KR20210137464A - 타깃조사시스템, 및 고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법 - Google Patents

Abstract

타깃조사시스템은, 금속층을 갖는 고체타깃으로 입자가속기로부터 출사된 하전입자선을 조사하여 금속층의 방사성 동위원소를 생성하는 타깃조사시스템으로서, 건물에 마련된 실내에 배치되고, 고체타깃을 하전입자선의 조사위치에서 지지하여 고체타깃으로의 하전입자선의 조사를 가능하게 하는 타깃조사장치와, 실내에 배치되며, 타깃조사장치에 의하여 하전입자선의 조사가 완료된 고체타깃에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시키는 용해장치를 구비한다.

Description

타깃조사시스템, 및 고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법

본 발명은, 타깃조사시스템, 및 고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 사이클로트론을 내부에 수용하여, 사이클로트론으로부터 방출되는 방사선이 외부로 방출되는 것을 억제하는 자기실드를 구비한 자기실드형 사이클로트론시스템이 알려져 있다. 최근, 금속층을 갖는 타깃으로 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 타깃이 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 타깃은 방사화되어 있다. 따라서, 타깃을 조사장치로부터 취출하여 신속하게 용해장치로 방사성 동위원소를 용해시킬 것이 요구되고 있다.

본 발명은, 타깃을 조사장치로부터 취출하여 신속하게 용해장치로 방사성 동위원소를 용해시킬 수 있는 타깃조사시스템, 및 고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 타깃조사시스템은, 금속층을 갖는 고체타깃으로 입자가속기로부터 출사된 하전입자선을 조사하여 금속층의 방사성 동위원소를 생성하는 타깃조사시스템으로서, 건물에 마련된 실내에 배치되고, 고체타깃을 하전입자선의 조사위치에서 지지하여 고체타깃으로의 하전입자선의 조사를 가능하게 하는 타깃조사장치와, 실내에 배치되며, 타깃조사장치에 의하여 하전입자선의 조사가 완료된 고체타깃에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시키는 용해장치를 구비한다.

본 발명에 관한 타깃조사시스템에 있어서, 타깃조사장치는, 고체타깃을 하전입자선의 조사위치에서 지지하여 고체타깃으로의 하전입자선의 조사를 가능하게 한다. 이로써, 고체타깃의 금속층 중, 하전입자선이 조사된 개소에는, 방사성 동위원소가 형성된다. 또, 용해장치는, 타깃조사장치에 의하여 하전입자선의 조사가 완료된 고체타깃에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시킨다. 이로써, 용해액을 회수함으로써, 방사성 동위원소를 회수하는 것이 가능해진다. 여기에서, 타깃조사장치 및 용해장치는, 건물에 마련된 실내에 배치된다. 따라서, 하전입자선을 고체타깃에 조사하는 공정, 및 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정은, 모두 실내에서 행해진다. 따라서, 고체타깃을 타깃조사장치로부터 취출하여 신속하게 용해장치로 방사성 동위원소를 용해시킬 수 있다.

타깃조사시스템은, 실(室)의 바닥에 대하여 타깃조사장치를 지지하는 지지부를 더 구비하고, 용해장치는, 지지부에 의하여 바닥에 대하여 지지되어 있어도 된다. 이 경우, 타깃조사장치 및 용해장치가 공통의 지지부로 지지되기 때문에, 양자를 가까운 위치에 배치할 수 있다.

타깃조사시스템은, 타깃조사장치에 의한 지지가 해제된 고체타깃을, 용해장치까지 반송하는 반송장치를 더 구비해도 된다. 이 경우, 타깃조사장치로부터 용해장치까지 고체타깃을 신속하게 반송하는 것이 가능해진다.

타깃조사시스템은, 실내에 마련되며, 입자가속기와 타깃조사장치를 내부에 수용하여, 입자가속기 및 타깃조사장치로부터 방출되는 방사선을 차폐(遮蔽)하는 차폐실드를 더 구비하고, 용해장치는, 차폐실드 내에 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 차폐실드는, 타깃조사장치로부터 용해장치로 고체타깃을 반송할 때에, 방사선을 차폐할 수 있다.

타깃조사시스템은, 타깃조사장치로부터 용해장치로 고체타깃을 반송하는 반송장치와, 제어부를 더 구비하고, 제어부는, 금속층으로의 하전입자선의 조사 후, 타깃조사장치에 지지된 고체타깃을 용해장치로 반송하도록, 반송장치를 제어해도 된다. 이로써, 반송장치에 의한 고체타깃의 반송이, 제어부에 의하여 자동적으로 행해진다. 이로써, 작업자에 대한 피폭을 더 억제할 수 있다. 또, 제어부가 자동적으로 고체타깃의 반송을 행함으로써, 작업시간의 단축을 도모할 수 있다.

타깃조사시스템은, 실내에 마련되며, 입자가속기와 타깃조사장치를 내부에 수용하여, 입자가속기 및 타깃조사장치로부터 방출되는 방사선을 차폐하는 차폐실드를 더 구비하고, 차폐실드 내에서 용해장치를 덮는 수용부와, 수용부 내의 기체를 차폐실드의 외부로 배기하는 배기부를 구비해도 된다. 이 경우, 용해장치의 용해액이 기화된 경우에는, 수용부에 의하여 가스가 차폐실드 내로 확산되는 것이 억제된다. 또, 수용부 내의 가스는, 배기부에 의하여 차폐실드의 외부로 배출된다. 이로써, 차폐실드 내의 다른 기기가, 가스에 의하여 부식되는 것을 억제할 수 있다.

타깃조사시스템은, 고체타깃을 반송하는 반송장치를 더 구비하고, 반송장치는, 복수의 고체타깃을 지지 가능해도 된다. 이 경우, 반송장치는, 도중에서 고체타깃의 분리작업을 수반하지 않고, 복수의 고체타깃을 조사위치 및 용해위치로 반송할 수 있다. 이로써, 분리작업에 의한 피폭의 영향을 저감할 수 있다.

타깃조사시스템은, 고체타깃을 지지하는 지지장치를 더 구비하고, 타깃조사장치는, 하전입자선이 출사되는 조사포트를 구비하며, 용해장치는, 용해액의 공급 및 회수를 행하는 용해포트를 구비하고, 지지장치는, 조사포트에 연결되며, 또한, 용해포트에 연결되어도 된다. 이 경우, 지지장치는, 타깃조사장치의 일부, 및 용해장치의 일부로서 겸용 가능해진다.

용해장치는, 용해액의 공급 및 회수를 행하는 복수의 용해포트를 구비해도 된다. 이 경우, 용해포트의 전환작업을 수반하지 않고, 복수 핵종(核種)의 방사성 동위원소의 용해공정을 행할 수 있다.

타깃조사시스템은, 금속층을 갖는 고체타깃으로 입자가속기로부터 출사된 하전입자선을 조사하여 금속층의 방사성 동위원소를 생성하는 타깃조사시스템으로서, 고체타깃을 하전입자선의 조사위치에서 지지하여 고체타깃으로의 하전입자선의 조사를 가능하게 하는 타깃조사장치와, 타깃조사장치에 의하여 하전입자선의 조사가 완료된 고체타깃에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시키는 용해장치를 구비하고, 타깃조사장치 및 용해장치는, 건물에 마련된 동일한 실내에 배치되어 있다. 이 타깃조사시스템에 의하면, 상술한 타깃조사시스템과 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.

고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법은, 금속층을 갖는 고체타깃에 부착되는 당해 금속층의 방사 동위원소를 회수하는 고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법으로서, 건물에 마련된 차폐실 내에 배치된 타깃조사장치에 의하여, 고체타깃으로 하전입자선을 조사하여 고체타깃에 방사성 동위원소를 생성하고, 고체타깃을 반송 가능한 반송장치에 의하여, 하전입자선의 조사가 완료된 고체타깃을, 차폐실 내에 배치된 용해장치로 반송하며, 용해장치에 의하여, 고체타깃에 부착된 방사성 동위원소를 용해시킨다. 이 회수방법에 의하면, 하전입자선을 고체타깃에 조사하는 공정, 고체타깃을 반송하는 공정, 및 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정은, 모두 차폐실 내에서 행해진다. 따라서, 고체타깃을 타깃조사장치로부터 취출하여 신속하게 용해장치로 방사성 동위원소를 용해시킬 수 있다. 또, 각 공정에 있어서 방사선을 차폐할 수 있다.

본 발명에 의하면, 타깃을 조사장치로부터 취출하여 신속하게 용해장치로 방사성 동위원소를 용해시킬 수 있는 타깃조사시스템, 및 고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 타깃조사시스템을 구비하는 자기실드형 사이클로트론시스템을 나타내는 개략구성도이다.
도 2는 고체타깃의 사시도이다.
도 3은 타깃조사시스템의 확대도이다.
도 4는 제어부의 처리내용을 나타내는 플로차트이다.
도 5는 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 6은 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 7은 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 8은 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 9는 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 확대도이다.
도 10은 변형예에 관한 타깃조사시스템을 구비하는 자기실드형 사이클로트론을 나타내는 확대도이다.
도 11은 변형예에 관한 타깃조사시스템을 나타내는 개념구성도이다.
도 12는 변형예에 관한 타깃조사시스템을 나타내는 개략구성도이다.
도 13은 도 12에 나타내는 타깃조사시스템의 주요부를 나타내는 개략도이다.
도 14는 타깃익스체인저의 구체적인 구조의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 15는 지지장치가 조사포트에 눌린 상태를 나타내는 단면도이다.
도 16은 지지장치가 용해포트에 눌린 상태를 나타내는 단면도이다.
도 17은 용해포트의 정면도이다.
도 18은 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 19는 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 20은 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 21은 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 22는 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 23은 타깃조사시스템의 동작을 나타내는 개략도이다.

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 나타나는 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 있다)를 제조하는 시스템이다. 자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 예를 들면 PET용 사이클로트론으로서 사용 가능하며, 당해 시스템으로 제조된 RI는, 예를 들면 방사성 동위원소 표지화합물(RI화합물)인 방사성 약제(방사성 의약품을 포함한다)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)(입자가속기)과, 타깃조사시스템(3)과, 차폐실드(4)를 구비하고 있다. 자기실드형 사이클로트론시스템(100)은, 건물(150)의 내부의 사이클로트론실(室)(152)에 있어서, 당해 건물의 바닥(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 가속하여 하전입자선을 출력하는 원형 가속기이다. 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 주면(主面)끼리가 소정 간격을 두고 대면하고 있다. 이들 한 쌍의 자극의 간극 내에서, 하전입자가 다중가속된다. 하전입자로서는, 예를 들면 양자(陽子), 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 타깃조사장치(20)가 형성된다. 사이클로트론(2)은, 가속공간 내의 하전입자선의 궤도를 조정하여, 원하는 포트(2a)로부터 하전입자선을 취출한다.

차폐실드(4)는, 실내(사이클로트론실(152) 내)에 마련되고, 사이클로트론(2)과 후술하는 타깃조사장치(20)를 내부에 수용하여, 사이클로트론(2) 및 후술하는 타깃조사장치(20)로부터 방출되는 방사선을 차폐한다. 차폐실드(4)는, 건물 내에 배치되고, 사이클로트론(2)을 내부에 수용하여, 사이클로트론(2)으로부터 방출되는 방사선이 사이클로트론실(152)로 방출되는 것을 억제한다. 차폐실드(4)는, 사이클로트론(2)을 전체방향으로부터 덮음으로써, 전체방향에 있어서 방사선을 차폐할 수 있다. 본 실시형태에서는, 차폐실드(4)는 육면체의 상자형 구조를 갖고 있지만, 형상은 특별히 한정되지 않는다. 차폐실드(4)는, 건물(150)의 내부공간(사이클로트론실(152))과, 자기실드형 사이클로트론시스템(100)의 내부공간(120)을 사이에서 가로막고 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, 차폐실드(4)에는 해당하지 않는다. 차폐실드(4)의 벽은, 예를 들면, 폴리에틸렌, 철, 납, 중콘크리트 등의 재질에 의하여 구성된다. 차폐실드(4) 내에는, 사이클로트론(2) 외에, 당해 사이클로트론(2)을 운전시키기 위한 진공펌프나 배선 등도 배치되어 있다. 또, 차폐실드(4) 내에는, 타깃조사시스템(3)의 구성요소도 배치되어 있다. 따라서, 차폐실드(4)는, 사이클로트론실(152)의 바닥(151)에 대하여 후술하는 타깃조사장치(20)를 지지하는 지지부로서 기능한다. 후술하는 용해장치(21)는, 지지부로서 기능하는 차폐실드(4)에 의하여 바닥(151)에 대하여 지지된다. 이상과 같은 구성에 의하여, 후술하는 타깃조사장치(20) 및 후술하는 용해장치(21)는, 건물(150)에 마련된 동일한 실내(사이클로트론실(152) 내)에 배치되어 있다.

타깃조사시스템(3)은, 고체타깃(10)에 대하여 하전입자선을 조사하고, 당해 조사에 의하여 생성된 방사성 동위원소를 용해시켜 회수하는 부분이다. 타깃조사시스템(3)은, 사이클로트론(2)의 외주부(外周部) 부근에 형성되어 있으며, 차폐실드(4) 내에 배치되어 있다. 타깃조사시스템(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, 고체타깃(10)에 대하여 설명한다. 고체타깃(10)은, 타깃기판(13)과, 금속층(11)을 구비한다. 고체타깃(10)은, 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속판으로 구성되는 타깃기판(13) 상에, 타깃재료로서의 금속층(11)이 형성된다. 다만, 금속층(11)은, 순도가 높은 금속의 층에 한정되지 않고, 금속 산화물의 층이어도 된다. 당해 타깃기판(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. 타깃기판(13)의 재료로서, 용해액으로 용해되지 않는 재료가 채용되며, 예를 들면, Au, Pt 등이 채용된다. 도 2에 나타내는 타깃기판(13)은 원판형상으로 형성되어 있지만, 형상이나 두께는 특별히 한정되지 않는다. 타깃재료인 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, 타깃기판(13)의 표면(10a)에 도금처리를 실시함으로써 형성된다. 또, 도금처리에 한정되지 않고, 판형상의 금속층을 타깃기판(13)에 첩부해도 된다. 도 2에 나타내는 금속층(11)은, 타깃기판(13)의 중앙위치에 원형상으로 형성되어 있지만, 형상이나 위치는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 타깃기판(13)의 이면(裏面)(10b)에는, 금속층(11)에 하전입자선(B)이 조사될 때, 냉각수 등이 공급된다. 이로써, 하전입자선(B)의 조사에 의한 금속층(11)(및 타깃기판(13))의 발열을, 냉각수 등으로 흡수할 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여, 타깃조사시스템(3)의 구성의 상세에 대하여 설명한다. 타깃조사시스템(3)은, 금속층(11)을 갖는 고체타깃(10)으로 사이클로트론(2)으로부터 출사된 하전입자선을 조사하여 금속층(11)의 방사성 동위원소를 생성한다. 타깃조사시스템(3)은, 타깃조사장치(20)와, 용해장치(21)와, 반송장치(22)와, 제어부(50)를 구비한다.

타깃조사장치(20)는, 건물(150)에 마련된 실내(사이클로트론실(152) 내)에 배치되고, 고체타깃(10)을 하전입자선(B)의 조사위치에서 지지하여 고체타깃(10)으로의 하전입자선(B)의 조사를 가능하게 하는 장치이다. 타깃조사장치(20)는, 금속층(11)을 갖는 고체타깃(10)을 하전입자선(B)의 조사위치에 지지한다. 또, 타깃조사장치(20)는, 고체타깃(10)에 대한 하전입자선(B)의 조사가 종료되면, 고체타깃(10)의 지지를 해제한다. 구체적으로는, 타깃조사장치(20)는, 고정유닛(23)과, 가동유닛(24)을 구비한다. 타깃조사장치(20)는, 고체타깃(10)을 고정유닛(23)과 가동유닛(24) 사이에 끼워 넣음으로써, 고체타깃(10)을 조사위치(RP)에 지지한다. 고정유닛(23) 및 가동유닛(24)은, 모두 차폐실드(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 고체타깃(10)을 지지한다. 대향면(23a)에는, O링 등의 시일부재가 마련되어 있다. 대향면(23a)은, 시일부재를 개재하여 고체타깃(10)과 맞닿음으로써, 고체타깃(10)에 대한 시일면으로서도 기능한다. 본 실시형태에서는, 대향면(23a)에 있어서 내부공간(26)이 개구되는 개소(또한 그 중의 조사축(BL)의 위치)가 조사위치(RP)에 해당한다. 따라서, 타깃조사장치(20)가 고체타깃(10)을 지지할 때는, 고체타깃(10) 중, 금속층(11)이 내부공간(26)의 개구에 배치되도록 지지한다.

고정유닛(23)은, 내부공간(26)의 중간위치에, 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 있으며, 당해 진공포일(25)에 가스를 분사한다. 분기유로(27c)는, 고체타깃(10)의 조사위치(RP)를 향하여 뻗어 있으며, 지지된 고체타깃(10)에 대하여 가스를 분사한다.

가동유닛(24)은, 고정유닛(23)에 대하여 상하방향으로 진퇴한다. 가동유닛(24)은, 고체타깃(10)을 반송트레이(60)에 설치할 때에는, 고정유닛(23)으로부터 하방으로 이간된 위치에 배치된다. 가동유닛(24)은, 고체타깃(10)을 조사위치(RP)에 지지할 때에는, 고정유닛(23)과의 사이에서 고체타깃(10)을 끼워 넣는 위치에 배치된다(도 5 참조).

가동유닛(24)은, 상하방향으로 뻗는 원기둥상의 형상을 갖고 있다. 가동유닛(24)은, 외주면의 일부에 있어서, 상하방향으로 이동하는 구동기구(28)와 접속되어 있다. 가동유닛(24)의 상단에는, 상방으로 돌출되는 소경부(小徑部)(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, 고체타깃(10)과 맞닿아, 당해 고체타깃(10)을 상방의 고정유닛(23)에 누른다.

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 개재하여 고체타깃(10)과 맞닿음으로써, 고체타깃(10)에 대한 시일면으로서도 기능한다. 타깃조사장치(20)가 고체타깃(10)을 지지할 때에는, 대향면(23a)과 대향면(24a)이 고체타깃(10)을 사이에 끼워 넣는다(도 5 참조).

다만, 가동유닛(24)은, 대향면(24a)에서 개구되는 내부공간(31)을 갖는다. 내부공간(31)은, 고체타깃(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.

용해장치(21)는, 실내(사이클로트론실(152) 내)에 배치되고, 타깃조사장치(20)에 의하여 하전입자선(B)의 조사가 완료된 고체타깃(10)에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시키는 장치이다. 용해장치(21)는, 고체타깃(10)에 있어서의 방사성 동위원소를 함유하는 금속층(11)을 용해시킨다. 용해장치(21)는, 고정유닛(40)과, 가동유닛(41)을 구비한다. 용해장치(21)는, 고체타깃(10)을 고정유닛(40)과 가동유닛(41) 사이에 끼워 넣어 지지한다. 용해장치(21)는, 고체타깃(10)을 지지한 상태에서, 적어도 금속층(11)에 대하여 용해액을 공급하고, 당해 용해액에 방사성 동위원소를 포함하는 금속층(11)의 금속을 용해시켜, 당해 용해액을 방사성 동위원소마다 회수한다. 용해액으로서, 염산, 질산 등이 채용된다. 고정유닛(40) 및 가동유닛(41)은, 차폐실드(4) 내에 수용되어 있다.

고정유닛(40)은, 타깃조사장치(20)의 고정유닛(23)으로부터, 사이클로트론(2)의 반대측으로 이간되는 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 고체타깃(10)이 지지된다. 대향면(40a)에는, O링 등의 시일부재가 마련되어 있다. 대향면(40a)은, 시일부재를 개재하여 고체타깃(10)과 맞닿음으로써, 고체타깃(10)에 대한 시일면으로서도 기능한다. 대향면(40a)의 위치에 고체타깃(10)이 지지된다.

본체부(48)는, 대향면(40a)에서 개구되는 내부공간(42)을 갖는다. 내부공간(42)은, 고체타깃(10)의 금속층(11)을 용해시키기 위한 용해액을 저류하기 위한 용해조(槽)이다. 내부공간(42)에는, 용해액을 공급하기 위한 공급·흡인관(43)과, 용해액의 흡인 및 내부공간(42) 내의 가스를 흡인하는 흡인관(44)이 접속되어 있다. 대향면(40a)에서 개구되는 내부공간(42)의 직경은, 적어도 고체타깃(10)의 직경보다 작고, 금속층(11)의 직경보다 크다. 다만, 대향면(40a) 자체의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는 고체타깃(10)의 직경보다 작아져 있다.

지지부(49)는, 본체부(48)의 외주면으로부터 직경방향 외측으로 확대되는 단면(端面)벽을 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, 고체타깃(10)을 고정유닛(40)에 장착할 때에는, 고정유닛(40)으로부터 하방으로 이간된 위치에 배치된다. 가동유닛(41)은, 고체타깃(10)의 금속층(11)을 용해장치(21)로 용해할 때에는, 고정유닛(40)과의 사이에서 고체타깃(10)을 끼워 넣는 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 원기둥상의 형상을 갖고 있다. 본체부(46)는, 외주면의 일부에 있어서, 상하방향으로 이동하는 구동기구(도시생략)와 접속되어 있다. 본체부(46)의 상단에는, 받침접시부(47)를 지지하기 위한 홈구조가 형성되어 있다.

받침접시부(47)는, 본체부(46)의 상단에서 수평방향으로 확대되는 저벽부(底壁部)(47a)와, 저벽부(47a)의 외주가장자리로부터 상방으로 기립하는 측벽부(47b)를 구비하고 있다. 저벽부(47a)는, 고정유닛(40)의 대향면(40a)과 대향하는 대향면(41a)으로서 수평방향으로 확대되는 면을 갖고 있다. 대향면(41a)은, 고체타깃(10)과 맞닿는다. 용해장치(21)가 고체타깃(10)을 지지할 때는, 대향면(40a)과 대향면(41a)이 고체타깃(10)을 사이에 끼워 넣는다(도 9 참조). 측벽부(47b)의 내경은, 고체타깃(10)의 직경보다 크다. 또, 고체타깃(10)을 지지하고 있을 때, 측벽부(47b)의 상단부는, 고체타깃(10)보다 높은 위치에 배치된다. 따라서, 고체타깃(10)의 금속층(11)을 용해하고 있을 때에 용해액이 내부공간(42)으로부터 누출된 경우, 받침접시부(47)가 용해액을 받는다. 다만, 저벽부(47a)의 하면측에는, 본체부(46)의 홈구조와 끼워 맞추기 위한 요철구조를 갖는다.

용해장치(21)에 있어서, 용해액과 접촉하는 본체부(48) 및 받침접시부(47)는, 교환 가능한 디스포저블부품으로서 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, 한 번 장착해도, 작업자가 통상의 메인터넌스작업에서 용이하게 분리 가능한 장착양태인 것을 나타낸다. 예를 들면, 착탈 가능한 장착구조로서는, 볼트접합에 의하여 장착하는 구조나, 용해 중에 빠지지 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.

반송장치(22)는, 타깃조사장치(20)에 의한 지지가 해제된 고체타깃(10)을, 용해장치(21)까지 반송하는 장치이다. 반송장치(22)는, 타깃조사장치(20)로부터 용해장치(21)로 고체타깃(10)을 반송한다. 반송장치(22)는, 차폐실드(4) 내에 배치된다. 반송장치(22)는, 고체타깃(10)을 재치시킨 상태로 반송하는 반송트레이(60)와, 반송트레이(60)를 구동하는 반송구동부(61)를 구비한다. 반송트레이(60)는, 상면측에 고체타깃(10)을 지지하기 위한 지지부를 갖는 원환형상의 부재이다. 반송트레이(60)는, 상면에 있어서의 내주측의 가장자리부에 전체둘레에 걸쳐 형성된 홈부를 갖고 있으며, 당해 홈부에 고체타깃(10)의 하면측의 외주가장자리를 얹는다. 반송구동부(61)는, 도시되지 않은 구동원 및 구동력전달기구의 조합에 의하여 구성된다. 반송구동부(61)는, 적어도, 하전입자선 조사 후의 고체타깃(10)을 용해장치(21)로 반송할 때에, 반송트레이(60)를 타깃조사장치(20)의 위치로부터 수평방향으로 이동시킴으로써, 용해장치(21)의 위치로 반송한다. 반송구동부(61)는, 타깃조사장치(20)의 고정유닛(23)과 가동유닛(24)의 사이의 영역으로부터, 용해장치(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 구동력전달기구를 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 저장된 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, 차폐실드(4) 내에 배치되어도 되고, 차폐실드(4) 외에 배치되어도 된다.

제어부(50)는, 조사제어부(51)와, 지지제어부(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. 지지제어부(52)는, 주로 타깃조사장치(20)를 제어하고, 타깃조사장치(20)에 의한 고체타깃(10)의 지지에 관한 동작을 제어한다. 용해제어부(53)는, 주로 용해장치(21)를 제어하고, 고체타깃(10)의 금속층(11)을 용해시키는 것에 관한 동작을 제어한다. 반송제어부(54)는, 주로 반송장치(22)를 제어하고, 고체타깃(10)의 반송에 관한 동작을 제어한다. 반송제어부(54)는, 금속층(11)으로의 하전입자선(B)의 조사 후, 타깃조사장치(20)에 지지된 고체타깃(10)을 용해장치(21)로 반송하도록, 반송장치(22)를 제어한다.

다음으로, 도 3~도 9를 참조하여, 타깃조사시스템(3)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 타깃조사시스템(3)의 상태에 대하여 나타내는 도이다. 다만, 설명을 위하여, 도 4~9에서는, 제어부(50) 및 반송구동부(61)의 표시를 생략하고 있다. 또, 설명에 이용되지 않는 부호에 대해서도 적절히 생략하고 있는 경우가 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는, 고체타깃(10)을 타깃조사시스템(3)에 세팅하기 위한 처리를 행한다(스텝 S10). S10의 처리에서는, 제어부(50)는, 타깃조사장치(20), 용해장치(21), 및 반송장치(22)를 초기상태의 위치에 배치한다. 제어부(50)는, 각 구성요소의 구동부를 구동시킴으로써, 타깃조사시스템(3)을 도 3에 나타내는 상태로 한다. 이 상태에서는, 가동유닛(24)은 고정유닛(23)으로부터 하방으로 이간된 위치에 배치된다. 가동유닛(41)은, 고정유닛(40)으로부터 하방으로 이간된 위치에 배치된다. 반송트레이(60)는, 고정유닛(23)으로부터 하방으로 이간된 위치이며, 기준높이의 위치에 배치된다. 여기에서, "기준높이"란, 높이방향에 있어서, 고정유닛(23)과 가동유닛(24)의 사이이며, 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, 고체타깃(10)을 세팅 가능한 상태가 된 것을 모니터 등으로 통지해도 된다. 작업자가 반송트레이(60)에 고체타깃(10)을 올린 것을 검지하면, 제어부(50)는, 고체타깃(10)의 세팅이 완료된 것을 파악한다. 제어부(50)는, 센서에 의한 검지, 또는 작업자의 입력에 의하여, 고체타깃(10)의 세팅이 완료된 것을 검지해도 된다.

다음으로, 제어부(50)는, 고체타깃(10)을 하전입자선(B)의 조사위치(RP)에서 지지하는 처리를 행한다(스텝 S20: 도 4). S20에서는, 제어부(50)의 지지제어부(52)는, 가동유닛(24)의 구동기구(28)를 제어함으로써, 가동유닛(24)을 상방으로 이동시킨다. 이로써, 도 5에 나타내는 바와 같이, 고체타깃(10)이 조사위치(RP)에서, 고정유닛(23)과 가동유닛(24) 사이에 끼워진 상태가 된다. 다만, 가동유닛(24)이 상방으로 이동하는 과정에서, 반송트레이(60)에 재치된 고체타깃(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, 고체타깃(10)에 하전입자선(B)을 조사하는 처리를 행한다(스텝 S30: 도 4). S30에서는, 제어부(50)의 조사제어부(51)는, 사이클로트론(2)을 제어함으로써, 고체타깃(10)으로 하전입자선(B)을 조사한다. 이때, 지지제어부(52)는, 고정유닛(23)의 유로(27)로부터 고체타깃(10) 및 진공포일(25)로 헬륨가스 등을 분사하도록, 유로계를 제어한다. 또, 지지제어부(52)는, 공급관(32) 및 배출관(33)의 관로계를 제어하여, 내부공간(31)으로 냉각매체를 흘려보내 고체타깃(10)을 냉각시킨다.

S30의 처리가 종료되면, 제어부(50)의 지지제어부(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. 또, 반송트레이(60)도, 고체타깃(10)을 얹은 상태에서, 기준높이의 위치로 되돌아간다.

다음으로, 제어부(50)는, 고체타깃(10)을 타깃조사장치(20)로부터 용해장치(21)로 반송하는 처리를 행한다(스텝 S40: 도 4). S40에서는, 제어부(50)의 반송제어부(54)는, 반송장치(22)의 반송구동부(61)(도 3 참조)를 제어하여, 반송트레이(60)를 타깃조사장치(20)로부터 용해장치(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, 고체타깃(10)은, 내부공간(42)이 개구된 대향면(40a)과 하방측에서 대향하는 위치에 배치된다.

다음으로, 제어부(50)는, 고체타깃(10)을 용해장치(21)로 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 개재하여 대향면(40a)에 고체타깃(10)을 흡착시킨다. 다만, 고체타깃(10)을 흡착하기 전에, 반송트레이(60)의 상승에 의하여, 고체타깃(10)을 본체부(48)의 대향면(40a)에 누른다. 이로써, 고체타깃(10)과 본체부(48)의 사이에 마련된 O링(도시생략)을 누른 상태에서, 내부공간을 시일한다. 이후, 반송제어부(54)는, 반송구동부(61)(도 3 참조)를 제어하여, 반송트레이(60)를 타깃조사장치(20)측의 위치로 이동시켜 둔다. 이로써, 반송트레이(60)가 가동유닛(41)과 간섭하는 것을 회피한다.

S50에서는, 용해제어부(53)는, 가동유닛(41)의 구동부를 제어하여, 가동유닛(41)을 상방으로 이동시킨다. 이로써, 도 9에 나타내는 바와 같이, 고체타깃(10)은, 고정유닛(40)의 대향면(40a)과 가동유닛(41)의 대향면(41a) 사이에 끼워진 상태가 된다. 이때, 고체타깃(10)은, 받침접시부(47)에 수용된 상태에서, 상방으로부터 본체부(48)에 압압(押壓)된 상태가 된다.

다음으로, 제어부(50)는, 고체타깃(10)의 금속층(11)을 용해장치(21)로 용해시킴으로써, 금속층(11)에 포함되는 방사성 동위원소를 회수하는 처리를 행한다(스텝 S60: 도 4). S60에서는, 제어부(50)의 용해제어부(53)는, 공급·흡인관(43)의 관로계를 제어하여, 공급·흡인관(43)으로부터 내부공간(42)으로 용해액(SL)을 공급한다. 또, 용해제어부(53)는, 흡인관(44)의 관로계를 제어하여, 방사성 동위원소가 용해된 용해액(SL)을 공급·흡인관(43)으로 흡인하여 회수한다. 이상에 의하여, 도 4에 나타내는 제어처리가 종료된다. 다만, 방사성 동위원소의 회수가 종료된 후, 작업자는, 고체타깃(10)을 본체부(48) 및 받침접시부(47)마다 분리하여, 차폐실드(4)의 외부로 꺼낸다.

방사성 동위원소가 용해된 용해액(SL)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 차폐실드(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, 공급·흡인관(43)에 이어지는 수송관(161)으로 용해액(SL)을 합성장치 등으로 보낸다. 용해액(SL)으로부터는 방사선이 방출되기 때문에, 수송관(161)은 차폐실드로 덮거나, 또는, 건물(150)의 차폐벽(바닥이나 벽) 내로 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 타깃조사시스템(3)의 작용·효과에 대하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 타깃조사시스템(3)은, 금속층(11)을 갖는 고체타깃(10)으로 사이클로트론(2)으로부터 출사된 하전입자선(B)을 조사하여 금속층(11)의 방사성 동위원소를 생성하는 타깃조사시스템(3)이며, 건물(150)에 마련된 사이클로트론실(152) 내에 배치되고, 고체타깃(10)을 하전입자선(B)의 조사위치에서 지지하여 고체타깃(10)으로의 하전입자선(B)의 조사를 가능하게 하는 타깃조사장치(20)와, 사이클로트론실(152) 내에 배치되며, 타깃조사장치(20)에 의하여 하전입자선(B)의 조사가 완료된 고체타깃(10)에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시키는 용해장치(21)를 구비한다.

타깃조사시스템(3)에 있어서, 타깃조사장치(20)는, 고체타깃(10)을 하전입자선(B)의 조사위치에서 지지하여 고체타깃(10)으로의 하전입자선(B)의 조사를 가능하게 한다. 이로써, 고체타깃(10)의 금속층(11) 중, 하전입자선(B)이 조사된 개소에는, 방사성 동위원소가 형성된다. 또, 용해장치(21)는, 타깃조사장치(20)에 의하여 하전입자선(B)의 조사가 완료된 고체타깃(10)에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시킨다. 이로써, 용해액을 회수함으로써, 방사성 동위원소를 회수하는 것이 가능해진다. 여기에서, 타깃조사장치(20) 및 용해장치(21)는, 건물(150)에 마련된 사이클로트론실(152) 내에 배치된다. 따라서, 하전입자선을 고체타깃(10)에 조사하는 공정, 및 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정은, 모두 사이클로트론실(152) 내에서 행해진다. 따라서, 고체타깃(10)을 타깃조사장치(20)로부터 취출하여 신속하게 용해장치(21)로 방사성 동위원소를 용해시킬 수 있다.

타깃조사시스템(3)은, 사이클로트론실(152)의 바닥(151)에 대하여 타깃조사장치(20)를 지지하는 지지부로서의 차폐실드(4)를 더 구비하고, 용해장치(21)는, 지지부에 의하여 바닥(151)에 대하여 지지된다. 이 경우, 타깃조사장치(20) 및 용해장치(21)가 공통의 지지부로 지지되기 때문에, 양자를 가까운 위치에 배치할 수 있다.

타깃조사시스템(3)은, 타깃조사장치(20)에 의한 지지가 해제된 고체타깃(10)을, 용해장치(21)까지 반송하는 반송장치(22)를 더 구비한다. 이 경우, 타깃조사장치(20)로부터 용해장치(21)까지 고체타깃(10)을 신속하게 반송하는 것이 가능해진다.

타깃조사시스템(3)은, 사이클로트론실(152) 내에 마련되며, 사이클로트론(2)과 타깃조사장치(20)를 내부에 수용하여, 사이클로트론(2) 및 타깃조사장치(20)로부터 방출되는 방사선을 차폐하는 차폐실드(4)를 더 구비하고, 용해장치(21)는, 차폐실드(4) 내에 마련되어 있다. 이 경우, 차폐실드(4)는, 타깃조사장치(20)로부터 용해장치(21)로 고체타깃(10)을 반송할 때에, 방사선을 차폐할 수 있다.

타깃조사시스템(3)은, 타깃조사장치(20)로부터 용해장치(21)로 고체타깃(10)을 반송하는 반송장치(22)와, 제어부(50)를 더 구비하고, 제어부(50)는, 금속층(11)으로의 하전입자선(B)의 조사 후, 타깃조사장치(20)에 지지된 고체타깃(10)을 용해장치(21)로 반송하도록, 반송장치(22)를 제어한다. 이로써, 반송장치(22)에 의한 고체타깃(10)의 반송이, 제어부(50)에 의하여 자동적으로 행해진다. 이로써, 작업자에 대한 피폭을 더 억제할 수 있다. 또, 제어부(50)가 자동적으로 고체타깃(10)의 반송을 행함으로써, 작업시간의 단축을 도모할 수 있다.

타깃조사시스템(3)은, 금속층(11)을 갖는 고체타깃(10)으로 사이클로트론(2)으로부터 출사된 하전입자선(B)을 조사하여 금속층(11)의 방사성 동위원소를 생성하는 타깃조사시스템(3)이며, 고체타깃(10)을 하전입자선(B)의 조사위치에서 지지하여 고체타깃(10)으로의 하전입자선(B)의 조사를 가능하게 하는 타깃조사장치(20)와, 타깃조사장치(20)에 의하여 하전입자선(B)의 조사가 완료된 고체타깃(10)에 부착되는 방사성 동위원소를 용해시키는 용해장치(21)를 구비하고, 타깃조사장치(20) 및 용해장치(21)는, 건물(150)에 마련된 동일한 사이클로트론실(152) 내에 배치되어 있다. 이 타깃조사시스템(3)에 의하면, 상술한 바와 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.

고체타깃(10)으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법은, 금속층(11)을 갖는 고체타깃(10)에 부착되는 당해 금속층(11)의 방사 동위원소를 회수하는 고체타깃(10)으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법으로서, 건물(150)에 마련된 차폐실 내에 배치된 타깃조사장치(20)에 의하여, 고체타깃(10)으로 하전입자선(B)을 조사하여 고체타깃(10)에 방사성 동위원소를 생성하고, 고체타깃(10)을 반송 가능한 반송장치(22)에 의하여, 하전입자선(B)의 조사가 완료된 고체타깃(10)을, 차폐실 내에 배치된 용해장치(21)로 반송하며, 용해장치(21)에 의하여, 고체타깃(10)에 부착된 방사성 동위원소를 용해시킨다. 이 회수방법에 의하면, 하전입자선(B)을 고체타깃(10)에 조사하는 공정, 고체타깃(10)을 반송하는 공정, 및 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정은, 모두 차폐실 내에서 행해진다. 따라서, 고체타깃을 타깃조사장치(20)로부터 취출하여 신속하게 용해장치(21)로 방사성 동위원소를 용해시킬 수 있다. 또, 각 공정에 있어서 방사선을 차폐할 수 있다.

본 실시형태에 관한 자기실드형 사이클로트론시스템(100)에 있어서, 타깃조사장치(20)는, 금속층(11)을 갖는 타깃을 하전입자선(B)의 조사위치(RP)에서 지지한다. 따라서, 타깃조사장치(20)로 지지된 고체타깃(10)에는, 하전입자선(B)이 조사된다. 이로써, 고체타깃(10)의 금속층(11) 중, 하전입자선(B)이 조사된 개소에는, 방사성 동위원소(12)가 형성된다. 또, 용해장치(21)는, 고체타깃(10)에 있어서의 방사성 동위원소를 함유하는 금속층(11)을 용해시키는 용해장치를 구비한다. 이로써, 용해액을 회수함으로써, 방사성 동위원소를 회수하는 것이 가능해진다. 반송장치(22)는, 고체타깃(10)으로의 하전입자선(B)의 조사가 행해지는 타깃조사장치(20)로부터, 방사성 동위원소를 회수하는 용해장치(21)로, 고체타깃(10)을 반송한다. 여기에서, 타깃조사장치(20), 용해장치(21), 및 반송장치(22)는, 차폐실드(4) 내에 배치되어 있다. 따라서, 하전입자선(B)을 고체타깃(10)에 조사하는 공정, 방사성 동위원소를 용해에 의하여 회수하는 공정, 및 양 공정 사이에 있어서의 타깃의 반송을 행하는 공정은, 모두 차폐실드(4) 내에서 행해진다. 따라서, 각 공정에 있어서, 하전입자선 조사 후의 고체타깃(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)으로의 하전입자선(B)의 조사 후, 타깃조사장치(20)에 지지된 고체타깃(10)을 용해장치(21)로 반송하도록, 반송장치(22)를 제어해도 된다. 이로써, 반송장치(22)에 의한 고체타깃(10)의 반송이, 제어부(50)에 의하여 자동적으로 행해진다. 이로써, 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있다. 또, 제어부(50)가 자동적으로 고체타깃(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, 차폐실드(4) 내에서 용해장치(21)를 덮는 수용부(70)와, 수용부(70) 내의 기체를 차폐실드(4)의 외부로 배기하는 배기부(71)를 구비해도 된다. 수용부(70)는, 타깃조사장치(20)를 덮지 않고, 용해장치(21)만을 덮고 있다. 다만, 수용부(70) 중, 반송트레이가 통과하는 개소에는 개구부(70a)가 형성되어도 된다. 다만, 이 개구부(70a)는, 반송트레이가 통과하지 않을 때는 닫혀도 된다. 또, 배기부(71)는, 수용부(70)로부터 차폐실드(4)를 통과하여, 차폐실드(4)의 외부로 연통된 배기관을 가져도 된다. 이 배기부(71)는, 배기관에 마련된 펌프 등을 구비해도 된다.

이로써, 용해장치(21)의 용해액이 기화한 경우에는, 수용부(70)에 의하여 가스가 차폐실드(4) 내에 확산되는 것이 억제된다. 또, 수용부(70) 내의 가스는, 배기부(71)에 의하여 차폐실드(4)의 외부로 배출된다. 이로써, 차폐실드(4) 내의 다른 기기가, 가스에 의하여 부식되는 것을 억제할 수 있다.

또, 상술한 실시형태의 각 도면에 나타내는 타깃조사시스템의 구성은 일례에 지나지 않으며, 본 발명의 범위 내인 한, 형상이나 배치는 적절히 변경해도 된다. 예를 들면, 반송장치는, 반송트레이 대신에, 예를 들면 타깃을 파지하는 암형상의 파지부를 채용해도 된다.

다만, 반송장치에 의한 타깃의 반송은, 제어부에 의하여 자동적으로 이루어지고 있었다. 이 대신에, 반송장치에 의한 구동 자체는, 작업자의 수작업에 의한 조작에 의하여 이루어져도 된다. 이와 같은 경우도, 타깃은 자기실드 내에 수용되어 있으므로, 피폭에 대한 안전성을 더 향상시킬 수 있다.

도 11의 (a)에 나타내는 바와 같은 타깃조사시스템(3)으로 해도 된다. 도 11의 (a)에 나타내는 예에서는, 건물(150)의 사이클로트론실(152)과는 다른 조사실(153)에 타깃조사장치(20) 및 용해장치(21)를 배치해도 된다. 이때, 사이클로트론(2)으로부터 출사된 하전입자선은, 수송라인(155)을 통하여 사이클로트론실(152)로부터 조사실(153)의 타깃조사장치(20)로 수송된다. 이때, 타깃조사장치(20) 및 용해장치(21)는, 지지부(156)에 의하여 조사실(153)의 바닥(151)에 대하여 지지된다.

또, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같은 타깃조사시스템(3)으로 해도 된다. 도 11의 (b)에 나타내는 예에서는, 사이클로트론(2), 타깃조사장치(20), 및 용해장치(21)가 동일한 사이클로트론실(152) 내에 배치되어 있다. 이때, 도 1에 나타내는 구성과 달리, 차폐실드(4)는 생략되어도 된다.

다만, 상술한 실시형태에서는, 입자가속기의 일례로서 사이클로트론을 들고 있었지만, 사이클로트론에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자가속기로서, 선형 가속기가 채용되어도 된다.

도 12에 나타내는 타깃조사시스템(200)이 채용되어도 된다. 타깃조사시스템(200)은, 타깃조사장치(210)의 고정유닛(211)과, 용해장치(220)의 고정유닛(221)과, 지지장치(230)와, 타깃익스체인저(240)와, 제어부(260)를 구비한다.

다만, 타깃조사시스템(200)의 설명을 위하여, XYZ좌표계를 설정한다. X축 방향은, 수평방향과 평행한 방향이다. X축 방향에 있어서의 일방 측(도 12에서는 지면(紙面) 앞쪽측)을 X축 방향의 정측(正側)으로 한다. Y축 방향은, X축 방향과 직교하는 방향이며, 수평방향과 평행한 방향이다. Y축 방향에 있어서의 일방 측(도 12에서는 지면 좌측)을 Y축 방향의 정측으로 한다. 상하방향을 Z축 방향으로 한다. 상측을 Z축 방향에 있어서의 정측으로 한다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 타깃조사장치(210)의 고정유닛(211)은, 하전입자선(B)의 조사축(BL)에 대응하는 위치에 당해 하전입자선(B)을 통과시키기 위한 내부공간(213)을 구비하고 있다. 내부공간(213)은, 조사축(BL)을 중심선으로 하여, 당해 조사축(BL)을 따라 뻗도록 형성된다. 본 실시형태에서는, 하전입자선(B)의 조사축(BL)은, Y축 방향과 평행하게 뻗는다. 또, 하전입자선(B)은, Y축 방향에 있어서의 정측으로부터 부측(負側)을 향하여 조사된다. 따라서, 내부공간(213)은, Y축 방향과 평행하게 뻗는다.

고정유닛(211)은, 하전입자선(B)을 출사시키는 조사포트(212)를 구비한다. 조사포트(212)는, 지지장치(230)의 시일면(230a)과 대향하는 대향면으로서, XZ평면과 평행하게 확대되는 면을 갖고 있다. 조사포트(212)는, 내부공간(213)이 개구되는 개구부를 갖는다. 하전입자선(B)은, 당해 개구부로부터 출사된다.

용해장치(220)의 고정유닛(221)은, 타깃조사장치(210)의 고정유닛(211)으로부터, X축 방향의 정측으로 이간되는 위치에 배치된다. 고정유닛(221)은, 용해액(SL)의 공급 및 회수를 행하는 복수의 용해포트(222A, 222B)를 구비한다. 용해포트(222A, 222B)는, 서로 다른 핵종의 방사성 동위원소를 회수해도 된다. 따라서, 용해포트(222A, 222B)는, 서로 다른 용해액(SL)을 공급·회수할 수 있다. 단, 용해포트(222A, 222B)는, 동일한 핵종의 방사성 동위원소를 회수해도 된다. 용해포트(222A, 222B)는, X축 방향에 있어서 서로 이웃하도록 마련되어 있다. 또, 용해포트(222A, 222B)는, 지지장치(230)의 시일면(230a)과 대향하는 대향면으로서 XZ평면과 평행하게 확대되는 면을 갖고 있다. 용해포트(222A, 222B)의 대향면의 중심선(SCL, SCL)은, 서로 X축 방향으로 이간된 상태에서, Y축 방향으로 평행하게 뻗는다. 또, 용해포트(222A, 222B)의 중심선(SCL, SCL)은, 조사축(BL)과 동일한 높이위치로 설정된다. 다만, 용해포트(222A, 222B)는, 용해장치(220)에 대하여 착탈 가능해도 된다. 즉, 용해포트(222A, 222B)는, 재치대(223)에 대하여, 착탈 가능하게 장착되어도 된다. 이로써, 방사성 동위원소의 핵종에 맞추어, 용해포트(222)를 전환할 수 있다.

도 16 및 도 17을 참조하여, 용해포트(222A)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 용해포트(222B)는, 용해포트(222A)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 설명을 생략한다. 용해포트(222A)는, 지지장치(230)의 시일면(230a)이 눌리는 대향면(222a)을 갖는다. 또, 용해포트(222A)는, 유로(224)와, 흡착구조(226)를 구비한다.

유로(224)는, 용해액(SL)을 유통시킨다. 유로(224)는, 용해포트(222A)의 부재의 내부에 형성되어 있으며, 대향면(222a)에서 개구된다. 유로(224)는, 당해 개구로부터 용해액(SL)을 유출시킴과 함께, 당해 개구로부터 용해액(SL)을 흡인한다. 다만, 대향면(222a)의 중심선(SCL)의 위치로부터는, Y축 방향의 부측으로 돌출되는 유로형성부재(227)가 돌출된다. 유로형성부재(227)는, 지지장치(230)의 내부공간(233)에 삽입됨으로써, 당해 내부공간(233)에 용해액(SL)의 유로를 형성하는 부재이다. 유로(224)는, 유로형성부재(227)의 둘레방향으로 이웃하는 위치에서, 개구된다. 다만, 용해포트(222A)는, 2 개의 유로(224)를 갖고 있지만, 개수는 특별히 한정되지 않는다.

흡착구조(226)는, 대향면(222a)과 접촉한 상태의 시일면(230a)을 흡인하는 기구이다. 흡착구조(226)는, 중심선(SCL)을 중심으로 한 원환형상의 홈부(226a)를 갖는다. 또, 흡착구조(226)는, 용해포트(222A) 내에 형성된 진공배기로(226b)를 갖는다. 진공배기로(226b)는, 홈부(226a)의 위치에서 개구되어 있다.

도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 지지장치(230)는, 고체타깃(10)을 지지하는 장치이다. 지지장치(230)는, 조사포트(212)에 연결되고, 또한, 용해포트(222A, 222B)에 연결된다. 따라서, 지지장치(230)는, 타깃조사장치(210)의 가동유닛으로서 기능한다. 또, 지지장치(230)는, 용해장치(220)의 가동유닛으로서 기능한다. 또, 본 실시형태에서는, 후술하는 바와 같이 타깃익스체인저(240)가 복수의 지지장치(230)를 장착 가능하다. 따라서, 타깃조사시스템(200)은, 용도에 따라, 복수의 지지장치(230)를 구비할 수 있다. 본 실시형태에서는, 타깃조사시스템(200)은, 2개의 지지장치(230A, 230B)를 구비하는 것으로 한다.

도 15를 참조하여, 지지장치(230)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 지지장치(230)는, 대략 원기둥상의 형상을 갖는 부재이다. 지지장치(230)의 중심선(CL)은, Y축 방향과 평행하게 뻗는다. 지지장치(230)는, 제1 부재(231)와, 제2 부재(232)를 구비한다. 지지장치(230)는, 길이방향, 즉 Y축 방향에 있어서의 중간위치에서, 제1 부재(231)와 제2 부재(232)로 분할된다. 제1 부재(231)는, Y축 방향의 정측, 즉 하전입자선(B)의 조사방향에 있어서의 상류측에 배치된다. 제2 부재(232)는, Y축 방향의 부측, 즉 하전입자선(B)의 조사방향에 있어서의 하류측에 배치된다.

지지장치(230)는, 제1 부재(231) 및 제2 부재(232) 사이에 고체타깃(10)을 끼움으로써, 고체타깃(10)을 지지한다. 지지장치(230)는, 중심선(CL)에 대하여 경사지도록 고체타깃(10)을 지지한다. 고체타깃(10)의 경사방향은 특별히 한정되지 않는다. 여기에서는, 고체타깃(10)은, Y축 방향의 정측으로부터 부측을 향함에 따라 상측(Z축 방향의 정측)을 향하도록, 경사지고 있다. 제1 부재(231)는, Y축 방향에 있어서의 부측의 단부에 지지면(231a)을 갖는다. 제2 부재(232)는, Y축 방향에 있어서의 정측의 단부에 지지면(232a)을 갖는다. 제1 부재(231)의 지지면(231a)과, 제2 부재(232)의 지지면(232a)은, 서로 평행을 이룬 상태로 대향한다. 또, 지지면(231a, 232a)은, 상술한 고체타깃(10)의 경사방향과 동일하게 경사진다. 지지면(231a, 232a)에는, 고체타깃(10)의 외주측의 단부의 근방에, O링을 구비하는 시일부가 마련되어 있다.

제1 부재(231)는, Y축 방향의 정측의 단부에 상술한 시일면(230a)을 갖는다. 따라서, 제1 부재(231)는, 조사포트(212)에 연결되고, 또한, 용해포트(222A, 222B)에 연결되는 부재로서 기능한다. 시일면(230a)에는, O링을 갖는 시일부가 마련되어 있다. 제1 부재(231)는, 중심선(CL)의 위치에서, Y축 방향으로 평행하게 뻗는 내부공간(233)을 갖는다. 내부공간(233)은, 시일면(230a)으로부터 지지면(231a)까지 관통하도록 뻗어 있다. 이로써, 고체타깃(10)은, 내부공간(233)에 노출된 상태가 된다. 내부공간(233)은, 하전입자선(B)을 고체타깃(10)까지 유도하는 타깃조사장치(210)의 수송로로서 기능한다. 또, 내부공간(233)은, 용해액(SL)을 유통시키는 용해장치(220)의 용해조로서 기능한다. 제1 부재(231)는, 하전입자선(B)을 통과시키고, 용해액(SL)을 유통시키는 부재이기 때문에, 제1 부재(231)의 재질로서, Nb, 세라믹 등 내약품성, 내방사선성, 내열성이 있는 재료 등이 채용되는 것이 바람직하다.

지지장치(230)가 조사포트(212)와 연결된 경우, 제1 부재(231)의 시일면(230a)이, 조사포트(212)에 눌린다. 또, 내부공간(233)과 내부공간(213)이 연통된 상태가 된다. 지지장치(230)는, 중심선(CL)이 조사축(BL)과 일치하도록 배치된다. 당해 상태에 있어서, 조사축(BL)과 고체타깃(10)의 표면(10a)이 교차하는 위치가, 조사위치(RP)가 된다.

제2 부재(232)는, 고체타깃(10)을 냉각하기 위한 냉각구조로서 기능한다. 제2 부재(232)는, 지지면(232a)의 위치에 홈부(234)를 갖는다. 홈부(234)의 내부공간에서는, 고체타깃(10)의 이면(10b)이 노출되어 있다. 따라서, 홈부(234)로 공급된 냉각매체(W)는, 고체타깃(10)과 접촉한다. 제2 부재(232)는, Y축 방향으로 뻗는 냉각유로(236, 237)를 갖는다. 냉각유로(236, 237)는, 홈부(234)와 연통되어 있다. 냉각유로(236)는, 냉각매체(W)를 홈부(234)로 공급한다. 냉각유로(237)는, 냉각매체(W)를 홈부(234)로부터 회수한다. 다만, 제2 부재(232)는, 고체타깃(10)을 냉각하는 부재이기 때문에, 제2 부재(232)의 재질로서, SUS 등 녹방지성 재료가 채용되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 16에 나타내는 바와 같이, 지지장치(230)가 용해포트(222A)와 연결된 경우, 제1 부재(231)의 시일면(230a)이, 용해포트(222A)의 대향면(222a)에 눌린다. 지지장치(230)는, 중심선(CL)이 용해포트(222A)의 중심선(SCL)과 일치하도록 배치된다. 시일면(230a)의 일부는, 흡착구조(226)의 홈부(226a)와 대향한다. 이로써, 시일면(230a)은, 진공흡인되는 홈부(226a)에 흡착된다. 또, 내부공간(233)에 유로형성부재(227)가 삽입된다. 이로써, 내부공간(233) 내에 용해액(SL)의 유로가 형성된다. 내부공간(233)은, 유로(224)의 개구부와 연통된 상태가 된다. 유로(224)로부터 공급된 용해액(SL)은, 고체타깃(10)의 표면(10a)과 접촉한다. 방사성 동위원소가 용해된 용해액(SL)은, 유로(224)로부터 회수된다.

다음으로, 타깃익스체인저(240)에 대하여 설명한다. 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 타깃익스체인저(240)는, 고체타깃(10)을 반송하는 반송장치로서 기능한다. 타깃익스체인저(240)는, 지지장치(230)를 개재하여 고체타깃(10)을 지지한다. 타깃익스체인저(240)는, 복수의 지지장치(230)를 장착 가능한 홀더(241)를 구비한다. 따라서, 타깃익스체인저(240)는, 복수의 고체타깃(10)을 지지 가능하다. 또, 홀더(241)는, 복수의 지지장치(230)가 장착된 상태로 X축 방향으로 슬라이드 가능하다. 따라서, 홀더(241)는, 복수의 지지장치(230)마다, 고체타깃(10)을 X축 방향으로 반송할 수 있다.

도 14를 참조하여, 타깃익스체인저(240)의 구체적인 구조의 일례에 대하여 설명한다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 타깃익스체인저(240)는, 베이스플레이트(242), 제1 슬라이드플레이트(243), 제2 슬라이드플레이트(244), 제1 실린더(246), 제2 실린더(247), 및 제3 실린더(248)를 구비하고 있다.

베이스플레이트(242)는, 제1 및 제2 슬라이드플레이트(243, 244)를 탑재하기 위한 베이스가 되는 부재이다. 베이스플레이트(242)의 상면에는, Y축 방향으로 뻗는 가이드레일(242a)(도 12 참조)이 마련되어 있다. 베이스플레이트(242)는, 당해 타깃익스체인저(240)를 사이클로트론에 장착 고정하기 위한 고정판(249)에 직교하도록 연결되어 있다.

제1 슬라이드플레이트(243)는, 평면시(平面視)에 있어서 직사각형의 외형을 갖는 판형상의 부재이다. 제1 슬라이드플레이트(243)의 Y축 방향의 정측의 가장자리부에는, X축 방향을 따라 뻗는 가이드레일(251)이 마련되어 있다. 제1 슬라이드플레이트(243)의 Y축 방향의 부측의 측면에는, 제1 실린더(246)가 장착되어 있다. 제1 실린더(246)가 Y축 방향으로 구동축을 진퇴시킴으로써, 홀더(241)가, 제1 슬라이드플레이트(243)와 함께 Y축 방향으로 왕복이동한다. 제1 슬라이드플레이트(243)의 상면에는, 제2 실린더(247)가 탑재되어 있다. 제2 실린더(247)의 구동축은, X축 방향으로 진퇴 가능하다.

제1 슬라이드플레이트(243)의 상면에는, 제3 실린더(248)가 탑재되어 있다. 제3 실린더(248)의 구동축은, Y축 방향으로 진퇴 가능하다. 제3 실린더(248)에는, 제2 실린더(247)의 구동축이 접속되어 있다. 따라서, 제2 실린더(247)가 X축 방향으로 구동축을 진퇴시킴으로써, 제3 실린더(248)는, 구동축을 걸어 맞춘(상세는 후술) 홀더(241)와 함께 X축 방향으로 왕복이동한다.

제3 실린더(248)의 상면에는, Y축 방향으로 뻗는 장착판(252)이 장착되어 있다. 장착판(252)의 Y축 방향의 정측의 단부에는, 어태커(253)가 장착되어 있다. 이 어태커(253)가, 후술하는 제2 슬라이드플레이트(244)에 마련되는 마이크로스위치(259)에 맞닿음으로써, 제2 슬라이드플레이트(244)의 X축 방향의 위치가 검출된다.

제2 슬라이드플레이트(244)는, 직육면체상의 기부(基部)(256)와, 기부(256)에 세워 설치된 홀더(241)를 갖는다. 기부(256)의 하면에는, X축 방향으로 뻗는 단면(斷面) コ자형상의 라이너(255)가 장착되어 있다. 홀더(241)는, 정면시에 있어서 직사각형을 이룬다. 홀더(241)는, 지지장치(230)를 지지하기 위한 4개의 지지구멍(257)을 갖고, 이들 지지구멍(257)에 대략 원통형상의 지지장치(230)가 각각 끼워 넣어져 지지된다. 4개의 지지구멍(257)은, X축 방향을 따라 병설되어 있다. 이로써, 홀더(241)는, 최대로 4개의 지지장치(230)를 지지할 수 있다. 본 실시형태에서는, 홀더(241)는, 2개의 지지장치(230A, 230B)를 지지하고 있지만, 추가로 2개의 지지장치(230)를 더 지지할 수 있다.

제2 슬라이드플레이트(244)의 기부(256)의 전면(前面)에는, 지지구멍(257)의 피치와 동일 피치로 4개의 마이크로스위치(259)가 장착되어 있다. 이 마이크로스위치(259)에 어태커(253)가 맞닿음으로써, 제2 슬라이드플레이트(244)의 X축 방향의 위치가 검출된다. 또, 마이크로스위치(259)의 하방에는, 각각 걸어 맞춤(係合)구멍(261)이 마련되어 있다. 걸어 맞춤구멍(261)은, 제3 실린더(248)의 구동축의 직경과 대략 동일한 크기이며, 이 걸어 맞춤구멍(261)에 당해 구동축이 걸어 맞춤 가능하게 구성되어 있다. 이로써, 홀더(241)는, 제2 실린더(247)의 구동에 의하여 X축 방향으로 왕복이동한다.

이상에 의하여, 타깃익스체인저(240)는, 지지한 고체타깃(10)을 지지장치(230)마다, X축 방향으로 반송할 수 있다. 타깃익스체인저(240)는, 지지장치(230)를 조사포트(212), 또는 용해포트(222A, 222B)와 대향하는 위치까지 반송한다. 이때, 타깃익스체인저(240)는, 지지장치(230)를 조사포트(212), 또는 용해포트(222A, 222B)에 누르기 위한 기구를 구비한다. 구체적으로는, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 타깃익스체인저(240)는, 밀어냄기구(270A, 270B)를 구비한다. 밀어냄기구(270A, 270B)는, 제1 슬라이드플레이트(243)에 연결된 지지부재(271)와, Y축 방향으로 구동축을 진퇴시키는 실린더(272)와, 지지장치(230)를 밀어내는 밀어냄부재(273)를 구비한다. 밀어냄부재(273)는, 실린더(272)의 구동축에 마련되어 있다. 이로써, 실린더(272)가 밀어냄부재(273)를 Y축 방향의 정측으로 이동시킴으로써, 지지장치(230)가 용해장치(220)측으로 눌린다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 밀어냄기구(270A)는, 지지장치(230A)에 대향하는 위치에 마련된다. 밀어냄기구(270B)는, 지지장치(230B)에 대향하는 위치에 마련된다. 예를 들면, 홀더(241)가 지지장치(230A)를 용해포트(222B)에 대향하는 위치에 배치한 경우(도 20 참조), 밀어냄기구(270A)는, 지지장치(230A)를 용해포트(222B)에 누른다.

제어부(260)는, 타깃익스체인저(240)의 각 구동부(실린더)에 대하여 제어신호를 송신함으로써, 타깃익스체인저(240)의 동작을 제어한다. 도 13 및 도 18~도 23을 참조하여, 제어부(260)에 의한 제어내용의 일례에 대하여 설명한다. 단, 타깃조사시스템(200)의 동작은, 이하의 예에 한정되는 것은 아니고, 고체타깃(10)의 수나, 핵종의 수는 적절히 변경해도 된다.

도 13 및 도 18~도 23은, 1핵종의 방사성 동위원소를 2개의 고체타깃(10)을 이용하여 회수하는 경우의 동작의 일례를 나타낸다. 먼저, 도 13에 나타내는 바와 같이, 2개의 지지장치(230A, 230B)가, 홀더(241)에 지지된다. 지지장치(230A)는, X축 방향에 있어서의 정측에서 보아 첫 번째의 지지구멍(257)에 지지된다. 지지장치(230B)는, X축 방향에 있어서의 정측에서 보아 두 번째의 지지구멍(257)에 지지 된다. 제어부(260)는, 타깃익스체인저(240)의 제2 실린더(247)(도 14 참조)를 제어하여, 홀더(241)를 고정유닛(211)과 대향하는 위치에 배치한다. 이때, 홀더(241)의 X축 방향의 가장 정측의 지지구멍(257), 즉 지지장치(230A)가, 조사포트(212)와 대향하는 위치에 배치된다. 이 위치를 "초기위치"라고 칭한다. 다만, 이후의 설명에 있어서는, 당해 제어내용은, "제어부(260)는, 조사포트(212)와 대향하는 위치에 지지장치(230A)를 배치한다"라고 표현한다. 당해 제어내용과, 동일 취지의 제어내용에 대해서도 동일한 표현을 이용한다.

다음으로, 도 18에 나타내는 바와 같이, 제어부(260)는, 타깃익스체인저(240)의 제1 실린더(246)를 제어하여 제1 슬라이드플레이트(243)(도 12 참조)를 Y축 방향의 정측으로 이동시킴으로써, 지지장치(230A)를 조사포트(212)에 누른다. 이때, 지지장치(230B)도 Y축 방향의 정측으로 이동하지만, 지지장치(230B)는 특별히 다른 부재에는 눌리지 않는다. 다만, 이후의 설명에 있어서는, 당해 제어내용은, "제어부(260)는, 지지장치(230A)를 조사포트(212)에 누른다"라고 표현한다. 당해 제어내용과, 동일 취지의 제어내용에 대해서도 동일한 표현을 이용한다. 제어부(260)는, 타깃조사장치(210)를 제어하여, 지지장치(230A)의 고체타깃에 하전입자선(B)을 조사한다. 당해 조사가 종료되면, 제어부(260)는, 지지장치(230A)의 조사포트(212)에 대한 누름을 해제한다.

다음으로, 도 19에 나타내는 바와 같이, 제어부(260)는, 용해포트(222B)와 대향하는 위치에 지지장치(230A)를 배치한다. 또, 도 20에 나타내는 바와 같이, 제어부(260)는, 타깃익스체인저(240)의 제1 실린더(246)를 제어하여 제1 슬라이드플레이트(243)(도 12 참조)를 Y축 방향의 정측으로 이동시킴으로써, 지지장치(230A)를 용해포트(222B)의 앞쪽에 배치시킨다. 또한, 제어부(260)는, 밀어냄기구(270A)의 실린더(272)를 뻗음으로써, 지지장치(230A)를 용해포트(222B)에 누른다. 이때, 지지장치(230B)도 Y축 방향의 정측으로 이동하지만, 지지장치(230B)는 특별히 다른 부재에는 눌리지 않는다. 다만, 이후의 설명에 있어서는, 당해 제어내용은, "제어부(260)는, 지지장치(230A)를 용해포트(222B)에 누른다"라고 표현한다. 당해 제어내용과, 동일 취지의 제어내용에 대해서도 동일한 표현을 이용한다. 제어부(260)는, 용해장치(220)를 제어하여, 지지장치(230A)에 용해액(SL)을 공급하고, 고체타깃(10)의 방사성 동위원소를 용해시킨 용해액(SL)을 회수한다. 당해 회수가 종료되면, 제어부(260)는, 지지장치(230A)의 용해포트(222B)에 대한 누름을 해제한다. 그리고, 제어부(260)는, 지지장치(230A, 230B)의 위치를 초기위치로 복귀시킨다.

다음으로, 도 21에 나타내는 바와 같이, 제어부(260)는, 조사포트(212)와 대향하는 위치에 지지장치(230B)를 배치하고, 지지장치(230B)를 조사포트(212)에 누른다. 제어부(260)는, 타깃조사장치(210)를 제어하여, 지지장치(230B)의 고체타깃에 하전입자선(B)을 조사한다. 당해 조사가 종료되면, 제어부(260)는, 지지장치(230B)의 조사포트(212)에 대한 누름을 해제한다.

다음으로, 도 22에 나타내는 바와 같이, 제어부(260)는, 용해포트(222B)와 대향하는 위치에 지지장치(230B)를 배치하고, 지지장치(230B)를 용해포트(222B)에 누른다. 제어부(260)는, 용해장치(220)를 제어하여, 지지장치(230B)에 용해액(SL)을 공급하고, 고체타깃(10)의 방사성 동위원소를 용해시킨 용해액(SL)을 회수한다. 당해 회수가 종료되면, 제어부(260)는, 지지장치(230B)의 용해포트(222B)에 대한 누름을 해제한다. 그리고, 제어부(260)는, 지지장치(230A, 230B)의 위치를 초기위치로 복귀시킨다. 이상으로부터, 2개의 고체타깃(10)을 이용한 방사성 동위원소의 회수가 완료된다.

다음으로, 2핵종의 방사성 동위원소를 2개의 고체타깃(10)을 이용하여 회수하는 경우의 동작의 일례에 대하여 설명한다. 다만, 상술한 동작과 공통되는 동작에 대해서는, 공통의 도면을 이용하여 설명한다.

제어부(260)는, 도 18에 나타내는 동작을 실행함으로써, 지지장치(230A)의 고체타깃(10)에 하전입자선(B)을 조사한다. 다음으로, 도 23에 나타내는 바와 같이, 제어부(260)는, 용해포트(222A)와 대향하는 위치에 지지장치(230A)를 배치하고, 지지장치(230A)를 용해포트(222A)에 누른다. 제어부(260)는, 용해장치(220)를 제어하여, 지지장치(230A)에 용해액(SL)을 공급하고, 고체타깃(10)의 방사성 동위원소를 용해시킨 용해액(SL)을 회수한다. 당해 회수가 종료되면, 제어부(260)는, 지지장치(230A)의 용해포트(222A)에 대한 누름을 해제한다. 그리고, 제어부(260)는, 지지장치(230A, 230B)의 위치를 초기위치로 복귀시킨다.

다음으로, 제어부(260)는, 도 21에 나타내는 동작을 실행함으로써, 지지장치(230B)의 고체타깃(10)에 하전입자선(B)을 조사한다. 다음으로, 도 22에 나타내는 동작을 실행함으로써, 지지장치(230B)의 고체타깃(10)의 방사성 동위원소를 회수한다. 이때, 용해포트(222B)는, 용해포트(222A)에서 이용된 것과는 다른 용해액(SL)을 이용한다. 이로써, 지지장치(230B)의 고체타깃(10)의 방사성 동위원소는, 지지장치(230A)에 대한 것과는 다른 용해액(SL)으로 회수된다. 그리고, 제어부(260)는, 지지장치(230A, 230B)의 위치를 초기위치로 복귀시킨다. 이상으로부터, 2개의 고체타깃(10)을 이용한 방사성 동위원소의 회수가 완료된다.

다만, 1핵종의 방사성 동위원소를 하나의 고체타깃(10)을 이용하여 회수하는 것도 가능하다. 이 경우는, 도 18~도 20으로부터 지지장치(230B)를 생략하고, 지지장치(230A)만을 이용하여, 도 18~도 20에 나타내는 동작을 행한다.

이상으로부터, 타깃조사시스템(200)은, 고체타깃(10)을 반송하는 타깃익스체인저(240)를 더 구비하고, 타깃익스체인저(240)는, 복수의 고체타깃(10)을 지지 가능하다. 이 경우, 타깃익스체인저(240)는, 도중에서 고체타깃(10)의 분리작업을 수반하지 않고, 복수의 고체타깃(10)을 조사위치 및 용해위치로 반송할 수 있다. 이로써, 분리작업에 의한 피폭의 영향을 저감할 수 있다.

예를 들면, 도 18, 23에 나타내는 바와 같은 지지장치(230A)의 고체타깃(10)의 방사성 동위원소의 회수가 행해진 후, 특별히 고체타깃(10)의 교환작업(분리작업) 등이 행해지지 않고, 도 21, 22에 나타내는 지지장치(230B)의 고체타깃(10)에 대한 처리가 실행된다. 이와 같이, 타깃조사시스템(200)은, 한 번, 복수의 지지장치(230)에 대하여 고체타깃(10)을 설치해 두면, 타깃조사시스템(200)은, 자동적으로 고체타깃(10)의 전환, 조사, 용해, 및 회수프로세스를 복수 회 행하는 것이 가능해진다. 이로써, 고체타깃(10)의 교환작업에 따른 피폭량의 대폭적인 저감이 도모된다.

타깃조사시스템(200)은, 고체타깃(10)을 지지하는 지지장치(230)를 더 구비하고, 타깃조사장치(210)는, 하전입자선(B)이 출사되는 조사포트(212)를 구비하며, 용해장치(220)는, 용해액(SL)의 공급 및 회수를 행하는 용해포트(222A, 222B)를 구비하고, 지지장치(230)는, 조사포트(212)에 연결되며, 또한, 용해포트(222A, 222B)에 연결되어도 된다. 이 경우, 지지장치(230)는, 타깃조사장치(210)의 일부, 및 용해장치(220)의 일부로서 겸용 가능해진다.

용해장치(220)는, 용해액(SL)의 공급 및 회수를 행하는 복수의 용해포트(222A, 222B)를 구비해도 된다. 이 경우, 용해포트(222A, 222B)의 전환작업을 수반하지 않고, 복수 핵종의 방사성 동위원소의 용해공정을 행할 수 있다.

2…사이클로트론
3, 200…타깃조사시스템
4…차폐실드(지지부)
10…고체타깃
11…금속층
20, 210…타깃조사장치
21, 220…용해장치
22…반송장치
50…제어부
70…수용부
71…배기부
100…자기실드형 사이클로트론시스템
212…조사포트
222A, 222B…용해포트
230, 230A, 230B…지지장치(타깃조사장치, 용해장치)
240…타깃익스체인저(반송장치)

Claims (11)

1. 금속층을 갖는 고체타깃으로 입자가속기로부터 출사된 하전입자선을 조사하여 상기 금속층의 방사성 동위원소를 생성하는 타깃조사시스템으로서,
   건물에 마련된 실내에 배치되고, 상기 고체타깃을 상기 하전입자선의 조사위치에서 지지하여 상기 고체타깃으로의 상기 하전입자선의 조사를 가능하게 하는 타깃조사장치와,
   상기 실내에 배치되며, 상기 타깃조사장치에 의하여 상기 하전입자선의 조사가 완료된 상기 고체타깃에 부착되는 상기 방사성 동위원소를 용해시키는 용해장치를 구비하는, 타깃조사시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실의 바닥에 대하여 상기 타깃조사장치를 지지하는 지지부를 더 구비하고,
   상기 용해장치는, 상기 지지부에 의하여 상기 바닥에 대하여 지지되어 있는, 타깃조사시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 타깃조사장치에 의한 지지가 해제된 상기 고체타깃을, 상기 용해장치까지 반송하는 반송장치를 더 구비하는, 타깃조사시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 실내에 마련되며, 상기 입자가속기와 상기 타깃조사장치를 내부에 수용하여, 상기 입자가속기 및 상기 타깃조사장치로부터 방출되는 방사선을 차폐하는 차폐실드를 더 구비하고,
   상기 용해장치는, 상기 차폐실드 내에 마련되어 있는, 타깃조사시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 타깃조사장치로부터 상기 용해장치로 상기 고체타깃을 반송하는 반송장치와,
   제어부를 더 구비하고,
   상기 제어부는, 상기 금속층으로의 상기 하전입자선의 조사 후, 상기 타깃조사장치에 지지된 상기 고체타깃을 상기 용해장치로 반송하도록, 상기 반송장치를 제어하는, 타깃조사시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 실내에 마련되며, 상기 입자가속기와 상기 타깃조사장치를 내부에 수용하여, 상기 입자가속기 및 상기 타깃조사장치로부터 방출되는 방사선을 차폐하는 차폐실드를 더 구비하고,
   상기 차폐실드 내에서 상기 용해장치를 덮는 수용부와,
   상기 수용부 내의 기체를 상기 차폐실드의 외부로 배기하는 배기부를 구비하는, 타깃조사시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 고체타깃을 반송하는 반송장치를 더 구비하고,
   상기 반송장치는, 복수의 상기 고체타깃을 지지 가능한, 타깃조사시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 고체타깃을 지지하는 지지장치를 더 구비하고,
   상기 타깃조사장치는, 상기 하전입자선이 출사되는 조사포트를 구비하며,
   상기 용해장치는, 용해액의 공급 및 회수를 행하는 용해포트를 구비하고,
   상기 지지장치는, 상기 조사포트에 연결되며, 또한, 상기 용해포트에 연결되는, 타깃조사시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용해장치는, 용해액의 공급 및 회수를 행하는 복수의 용해포트를 구비하는, 타깃조사시스템.
10. 금속층을 갖는 고체타깃으로 입자가속기로부터 출사된 하전입자선을 조사하여 상기 금속층의 방사성 동위원소를 생성하는 타깃조사시스템으로서,
    상기 고체타깃을 상기 하전입자선의 조사위치에서 지지하여 상기 고체타깃으로의 상기 하전입자선의 조사를 가능하게 하는 타깃조사장치와,
    상기 타깃조사장치에 의하여 상기 하전입자선의 조사가 완료된 상기 고체타깃에 부착되는 상기 방사성 동위원소를 용해시키는 용해장치를 구비하고,
    상기 타깃조사장치 및 상기 용해장치는, 건물에 마련된 동일한 실내에 배치되어 있는, 타깃조사시스템.
11. 금속층을 갖는 고체타깃에 부착되는 당해 금속층의 방사 동위원소를 회수하는 고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법으로서,
    건물에 마련된 차폐실 내에 배치된 타깃조사장치에 의하여, 상기 고체타깃으로 하전입자선을 조사하여 상기 고체타깃에 상기 방사성 동위원소를 생성하고,
    상기 고체타깃을 반송 가능한 반송장치에 의하여, 상기 하전입자선의 조사가 완료된 상기 고체타깃을, 상기 차폐실 내에 배치된 용해장치로 반송하며,
    상기 용해장치에 의하여, 상기 고체타깃에 부착된 상기 방사성 동위원소를 용해시키는,
    고체타깃으로부터의 방사성 동위원소의 회수방법.

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