KR20200090334A - 자기실드형 사이클로트론시스템 - Google Patents

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KR20200090334A
KR20200090334A KR1020190007208A KR20190007208A KR20200090334A KR 20200090334 A KR20200090334 A KR 20200090334A KR 1020190007208 A KR1020190007208 A KR 1020190007208A KR 20190007208 A KR20190007208 A KR 20190007208A KR 20200090334 A KR20200090334 A KR 20200090334A
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Abstract

방사성 동위원소를 얻을 때의 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있는 자기실드형 사이클로트론시스템을 제공한다.
반송부(22)는, 타겟(10)에 대한 하전입자선(B)의 조사가 행해지는 타겟유지부(20)로부터, 방사성 동위원소를 회수하는 용해부(21)로, 타겟(10)을 반송한다. 여기에서, 타겟유지부(20), 용해부(21), 및 반송부(22)는, 자기실드(4) 내에 배치되어 있다. 따라서, 하전입자선(B)을 타겟(10)에 조사하는 공정, 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정, 및 양 공정 간에 있어서의 타겟의 반송을 행하는 공정은, 모두 자기실드(4) 내에서 행해진다. 따라서, 각 공정에 있어서, 하전입자선의 조사 후의 타겟(10)으로부터 방출되는 방사선은, 자기실드에 의하여 차단된다.

Description

자기실드형 사이클로트론시스템{Self-shielding cyclotron system}
본 발명은, 자기실드형(self-shielding) 사이클로트론시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 사이클로트론을 내부에 수용하고, 사이클로트론으로부터 방출되는 방사선이 외부로 방출되는 것을 억제하는 자기실드를 구비한 자기실드형 사이클로트론시스템이 알려져 있다. 최근, 금속층을 갖는 타겟에 하전입자선을 조사함으로써, 고체의 방사성 동위원소(RI: Radio Isotope)를 얻는 장치가 개발되고 있다. 이와 같은 방사성 동위원소는, 병원 등에서의 PET검사(포지트론 단층촬영검사) 등에 사용되는 방사성 약제를 제조하기 위하여 이용된다. 예를 들면, 특허문헌 2에서는, 고체의 방사성 동위원소가 부착된 타겟이 용해장치에 반송되고, 당해 용해장치 내에서 방사성 동위원소를 용해함으로써, 당해 RI의 회수가 행해진다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2000-105293호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2014-115229호
여기에서, 하전입자선 조사 후의 타겟은 방사화(放射化)되어 있다. 따라서, 타겟을 조사장치로부터 취출하여 용해장치에 장착할 때에 있어서, 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 방사성 동위원소를 얻을 때의 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있는 자기실드형 사이클로트론시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템은, 하전입자선을 출사하는 사이클로트론과, 건물 내에 배치되고, 사이클로트론을 내부에 수용하며, 사이클로트론으로부터 방출되는 방사선이 외부로 방출되는 것을 억제하는 자기실드를 구비하는 자기실드형 사이클로트론시스템으로서, 금속층을 갖는 타겟을 하전입자선의 조사위치에 유지하는 타겟유지부와, 타겟에 있어서의 방사성 동위원소를 함유하는 금속층을 용해시키는 용해부와, 타겟유지부로부터 용해부로 타겟을 반송하는 반송부를 구비하고, 타겟유지부, 용해부, 및 반송부는, 자기실드 내에 배치되어 있다.
본 발명에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템에 있어서, 타겟유지부는, 금속층을 갖는 타겟을 하전입자선의 조사위치에 유지한다. 따라서, 타겟유지부로 유지된 타겟에는, 하전입자선이 조사된다. 이로써, 타겟의 금속층 중, 하전입자선이 조사된 개소에는, 방사성 동위원소가 형성된다. 또한, 용해부는, 타겟에 있어서의 방사성 동위원소를 함유하는 금속층을 용해시킨다. 이로써, 용해액을 회수함으로써, 방사성 동위원소를 회수하는 것이 가능해진다. 반송부는, 타겟에 대한 하전입자선의 조사가 행해지는 타겟유지부로부터, 방사성 동위원소를 회수하는 용해부로, 타겟을 반송한다. 여기에서, 타겟유지부, 용해부, 및 반송부는, 자기실드 내에 배치되어 있다. 따라서, 하전입자선을 타겟에 조사하는 공정, 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정, 및 양 공정 간에 있어서의 타겟의 반송을 행하는 공정은, 모두 자기실드 내에서 행해진다. 따라서, 각 공정에 있어서, 하전입자선 조사 후의 타겟으로부터 방출되는 방사선은, 자기실드에 의하여 차단된다. 이상에 의하여, 방사성 동위원소를 얻을 때의 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있다.
자기실드형 사이클로트론시스템은, 제어부를 더 구비하고, 제어부는, 금속층에 대한 하전입자선의 조사 후, 타겟유지부에 유지된 타겟을 용해부로 반송하도록 반송부를 제어해도 된다. 이로써, 반송부에 의한 타겟의 반송이, 제어부에 의하여 자동적으로 행해진다. 이로써, 작업자에 대한 피폭을 더 억제할 수 있다. 또한, 제어부가 자동적으로 타겟의 반송을 행함으로써, 작업시간의 단축을 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 방사성 동위원소를 얻을 때의 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있는 자기실드형 사이클로트론시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템을 나타내는 개략구성도이다.
도 2는 타겟의 사시도이다.
도 3은 방사성 동위원소제조부의 확대도이다.
도 4는 제어부의 처리내용을 나타내는 플로차트이다.
도 5는 방사성 동위원소제조부의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 6은 방사성 동위원소제조부의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 7은 방사성 동위원소제조부의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 8은 방사성 동위원소제조부의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 9는 방사성 동위원소제조부의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 10은 변형예에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템을 나타내는 확대도이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 다만, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 건물(150)의 내부에 마련되는 시스템이다. 본 실시형태에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 하전입자선을 이용하여 방사성 동위원소(이하, RI라고 칭하는 경우가 있음)를 제조하는 시스템이다. 자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 예를 들면 PET용 사이클로트론으로서 사용 가능하고, 당해 시스템으로 제조된 RI는, 예를 들면 방사성 동위원소 표지화합물(RI화합물)인 방사성 약제(방사성 의약품을 포함함)의 제조에 이용된다. 병원 등의 PET검사(양전자 단층촬영검사)에 사용되는 방사성 동위원소 표지화합물로서는, 18F-FLT(플루오로싸이미딘), 18F-FMISO(플루오로미소니다졸), 11C-라클로프라이드 등이 있다.
자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 사이클로트론(2)과, 방사성 동위원소제조부(3)와, 자기실드(4)를 구비하고 있다. 자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 건물(150)의 내부의 사이클로트론실(室)(152)에 있어서, 당해 건물의 마루면(151) 상에 설치되어 있다. 사이클로트론실(152)은, 콘크리트(차폐벽)로 덮인 방이다. 따라서, 사용자는 자기실드형 사이클로트론시스템(100)을 이용함으로써, 건물 내에서 방사성 동위원소를 그 자리에서 취득할 수 있다.
사이클로트론(2)은, 하전입자선을 출사하는 가속기이다. 사이클로트론(2)은, 이온원으로부터 하전입자를 가속공간 내에 공급하고, 가속공간 내의 하전입자를 가속시켜 하전입자선을 출력하는 세로배치의 원형가속기이다. 사이클로트론(2)은, 한 쌍의 자극(磁極)과, 진공상자와, 이들 한 쌍의 자극 및 진공상자를 둘러싸는 환형상의 요크를 갖고 있다. 한 쌍의 자극은, 일부가 진공상자 내에서 주면끼리가 소정 간격을 두고 대면하고 있다. 이들 한 쌍의 자극의 간극 내에서, 하전입자가 다중가속된다. 하전입자로서는, 예를 들면 양자, 중입자(중이온) 등을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 사이클로트론(2)은, 하전입자선을 출사하는 복수의 포트(2a)를 구비하고 있다. 복수의 포트(2a) 중 하나에, 후술하는 타겟유지부(20)가 형성된다. 사이클로트론(2)은, 가속공간 내의 하전입자선의 궤도를 조정하여, 원하는 포트(2a)로부터 하전입자선을 취출한다.
자기실드(4)는, 건물 내에 배치되고, 사이클로트론(2)을 내부에 수용하며, 사이클로트론(2)으로부터 방출되는 방사선이 사이클로트론실(152)로 방출되는 것을 억제한다. 자기실드(4)는, 사이클로트론(2)을 전체방향으로부터 덮음으로써, 전체방향에 있어서 방사선을 차폐할 수 있다. 본 실시형태에서는, 자기실드(4)는 육면체의 상자형구조를 갖고 있지만, 형상은 특별히 한정되지 않는다. 자기실드(4)는, 건물(150)의 내부공간(사이클로트론실(152))과, 자기실드형 사이클로트론시스템(100)의 내부공간(120)을 구획하고 있다. 건물(150)의 내부공간은, 다른 기기가 설치되거나, 작업자 등이 통행할 수 있는 공간으로서 구성되어도 된다. 따라서, 건물의 실내에 단순히 사이클로트론(2)을 배치한 것과, 본 실시형태의 자기실드형 사이클로트론시스템(100)은 다르며, 건물의 방을 구성하는 주위의 벽은, 자기실드(4)에는 해당하지 않는다. 자기실드(4)의 벽은, 예를 들면 폴리에틸렌, 철, 납, 중콘크리트 등의 재질에 의하여 구성된다. 자기실드(4) 내에는, 사이클로트론(2) 외에, 당해 사이클로트론(2)을 운전시키기 위한 진공펌프나 배선 등도 배치되어 있다. 또한, 자기실드(4) 내에는, 방사성 동위원소제조부(3)의 구성요소도 배치되어 있다.
방사성 동위원소제조부(3)는, 타겟(10)에 대하여 하전입자선을 조사하고, 당해 조사에 의하여 생성된 방사성 동위원소를 용해시켜 회수하는 부분이다. 방사성 동위원소제조부(3)는, 사이클로트론(2)의 외주부 부근에 형성되어 있고, 자기실드(4) 내에 배치되어 있다. 방사성 동위원소제조부(3)에서 얻어진 방사성 동위원소를 포함하는 용해액은, 수송관(161)을 통하여, 용해액 중의 방사성 동위원소의 정제를 행하는 정제장치나 약제의 합성을 행하는 합성장치 등의 장치(160)로 보내진다.
도 2를 참조하여, 타겟(10)에 대하여 설명한다. 타겟(10)은, 타겟기판(13)과, 금속층(11)을 구비한다. 타겟(10)은, 구체적으로는 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속판으로 구성되는 타겟기판(13) 상에, 타겟재료로서의 금속층(11)이 형성된다. 다만, 금속층(11)은, 순도가 높은 금속의 층에 한정되지 않고, 금속 산화물의 층이어도 된다. 당해 타겟기판(13)을 장치에 세팅하고, 금속층(11)에 하전입자선(B)이 조사됨으로써, 조사된 부분에 미량의 방사성 동위원소(12)가 생성된다. 이로써 금속층(11) 중에 방사성 동위원소(12)가 함유된다. 타겟기판(13)의 재료로서, 용해액으로 용해되지 않는 재료가 채용되며, 예를 들면 Au, Pt 등이 채용된다. 도 2에 나타내는 타겟기판(13)은 원판형상으로 형성되어 있지만, 형상이나 두께는 특별히 한정되지 않는다. 타겟재료인 금속층(11)의 재료로서, 예를 들면 64Ni, 89Y, 100Mo, 68Zn 등을 들 수 있다. 당해 금속층(11)에 대응하여 생성되는 방사성 동위원소(12)로서, 64Cu, 89Zr, 99mTc, 68Ga 등을 들 수 있다. 금속층(11)은, 타겟기판(13)의 표면(10a)에 도금처리를 실시함으로써 형성된다. 또한, 도금처리에 한정되지 않고, 판형상의 금속층을 타겟기판(13)에 첩부해도 된다. 도 2에 나타내는 금속층(11)은, 타겟기판(13)의 중앙위치에 원형상으로 형성되어 있지만, 형상이나 위치는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 타겟기판(13)의 이면(10b)에는, 금속층(11)에 하전입자선(B)이 조사될 때, 냉각수 등이 공급된다. 이로써, 하전입자선(B)의 조사에 의한 금속층(11)(및 타겟기판(13))의 발열을, 냉각수 등으로 흡수할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 방사성 동위원소제조부(3)의 구성의 상세에 대하여 설명한다. 방사성 동위원소제조부(3)는, 타겟유지부(20)와, 용해부(21)와, 반송부(22)와, 제어부(50)를 구비한다.
타겟유지부(20)는, 금속층(11)을 갖는 타겟(10)을 하전입자선(B)의 조사위치에 유지한다. 또한, 타겟유지부(20)는, 타겟(10)에 대한 하전입자선(B)의 조사가 종료되면, 타겟(10)의 유지를 해제한다. 구체적으로는, 타겟유지부(20)는, 고정유닛(23)과, 가동유닛(24)을 구비한다. 타겟유지부(20)는, 타겟(10)을 고정유닛(23)과 가동유닛(24)으로 협지함으로써, 타겟(10)을 조사위치(RP)에 유지한다. 고정유닛(23) 및 가동유닛(24)은, 모두 자기실드(4) 내에 수용되어 있다.
고정유닛(23)은, 사이클로트론(2)의 외주부에 고정된 통형상의 부재이다. 고정유닛(23)은, 사이클로트론(2)으로부터 출사되는 하전입자선(B)의 조사축(BL)을 따라 뻗은 상태에서, 사이클로트론(2)의 외주로부터 돌출된 상태로 마련된다. 고정유닛(23)은, 하전입자선(B)의 조사축(BL)에 대응하는 위치에 당해 하전입자선(B)을 통과시키기 위한 내부공간(26)을 구비하고 있다. 내부공간(26)은, 조사축(BL)을 중심선으로 하여, 당해 조사축(BL)을 따라 뻗도록 형성된다. 고정유닛(23) 및 내부공간(26)은, 수평방향에 대하여, 하방으로 경사지도록 배치되어 있다.
고정유닛(23)은, 하단측에, 가동유닛(24)의 상면과 대향하는 대향면(23a)으로서 수평방향으로 확대되는 면을 갖고 있다. 고정유닛(23)은, 대향면(23a)의 위치에서 타겟(10)을 유지한다. 대향면(23a)에는, O링 등의 시일부재가 마련되어 있다. 대향면(23a)은, 시일부재를 통하여 타겟(10)과 맞닿음으로써, 타겟(10)에 대한 시일면으로서도 기능한다. 본 실시형태에서는, 대향면(23a)에 있어서 내부공간(26)이 개구하는 개소(또한 그 중의 조사축(BL)의 위치)가 조사위치(RP)에 해당한다. 따라서, 타겟유지부(20)가 타겟(10)을 유지시킬 때에는, 타겟(10) 중, 금속층(11)이 내부공간(26)의 개구에 배치되도록 유지한다.
고정유닛(23)은, 내부공간(26)의 중도위치에, 진공포일(25)을 구비하고 있다. 진공포일(25)은, 내부공간(26) 중, 진공포일(25)보다 상류측의 영역을 진공으로 유지한다.
고정유닛(23)은, 조사위치에 배치된 하전입자선(B) 및 진공포일(25)에 헬륨 등의 가스를 분사하는 유로(27)를 갖고 있다. 유로(27)는, 메인유로(27a)와, 당해 메인유로(27a)로부터 분기하는 분기유로(27b, 27c)를 갖는다. 분기유로(27b)는, 진공포일(25)을 향하여 뻗어 있고, 당해 진공포일(25)에 가스를 분사한다. 분기유로(27c)는, 타겟(10)의 조사위치(RP)를 향하여 뻗어 있으며, 유지된 타겟(10)에 대하여 가스를 분사한다.
가동유닛(24)은, 고정유닛(23)에 대하여 상하방향으로 진퇴한다. 가동유닛(24)은, 타겟(10)을 반송트레이(60)에 설치할 때에는, 고정유닛(23)으로부터 하방으로 이간한 위치에 배치된다. 가동유닛(24)은, 타겟(10)을 조사위치(RP)에 유지시킬 때에는, 고정유닛(23)과의 사이에서 타겟(10)을 협지하는 위치에 배치된다(도 5 참조).
가동유닛(24)은, 상하방향으로 뻗는 원기둥형상을 갖고 있다. 가동유닛(24)은, 외주면의 일부에 있어서, 상하방향으로 이동하는 구동기구(28)와 접속되어 있다. 가동유닛(24)의 상단에는, 상방으로 돌출하는 소경부(29)가 형성되어 있다. 소경부(29)의 직경은, 적어도 후술하는 반송트레이(60)의 내주부의 직경보다 작다. 이로써 소경부(29)는, 반송트레이(60)의 내주측의 관통구멍을 통과하고, 타겟(10)과 맞닿아, 당해 타겟(10)을 상방의 고정유닛(23)에 압압한다.
가동유닛(24)은, 소경부(29)의 상단측에, 고정유닛(23)의 대향면(23a)과 대향하는 대향면(24a)으로서 수평방향으로 확대되는 면을 갖고 있다. 대향면(24a)에는, O링 등의 시일부재가 마련되어 있다. 대향면(24a)은, 시일부재를 통하여 타겟(10)과 맞닿음으로써, 타겟(10)에 대한 시일면으로서도 기능한다. 타겟유지부(20)가 타겟(10)을 유지시킬 때에는, 대향면(23a)과 대향면(24a)이 타겟(10)을 협지한다(도 5 참조).
다만, 가동유닛(24)은, 대향면(24a)에서 개구하는 내부공간(31)을 갖는다. 내부공간(31)은, 타겟(10)을 냉각하기 위한 냉각매체를 저류하기 위한 공간이다. 내부공간(31)에는, 냉각매체를 공급하기 위한 공급관(32)과, 냉각매체를 배출하기 위한 배출관(33)이 접속되어 있다.
용해부(21)는, 타겟(10)에 있어서의 방사성 동위원소를 함유하는 금속층(11)을 용해시킨다. 용해부(21)는, 고정유닛(40)과, 가동유닛(41)을 구비한다. 용해부(21)는, 타겟(10)을 고정유닛(40)과 가동유닛(41)으로 협지하여 유지한다. 용해부(21)는, 타겟(10)을 유지한 상태로, 적어도 금속층(11)에 대하여 용해액을 공급하고, 당해 용해액에 방사성 동위원소를 포함하는 금속층(11)의 금속을 용해시키며, 당해 용해액을 방사성 동위원소째로 회수한다. 용해액으로서, 염산, 질산 등이 채용된다. 고정유닛(40) 및 가동유닛(41)은, 자기실드(4) 내에 수용되어 있다.
고정유닛(40)은, 타겟유지부(20)의 고정유닛(23)으로부터, 사이클로트론(2)의 반대측으로 이간하는 위치에 배치된다. 고정유닛(40)은, 상하방향으로 뻗는 원통형상의 본체부(48)와, 본체부(48)를 외주측에서 지지하는 지지부(49)를 구비한다. 본체부(48)는, 하단측에, 가동유닛(41)과 대향하는 대향면(40a)으로서 수평방향으로 확대되는 면을 갖고 있다. 대향면(40a)의 위치에 타겟(10)이 유지된다. 대향면(40a)에는, O링 등의 시일부재가 마련되어 있다. 대향면(40a)은, 시일부재를 통하여 타겟(10)과 맞닿음으로써, 타겟(10)에 대한 시일면으로서도 기능한다. 대향면(40a)의 위치에 타겟(10)이 유지된다.
본체부(48)는, 대향면(40a)에서 개구하는 내부공간(42)을 갖는다. 내부공간(42)은, 타겟(10)의 금속층(11)을 용해시키기 위한 용해액을 저류하기 위한 용해조이다. 내부공간(42)에는, 용해액을 공급하기 위한 공급관(43)과, 용해액의 흡인 및 내부공간(42) 내의 가스를 흡인하는 흡인관(44)이 접속되어 있다. 대향면(40a)에서 개구하는 내부공간(42)의 직경은, 적어도 타겟(10)의 직경보다 작고, 금속층(11)의 직경보다 크다. 다만, 대향면(40a) 자체의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는 타겟(10)의 직경보다 작게 되어 있다.
지지부(49)는, 본체부(48)의 외주면으로부터 직경방향 외측으로 확대되는 단면벽을 갖는 원통형상의 부재이다. 지지부(49)는, 중앙위치에 본체부(48)를 삽입하기 위한 관통구멍(49a)을 구비한다. 본체부(48)의 상단부 부근에는, 플랜지부가 형성되어 있다. 이 플랜지부가 본체부(48)의 관통구멍(49a)의 상측 가장자리부에 걸어 맞춰진다.
가동유닛(41)은, 고정유닛(40)에 대하여 상하방향으로 진퇴한다. 가동유닛(41)은, 타겟(10)을 고정유닛(40)에 장착할 때에는, 고정유닛(40)으로부터 하방으로 이간한 위치에 배치된다. 가동유닛(41)은, 타겟(10)의 금속층(11)을 용해부(21)로 용해할 때에는, 고정유닛(40)과의 사이에서 타겟(10)을 협지하는 위치에 배치된다(도 9 참조).
가동유닛(41)은, 본체부(46)와, 본체부(46)의 상단측에 마련된 받침접시부(47)를 구비한다. 본체부(46)는, 상하방향으로 뻗는 원기둥형상을 갖고 있다. 본체부(46)는, 외주면의 일부에 있어서, 상하방향으로 이동하는 구동기구(도시 생략)와 접속되어 있다. 본체부(46)의 상단에는, 받침접시부(47)를 지지하기 위한 홈구조가 형성되어 있다.
받침접시부(47)는, 본체부(46)의 상단에서 수평방향으로 확대되는 바닥벽부(47a)와, 바닥벽부(47a)의 외주가장자리로부터 상방으로 직립하는 측벽부(47b)를 구비하고 있다. 바닥벽부(47a)는, 고정유닛(40)의 대향면(40a)과 대향하는 대향면(41a)으로서 수평방향으로 확대되는 면을 갖고 있다. 대향면(41a)은, 타겟(10)과 맞닿는다. 용해부(21)가 타겟(10)을 유지시킬 때에는, 대향면(40a)과 대향면(41a)이 타겟(10)을 협지한다(도 9 참조). 측벽부(47b)의 내경은, 타겟(10)의 직경보다 크다. 또한, 타겟(10)을 유지하고 있을 때, 측벽부(47b)의 상단부는, 타겟(10)보다 높은 위치에 배치된다. 따라서, 타겟(10)의 금속층(11)을 용해하고 있을 때에 용해액이 내부공간(42)으로부터 누출된 경우, 받침접시부(47)가 용해액을 받는다. 다만, 바닥벽부(47a)의 하면측에는, 본체부(46)의 홈구조와 끼워 맞추기 위한 요철구조를 갖는다.
용해부(21)에 있어서, 용해액과 접촉하는 본체부(48) 및 받침접시부(47)는, 교환 가능한 디스포저블 부품으로서 구성되어 있다. 즉, 본체부(48)는, 지지부(49)에 대하여 착탈 가능하게 장착되어 있다. 받침접시부(47)는, 본체부(46)에 대하여 착탈 가능하게 장착되어 있다. 여기에서, "착탈 가능"이란, 한번 장착해도, 작업자가 통상의 메인터넌스작업에서 용이하게 분리 가능한 장착 양태인 것을 나타낸다. 예를 들면, 착탈 가능한 장착구조로서는, 볼트접합에 의하여 장착하는 구조나, 용해 중에 분리되지 않을 정도의 강도로 끼워 맞추고, 걸어 맞춤으로써 장착하는 구조 등을 들 수 있다. 예를 들면, 용접이나 용착 등의 고정구조는, 착탈 가능한 양태에 해당하지 않는다. 교환 가능한 본체부(48) 및 받침접시부(47)의 재질은, 예를 들면 테플론(등록상표) 등의 내산성이 높은 것을 이용할 수 있다.
반송부(22)는, 타겟유지부(20)로부터 용해부(21)로 타겟(10)을 반송한다. 반송부(22)는, 자기실드(4) 내에 배치된다. 반송부(22)는, 타겟(10)을 재치시킨 상태로 반송하는 반송트레이(60)와, 반송트레이(60)를 구동하는 반송구동부(61)를 구비한다. 반송트레이(60)는, 상면측에 타겟(10)을 지지하기 위한 지지부를 갖는 원환형상의 부재이다. 반송트레이(60)는, 상면에 있어서의 내주측의 가장자리부에 전체둘레에 걸쳐 형성된 홈부를 갖고 있고, 당해 홈부에 타겟(10)의 하면측의 외주가장자리를 얹는다. 반송구동부(61)는, 도시되지 않는 구동원 및 구동력 전달기구의 조합에 의하여 구성된다. 반송구동부(61)는, 적어도 하전입자선 조사 후의 타겟(10)을 용해부(21)로 반송할 때에, 반송트레이(60)를 타겟유지부(20)의 위치로부터 수평방향으로 이동시킴으로써, 용해부(21)의 위치로 반송한다. 반송구동부(61)는, 타겟유지부(20)의 고정유닛(23)과 가동유닛(24)의 사이의 영역으로부터, 용해부(21)의 고정유닛(40)과 가동유닛(41)의 사이의 영역으로, 반송트레이(60)를 반송한다. 다만, 반송구동부(61)는, 회전모터 및 리니어모터 등의 공지의 구동원과, 기어 및 로드 등의 구동력 전달기구를 이용하여 구성되어 있으면 된다. 반송구동부(61)는, 다른 부재와의 간섭을 피할 수 있고, 또한 원하는 동작을 행할 수 있도록 구성되어 있으면, 어떠한 구성이어도 된다. 다만, 각 단계에 있어서의 반송트레이(60)의 위치에 대해서는, 후술하는 동작의 설명 시에 상세하게 설명한다.
제어부(50)는, 자기실드형 사이클로트론시스템(100)을 제어한다. 제어부(50)는, CPU, RAM, ROM 및 입출력인터페이스 등으로 구성되어 있다. 제어부(50)는, 장치 내의 각 센서로부터의 검지신호, 및 ROM에 보존된 프로그램에 근거하여 제어내용을 결정하고, 자기실드형 사이클로트론시스템(100) 내의 각 구성요소를 제어한다. 다만, 제어부(50)는, 하나의 처리장치에 의하여 구성되어 있지 않아도 되며, 복수의 처리장치에 의하여 구성되어도 된다. 제어부(50)는, 자기실드(4) 내측에 배치되어도 되고, 자기실드(4) 외측에 배치되어도 된다.
제어부(50)는, 조사제어부(51)와, 유지제어부(52)와, 용해제어부(53)와, 반송제어부(54)를 구비한다. 조사제어부(51)는, 주로 사이클로트론(2)을 제어하고, 사이클로트론(2)에 의한 하전입자선(B)의 조사에 관한 동작을 제어한다. 유지제어부(52)는, 주로 타겟유지부(20)를 제어하며, 타겟유지부(20)에 의한 타겟(10)의 유지에 관한 동작을 제어한다. 용해제어부(53)는, 주로 용해부(21)를 제어하고, 타겟(10)의 금속층(11)을 용해시키는 것에 관한 동작을 제어한다. 반송제어부(54)는, 주로 반송부(22)를 제어하며, 타겟(10)의 반송에 관한 동작을 제어한다. 반송제어부(54)는, 금속층(11)에 대한 하전입자선(B)의 조사 후, 타겟유지부(20)에 유지된 타겟(10)을 용해부(21)로 반송하도록, 반송부(22)를 제어한다.
다음으로, 도 3~도 9를 참조하여, 자기실드형 사이클로트론시스템(100)의 동작에 대하여, 제어부(50)에 의한 제어처리의 내용과 함께 설명한다. 도 4는, 제어부(50)의 제어처리의 내용을 나타내는 플로차트이다. 도 4~도 9는, 동작 중의 각 단계에 있어서의 방사성 동위원소제조부(3)의 상태에 대하여 나타내는 도이다. 다만, 설명을 위하여, 도 4~9에서는, 제어부(50) 및 반송구동부(61)의 표시를 생략하고 있다. 또한, 설명에 이용되지 않는 부호에 대해서도 적절히 생략하고 있는 경우가 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는, 타겟(10)을 방사성 동위원소제조부(3)에 세팅하기 위한 처리를 행한다(스텝 S10). S10의 처리에서는, 제어부(50)는 타겟유지부(20), 용해부(21), 및 반송부(22)를 초기상태의 위치에 배치한다. 제어부(50)는, 각 구성요소의 구동부를 구동시킴으로써, 방사성 동위원소제조부(3)를 도 3에 나타내는 상태로 한다. 이 상태에서는, 가동유닛(24)은 고정유닛(23)으로부터 하방으로 이간한 위치에 배치된다. 가동유닛(41)은, 고정유닛(40)으로부터 하방으로 이간한 위치에 배치된다. 반송트레이(60)는, 고정유닛(23)으로부터 하방으로 이간한 위치이며, 기준높이의 위치에 배치된다. 여기에서, "기준높이"란, 높이방향에 있어서, 고정유닛(23)과 가동유닛(24)의 사이이고, 또한 고정유닛(40)과 가동유닛(41)의 사이의, 소정의 높이위치인 것으로 한다. 당해 높이위치에서는, 반송트레이(60)는, 수평방향으로 이동해도 각 유닛(23, 24, 40, 41)과 간섭하지 않는다. 제어부(50)는, 작업자에 대하여, 타겟(10)을 세팅 가능한 상태가 된 것을 모니터 등으로 통지해도 된다. 작업자가 반송트레이(60)에 타겟(10)을 얹은 것을 검지하면, 제어부(50)는, 타겟(10)의 세팅이 완료된 것을 파악한다. 제어부(50)는, 센서에 의한 검지, 또는 작업자의 입력에 의하여, 타겟(10)의 세팅이 완료된 것을 검지해도 된다.
다음으로, 제어부(50)는, 타겟(10)을 하전입자선(B)의 조사위치(RP)에 유지하는 처리를 행한다(스텝 S20: 도 4). S20에서는, 제어부(50)의 유지제어부(52)는, 가동유닛(24)의 구동기구(28)를 제어함으로써, 가동유닛(24)을 상방으로 이동시킨다. 이로써, 도 5에 나타내는 바와 같이, 타겟(10)이 조사위치(RP)에서, 고정유닛(23)과 가동유닛(24)에 협지된 상태가 된다. 다만, 가동유닛(24)이 상방으로 이동하는 과정에서, 반송트레이(60)에 재치된 타겟(10)은, 당해 반송트레이(60)의 관통구멍을 하방으로부터 통과해 온 가동유닛(24)에 지지된다. 이때, 반송트레이(60)는, 가동유닛(24)에 지지된 상태로 상승해도 된다. 혹은, 반송트레이(60)는, 가동유닛(24)과 함께 상승하도록 구동해도 된다.
다음으로, 제어부(50)는, 타겟(10)에 하전입자선(B)을 조사하는 처리를 행한다(스텝 S30: 도 4). S30에서는, 제어부(50)의 조사제어부(51)는, 사이클로트론(2)을 제어함으로써, 타겟(10)에 하전입자선(B)을 조사한다. 이때, 유지제어부(52)는, 고정유닛(23)의 유로(27)로부터 타겟(10) 및 진공포일(25)로 헬륨가스 등을 분사하도록, 유로계를 제어한다. 또한, 유지제어부(52)는, 공급관(32) 및 배출관(33)의 관로계를 제어하고, 내부공간(31)에 냉각매체를 흘려보내 타겟(10)을 냉각시킨다.
S30의 처리가 종료되면, 제어부(50)의 유지제어부(52)는, 가동유닛(24)의 구동기구(28)를 제어함으로써, 가동유닛(24)을 하방으로 이동시킨다. 이로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 가동유닛(24)이 초기상태의 위치로 되돌아간다. 또한, 반송트레이(60)도, 타겟(10)을 얹은 상태에서, 기준높이의 위치로 되돌아간다.
다음으로, 제어부(50)는, 타겟(10)을 타겟유지부(20)로부터 용해부(21)로 반송하는 처리를 행한다(스텝 S40: 도 4). S40에서는, 제어부(50)의 반송제어부(54)는, 반송부(22)의 반송구동부(61)(도 3 참조)를 제어하여, 반송트레이(60)를 타겟유지부(20)로부터 용해부(21)의 위치로 수평으로 이동시킨다. 이로써, 도 7에 나타내는 바와 같이, 반송트레이(60)는, 높이방향에 있어서는 기준높이의 위치를 유지하면서, 고정유닛(40)과 가동유닛(41)의 사이에 배치된다. 이로써, 타겟(10)은, 내부공간(42)이 개구한 대향면(40a)과 하방측에서 대향하는 위치에 배치된다.
다음으로, 제어부(50)는, 타겟(10)을 용해부(21)에 세팅하는 처리를 행한다(스텝 S50: 도 4). S50에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)의 용해제어부(53)는, 흡인관(44)의 관로계를 제어하여, 내부공간(42)을 통하여 대향면(40a)에 타겟(10)을 흡착시킨다. 다만, 타겟(10)을 흡착시키기 전에, 반송트레이(60)의 상승에 의하여, 타겟(10)을 본체부(48)의 대향면(40a)에 압압한다. 이로써, 타겟(10)과 본체부(48)의 사이에 마련된 O링(도시 생략)을 압압한 상태로, 내부공간을 시일한다. 이후, 반송제어부(54)는, 반송구동부(61)(도 3 참조)를 제어하여, 반송트레이(60)를 타겟유지부(20)측의 위치로 이동시켜둔다. 이로써, 반송트레이(60)가 가동유닛(41)과 간섭하는 것을 회피한다.
S50에서는, 용해제어부(53)는, 가동유닛(41)의 구동부를 제어하고, 가동유닛(41)을 상방으로 이동시킨다. 이로써, 도 9에 나타내는 바와 같이, 타겟(10)은, 고정유닛(40)의 대향면(40a)과 가동유닛(41)의 대향면(41a) 사이에 끼워진 상태가 된다. 이때, 타겟(10)은, 받침접시부(47)에 수용된 상태로, 상방으로부터 본체부(48)에 압압된 상태가 된다.
다음으로, 제어부(50)는, 타겟(10)의 금속층(11)을 용해부(21)에서 용해시킴으로써, 금속층(11)에 포함되는 방사성 동위원소를 회수하는 처리를 행한다(스텝 S60: 도 4). S60에서는, 제어부(50)의 용해제어부(53)는, 공급관(43)의 관로계를 제어하여, 공급관(43)으로부터 내부공간(42)으로 용해액(SL)을 공급한다. 또한, 용해제어부(53)는, 흡인관(44)의 관로계를 제어하여, 방사성 동위원소가 용해된 용해액(SL)을 흡인관(44)으로 흡인하여 회수한다. 이상에 의하여, 도 4에 나타내는 제어처리가 종료된다. 다만, 방사성 동위원소의 회수가 종료된 후, 작업자는, 타겟(10)을 본체부(48) 및 받침접시부(47)째로 분리하여, 자기실드(4)의 외부로 꺼낸다.
방사성 동위원소가 용해된 용해액(SL)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 자기실드(4)의 외부로 배출되어, 용해액(SL) 중의 방사성 동위원소의 정제를 행하는 정제장치나 약제의 합성을 행하는 합성장치 등의 장치(160)로 보내진다. 정제장치나 합성장치는, 동일한 건물(150) 내에 배치되어 있어도 되고, 다른 건물(시설)에 배치되어도 된다. 동일한 건물(150) 내의 합성장치 등에 용해액(SL)을 수송하는 경우에는, 흡인관(44)에 이어지는 수송관(161)에 의하여 용해액(SL)을 합성장치 등으로 보낸다. 용해액(SL)으로부터는 방사선이 방출되기 때문에, 수송관(161)은 차폐실드로 덮거나, 또는 건물(150)의 차폐벽(마루나 벽) 내에 통과시킨다. 다른 건물로 용해액(SL)을 반송하는 경우에는, 회수한 용해액(SL)을 차폐상자(외부로의 방사선의 방출을 억제하는 상자이며, 납상자와 같은 것) 중에 저류하고, 자동차 등에 의하여, 이 차폐상자째로 반송한다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템(100)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템(100)에 있어서, 타겟유지부(20)는, 금속층(11)을 갖는 타겟을 하전입자선(B)의 조사위치(RP)에 유지한다. 따라서, 타겟유지부(20)로 유지된 타겟(10)에는, 하전입자선(B)이 조사된다. 이로써, 타겟(10)의 금속층(11) 중, 하전입자선(B)이 조사된 개소에는, 방사성 동위원소(12)가 형성된다. 또한, 용해부(21)는, 타겟(10)에 있어서의 방사성 동위원소를 함유하는 금속층(11)을 용해시킨다. 이로써, 용해액을 회수함으로써, 방사성 동위원소를 회수하는 것이 가능해진다. 반송부(22)는, 타겟(10)에 대한 하전입자선(B)의 조사가 행해지는 타겟유지부(20)로부터, 방사성 동위원소를 회수하는 용해부(21)로, 타겟(10)을 반송한다. 여기에서, 타겟유지부(20), 용해부(21), 및 반송부(22)는, 자기실드(4) 내에 배치되어 있다. 따라서, 하전입자선(B)을 타겟(10)에 조사하는 공정, 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정, 및 양 공정 간에 있어서의 타겟의 반송을 행하는 공정은, 모두 자기실드(4) 내에서 행해진다. 따라서, 각 공정에 있어서, 하전입자선 조사 후의 타겟(10)으로부터 방출되는 방사선은, 자기실드에 의하여 차단된다. 이상에 의하여, 방사성 동위원소를 얻을 때의 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있다.
자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 제어부(50)를 더 구비하고, 제어부(50)는, 금속층(11)에 대한 하전입자선(B)의 조사 후, 타겟유지부(20)에 유지된 타겟(10)을 용해부(21)로 반송하도록, 반송부(22)를 제어해도 된다. 이로써, 반송부(22)에 의한 타겟(10)의 반송이, 제어부(50)에 의하여 자동적으로 행해진다. 이로써, 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 제어부(50)가 자동적으로 타겟(10)의 반송을 행함으로써, 작업시간의 단축을 도모할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 하기와 같은 다양한 변형이 가능하다.
예를 들면, 도 10과 같은 구성을 채용해도 된다. 도 10에 나타내는 자기실드형 사이클로트론시스템은, 자기실드(4) 내에서 용해부(21)를 덮는 수용부(70)와, 수용부(70) 내의 기체를 자기실드(4)의 외부로 배기하는 배기부(71)를 구비해도 된다. 수용부(70)는, 타겟유지부(20)를 덮지 않고, 용해부(21)만을 덮고 있다. 다만, 수용부(70) 중, 반송트레이가 통과하는 개소에는 개구부(70a)가 형성되어도 된다. 다만, 이 개구부(70a)는, 반송트레이가 통과하지 않을 때에는 폐쇄되어도 된다. 또한, 배기부(71)는, 수용부(70)로부터 자기실드(4)를 통과하고, 자기실드(4)의 외부로 연통된 배기관을 가져도 된다. 이 배기부(71)는, 배기관에 마련된 펌프 등을 구비해도 된다.
이로써, 용해부(21)의 용해액이 기화한 경우에는, 수용부(70)에 의하여 가스가 자기실드(4) 내에 확산되는 것이 억제된다. 또한, 수용부(70) 내의 가스는, 배기부(71)에 의하여 자기실드(4)의 외부로 배출된다. 이로써, 자기실드(4) 내의 다른 기기가, 가스에 의하여 부식되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태의 각 도면에 나타내는 방사성 동위원소제조부의 구성은 일례에 지나지 않으며, 본 발명의 범위 내인 한, 형상이나 배치는 적절히 변경해도 된다. 예를 들면, 반송부는, 반송트레이 대신에, 예를 들면 타겟을 파지하는 암형상의 파지부를 채용해도 된다.
다만, 반송부에 의한 타겟의 반송은, 제어부에 의하여 자동적으로 이루어지고 있었다. 이것 대신에, 반송부에 의한 구동자체는, 작업자의 수작업에 의한 조작에 의하여 이루어져도 된다. 이와 같은 경우도, 타겟은 자기실드 내에 수용되어 있으므로, 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있다.
2 사이클로트론
4 자기실드
10 타겟
11 금속층
20 타겟유지부
21 용해부
22 반송부
50 제어부
70 수용부
71 배기부
100 자기실드형 사이클로트론시스템

Claims (3)

  1. 하전입자선을 출사하는 사이클로트론과,
    건물 내에 배치되고, 상기 사이클로트론을 내부에 수용하며, 상기 사이클로트론으로부터 방출되는 방사선이 외부로 방출되는 것을 억제하는 자기실드를 구비하는 자기실드형 사이클로트론시스템으로서,
    금속층을 갖는 타겟을 상기 하전입자선의 조사위치에 유지하는 타겟유지부와,
    상기 타겟에 있어서의 방사성 동위원소를 함유하는 상기 금속층을 용해시키는 용해부와,
    상기 타겟유지부로부터 상기 용해부로 상기 타겟을 반송하는 반송부를 구비하고,
    상기 타겟유지부, 상기 용해부, 및 상기 반송부는, 상기 자기실드 내에 배치되어 있는, 자기실드형 사이클로트론시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제어부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 금속층에 대한 상기 하전입자선의 조사 후, 상기 타겟유지부에 유지된 상기 타겟을 상기 용해부로 반송하도록, 상기 반송부를 제어하는, 자기실드형 사이클로트론시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자기실드 내에서 상기 용해부를 덮는 수용부와,
    상기 수용부 내의 기체를 상기 자기실드의 외부로 배기하는 배기부를 구비하는, 자기실드형 사이클로트론시스템.
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JP2014115229A (ja) 2012-12-11 2014-06-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd 放射性同位元素精製装置
JP2016065867A (ja) * 2014-09-17 2016-04-28 国立大学法人 岡山大学 放射性同位元素製造装置

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