KR100768944B1 - High-flux neutron target system for thermal distribution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열분산 고선속 중성자 표적시스템에 관한 것이다. 이는 회전중심축을 중심으로 회전 가능한 회전체와; 상기 회전체의 주연부에 고정되는 것으로서, 외부로부터 조사된 양성자빔의 빔 경로상에 위치하여 양성자빔에 충돌하고, 상기 충돌에 의해 그 내부의 중성자를 방출하는 금속으로 이루어진 다수의 이동표적편과; 상기 회전체를 회전시켜 상기 이동표적편들이 양성자빔의 빔경로를 지나며 양성자빔에 충돌하게 하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a heat dissipation high flux neutron target system. It comprises a rotating body rotatable about the axis of rotation; A plurality of moving target pieces, which are fixed to the periphery of the rotating body, are located on the beam path of the proton beam irradiated from the outside and collide with the proton beam, and are made of a metal which emits neutrons therein by the collision; Rotating the rotating body includes a drive means for causing the moving target pieces to impinge on the proton beam while passing through the beam path of the proton beam.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 열분산 고선속 중성자 표적시스템은, 양성자빔과 충돌하는 표적이 상호 이격된 다수의 표적편으로 구성되므로 고에너지의 양성자빔이 가해지더라도 표적편이 다수개로 분리되어 있는 이상 온도의 과도한 상승이 없고, 또한 상기 표적편이 양성자빔의 빔 라인에 대해 기울어지도록 고정되어 각 표적편이 흡수하는 단위면적당의 열량이 작아 굳이 냉각장치를 사용할 필요가 없으며, 간단한 냉각장치를 부가할 경우 ㎃급 이상의 대전류 빔에도 견딜 수 있으므로 그만큼 활용 폭이 넓다. The heat dissipation high flux neutron target system of the present invention as described above is composed of a plurality of target pieces in which targets colliding with the proton beams are spaced apart from each other, so that even if a high energy proton beam is applied, the abnormal temperature at which the target pieces are separated into a plurality of pieces. There is no excessive rise of, and the target piece is fixed so as to be inclined with respect to the beam line of the proton beam, so that the amount of heat per unit area absorbed by each target piece is small, so there is no need to use a cooling device. Since it can withstand the high current beam above, the utilization range is wide.
Description
도 1은 종래의 사이클로트론을 이용한 중성자 라디오그래피 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a schematic view showing a neutron radiography system using a conventional cyclotron.
도 2는 상기 도 1의 중성자 라디오그래피 시스템에 있어서, 고정되어 있는 베릴륨표적에 양성자빔을 조사하여 중성자빔을 얻는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a method of obtaining a neutron beam by irradiating a proton beam to a fixed beryllium target in the neutron radiograph system of FIG. 1.
도 3은 종래에 사용되던 열분산 고선속 중성자 표적시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically showing a heat dissipation high flux neutron target system used in the prior art.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분산 고선속 중성자 표적시스템의 전체적인 구성을 나타내 보인 분해 사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the heat dissipation high flux neutron target system according to an embodiment of the present invention.
도 5는 상기 도 4에 도시한 이동표적편에 양성자빔이 조사되는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a proton beam is irradiated to the moving target piece shown in FIG. 4.
도 6은 상기 도 4에 도시한 표적시스템의 조립된 모습을 도시한 일부 절제 분해 사시도이다.FIG. 6 is a partially exploded perspective view illustrating an assembled view of the target system shown in FIG. 4.
도 7은 상기 도 4에 도시한 표적시스템의 일부 분해 사시도이다.FIG. 7 is a partially exploded perspective view of the target system shown in FIG. 4.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
11:사이클로트론 13:가속기본체 15:진공덕트11: cyclotron 13: acceleration basic body 15: vacuum duct
17:양성자빔 19:베릴륨표적 21:중성자빔17: proton beam 19: beryllium target 21: neutron beam
23:집속기 25:필름카셋트 41:회전표적23: focusing machine 25: film cassette 41: rotational target
43:가스켓 45:냉각수순환통로 47:프레임43: gasket 45: cooling water circulation passage 47: frame
49:샤프트 51:열분산 고선속 중성자 표적시스템 53:제 1평판부49: shaft 51: heat dissipation high flux neutron target system 53: first plate
53a:양성자빔관통구멍 53b:베어링수용구 53c:암나사구멍53a: proton beam through
53d:센서장착구멍 53e:냉각수파이프수용홈 55a:제 1온도센서53d:
55b:제 2온도센서 57:베어링 59:측벽부55b: second temperature sensor 57: bearing 59: side wall
61:제 2평판부 61a:중성자빔관통구멍 61b:캡장착구61: second
61c:볼트구멍 62:볼트 63:챔버61c: Bolt hole 62: Bolt 63: Chamber
65:회전식표적부 65a:회전휠 65b:이동표적편65:
65c:구동축고정구멍 65d:장착슬릿 65e:핀65c: Drive
65f:핀장착구 65g:관통구멍 67:냉각수순환파이프65f:
69:모터 69a:구동축 71:모터하우징69:
73:캡 75:내부공간73: Cap 75: Inner Space
본 발명은 열분산 고선속 중성자 표적시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipation high flux neutron target system.
중성자검출기의 개발 연구분야나, 중성자에 의한 피폭영양 평가 또는 중성자 라디오그래픽을 통한 비파괴검사분야 또는 보론중성자포획암치료(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)연구나 기타 산업분야에서의 중성자 이용을 위하여 중성자 발생장치가 개발되어 왔다.Neutron generators for research in the development of neutron detectors, for the assessment of nutrient exposure by neutrons, for nondestructive testing via neutron radiographics, for the study of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), or for the use of neutrons in other industries. Has been developed.
이러한 중성자 발생장치는, 사이클로트론과 같은 입자가속기와, 상기 입자가속기로부터 고속으로 방출되는 양성자빔의 빔 경로상에 설치되며 빔에 충돌하여 그 내부의 중성자를 내놓는 표적을 포함하여 구성된다. 잘 알려진 바와같이 양성자빔을 표적에 충돌시키면 7Be(p,n)7B 핵반응이 일어나고 이 반응을 통해 중성자가 고속의 운동에너지를 가지며 중성자빔으로서 유도된 장소로 조사된다. The neutron generator includes a particle accelerator such as a cyclotron and a target which is installed on a beam path of a proton beam emitted from the particle accelerator at high speed and collides with the beam to produce a neutron therein. As is well known, the collision of a proton beam to a target produces a 7Be (p, n) 7B nuclear reaction through which a neutron has a high velocity of kinetic energy and is irradiated to a site induced as a neutron beam.
상기한 표적으로 사용되는 금속 원소로는 대표적으로 베릴륨이 있으며, 이외에 리튬, 트리튬, 중양자가 있다. 또한 대용량 가속기를 사용하는 경우 텅스텐이나 철을 사용하기도 한다. 그러나 중성자 발생 효율이나 열적 특성 부분에서 베릴륨이 가장 우수한 성능을 보이므로 베릴륨이 주로 사용된다.The metal element used as the target is representatively beryllium, in addition to lithium, tritium, quantum. It also uses tungsten or iron when using large accelerators. However, beryllium is mainly used because beryllium has the best performance in terms of neutron generation efficiency and thermal characteristics.
도 1은 소형 사이클로트론을 이용한 중성자 라디오그래피 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 상기 라디오그래피라 함은 비파괴검사에 사용하는 방사선 사진술을 의미한다. 참고적으로 도 1에 도시한 구성에서 집속기(23)를 제거하면 중성자 발생장치가 된다.1 is a schematic diagram illustrating a neutron radiograph system using a small cyclotron. Radiographic refers to radiographs used for nondestructive testing. For reference, when the
여하튼 도 1에 도시한 바와같이, 사이클로트론(11)의 가속기본체(13)내에서 가속된 양성자빔(17)이, 진공덕트(15)를 통해 이동하며 수직으로 대기하고 있는 베릴륨표적(19)과 충돌하면, 베릴륨표적(19)으로부터 중성자빔(21)이 방출된다. 상기 중성자빔(21)은 집속기(23) 내부를 이동하며 촬영대상(미도시)을 관통한 후 그 영상을 필름카셋트(25) 내에 끼워져 있는 필름에 투영시킨다. 상기 베릴륨표적(19)은 양성자빔의 빔 라인에 대해 수직으로 고정된다.In any case, as shown in FIG. 1, the
도 2는 상기 도 1에 도시한 베릴륨표적(19)에 양성자빔(17)을 조사하여 중성자빔(21)을 얻는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a view showing a state in which the
도 2에 도시한 바와같이, 고정되어 있는 베릴륨표적(19)에 양성자빔(17)을 조사하면, 베릴륨표적(19)의 빔조사부위(A)로부터 중성자가 방출하며 상기한 이론에 따라 중상자빔(21)이 얻어진다. 경우에 따라 표적과 빔라인을 수직으로 배치하지 않고 표적을 기울여 설치할 수 도 있지만, 일반적으로는 중성자빔의 평행 직진성을 고려하여 표적을 빔라인에 직교하도록 배치한다.As shown in FIG. 2, when the
한편, 상기 양성자빔은 기본적으로 높은 에너지를 가지고 또한 조사부위가 한 곳으로 집중되므로 그 에너지량을 조금만 높여도 고정표적이 쉽게 열손상(빔조사부위가 녹아버림)되어 더 이상 중성자를 발생할 수 없게 된다. 사용하기 충분한 양의 중성자빔을 얻기 위해서는 어느정도 높은 에너지의 양성자빔을 조사하여야 하지만, 상기와 같은 열손상 문제 때문에 양성자빔의 에너지를 아무 대책 없이 무작정 높일 수 없는 것이다. On the other hand, since the proton beam basically has high energy and the irradiation site is concentrated in one place, even if the amount of energy is increased a little, the fixed target is easily thermally damaged (the beam irradiation site is melted) so that neutrons can no longer be generated. do. In order to obtain a sufficient amount of neutron beams to be used, it is necessary to irradiate proton beams with a certain amount of energy, but the energy of the proton beams cannot be increased without any measures due to the above-described thermal damage problems.
결국 중성자 발생장치를 통해 중성자빔을 안정적으로 얻기 위해서는 양성자빔의 에너지를 낮추던가 고정 표적의 열손상 방지책을 세우던가 하여야 한다. As a result, in order to stably obtain the neutron beam through the neutron generator, it is necessary to lower the energy of the proton beam or to prevent thermal damage of the fixed target.
그런데 양성자빔의 에너지를 낮추면 중성자 발생량이 필요에 미치지 못하므로, 결국 표적에 별도의 냉각장치를 추가하여 양성자의 에너지를 높일 수 있게 한다.However, if the energy of the proton beam is lowered, the amount of neutron generation does not meet the need, so that an additional cooling device is added to the target to increase the energy of the proton.
참고적으로, 본 발명자의 실험에 의하면 아무런 냉각장치를 갖추지 않은 상 태에서 10㎂ 에너지의 양성자빔을 고정되어 있는 베릴륨표적(19)에 약 20분간 조사한 결과 빔조사부위(A)가 녹아 뚫림을 알 수 있었다.For reference, according to the experiments of the present inventors, after irradiating the
상기한 바와같이 고정식 표적을 가지는 중성자 발생장치는, 표적이 고정되어 있는 이상 쉽게 열손상되거나 고용량 고효율의 냉각장치를 필요로 하므로, 열손상 확률을 보다 낮추고 또한 냉각장치의 냉각부하를 줄이기 위하여 도 3에 도시한 바와 같은 이동식 표적을 이용하는 중성자 발생장치도 개발되어 있다. As described above, since the neutron generator having the fixed target needs to be easily thermally damaged or a high-capacity high-efficiency cooling device as long as the target is fixed, in order to lower the probability of thermal damage and also reduce the cooling load of the cooling device. A neutron generator using a mobile target as shown in the drawings has also been developed.
이러한 이동식 표적을 갖는 중성자 발생장치는, 이동식 표적이 고정식 표적에 비해 단위 면적 당 충돌하는 빔의 에너지가 적기 때문에, 고정식 표적에 비해 열손상의 위험이 덜하고 요구 냉각용량도 줄일 수 있다.Since the neutron generator having such a mobile target has less energy of the beam colliding per unit area than the fixed target, the neutron generator has a lower risk of thermal damage and a lower required cooling capacity than the fixed target.
도 3은 종래에 사용되던 열분산 고선속 중성자 표적시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에 도시한 회전표적(41)이 상기한 이동식 표적이다.3 is a view schematically showing a heat dissipation high flux neutron target system used in the prior art. The
도시한 바와같이, 종래의 표적시스템은, 외부의 동력에 의해 축회전 하는 샤프트(49)와, 상기 샤프트(49)에 고정되어 회전하는 원판형 회전표적(41)과, 상기 회전표적(41) 및 샤프트(49)를 회전 가능하게 지지하는 프레임(47)을 포함한다. As shown in the drawing, the conventional target system includes a
또한 상기 샤프트(49) 및 회전표적(41)과 프레임(47)의 사이에는 가스켓(43)이 구비되어 있다. 상기 가스켓(43)은 샤프트(49) 및 회전표적(41)을 회전 가능하게 지지함과 아울러 후술할 냉각수가 새어 나가지 않도록 차단하는 시일(seal)의 역할을 한다.In addition, a
아울러 상기 회전표적(41)의 후방에는 냉각수순환통로(45)가 마련되어 있다. 상기 냉각수순환통로(45)는 프레임(47)의 사이에 마련된 공간으로서 그 내부로 냉 각수를 통과시킨다. 상기 냉각수는 냉각수순환통로(45)를 통과하며 양성자빔(17)에 의해 가열된 회전표적(41)을 냉각한다.In addition, the cooling
그런데, 상기와 같이 구성되는 종래의 표적시스템은, 회전표적(41)이 계속적으로 회전하므로 그만큼 전체적인 빔조사부위(A)가 넓어 (동일한 에너지의 양성자빔을 가했을 경우) 도 1의 고정식 표적(19)에 비해 열손상 될 확률이 낮기는 하지만 냉각수가 누설될 수 있다는 문제가 있다. 냉각수가 조금이라도 새어 나가면 고가의 중성자 발생장치가 작동하지 않을 수 있기 때문에, 냉각에 관계된 비용이 많이 들고 또한 냉각수의 누설에 항상 대비하여야 한다.However, in the conventional target system configured as described above, since the
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 양성자빔과 충돌하는 표적이 상호 이격된 다수의 표적편으로 구성되므로 고에너지의 양성자빔이 가해지더라도 열이 다수의 표적편으로 분산되는 이상 각 표적편이 과열될 염려가 없고, 또한 상기 표적편이 양성자빔의 빔 라인에 대해 기울어지도록 고정되어 각 표적편이 흡수하는 단위면적당의 열량이 작아 굳이 냉각장치를 사용할 필요가 없으며, 간단한 냉각장치를 부가할 경우 ㎃급 이상의 대전류 빔에도 견딜 수 있으므로 그만큼 활용 폭이 넓은 열분산 고선속 중성자 표적시스템을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and since the targets colliding with the proton beams are composed of a plurality of target pieces spaced apart from each other, even if a high-energy proton beam is applied, each target piece is dissipated as long as the heat is distributed to the plurality of target pieces. There is no fear of overheating, and the target piece is fixed so as to be inclined with respect to the beam line of the proton beam, so that the amount of heat per unit area absorbed by each target piece is small and there is no need to use a cooling device. Since it can withstand the high current beams above, an object of the present invention is to provide a heat dissipation high flux neutron target system that is widely used.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열분산 고선속 중성자 표적시스템은, 회전중심축을 중심으로 회전 가능한 회전체와; 상기 회전체의 주연부에 고정되는 것으로서, 외부로부터 조사된 양성자빔의 빔 경로상에 위치하여 양성자빔에 충돌하고, 상기 충돌에 의해 그 내부의 중성자를 방출하는 금속으로 이루어진 다수의 이동표적편과; 상기 회전체를 회전시켜 상기 이동표적편들이 양성자빔의 빔경로를 지나며 양성자빔에 충돌하게 하는 구동수단을 포함하고, 상기 회전체의 회전중심축은 양성자빔의 빔 경로와 평행한 것을 특징으로 한다.The heat dissipation high flux neutron target system of the present invention for achieving the above object comprises: a rotating body rotatable about a central axis of rotation; A plurality of moving target pieces, which are fixed to the periphery of the rotating body, are located on the beam path of the proton beam irradiated from the outside and collide with the proton beam, and are made of a metal which emits neutrons therein by the collision; Rotating the rotating body includes a driving means for causing the moving target pieces to pass through the beam path of the proton beam and collide with the proton beam, the axis of rotation of the rotor is parallel to the beam path of the proton beam.
또한, 상기 회전체는 일정 외경을 갖는 디스크 또는 링형 부재이며, 상기 이동표적편들은 상기 회전체의 주연부에 상호 일정 간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the rotating body is a disk or a ring-shaped member having a certain outer diameter, the moving target pieces are characterized in that the spaced apart from each other at regular intervals.
또한, 상기 이동표적편은, 상기 양성자빔의 빔 경로에 대해 20도 내지 40도 각도의 범위내에서 기울어진 것을 특징으로 한다.In addition, the moving target piece is characterized in that inclined in the range of 20 degrees to 40 degrees with respect to the beam path of the proton beam.
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또한, 상기 이동표적편은, 베릴륨, 리튬, 트리튬, 중양자, 텅스텐, 철 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The moving target piece may be any one of beryllium, lithium, tritium, deuterium, tungsten and iron.
또한, 상기 표적시스템은, 상기 회전체를 내부에 수용하되 그 일측부에, 외부로부터 조사된 양성자빔을 통과시켜 상기 이동표적편에 도달하게 하는 양성자빔관통구멍과, 상기 이동표적편으로부터 발생한 중성자빔을 통과시키는 중성자빔관통구멍이 형성되어 있는 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the target system includes a proton beam through-hole for accommodating the rotating body therein and allowing a proton beam irradiated from the outside to reach the moving target piece, and a neutron generated from the moving target piece. And a chamber in which a neutron beam through hole for passing the beam is formed.
또한, 상기 챔버에는, 상기 양성자빔의 빔라인을 통과하며 양성자빔에 충돌한 이동표적편의 온도를 감지하는 제 1온도센서와, 상기 양성자빔과의 충돌을 위해 양성자 빔라인으로 근접하는 이동표적편의 온도를 감지하는 제 2온도센서가 더 구비된 것을 특징으로 한다.The chamber may include a first temperature sensor that senses the temperature of the moving target piece that passes through the beam line of the proton beam and collides with the proton beam, and a temperature of the moving target piece that approaches the proton beamline for collision with the proton beam. A second temperature sensor for sensing is further provided.
또한, 상기 제 1,2온도센서는 상기 양성자관통구멍을 사이에 두고 동일간격 이격됨과 아울러 상기 회전체의 회전중심축으로부터 동일한 거리에 위치하는 것을 특징으로 한다.The first and second temperature sensors may be equally spaced apart from each other with the proton through-holes interposed therebetween and positioned at the same distance from the central axis of rotation of the rotating body.
또한, 상기 제 1,2온도센서는 회전체의 회전중심축을 기준으로 20도 내지 50도의 사이각 범위내에 위치하는 것을 특징으로 한다.The first and second temperature sensors may be positioned within an angle range of 20 degrees to 50 degrees with respect to the central axis of rotation of the rotating body.
아울러, 상기 챔버에는, 챔버의 온도를 냉각하기 위한 냉각수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the chamber, characterized in that the cooling means for cooling the temperature of the chamber is further provided.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분산 고선속 중성자 표적시스템의 전체적인 구성을 나타내 보인 분해 사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the heat dissipation high flux neutron target system according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 열분산 고선속 중성자 표적시스템(51)는, 내부공간(도 6의 75)을 제공하는 챔버(63)와, 상기 챔버(63)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전식표적부(65)와, 상기 챔버(63)의 외부에 장착되며 회전식표적부(65)를 회전시키는 모터(69)와, 상기 챔버(63)을 냉각시키기 위한 냉각수순환파이프(67)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the heat dissipation high flux
상기 챔버(63)는, 소정 두께의 플레이트 형태를 취하며 그 일측에 양성자빔관통구멍(53a)이 마련되어 있는 제 1평판부(53)와, 상기 제 1평판부(53)의 내측면에 고정되되 상기 양성자빔관통구멍(53a)을 그 내부 영역에 포함하는 일정직경의 측벽부(59)와, 상기 측벽부(59)에 결합하며 제 1평판부(53)로부터 평행하게 이격되 고 상기 양성자빔관통구멍(53a)에 대응하는 위치에 중성자빔관통구멍(61a)을 갖는 제 2평판부(61)로 이루어진다.The
상기 측벽부(59)는 일정직경을 갖는 링형 부재로서 제 1평판부(53)와 제 2평판부(61)의 사이에 상기 회전식표적부(65)를 수용하는 내부공간(도 6의 75)을 제공한다.The
특히 상기 챔버(63)는 절연기능을 가짐과 동시에 회전표적부(65)로부터 발생하는 복사열을 흡수하도록 검은색으로 아노다이징(anodizing) 처리함이 좋다.In particular, the
또한 상기 제 1평판부(53)의 중앙에는 베어링수용구(53b)가 형성되어 있다. 상기 베어링수용구(53b)는 베어링(57)을 고정하는 구멍이다. 상기 베어링(57)은 모터(69)의 구동축(69a)을 지지하는 역할을 한다.In addition, a bearing
따라서, 상기 모터(69)는 제 1평판부(53)의 외부 중앙에 고정되어 있는 상태로 그 구동축(69a)이 베어링(57)을 통해 챔버(63) 내부공간으로 연장된 후 회전식표적부(65)의 회전중심인 구동축고정구멍(65c)에 고정된다. 결국 상기 모터(69)를 구동하면 챔버(63)의 내부에서 회전식표적부(65)가 회전하게 된다.Therefore, the
한편, 상기 제 1평판부(53)에는 제 1,2온도센서(55a,55b)가 장착된다. 상기 제 1,2온도센서(55a,55b)는 비접촉식 온도센서로서 상기 양성자빔관통구멍(53a)의 양측에 동일한 간격으로 이격되어 있다. 즉, 상기 모터(69) 구동축(69a)과 양성자빔관통구멍(53a)을 연결하는 가상의 직선으로부터 동일한 각도 x 만큼 반대방향으로 벌어져 위치하는 것이다. 아울러 상기 제 1,2온도센서(55a,55b)의 베어링수용구(53b)의 중심으로부터의 거리는 동일하다.Meanwhile, first and
상기 제 1,2온도센서(55a,55b)는 회전식표적부(65)가 회전하는 동안의 이동표적편(65b)의 온도를 감지하기 위한 것이다.The first and
또한 상기 제 1평판부(53)의 외측면에는 상기 냉각수순환파이프(67)를 수용하기 위한 냉각수파이프수용홈(도 7의 53e)이 형성되어 있다. 상기 냉각수파이프수용홈(53e)에 대해서는 도 7을 통해 설명하기로 한다.In addition, a coolant pipe accommodation groove (53e of FIG. 7) is formed on an outer surface of the first
도면부호 71은 모터하우징이다. 상기 모터하우징(71)은 모터(69)를 그 내부에 수용함으로써 모터로부터 발생하는 자기장이나 전기장이 양성자빔(17)에 영향을 미치지 않도록 차폐한다.
상기 제 2평판부(61)도 제 1평판부(53)와 마찬가지로 소정두께를 가지며 그 중앙에는 캡(73)에 의해 막히는 캡장착구(61b)를 구비한다. 또한 상기 중성자빔관통구멍(61a)은 양성자빔관통구멍(53a) 보다 큰 직경을 가져 상기 이동표적편(65b)으로부터 발생한 중성자빔(21)이 챔버(63)로부터 원활히 빠져나오도록 한다.Similarly to the first
상기 제 1평판부(53)와 제 2평판부(61)는 측벽부(59)를 사이에 두고 다수의 볼트(62)를 통해 결합한다. 이를 위해 상기 제 1평판부(53)의 테두리부에는 다수의 암나사구멍(53c)이, 제 2평판부(61)의 테두리부에는 볼트구멍(61c)이 마련되어 있다. 따라서 상기 암나사구멍(53c)에 볼트구멍(61c)을 맞춘 후 맞춘 후 볼트구멍(61c)에 볼트(62)를 통과시켜 암나사구멍(53c)에 나사결합하면 챔버(63)가 구성된다.The
한편, 상기 회전표적부(65)는 링의 형태를 취하고 그 회전중심에 구동축고정구멍(65c)이 구비되어 있는 회전휠(65a)과, 상기 회전휠(65a)의 주연부에 고정되는 다수의 이동표적편(65b)으로 구성된다. 상기 회전표적부(65)는 마치 터어빈휠을 연상케 한다. 실제로 상기 이동표적편(65b)을 후술하는 평판의 형태가 아닌 터어빈 블레이트처럼 익형(翼型)으로 제작할 수 도 있다.On the other hand, the
여하튼 상기 회전휠(65a)의 구동축고정구멍(65c)은 모터(69)의 구동축(69a)에 고정되어 모터의 작동시 회전한다. 상기 회전휠(65a)의 회전속도나 회전방향은 얼마든지 조절 가능하다.In any case, the drive
상기 이동표적편(65b)은 베릴륨으로 제작된 판상부재로서 도 6에 도시한 바와같이 직사각판의 형태를 취한다. 상기 이동표적편(65b)의 개수나 사이즈는 경우에 따라 얼마든지 달라질 수 있다. 예컨대 상기 이동표적편(65b)의 사이즈를 가로 2.2㎝, 세로 4.5㎝, 두께 0.025㎝로 제작할 수 있다. The moving
상기 이동표적편(65b)은 양성자빔관통구멍(53a)과 중성자빔관통구멍(61a)의 사이에 위치하여 양성자빔관통구멍(53a)을 통해 들어오는 양성자빔(17)에 충돌한다. 따라서, 회전표적부(65)를 일정속도로 회전시키는 상태에서 양성자빔(17)을 양성자빔관통구멍(53a)으로 조사하면 각각의 이동표적편(65b)에 양성자빔(17)이 고르게 충돌하고 각각의 이동표적편(65b)으로부터 발생하는 중성자빔(21)은 중성자빔관통구멍(61a)을 통해 연속적으로 방출하는 것이다.The moving
특히 상기 이동표적편(65b)은 양성자빔(17)의 조사 방향에 대해 20도 내지 40도 정도 기울어져 있다. 이와같이 이동표적편(65b)을 기울임으로써 이동표적편(65b)의 표면에 도달하는 양성자빔의 조사면적을 증가시켜 이동표적편(65b)의 단위면적당 양성자빔이 가하는 에너지를 그만큼 줄일 수 있는 것이다.In particular, the moving
도 5는 상기 도 4에 도시한 이동표적편에 양성자빔이 조사되는 모습을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a proton beam is irradiated to the moving target piece shown in FIG. 4.
도면을 참조하면, 상기 이동표적편(65b)이 양성자빔(17)의 빔라인에 대해 각도 z만큼 기울어져 있는 상태로 양성자빔과 충돌하고 있음을 알 수 있다. 상기 기울어진 각도(z)는 20도 내지 40도 이며 바람직하게는 30도 정도이다. Referring to the drawings, it can be seen that the moving
이와 같이 이동표적편(65b)이 기울어져 있으므로 이동표적편(65b)에 도달한 양성자빔(17)의 조사면적이 증가하고 빔의 밀도가 낮아지게 된다. 일정 에너지를 갖는 양성자빔의 조사면적이 증가한다는 의미는 이동표적편(65b)의 단위 면적당 받는 에너지의 양이 작다는 것이다. 즉, 이동표적편이 기울어지지 않은 경우에 비해 보다 큰 에너지의 양성자빔(17)을 조사할 수 있다는 것이다. Since the moving
여하튼 본 실시예의 경우 상기 이동표적편(65b)이 양성자빔(17)의 빔라인에 대해 기울어져 있으므로 그만큼 양성자빔(17)의 에너지를 증가시켜 보다 충분한 중성자빔(21)을 얻을 수 있다.In any case, since the moving
도 6은 상기 도 4에 도시한 표적시스템의 조립된 모습을 도시한 일부 절제 분해 사시도이다.FIG. 6 is a partially exploded perspective view illustrating an assembled view of the target system shown in FIG. 4.
도시한 바와같이, 제 1평판부(53)와 제 2평판부(61)가 측벽부(59)를 사이에 두고 볼트(62)로 결합되어 있다. 상기 측벽부(59)는 제 1평판부(53)와 제 2평판부(61) 사이에 내부공간(75)을 제공하고 회전식표적부(65)를 수용한다.As shown in the drawing, the first
또한 상기 회전휠(65a)의 구동축고정구멍(65c)에 모터의 구동축(69a)이 삽입 고정되어 있다. 따라서 모터(69)를 구동함에 따라 회전식표적부(65)가 화살표방향 또는 그 반대방향으로 회전한다.In addition, the
한편, 상기 회전휠(65a)의 테두리부에는 다수의 장착슬릿(65d)이 형성되어 있다. 상기 장착슬릿(65d)은 이동표적편(65b)을 수용 고정하는 것으로서 서로에 대해 평행하며 동일한 간격을 이룬다. 아울러 상기 각 장착슬릿(65d)의 사이에는 핀장착구(65f)가 마련되어 있다. 상기 핀장착구(65f)는 핀(65e)을 박아 끼우는 구멍으로서 회전휠(65a)의 두께방향으로 관통되어 있다. 또한 상기 핀(65e)은 핀장착구(65f)에 삽입됨으로써 이동표적편(65b)을 장착슬릿(65d)에 고정시키는 것이다. On the other hand, a plurality of mounting
상기 이동표적편(65b)은 일정두께를 갖는 직사각형 형태를 취하며 그 하측부에 관통구멍(65g)을 갖는다. 상기 관통구멍(65g)은 핀(65e)이 통과하는 구멍으로서 장착슬릿(65d)에 이동표적편(65b)을 끼운 상태에서 핀장착구(65f)와 일직선을 이룬다. The moving
따라서 상기 이동표적편(65b)을 각각의 장착슬릿(65d)에 끼운 상태로 핀장착구(65f)를 통해 핀(65e)을 삽입하면 회전휠(65a)에 대한 이동표적편(65b)의 고정이 이루어지는 것이다. 필요에 의해 이동표적편(65b)을 교체하기 위해서는 핀(65e)을 빼낸 상태로 이동표적편(65b)을 들어내면 된다.Therefore, when the
상기 양성자빔관통구멍(53a)의 양측에 구비되어 있는 제 1온도센서(55a)와 제 2온도센서(55b)는 화살표 E방향으로 회전하는 이동표적편(65b)의 온도를 측정하는 역할을 한다. 제 1온도센서(55a)는 양성자빔에 의해 가열된 직후의 이동표적편(65b) 온도을 감지하는 것이고, 제 2온도센서(55b)는 양성자빔관통구멍(53a)을 향해 이동하는, 즉 양성자빔이 충돌하기 전의 이동표적편(65b)의 온도를 측정하는 것 이다.The
상기한 바와 같이 이동표적편(65b)의 양성자빔과의 충돌 직후와 직전의 온도를 측정함으로써, 이동표적편(65b)이 한 바퀴 회전하는 동안의 냉각 정도를 파악할 수 있게 되고, 그에 기초하여 양성자빔의 에너지 크기를 조절하거나 냉각수단의 가동 여부를 결정할 수 있다. 상기 제1,2온도센서(55a,55b)의 위치는 양성자빔관통구멍(53a)에 근접할수록 좋다.As described above, by measuring the temperature immediately after the collision with the proton beam of the moving
도 7은 상기 도 4에 도시한 표적시스템의 일부 분해 사시도이다.FIG. 7 is a partially exploded perspective view of the target system shown in FIG. 4.
도면을 참조하면, 상기 제 1,2온도센서(55a,55b)가 센서장착구멍(53d)에 나사 결합함을 알 수 있다. 상기 온도센서의 결합방식은 경우에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.Referring to the drawings, it can be seen that the first and
또한 상기 제 1평판부(53)의 외측면에는 냉각수파이프수용홈(53e)이 마련되어 있다. 상기 냉각수파이프수용홈(53e)은 냉각수순환파이프(67)를 수용하는 홈으로써 그 바닥면이 냉각수순환파이프(67)에 면접 밀착한다.In addition, a coolant
상기 냉각수순환파이프(67)는 그 내부로 냉각수를 순환시켜 제 1평판부(53)를 냉각하는 일반적인 냉각수단이다. 상기한 바와같이 챔버(63)는 회전식표적부(65)로부터 발생하는 복사열을 흡수하므로 제 1평판부(53)를 냉각함으로써 챔버(63)를 전체적으로 냉각할 수 있는 것이다. 필요에 따라 상기 냉각수순환파이프(67)를 가동하지 않을 수 도 있다.The cooling
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지 식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible for a person with ordinary knowledge within the scope of the technical idea of this invention. .
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 열분산 고선속 중성자 표적시스템은, 양성자빔과 충돌하는 표적이 상호 이격된 다수의 표적편으로 구성되므로 고에너지의 양성자빔이 가해지더라도 열이 다수의 표적편으로 분산되는 이상 각 표적편이 과열될 염려가 없고, 또한 상기 표적편이 양성자빔의 빔 라인에 대해 기울어지도록 고정되어 각 표적편이 흡수하는 단위면적당의 열량이 작아 굳이 냉각장치를 사용할 필요가 없으며, 간단한 냉각장치를 부가할 경우 ㎃급 이상의 대전류 빔에도 견딜 수 있으므로 그만큼 활용 폭이 넓다.Heat dissipation high flux neutron target system of the present invention made as described above is composed of a plurality of target pieces spaced apart from each other the target colliding with the proton beam, so that even if a high-energy proton beam is applied, heat is distributed to the plurality of target pieces There is no fear of overheating each target piece, and the target piece is fixed so as to be inclined with respect to the beam line of the proton beam, so that the amount of heat per unit area absorbed by each target piece is small so that it is not necessary to use a cooling device. In this case, it can endure high current beams of more than ㎃ class, so it is widely used.
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