metal flows into the spallation flow path 14 via the inlet pipe 32, the inlet opening 22 of the end face plate 18, the inlet-side flow path 12, and the inlet-side perforated plate 13, and by the proton beam 1, the proton of FIG. In the wire region 15, high-density neutrons are generated by spallation, and heat is generated to increase the temperature.
6, the fluid flows out of the outlet pipe 33 via the outlet side flow path 17 and the outlet opening 23 of the end face plate 18. The generated neutrons are decelerated by the moderators 2 and 3 arranged above and below the liquid target 10, become cold neutrons, and are used for various purposes. Mercury, lead, bismuth, or the like is used as the liquid metal.
【００３２】陽子線１による核破砕で発熱して温度が上
昇し、出口管３３から流出した液体金属は、図６に示す
ように、冷却器４１で冷却され、核破砕で発生した不純
物を純化装置４２で除去した後、加圧気体と液体金属を
内蔵する液体金属タンク４３に戻り、循環ポンプ４４に
より液体ターゲット１０に再循環される。冷却器４１に
は従来技術による熱交換器を、純化装置４２には従来技
術によるフィルタや蒸発・凝縮装置などを、循環ポンプ
４４には従来技術による電磁ポンプや機械式ポンプを用
いることができる。As shown in FIG. 6, the liquid metal flowing out of the outlet pipe 33 is cooled by the cooler 41 to purify impurities generated by the spallation, as shown in FIG. After being removed by the device 42, the liquid is returned to the liquid metal tank 43 containing a pressurized gas and liquid metal, and is recirculated to the liquid target 10 by the circulation pump 44. A conventional heat exchanger can be used as the cooler 41, a conventional filter or evaporator / condenser can be used as the purifier 42, and a conventional electromagnetic pump or mechanical pump can be used as the circulation pump 44.
【００３３】一方、冷却材は、入口管３４，端面板１８
の入口開口２４，入口側流路２５を経由してターゲット
容器１１と保護容器２１の先端部に供給され、ターゲッ
ト容器１１と保護容器２１の先端部を冷却し、出口側流
路２６，端面板１８の出口開口２７を経由して出口管３
５から流出する。冷却材には、重水，軽水などが使用さ
れる。On the other hand, the coolant is supplied to the inlet pipe 34 and the end face plate 18.
Are supplied to the target container 11 and the distal end of the protective container 21 via the inlet opening 24 and the inlet-side flow path 25 of the target container 11, and cool the distal end parts of the target container 11 and the protective container 21. Via the outlet opening 27 of the outlet pipe 3
Outflow from 5. Heavy water, light water, or the like is used as the coolant.
【００３４】ターゲット容器１１と保護容器２１の先端
部を冷却して温度上昇し、出口管３５から流出した冷却
材は、図７に示すように、冷却器５１で冷却され、純化
装置５２で不純物を除去した後、加圧気体と冷却材を内
蔵する冷却材タンク５３に戻り、循環ポンプ５４により
保護容器２１に再循環される。冷却器５１には従来技術
による熱交換器を、純化装置４２には従来技術によるフ
ィルタを、循環ポンプ４４には従来技術による機械式ポ
ンプを用いることができる。As shown in FIG. 7, the coolant flowing out of the outlet pipe 35 is cooled by a cooler 51 and cooled by a purifier 52 to cool the tip of the target container 11 and the protection container 21. Is returned to the coolant tank 53 containing the pressurized gas and the coolant, and is recirculated to the protection container 21 by the circulation pump 54. A conventional heat exchanger can be used for the cooler 51, a conventional filter can be used for the purification device 42, and a conventional mechanical pump can be used for the circulation pump 44.
【００３５】図８に示すように、液体ターゲット１０
は、中性子発生時には遮蔽体４で囲まれた照射室５内で
使用され、交換時には遮蔽体４で囲まれた取扱室６内で
遠隔操作により交換される。従って、液体ターゲット１
０は、冷却設備とともにターゲット台車７に設置され、
遠隔操作により移動できるようになっている。As shown in FIG. 8, the liquid target 10
Is used in the irradiation room 5 surrounded by the shield 4 when neutrons are generated, and is replaced by remote control in the handling room 6 surrounded by the shield 4 when replacing. Therefore, the liquid target 1
0 is installed on the target carriage 7 together with the cooling equipment,
It can be moved by remote control.
【００３６】以下に、上述した実施例に適用した特徴の
原理と効果を具体的に説明する。円筒や球殻は、圧力容
器に使用されるように、耐圧性に優れ、肉厚を薄くでき
ることは自明である。従って、図１及び図２に示す実施
例において、耐圧性が問題になるのは液体ターゲット１
０の上面と下面に使用される平板部分である。この部分
に部分円筒を用いることもできるが、この場合、核破砕
により中性子が発生する陽子線領域１５の端面から保護
容器２１の外面までの距離ｈ（図２）が大きくなり、減
速材２までの距離が大きくなり、中性子の利用効率を低
下させることになる。Hereinafter, the principle and effects of the features applied to the above-described embodiment will be specifically described. It is obvious that a cylinder or a spherical shell has excellent pressure resistance and can be made thinner as used in a pressure vessel. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
0 is a flat plate portion used for the upper surface and the lower surface. In this case, a partial cylinder can be used, but in this case, the distance h (FIG. 2) from the end face of the proton beam region 15 where neutrons are generated by nuclear spallation to the outer surface of the protective vessel 21 increases, and the moderator 2 Will increase the neutron utilization efficiency.
【００３７】上面と下面に使用される平板部分で必要な
肉厚ｔは、平板部分の幅をＬ、構造材の許容応力をσと
すると、圧力ｐに対して次式で表せる。The required thickness t of the flat portions used for the upper and lower surfaces can be expressed by the following equation with respect to the pressure p, where L is the width of the flat portion and σ is the allowable stress of the structural material.
【００３８】[0038]
【数１】ｔ＞(３ｐ／４σ)0.5Ｌ 許容応力σは材料によって一定であるから、肉厚ｔは平
板部分の幅Ｌに比例して厚くする必要がある。本発明に
おいては、入口側多孔板１３と出口側多孔板１６を上下
両端でターゲット容器１１と接合することにより、構造
材の最大応力に影響する平板部分の有効幅Ｌを１／２以
下とし、ターゲット容器１１の肉厚を１／２以下にする
ことができる。T> (3p / 4σ) 0.5 L Since the allowable stress σ is constant depending on the material, the thickness t needs to be increased in proportion to the width L of the flat plate portion. In the present invention, by joining the inlet-side porous plate 13 and the outlet-side porous plate 16 to the target container 11 at the upper and lower ends, the effective width L of the flat plate portion affecting the maximum stress of the structural material is reduced to １ ／ or less, The thickness of the target container 11 can be reduced to 以下 or less.
【００３９】しかし、この場合、保護容器２１の肉厚は
薄くできないため、図１１に示すように、ターゲット容
器１１と保護容器２１を合わせた平均の肉厚は７０％程
度となる。一方、ターゲット容器１１と保護容器２１と
を複数の補強板２８及び２９で相互に接合し、ターゲッ
ト容器１１と保護容器２１とを構造強度的に一体化する
ことにより、ターゲット容器１１と保護容器２１の肉厚
を、図１１に示すように極めて薄くすることができる。However, in this case, since the thickness of the protection container 21 cannot be reduced, the average thickness of the target container 11 and the protection container 21 combined is about 70% as shown in FIG. On the other hand, the target container 11 and the protective container 21 are joined to each other by a plurality of reinforcing plates 28 and 29, and the target container 11 and the protective container 21 are integrated in structural strength. Can be made extremely thin as shown in FIG.
【００４０】しかし、この方法を単独で用いると、ター
ゲット容器１１と保護容器２１の平板部分で構成される
平板部分の断面係数を大きくするために、冷却材の入口
側流路２５と出口側流路２６の厚さを冷却に必要な厚さ
以上にする必要があり、陽子線領域１５の端面から保護
容器２１の外面までの距離ｈを大幅に低減することはで
きない。However, if this method is used alone, the coolant inlet-side flow path 25 and the outlet-side flow must be increased in order to increase the section modulus of the flat plate portion composed of the target container 11 and the protection container 21. The thickness of the passage 26 must be greater than the thickness required for cooling, and the distance h from the end surface of the proton beam region 15 to the outer surface of the protective container 21 cannot be significantly reduced.
【００４１】入口側多孔板１３と出口側多孔板１６を上
下両端でターゲット容器１１と接合し、かつ、ターゲッ
ト容器１１と保護容器２１とを複数の補強板２８及び２
９で相互に接合することにより、ターゲット容器１１と
保護容器２１の肉厚を薄くすると同時に、陽子線領域１
５の端面から保護容器２１の外面までの距離ｈを小さく
することができる。The inlet-side porous plate 13 and the outlet-side porous plate 16 are joined to the target container 11 at both upper and lower ends, and the target container 11 and the protective container 21 are connected to a plurality of reinforcing plates 28 and 2.
9, the thickness of the target container 11 and the protective container 21 is reduced, and at the same time, the proton beam region 1
The distance h from the end surface of the protective container 21 to the outer surface of the protective container 21 can be reduced.
【００４２】この場合、冷却材の入口側流路２５と出口
側流路２６の厚さは冷却に必要な最小限にすることがで
きる。複数の補強板２８及び２９は、ターゲット容器１
１と保護容器２１と構造的に結合することが目的であ
り、図２に示すような鉛直板でなく、傾斜板とし、冷却
材の入口側流路２５と出口側流路２６の形状を三角形と
してもよい。In this case, the thickness of the inlet-side flow passage 25 and the outlet-side flow passage 26 of the coolant can be minimized for cooling. The plurality of reinforcing plates 28 and 29 are
1 and the protective container 21 are structurally coupled with each other, and are not vertical plates as shown in FIG. 2 but are inclined plates, and the shapes of the inlet-side flow passage 25 and the outlet-side flow passage 26 of the coolant are triangular. It may be.
【００４３】本実施例においては、図２に示すように、
液体金属は、入口側流路１２，入口側多孔板１３を経由
して核破砕流路１４に流入し、陽子線１により陽子線領
域１５において核破砕により高密度の中性子を発生する
とともに発熱して温度が上昇し、出口側多孔板１６，出
口側流路１７を経由して流出する。In this embodiment, as shown in FIG.
The liquid metal flows into the spallation channel 14 via the inlet-side channel 12 and the inlet-side perforated plate 13, generates high-density neutrons by spallation in the proton beam region 15 by the proton beam 1, and generates heat. The temperature rises and flows out through the outlet-side porous plate 16 and the outlet-side flow path 17.
【００４４】この場合、図１の発熱密度は、図１０に示
すように、陽子線１の入射位置からの距離の増加に伴っ
て急激に低下する。従って、発熱密度に比例するように
入口側多孔板１３と出口側多孔板１６の開口率を決定す
ることにより、液体金属の流速を発熱密度と比例させ、
液体金属の最高温度を均一化するとともに、液体金属の
流量を必要最小限にすることができる。In this case, as shown in FIG. 10, the heat generation density in FIG. 1 rapidly decreases as the distance from the incident position of the proton beam 1 increases. Therefore, by determining the opening ratio of the inlet-side porous plate 13 and the outlet-side porous plate 16 so as to be proportional to the heat generation density, the flow rate of the liquid metal is made proportional to the heat generation density,
The maximum temperature of the liquid metal can be made uniform, and the flow rate of the liquid metal can be minimized.
【００４５】入口側多孔板１３と出口側多孔板１６の開
口率は階段状の分布としているが、液体金属は相互に混
合するため、流速分布はほぼ発熱密度に近い分布にな
る。このような開口率分布は、開口の直径とピッチを変
更することにより、容易に実現することができる。液体
金属の流量を必要最小限にすることにより、図６に示し
た冷却器４１，純化装置４２，液体金属タンク４３，循
環ポンプ４４の他、配管径を小型化し、経済性に優れた
中性子発生装置を実現することができる。The opening ratio of the inlet-side perforated plate 13 and the outlet-side perforated plate 16 has a stepwise distribution. However, since the liquid metals are mixed with each other, the flow velocity distribution becomes a distribution close to the heat generation density. Such an aperture ratio distribution can be easily realized by changing the diameter and pitch of the apertures. By minimizing the flow rate of the liquid metal to the minimum required, the diameter of the piping can be reduced in addition to the cooler 41, the purifier 42, the liquid metal tank 43, and the circulation pump 44 shown in FIG. The device can be realized.
【００４６】冷却材は、ターゲット容器１１と保護容器
２１の先端部の冷却を目的としており、この部分に効率
よく供給される必要がある。図３に示すように、冷却材
の入口開口２４と出口開口２７は、図２の陽子線領域１
５を含む核破砕流路１４の上下にのみ設けられており、
この部分に供給された冷却材は、補強板２８及び２９を
整流板としてターゲット容器１１と保護容器２１の先端
部に効率よく供給されるため、冷却材の流量を低減し、
図７に示した冷却器５１，純化装置５２，冷却材タンク
５３，循環ポンプ５４の他、配管径を小型化し、経済性
に優れた中性子発生装置を実現することができる。The coolant is used to cool the distal ends of the target container 11 and the protection container 21 and needs to be efficiently supplied to this portion. As shown in FIG. 3, the coolant inlet opening 24 and the outlet opening 27 correspond to the proton beam region 1 in FIG.
5 are provided only above and below the spallation flow path 14 including
The coolant supplied to this portion is efficiently supplied to the front ends of the target container 11 and the protection container 21 using the reinforcing plates 28 and 29 as rectifying plates, so that the flow rate of the coolant is reduced,
In addition to the cooler 51, the purifier 52, the coolant tank 53, and the circulation pump 54 shown in FIG. 7, the pipe diameter can be reduced, and a neutron generator excellent in economy can be realized.
【００４７】さらに、図３に示すように、液体金属の入
口開口２２と出口開口２３及び冷却材の入口開口２４と
出口開口２７は、１体のフランジ１９により供給側のフ
ランジ３１（図１）と接続される。冷却材の入口開口２
４と出口開口２７が液体金属の入口開口２２と出口開口
２３から離れた位置に配置されており、液体金属と冷却
材との間のリークを容易に防止することができる。この
ように、冷却材の入口開口２４と出口開口２７を部分的
に設けることにより、ターゲット容器１１と保護容器２
１の先端部の冷却性を向上するだけでなく、フランジ１
９とフランジ３１との一体接続を可能にしている。Further, as shown in FIG. 3, the inlet opening 22 and the outlet opening 23 for the liquid metal and the inlet opening 24 and the outlet opening 27 for the coolant are formed by a single flange 19 on the supply side flange 31 (FIG. 1). Connected to Coolant inlet opening 2
4 and the outlet opening 27 are arranged at positions separated from the inlet opening 22 and the outlet opening 23 of the liquid metal, so that leakage between the liquid metal and the coolant can be easily prevented. As described above, by partially providing the coolant inlet opening 24 and the outlet opening 27, the target container 11 and the protective container 2 are provided.
In addition to improving the cooling performance at the tip of
9 and the flange 31 can be integrally connected.
【００４８】ターゲット容器１１と保護容器２１の先端
部は、陽子線１により損傷されやすく、液体ターゲット
１０は消耗品として交換使用されるが、核破砕による放
射性物質により放射線レベルが高くなるため、図８に示
すように、遮蔽体４で囲まれた取扱室６内で遠隔操作に
より交換される。液体金属の入口開口２２と出口開口２
３及び冷却材の入口開口２４と出口開口２７を独立した
フランジに接続すると、フランジが４体となり、マニュ
ピュレータなどによる交換作業が極めて複雑になること
が容易に推察される。The tips of the target container 11 and the protective container 21 are easily damaged by the proton beam 1 and the liquid target 10 is exchanged as a consumable item. As shown in FIG. 8, it is exchanged by remote control in a handling room 6 surrounded by a shield 4. Liquid metal inlet opening 22 and outlet opening 2
When the inlet 3 and the coolant inlet opening 24 and the outlet opening 27 are connected to independent flanges, the number of flanges becomes four, and it is easily presumed that the replacement operation by a manipulator or the like becomes extremely complicated.
【００４９】本発明においては、フランジ１９とフラン
ジ３１との一体接続を可能にしていることにより、容易
に交換することができる。例えば、液体ターゲット１０
の交換装置６２を台車６１にセットし、図９に示すよう
に、交換装置本体６３に複数の治具６４と回転軸６５と
を設け、フランジ１９とフランジ３１を接続するボルト
を同時に脱着することができる。また、保護容器２１と
ターゲット容器１１の端、及びフランジ３１にテーパを
設けておけば、新しい液体ターゲット１０を、容易かつ
精度よく装着することができる。In the present invention, since the flange 19 and the flange 31 can be integrally connected, they can be easily replaced. For example, the liquid target 10
9 is set on a carriage 61, and as shown in FIG. 9, a plurality of jigs 64 and a rotating shaft 65 are provided on the exchange device main body 63, and bolts for connecting the flanges 19 and 31 are simultaneously attached and detached. Can be. In addition, if the protection container 21 and the ends of the target container 11 and the flange 31 are provided with a taper, a new liquid target 10 can be easily and accurately mounted.
【００５０】交換装置６２は、駆動装置を有する専用装
置としてもよいし、複数の治具６４と回転軸６５を有す
る案内治具のみとしてマニュピュレータなどによる脱着
としてもよい。マニュピュレータなどによる脱着におい
ても、対象が１体になるだけでなく、端面からの作業と
なり、交換が極めて容易になる。従って、本実施例によ
れば、遠隔操作装置などの付属設備を含めて、経済性に
優れた中性子発生装置を実現することができる。The replacement device 62 may be a dedicated device having a driving device, or may be a guide jig having a plurality of jigs 64 and a rotating shaft 65, which may be detachably attached by a manipulator or the like. In the case of attachment / detachment using a manipulator or the like, the object is not only one object but also the work from the end face, and the exchange becomes extremely easy. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize a neutron generator that is excellent in economical efficiency, including ancillary equipment such as a remote control device.
【００５１】次に、図１２乃至図１４を用いて本発明に
よる液体ターゲットの第２実施例を説明する。図１２は
液体ターゲットの第２実施例の縦断面図と横断面図、図
１３は図１２のＡ−Ａ′断面図、図１４は図１２のＢ−
Ｂ′矢視図である。第１実施例と第２実施例の主な相違
は、第１実施例においては陽子線１の入射方向に対して
液体金属が直角方向に流れるのに対し、第２実施例にお
いては液体金属の流れ方向が陽子線１の入射方向と平行
であることである。Next, a second embodiment of the liquid target according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12 is a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a second embodiment of the liquid target, FIG. 13 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 12, and FIG.
It is a B 'arrow view. The main difference between the first embodiment and the second embodiment is that, in the first embodiment, the liquid metal flows in a direction perpendicular to the incident direction of the proton beam 1, whereas in the second embodiment, the liquid metal flows. The flow direction is parallel to the incident direction of the proton beam 1.
【００５２】図１２に示すように、液体ターゲット１１
０は、液体金属を内蔵するターゲット容器１１１と、タ
ーゲット容器１１１の外部に設けられた保護容器１２
１、及び１体型のフランジ１１９で構成されている。タ
ーゲット容器１１１内は、仕切板１１３により入口側流
路１１２と核破砕流路を兼用する出口側流路１１７とに
区画されている。入口側流路１１２はフランジ１３１に
接合された入口管１３２に接続され、出口側流路１１７
はフランジ１３１に接合された出口管１３３に接続され
ている。As shown in FIG. 12, the liquid target 11
0 denotes a target container 111 containing a liquid metal, and a protective container 12 provided outside the target container 111.
1 and a one-piece flange 119. The interior of the target container 111 is partitioned by a partition plate 113 into an inlet-side channel 112 and an outlet-side channel 117 which also serves as a nuclear spallation channel. The inlet channel 112 is connected to an inlet pipe 132 joined to the flange 131, and the outlet channel 117
Is connected to an outlet pipe 133 joined to the flange 131.
【００５３】仕切板１１３は、図１３に示すように、上
下両端でターゲット容器１１１と接合され、ターゲット
容器１１１と保護容器１２１とは複数の補強板１２８及
び１２９で相互に接合されている。As shown in FIG. 13, the partition plate 113 is joined to the target container 111 at both upper and lower ends, and the target container 111 and the protective container 121 are joined to each other by a plurality of reinforcing plates 128 and 129.
【００５４】フランジ１１９の端面部は、図１４に示す
ように、液体金属の入口開口１２２と出口開口１２３及
び冷却材の入口開口１２４と出口開口１２７とを有する
端面板１１８が接合されており、冷却材の入口開口１２
４と出口開口１２７は液体金属の入口開口１２２と出口
開口１２３から離れた位置に配置されている。As shown in FIG. 14, an end plate 118 having an inlet opening 122 and an outlet opening 123 for the liquid metal and an inlet opening 124 and an outlet opening 127 for the coolant is joined to the end surface of the flange 119. Coolant inlet opening 12
4 and the outlet opening 127 are arranged at positions away from the inlet opening 122 and the outlet opening 123 of the liquid metal.
【００５５】ターゲット容器１１１と保護容器１２１と
は、冷却材の入口側流路１２５を形成する複数の補強板
１２８及び冷却材の出口側流路１２６を形成する複数の
補強板１２９で相互に接合されている。The target container 111 and the protective container 121 are joined to each other by a plurality of reinforcing plates 128 forming a coolant inlet-side channel 125 and a plurality of reinforcing plates 129 forming a coolant outlet-side channel 126. Have been.
【００５６】以上のように構成した液体ターゲット１１
０において、液体金属は入口管132,端面板１１８の入口
開口１２２，入口側流路１１２，仕切板１１３を経由し
て核破砕流路を兼用する出口側流路１１７に流入し、陽
子線１により、図１３の陽子線領域１１５において核破
砕により高密度の中性子を発生するとともに発熱して温
度が上昇し、端面板１１８の出口開口１２３を経由して
出口管１３３から流出する。発生した中性子は、液体タ
ーゲット１１０の上下に配置された減速材２及び３によ
り減速され冷中性子となって、各種の用途に利用され
る。The liquid target 11 configured as described above
At 0, the liquid metal flows through the inlet pipe 132, the inlet opening 122 of the end face plate 118, the inlet-side channel 112, and the partition plate 113 into the outlet-side channel 117 also serving as the spallation channel, and As a result, high-density neutrons are generated by spallation in the proton beam region 115 in FIG. 13 and the temperature rises due to heat generation, and flows out of the outlet pipe 133 via the outlet opening 123 of the end plate 118. The generated neutrons are decelerated by the moderators 2 and 3 disposed above and below the liquid target 110, become cold neutrons, and are used for various purposes.
【００５７】ターゲット容器１１１先端部における液体
金属の流れの剥離を防止するために、仕切板１１３の先
端は半円筒状の曲率を有し、その付け根には開口１１６
が設けられている。また、ターゲット容器１１１先端部
における液体金属の流れの剥離を防止するとともに、冷
却性を向上するために、ターゲット容器１１１先端部に
も曲率が設けられている。入口管１３２と入口側流路１
１２が両側に２カ所設けられているため、入口管１３２
と端面板１１８の入口開口１２２は、出口管１３３と出
口開口１２３より小さくしてある。In order to prevent the liquid metal flow from separating at the tip of the target container 111, the tip of the partition plate 113 has a semi-cylindrical curvature, and an opening 116 is provided at the base thereof.
Is provided. Further, in order to prevent separation of the flow of the liquid metal at the tip of the target container 111 and to improve the cooling performance, the tip of the target container 111 is also provided with a curvature. Inlet pipe 132 and inlet side flow path 1
12 are provided at two places on both sides, so that the inlet pipe 132
The inlet opening 122 of the end plate 118 is smaller than the outlet pipe 133 and the outlet opening 123.
【００５８】一方、冷却材は、入口管１３４，端面板１
１８の入口開口１２４，入口側流路１２５を経由してタ
ーゲット容器１１１と保護容器１２１の先端部に供給さ
れ、ターゲット容器１１１と保護容器１２１の先端部を
冷却し、出口側流路１２６，端面板１１８の出口開口１
２７を経由して出口管１３５から流出する。端面板１１
８の入口開口１２４と出口開口１２７をそれぞれ２カ所
設けることにより、液体金属の入口開口１２２と出口開
口１２３から離れた位置に配置し、冷却材と液体金属と
の間のリークを防止している。On the other hand, the coolant is supplied to the inlet pipe 134 and the end face plate 1.
18, is supplied to the distal ends of the target container 111 and the protective container 121 via the inlet opening 124 and the inlet-side channel 125, cools the distal portions of the target container 111 and the protective container 121, and cools the outlet-side channel 126 and the end. Exit opening 1 of face plate 118
It flows out of the outlet pipe 135 via 27. End plate 11
By providing two inlet openings 124 and two outlet openings 127, the liquid metal is disposed at a position away from the inlet opening 122 and the outlet opening 123 of the liquid metal, thereby preventing leakage between the coolant and the liquid metal. .
【００５９】本実施例の特徴は、図１０に示した第１実
施例における入口側多孔板１３と出口側多孔板１６の複
雑な開口率分布を必要とせず、液体金属の流量を必要最
小限にすることができることにある。一方、端面板１１
８，液体金属の入口管１３２，冷却材の入口管１３４と
出口管１３５は第１実施例より複雑になる。The feature of this embodiment is that it does not require a complicated aperture ratio distribution of the inlet side porous plate 13 and the outlet side porous plate 16 in the first embodiment shown in FIG. Is to be able to On the other hand, the end face plate 11
8. The liquid metal inlet tube 132, the coolant inlet tube 134 and the outlet tube 135 are more complicated than in the first embodiment.
【００６０】上記以外の効果、即ち、ターゲット容器１
１１と保護容器１２１の耐圧性向上と肉厚の削減、ター
ゲット容器１１１と保護容器１２１先端の冷却性向上と
冷却材流量の減少、液体ターゲット１１０の交換性向上
については、第１実施例と同様である。Effects other than the above, that is, the target container 1
As with the first embodiment, the pressure resistance and the wall thickness of the protection container 11 and the protection container 121 are reduced, the cooling property of the tip of the target container 111 and the protection container 121 is reduced, the coolant flow rate is reduced, and the exchangeability of the liquid target 110 is improved. It is.
【００６１】[0061]
【発明の効果】第１及び第２の発明によれば、多孔板も
しくは仕切板の両端をターゲット容器に接合し、ターゲ
ット容器と保護容器とを複数の補強板で相互に接合する
ことにより、ターゲット容器と保護容器の耐圧強度を増
加し、ターゲット容器と保護容器の肉厚を薄くして中性
子利用効率に優れた液体ターゲットを実現することがで
きる。According to the first and second aspects of the present invention, the both ends of the perforated plate or the partition plate are joined to the target container, and the target container and the protective container are joined to each other by a plurality of reinforcing plates, whereby the target By increasing the pressure resistance of the container and the protective container and reducing the thickness of the target container and the protective container, a liquid target having excellent neutron utilization efficiency can be realized.
【００６２】第３の発明によれば、冷却材がターゲット
容器と保護容器の先端に供給されるように補強板を陽子
線と平行に設置することにより、ターゲット容器の先端
の冷却性を向上して、信頼性に優れた液体ターゲットを
実現することができる。According to the third aspect of the present invention, the cooling performance at the tip of the target container is improved by arranging the reinforcing plate in parallel with the proton beam so that the coolant is supplied to the tip of the target container and the protection container. As a result, a highly reliable liquid target can be realized.
【００６３】第４の発明によれば、ターゲット容器内を
液体金属の入口側流路と核破砕流路と出口側流路とに区
画する入口側多孔板と出口側多孔板とを設け、入口側多
孔板と出口側多孔板の開口率を核破砕流路における発熱
分布に比例して変化させることにより、液体金属の温度
を均一化して流量を減少し、経済性に優れた液体金属の
冷却設備と中性子発生設備を実現することができる。According to the fourth aspect of the present invention, the inlet-side perforated plate and the outlet-side perforated plate for partitioning the inside of the target container into the liquid metal inlet-side flow passage, the spallation flow passage, and the outlet-side flow passage are provided. By changing the aperture ratio of the side perforated plate and the outlet side perforated plate in proportion to the heat generation distribution in the spallation flow channel, the temperature of the liquid metal is made uniform, the flow rate is reduced, and the economical cooling of the liquid metal is achieved. Equipment and neutron generation equipment can be realized.
【００６４】第５及び第６の発明によれば、液体金属の
入口開口と出口開口とを有する端面板を接合したターゲ
ット容器をフランジに接合するとともに、液体金属の入
口開口と出口開口とから離れた位置において冷却材の入
口開口と出口開口とを設けた端面板を接合した保護容器
をフランジに接合することにより、液体金属の入口開口
と出口開口及び冷却材の入口開口と出口開口を１体のフ
ランジで接続することができ、ターゲット容器の交換を
容易にして、交換時間を短縮するとともに交換設備を簡
素化し、設備利用率と経済性に優れた液体ターゲットと
中性子発生設備を実現するこができる。According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the target container having the end plate having the inlet opening and the outlet opening for the liquid metal joined to the flange and separated from the inlet opening and the outlet opening for the liquid metal. A protective container in which an end plate provided with an inlet opening and an outlet opening of the coolant at the closed position is joined to the flange, so that an inlet opening and an outlet opening of the liquid metal and an inlet opening and an outlet opening of the coolant are integrated. Can be connected with a flange, which facilitates the replacement of the target container, shortens the replacement time and simplifies the replacement equipment, and realizes a liquid target and neutron generation equipment with excellent equipment utilization and economy. it can.
【００６５】第７及び第８の発明によれば、第１乃至第
６の発明を組み合わせることにより、中性子利用効率に
優れ、冷却性と信頼性に優れ、液体金属の流量を減少し
て経済性に優れ、ターゲット容器の交換時間を短縮する
とともに交換設備を簡素化して設備利用率と経済性に優
れた液体ターゲットと中性子発生設備を実現するこがで
きる。According to the seventh and eighth aspects, by combining the first to sixth aspects, the neutron utilization efficiency is excellent, the cooling performance and the reliability are excellent, the flow rate of the liquid metal is reduced, and the economy is improved. The liquid target and the neutron generation equipment which are excellent in the equipment use, shorten the replacement time of the target container and simplify the replacement equipment, and are excellent in the facility utilization rate and the economic efficiency can be realized.
【図１】本発明による液体ターゲットの第１実施例の水
平断面図及び縦断面図。FIG. 1 is a horizontal sectional view and a vertical sectional view of a first embodiment of a liquid target according to the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1;
【図３】図１のＢ−Ｂ′矢視図。FIG. 3 is a view taken along the line BB ′ in FIG. 1;
【図４】図１のＣ−Ｃ′断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 1;
【図５】図１の冷却材の入口管と出口管の部分詳細図。FIG. 5 is a partial detailed view of the coolant inlet pipe and the outlet pipe of FIG. 1;
【図６】本発明による液体金属冷却設備の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a liquid metal cooling facility according to the present invention.
【図７】本発明による冷却材の冷却設備の概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a cooling system for a coolant according to the present invention.
【図８】本発明による中性子発生設備の概略構成図。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a neutron generation facility according to the present invention.
【図９】本発明による液体ターゲット交換装置の部分詳
細図。FIG. 9 is a partial detailed view of a liquid target exchange device according to the present invention.
【図１０】発熱密度，多孔板の開口率分布と液体金属の
流速分布を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a heat generation density, an aperture ratio distribution of a perforated plate, and a flow velocity distribution of a liquid metal.
【図１１】本発明の効果を示す図。FIG. 11 is a diagram showing the effect of the present invention.
【図１２】本発明による液体ターゲットの第２実施例の
水平断面図及び縦断面図。FIG. 12 is a horizontal sectional view and a vertical sectional view of a second embodiment of the liquid target according to the present invention.
【図１３】図１２のＡ−Ａ′断面図。FIG. 13 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 12;
【図１４】図１２のＢ−Ｂ′矢視図。FIG. 14 is a view taken along the line BB ′ of FIG. 12;
１…陽子線、２，３…減速材、４…遮蔽体、５…照射
室、６取扱室、７…台車、１０，１１０…液体ターゲッ
ト、１１，１１１…ターゲット容器、１２，112,１２５
…入口側流路、１３…入口側多孔板、１４…核破砕流
路、１５，１１５…陽子線領域、１６…出口側多孔板、
１７，１１７，１２６…出口側流路、１８，１１８…端
面板、１９，３１，１１９，１３１…フランジ、２１，
１２１…保護容器、２２，２４，１２２，１２４…入口
開口、２３，２７，１２３，１２７…出口開口、２５…
入口側流路、２６…出口側流路、２８，２９，１２８，
１２９…補強板、３２，３４，１３２，１３４…入口
管、３３，３５，１３３，１３５…出口管、３６…ディ
フューザ、３７…円管、４１，５１…冷却器、４２，５
２…純化装置、４３…液体金属タンク、４４，５４…循
環ポンプ、５３…冷却材タンク、６１…台車、６２…交
換装置、６３…交換装置本体、６４…治具、６５…回転
軸、１１３…仕切板、１１６…開口。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Proton beam, 2, 3 ... Moderator, 4 ... Shield, 5 ... Irradiation room, 6 Handling room, 7 ... Dolly, 10, 110 ... Liquid target, 11, 111 ... Target container, 12, 112, 125
... Inlet-side flow path, 13 ... Inlet-side perforated plate, 14 ... Spallation flow path, 15,115 ... Proton beam area, 16 ... Outlet-side perforated plate,
17, 117, 126 ... outlet side flow path, 18, 118 ... end plate, 19, 31, 119, 131 ... flange, 21
121 ... protective container, 22, 24, 122, 124 ... inlet opening, 23, 27, 123, 127 ... outlet opening, 25 ...
Inlet side flow path, 26 ... outlet side flow path, 28, 29, 128,
129: reinforcing plate, 32, 34, 132, 134: inlet pipe, 33, 35, 133, 135: outlet pipe, 36: diffuser, 37: circular pipe, 41, 51: cooler, 42, 5
2 ... Purification device, 43 ... Liquid metal tank, 44, 54 ... Circulation pump, 53 ... Coolant tank, 61 ... Dolly, 62 ... Exchange device, 63 ... Exchange device body, 64 ... Jig, 65 ... Rotating shaft, 113 ... partition plate, 116 ... opening.
Claims (9)
照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットに
おいて、 前記液体金属を内蔵するターゲット容器と、前記ターゲ
ット容器内を前記液体金属の入口側流路と出口側流路と
に区画する多孔板もしくは仕切板とを設け、前記多孔板
もしくは仕切板の両端を前記ターゲット容器に接合した
ことを特徴とする液体ターゲット。1. A liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with high-energy proton beams to generate high-density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium, wherein the target container contains the liquid metal. And a perforated plate or partition plate for partitioning the inside of the target container into an inlet channel and an outlet channel of the liquid metal, and both ends of the perforated plate or partition plate are joined to the target container. Characterized liquid target.
外部に保護容器を設け、前記ターゲット容器と前記保護
容器とを複数の補強板で相互に接合したことを特徴とす
る液体ターゲット。2. The liquid target according to claim 1, wherein a protective container is provided outside the target container, and the target container and the protective container are joined to each other by a plurality of reinforcing plates.
前記保護容器との間に冷却材を流し、前記冷却材が前記
ターゲット容器と前記保護容器の先端に供給されるよう
に前記補強板を陽子線と平行に設置したことを特徴とす
る液体ターゲット。3. The reinforcing plate according to claim 2, wherein a coolant flows between the target container and the protection container, and the reinforcing plate is provided with a proton so that the cooling material is supplied to a tip of the target container and the protection container. A liquid target, which is set in parallel with a line.
照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットに
おいて、 前記液体金属を内蔵するターゲット容器と、前記ターゲ
ット容器内を前記液体金属の入口側流路と核破砕流路と
出口側流路とに区画する入口側多孔板と出口側多孔板と
を設け、前記入口側多孔板と出口側多孔板の開口率を前
記核破砕流路における発熱分布に比例して変化させたこ
とを特徴とする液体ターゲット。4. A liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with a high energy proton beam to generate high-density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium, wherein the target container contains the liquid metal. And an inlet-side perforated plate and an outlet-side perforated plate for partitioning the inside of the target container into an inlet-side channel, a spallation channel, and an outlet-side channel of the liquid metal, wherein the inlet-side porous plate and the outlet-side are provided. A liquid target, wherein an aperture ratio of a perforated plate is changed in proportion to a heat generation distribution in the spallation channel.
照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットに
おいて、 前記液体金属を内蔵するターゲット容器と、前記ターゲ
ット容器内を前記液体金属の入口側流路と出口側流路と
に区画する多孔板もしくは仕切板とを設け、前記液体金
属の入口開口と出口開口とを有する端面板を前記ターゲ
ット容器に接合し、前記ターゲット容器をフランジに接
合したことを特徴とする液体ターゲット。5. A liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with high-energy proton beams to generate high-density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium, wherein the target container contains the liquid metal. And a perforated plate or a partition plate for partitioning the inside of the target container into an inlet-side flow path and an outlet-side flow path of the liquid metal, and the end plate having an inlet opening and an outlet opening of the liquid metal is provided as the target. A liquid target, wherein the liquid target is joined to a container, and the target container is joined to a flange.
外部に保護容器を設け、前記ターゲット容器と前記保護
容器との間に冷却材を流し、端面板を前記保護容器に接
合し、前記液体金属の入口開口と出口開口とから離れた
位置において前記端面板に前記冷却材の入口開口と出口
開口とを設け、前記保護容器を前記フランジに接合した
ことを特徴とする液体ターゲット。6. The liquid metal container according to claim 5, wherein a protective container is provided outside the target container, a coolant flows between the target container and the protective container, and an end plate is joined to the protective container. A liquid target, wherein an inlet opening and an outlet opening of the coolant are provided in the end face plate at positions away from an inlet opening and an outlet opening of the liquid container, and the protective container is joined to the flange.
照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットに
おいて、 前記液体金属を内蔵するターゲット容器を設け、前記タ
ーゲット容器内を前記液体金属の入口側流路と核破砕流
路と出口側流路とに区画する入口側多孔板と出口側多孔
板とを設け、前記核破砕流路において前記陽子線の方向
とほぼ直角方向に前記液体金属を流し、前記入口側多孔
板と出口側多孔板の開口率を前記核破砕流路における発
熱分布に比例して変化させ、前記入口側多孔板と出口側
多孔板の両端を前記ターゲット容器に接合し、前記ター
ゲット容器の外部に保護容器を設け、前記ターゲット容
器と前記保護容器とを複数の補強板で相互に接合し、前
記ターゲット容器と前記保護容器との間に冷却材を流
し、前記冷却材が前記ターゲット容器と前記保護容器の
先端に供給されるように前記補強板を陽子線と平行に設
置し、前記液体金属の入口開口と出口開口とを有する端
面板を前記ターゲット容器に接合し、前記液体金属の入
口開口と出口開口とから離れた位置において前記端面板
に前記冷却材の入口開口と出口開口とを設け、前記ター
ゲット容器と前記保護容器とをフランジに接合したこと
を特徴とする液体ターゲット。7. A liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with high-energy proton beams to generate high-density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium, wherein the target container contains the liquid metal. Is provided, provided with an inlet-side porous plate and an outlet-side porous plate that partition the inside of the target container into an inlet-side flow path, a spallation flow path, and an outlet-side flow path of the liquid metal, Flowing the liquid metal in a direction substantially perpendicular to the direction of the proton beam, changing the opening ratio of the inlet-side porous plate and the outlet-side porous plate in proportion to the heat generation distribution in the spallation flow path, Both ends of the outlet side porous plate are joined to the target container, a protective container is provided outside the target container, and the target container and the protective container are joined to each other by a plurality of reinforcing plates, Flowing a coolant between the container and the protection container, installing the reinforcing plate in parallel with the proton beam so that the coolant is supplied to the tip of the target container and the protection container, An end plate having an inlet opening and an outlet opening of the liquid metal is joined to the target container, and an inlet opening and an outlet opening of the coolant are provided on the end plate at a position away from the inlet opening and the outlet opening of the liquid metal. A liquid target, wherein the target container and the protective container are joined to a flange.
照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲットに
おいて、 前記液体金属を内蔵するターゲット容器を設け、前記タ
ーゲット容器内を前記液体金属の入口側流路と、出口側
流路を兼用する核破砕流路とに区画する仕切板を設け、
前記核破砕流路において前記陽子線の方向とほぼ平行に
前記液体金属を流し、前記仕切板の両端を前記ターゲッ
ト容器に接合し、前記ターゲット容器の外部に保護容器
を設け、前記ターゲット容器と前記保護容器とを複数の
補強板で相互に接合し、前記ターゲット容器と前記保護
容器との間に冷却材を流し、前記冷却材が前記ターゲッ
ト容器と前記保護容器の先端に供給されるように前記補
強板を陽子線と平行に設置し、前記液体金属の入口開口
と出口開口とを有する端面板を前記ターゲット容器に接
合し、前記端面板に前記冷却材の入口開口と出口開口と
を設け、前記ターゲット容器と前記保護容器とをフラン
ジに接合したことを特徴とする液体ターゲット。8. A liquid target that irradiates a heavy metal in a liquid state with a high energy proton beam to generate high density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium, wherein the target container contains the liquid metal. Provided, a partition plate that partitions the inside of the target container into an inlet-side flow path of the liquid metal and a spallation flow path that also serves as an outlet-side flow path,
The liquid metal is caused to flow substantially parallel to the direction of the proton beam in the spallation flow path, both ends of the partition plate are joined to the target container, and a protection container is provided outside the target container. The protection container is joined to each other by a plurality of reinforcing plates, and a coolant flows between the target container and the protection container, and the coolant is supplied to the tip of the target container and the protection container. A reinforcing plate is installed in parallel with the proton beam, an end plate having an inlet opening and an outlet opening of the liquid metal is joined to the target container, and the end plate is provided with an inlet opening and an outlet opening of the coolant, A liquid target, wherein the target container and the protective container are joined to a flange.
照射して核破砕により高密度の中性子を発生させるとと
もに液体金属を熱媒体として利用する液体ターゲット
と、前記液体金属の冷却設備とを備えた中性子発生設備
において、 前記冷却設備は、液体金属及び加圧気体を内蔵した液体
金属タンクと、前記液体金属タンクから液体ターゲット
に液体金属を供給する循環ポンプと、前記液体ターゲッ
トから排出された液体金属を冷却する冷却器と、前記冷
却器で冷却された液体金属を浄化する浄化装置とを備
え、前記液体ターゲットと前記冷却設備とを移動するタ
ーゲット台車を設け、 前記液体ターゲットが請求項１乃至請求項８のいずれか
に記載の特徴を有することを特徴とする中性子発生設
備。9. A liquid target that irradiates a liquid heavy metal with a high energy proton beam to generate high-density neutrons by spallation and uses the liquid metal as a heat medium, and a cooling device for the liquid metal. In the neutron generation equipment provided, the cooling equipment is a liquid metal tank containing a liquid metal and a pressurized gas, a circulation pump that supplies the liquid metal from the liquid metal tank to a liquid target, and discharged from the liquid target. 2. A liquid cooler for cooling the liquid metal, and a purifying device for purifying the liquid metal cooled by the cooler, a target carriage for moving the liquid target and the cooling equipment is provided, wherein the liquid target is provided. A neutron generating facility having the features according to any one of claims 1 to 8.
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| JP06251498A JP3381612B2 (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Liquid target and neutron generation equipment |
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