TW202022892A - 靶搬送系統、靶體及靶搬送方法 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於提供一種靶搬送系統，其於使用加速器之RI之製造中，有利於構成之簡化及小型化，而且構成零件難以受到因放射線而導致之損傷等影響。

本發明之解決手段之靶搬送系統係由搬送管道(1)、靶保持部(3)、泵(9)、搬送管道(1)及靶導入部(5)構成，其中，搬送管道(1)係搬送靶體(50)，該靶體(50)至少包含用以生成核種之材料體，靶保持部(3)係保持靶體(50)，且將自加速器(10)輸出之粒子線(B)照射於靶體(50)，而泵(9)、搬送管道(1)及靶導入部(5)係利用冷卻水(W)將靶體(50)搬送至靶保持部(3)，該冷卻水(W)係沿搬送方向流動於搬送管道(1)內並且冷卻上述靶體，泵(9)、搬送管道(1)及靶導入部(5)係於靶保持部(3)中之粒子線(B)對靶體(50)之照射中，使冷卻水(W)朝搬送方向流動，於粒子線(B)的照射結束後，利用冷卻水(W)而自搬送管道(1)回收靶體(50)。

Description

靶搬送系統、靶體及靶搬送方法

本發明係關於一種搬送用以生成放射性之核種的靶之靶搬送系統、靶體及靶搬送方法。

於放射性同位素(Radio Isotope：以下標記為RI)之製造中，使用加速器製作p(質子)、d(氘核)、α(氦原子核)、e(電子)、重離子等之粒子線，且使製成之粒子線照射於靶上以引起核反應。經核反應之結果，可自靶上獲得各種之放射性核種(RI)。再者，作為靶，可根據需生成之用途，使用固體、液體及氣體之任一靶。

由於RI存在於粒子線照射後之靶之附近，因此希望於被屏蔽之位置上進行自粒子線之照射位置取出靶之作業。RI之製造有於核反應爐內進行者與藉由以迴旋加速器為代表之加速器而進行者。無論哪一種情況，皆於由混凝土等屏蔽之空間內對靶照射粒子線，且以防護作業者之曝露之熱室(Hot cell)等設備，隔著機械手等來操作照射後之靶。例如，專利文獻1記載有以下之構成：於以核反應爐製造RI之情況下，利用流體將固體之樣品搬送至照射筒並取出。此外，專利文獻2記載有以下之構成：當使用迴旋加速器製造RI時回收固體靶。

專利文獻1記載之核反應爐之照射筒係於核反應爐中各別地取出複數個被稱為照射梭(rabbit)之內置有樣品的固形物 者。此外，專利文獻2之固體靶回收裝置具備：導引構件，其將核反應後之固體靶導引至放射線屏蔽容器；及振動馬達，其使導引構件振動。並且，專利文獻2記載之構成中，藉由振動馬達使掉落於導引構件上之固體靶振動而將其導引至放射線屏蔽容器。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開昭62-76499號公報

專利文獻2：日本專利特開2008-268127號公報

然而，於使用加速器製造核種之環境中，被照射於靶上之粒子線所含有之帶電粒子會於靶內損失能量，進而於小體積之靶中產生大量的熱量。生成之熱量有可能使收容靶之構件熔化。因此，於製造核種之RI製造裝置中，必須在粒子線之照射中使用氦氣或冷卻水來冷卻靶。上述專利文獻2記載有一種收容靶之靶部，該靶部具備與真空泵連接之貫通孔及冷卻水循環孔。其中，固體靶係藉由自貫通孔吸引空氣而被固定於靶部內。

如此，於專利文獻2記載之構成中，需要有使冷卻水循環之機構、及保持且回收固體靶之機構等兩者。然而，較佳為，裝置具備之機構數越少，越有利於裝置之簡化、小型化、及提高系統之佈局自由度。此外，於專利文獻2記載之構成中，為了將振動傳遞至導引構件，於導引構件附近、進而於固體靶附近配置馬達。藉此，輸入至振動馬達之信號或自振動馬達輸出之信號會受到放射 線的影響，進而有可能妨礙振動馬達之動作。本發明係鑑於上述問題點而完成者，其關於一種靶搬送系統、靶體及靶體搬送方法，該等係於使用加速器之RI之製造中，有利於構成之簡化及小型化，而且構成零件難以受到因放射線而導致之損傷等影響。

本發明之靶搬送系統係包含：搬送管道，其搬送靶體，該靶體至少包含用以生成核種之材料體；靶保持部，其保持上述靶體，且使自加速器輸出之粒子線照射於上述靶體；及搬送機構，其藉由沿搬送方向流動於上述搬送管道內之流體而將上述靶體搬送至上述靶保持部，上述搬送機構係於上述靶保持部中之上述粒子線的照射中，使上述流體於上述搬送管道內朝上述搬送方向流動，於上述粒子線之照射結束後，利用上述流體而自上述搬送管道回收上述靶體。

此外，本發明之靶體係於上述靶搬送系統中使用之靶體，其包含：第一板部，其朝向粒子線之照射方向；第二板部，其與上述第一板部平行；及材料體，其遊離地被插入於上述第一板部與上述第二板部之間；上述第一板部與上述材料體之間的間隔係大於上述第二板部與上述材料體之間的間隔。

此外，本發明之靶搬送方法係包含以下之步驟：導入步驟，其將靶體導入管道內，該管道係搬送至少包含用以生成核種之材料體的上述靶體；搬送步驟，其藉由流動於上述管道內之流體，將導入之上述靶體搬送至供上述靶體接收自加速器輸出之粒子線的照射之靶保持部；流動步驟，其於上述靶保持部中之上述粒子線對上述靶體之照射中使上述流體沿上述靶體之搬送方向流動；及 回收步驟，其於上述靶保持部中之上述粒子線對上述靶體之照射結束之後，利用上述流體而自上述管道中回收上述靶體。

本發明可提供一種靶搬送系統、靶體及靶體搬送方法，該等係於使用加速器之RI之製造中，有利於構成之簡化及小型化，而且構成零件難以受到因放射線而導致之損傷等影響。

1‧‧‧搬送管道

1a~1k‧‧‧搬送管道部

1ff、1aa‧‧‧端部

3‧‧‧靶保持部

4a~4f‧‧‧閥

5‧‧‧靶導入部

6‧‧‧水槽

7‧‧‧流量計

9‧‧‧泵

10‧‧‧加速器

12‧‧‧照射管道

17‧‧‧搬送機構

30‧‧‧照射凸緣

30a、122c‧‧‧上面

30b、122d‧‧‧下面

32‧‧‧凸緣螺栓

33‧‧‧圓形槽

34、35、36‧‧‧凹部

37‧‧‧斜面

38‧‧‧限制部

39‧‧‧突出部

50‧‧‧靶體

60‧‧‧熱交換器

61‧‧‧金屬密封件

62‧‧‧接頭

81、82‧‧‧壓力計

100‧‧‧靶搬送系統

121‧‧‧接頭部

121a‧‧‧空隙

122‧‧‧管道部

122a‧‧‧嵌合槽

122b‧‧‧照射管道部

391‧‧‧矩形部分

392‧‧‧切口部

B‧‧‧粒子線

F1、F2‧‧‧方向

G‧‧‧地下坑道

H‧‧‧照射室

S‧‧‧屏蔽構件

t1、t2、t3、t4‧‧‧厚度

W、W1‧‧‧冷卻水

W2‧‧‧水

圖1(a)為顯示公知之RI製造系統的圖，(b)為顯示本發明之一實施形態之搬送系統的圖。

圖2為用以說明本發明之一實施形態之靶搬送系統整體的圖。

圖3為用以說明圖2所示之靶保持部的圖，且為靶保持部之俯視圖。

圖4為圖2所示之靶保持部的仰視圖。

圖5為圖3所示之靶保持部的右側視圖。

圖6為沿圖3中所示之一點鏈線的靶保持部之剖視圖。

圖7為用以說明圖2所示之管道部與搬送管道部的連接之圖。

圖8為沿圖5中所示之一點鏈線的靶保持部之剖視圖。

圖9(a)為沿(b)中所示之一點鏈線之照射凸緣的剖視圖，(b)為圖6之局部放大圖。

圖10為用以說明粒子線之照射中之靶體的位置之圖。

以下，基於圖式對本發明之一實施形態進行說明。再者，於全部之圖式中，對相同之構成要素賦予相同的元件符號，並 且適宜省略重複之說明。此外，本實施形態之圖式係例示發明之構成之位置關係、功能及形狀者，並不限制其尺寸形狀、長度、寬度及高度。

[概要]

首先，於具體說明本實施形態之前，先對本實施形態之概要進行說明。圖1(a)及圖1(b)為用以說明本實施形態之概要的圖，圖1(a)顯示公知之RI製造裝置，圖1(b)顯示應用本實施形態之搬送系統之RI製造裝置。圖1(a)及圖1(b)顯示加速器10、搬送機構17及靶保持部3。加速器10係利用電場而使帶電粒子加速的裝置，例如，可列舉迴旋加速器、直線加速器及同步加速器。自加速器10朝靶保持部3照射高速帶電粒子作為粒子線B。靶保持部3係將靶體50固定於粒子線B之照射位置且使粒子線B照射於靶體50的裝置。搬送機構17係將靶體50送入至靶保持部3的照射位置，且於照射結束後自靶保持部3進行回收的機構。

如上述，於RI製造裝置中，必須於粒子線的照射中使用氦氣或冷卻水來冷卻靶。於公知之RI製造裝置中，如圖1(a)所示，於靶保持部3中以冷卻水W1冷卻靶體50，且搬送機構17利用水W2搬送靶體50。於上述之RI製造裝置中，另外設置分別使冷卻水W1、水W2流動的機構。另一方面，於本實施形態中，如圖1(b)所示，利用冷卻水W進行靶保持部3中之靶體50的冷卻及搬送機構17的搬送兩者。於上述本實施形態中，可使用一個機構實現RI製造裝置之搬送及冷卻，從而可將RI裝置之構成簡化及小型化。此外，於本實施形態中，由於利用冷卻水W搬送靶體50， 因此可不於照射裝置附近或被屏蔽構件屏蔽的區域內設置機械或電子零件，而藉由遠程操作以控制靶體50的搬送。

[靶搬送系統]

圖2為用以說明本實施形態之靶搬送系統整體的圖。本實施形態之靶搬送系統100，其包含：搬送管道1，其搬送靶體50(圖2等)，該靶體50至少包含用以生成核種之材料體；靶保持部3，其保持靶體50，且將自加速器10(圖1)輸出之粒子線照射於靶體50；及搬送機構17(圖1(b))，其利用冷卻水W將靶體50搬送至靶保持部3，該冷卻水W係沿搬送方向流動於搬送管道1內並且冷卻靶體50的流體。搬送機構17係於靶保持部3中之粒子線之照射中，使冷卻水W於搬送管道1內沿靶體50之搬送方向流動，且於粒子線的照射結束後，利用冷卻水W自搬送管道1回收靶體50。如圖2所示，靶保持部3具有：照射凸緣30，其保持靶體50且接收粒子線B之照射；及照射管道12，其與照射凸緣30及搬送管道1連通。本實施形態之搬送機構17係由搬送管道1、靶導入部5及泵9構成。此外，本實施形態之「材料體」係指將用以生成核種之構件作為材料者，且只要為接收粒子線B之照射以生成核種之材料即可，也可為固體、粉體、氣體及液體之任一者。惟，於本實施形態中，於利用冷卻水W搬送材料體之構成上，對於固體以外之材料體，需將材料體收容於例如圓盤狀之殼體內而使用。

並且，於本實施形態中，即使材料體為固體也可收容於殼體內，且可藉由該殼體之形狀、尺寸及材料，並可藉由材料體與殼體之間的間隙等，調整粒子線B之對材料體的照射狀態。

靶搬送系統100係設於放射性實驗室內，該放射性實驗室具有藉由屏蔽構件S封閉的區域。於圖2中，將以屏蔽構件S為交界且配置有靶保持部3之側作為藉由屏蔽構件S封閉的照射室H。於照射室H之外部配置有泵9、冷卻水W之水槽6及靶導入部5。靶保持部3、靶導入部5及水槽6係藉由搬送管道1連接，且搬送管道1通過地下坑道G而連通於照射室H之內部與外部。惟，本實施形態不限於上述構成。本實施形態之搬送系統中，雖然必須將靶導入部5設置於熱室內，但不一定要將泵、水槽及閥類設於熱室等之特定部位。根據空間分佈之觀點，泵、水槽及閥類也可設於地下坑道等之適宜位置。

此外，本實施形態更具備熱交換器60，該熱交換器60係用以將水(冷卻水W)加以冷卻之冷卻機構，該水(冷卻水W)係利用於搬送機構17之對靶體50的搬送。熱交換器60取走流動於搬送管道1內之一部分冷卻水W，且使其與冷媒接觸而冷卻，並將冷卻後之水返回搬送管道1。於本實施形態中，將熱交換器60與靶保持部3一起設於照射室H之內部。以下，依序說明上述構成。

(靶體)

靶體50只要至少包含作為用於生成核種之材料的材料體即可，也可包含材料體以外的素材，或者也可僅包含材料體。此外，靶體50也可為除了材料體還具有容器(例如，金屬製之中空容器)者，該容器係收容或支撐材料體。於本實施形態中，將靶體50作為具有圓盤形狀的材料體本身進行說明。至於具有容器之靶體之構成，則作為變形例而於後進行說明。作為材料體，可列舉¹⁸O-H₂O、 N₂、O₂、Ca、Cr、Fe、Ni、Zn、Ga、Ge、Se、Kr、Sr、Y、Mo、Cd、Te、Xe、W、Ir、Pt、Tl、Bi、Ra、Th。此外，作為材料體，較佳為固形材料(Ca、Cr、Fe、Ni、Zn、Ga、Ge、Se、Sr、Y、Mo、Cd、Te、W、Ir、Pt、Tl、Bi、Ra、Th)。

(搬送管道)

搬送管道1可使藉由泵9自水槽6抽取之冷卻水W朝方向F1流動，該方向F1係自靶導入部5朝向靶保持部3。此外，搬送管道1可使冷卻水W朝方向F2流動，該方向F2係自靶保持部3朝向靶導入部5。冷卻水W之流動方向的反轉，可藉由使泵9之旋轉方向反轉而實現。再者，於本實施形態中，由於利用冷卻水W於搬送管道1內搬送靶體50，因此，以下之說明中也將冷卻水W之流動方向稱為「搬送方向」。於搬送管道1設置有複數個閥4a至閥4f。閥4a、4b、4c及4d，係藉由開閉之組合而切換流動於搬送管道1之冷卻水W之流道的閥。

泵9也可為容積式往復移動泵或非容積式離心泵等泵，且使用具有能於大約一分鐘抽取幾升至幾百升之冷卻水W之能力的泵。惟，較佳為泵9係不引起脈動或脈動小的泵。作為脈動小之泵，例如可列舉多連型往復移動泵。在泵9中使用脈動小者的理由為：由於在本實施形態中利用冷卻水W搬送靶體50，因此若泵9有脈動，該脈動會作用於靶體50進而妨礙靶體50以一定速度移動或於照射位置靜止。

閥4e、4f係切換與空氣導入用埠口之連接的閥，藉由開放閥4e、4f而將空氣導入搬送管道1內。上述閥4e、4f係於 流動於搬送管道1內之冷卻水W落入而將搬送管道1內沖洗時被開放。於搬送管道1設置有用以測定冷卻水W流動之壓力的壓力計81、82、及用以測定流量之流量計7。

此外，於本實施形態中，將搬送管道1之各部分區分為搬送管道部1a至搬送管道部1k。搬送管道1係由搬送管道1之閥4f與靶導入部5之間的搬送管道部1a、靶導入部5與靶保持部3之間的搬送管道部1b、靶保持部3與閥4e之間的搬送管道部1c、閥4e與熱交換器60之間的搬送管道部1d、閥4e與閥4c之間的搬送管道部1e、自閥4c至插入水槽6內之端部1ff的搬送管道部1f、閥4c與閥4a之間的搬送管道部1g、閥4a與閥4b之間的搬送管道部1h、閥4d與閥4f之間的搬送管道部1j、自閥4d至端部1aa之間的搬送管道部1k、及熱交換器60與閥4c之間的搬送管道部1m所構成。

搬送管道1、靶導入部5及泵9係使冷卻水W流動於上述搬送管道1內而將靶體50搬送至靶保持部3。此外，搬送管道1、靶導入部5及泵9係將靶體50自靶保持部3搬送至靶導入部5。被搬送至靶導入部5之靶體50係藉由機械手取出並回收。如此，於本實施形態中，當回收靶體50時，使冷卻水W朝與搬送方向相反的方向流動。

具體而言，於將搬送方向設為方向F1之情況下，亦即，於將靶體50自靶導入部5朝靶保持部3搬送的情況下，將閥4a及閥4d關閉，且將閥4b及閥4c開放。此時，藉由泵9抽取之冷卻水W係通過搬送管道部1h、1a、1b、1c、1d、1e(一部分搬送管道部1m)及1f而自端部1ff流入水槽6。此外，於將搬送方向設 為方向F2之情況下，亦即，自靶保持部3朝靶導入部5回收靶體50之情況下，將閥4a及閥4d開放，且將閥4b及閥4c關閉。此時，藉由泵9抽取之冷卻水W通過搬送管道部1g、1e、1d、1c、1b、1a、1j及1k而自端部1aa流入水槽6。

靶體50一面浸漬於上述冷卻水W中一面朝搬送方向移動。此時，於本實施形態中，以靶體50於搬送管道1內不會表裏反轉之方式構成搬送管道1。具體而言，本實施形態之靶體50具有圓盤形狀，且以搬送管道1內之與長度方向及寬度方向正交的高度方向之最大長度小於靶體50之圓盤形狀的直徑之方式構成。靶之表裏，例如可為以接收粒子線B之照射之側的表面作為基準、或者也可為以當朝靶導入部5導入時決定的一面作為基準。

亦即，為了使圓盤狀之靶體50於搬送管道1內以搬送管道1之中心軸為旋轉軸而旋轉180度(表裏反轉)，需要使搬送管道1內之寬度方向及高度方向之長度為圓盤形狀之直徑以上。於本實施形態中，既然靶體50移動於搬送管道1內，則搬送管道1內之寬度方向的長度為靶體50之直徑以上。在此，於本實施形態中，藉由將搬送管道1內之高度方向之長度設為較靶體50的直徑短，而可防止靶體50於搬送管道1內反轉。此外，如此之結果，將本實施形態之搬送管道1於寬度方向上切斷時之截面係成為高度方向之長度較寬度方向之長度短的矩形、或橢圓形狀。

(靶保持部)

圖3至圖6為用以說明靶保持部3之圖。再者，於圖3至圖6中，將接收靶保持部3之粒子線B的照射之側作為「上面」，且將 其相反側之表面作為「下面」進行說明。圖3為靶保持部3之俯視圖，圖4為靶保持部3之仰視圖。圖5為圖3所示之靶保持部3的右側視圖，圖6為按圖3中所示之一點鏈線切斷靶保持部3且自箭頭VI、VI之方向觀察截面之剖視圖。如圖3至圖6所示，靶保持部3係由照射凸緣30及照射管道12構成。如圖6所示，照射凸緣30與照射管道12係一體地構成。照射管道12具有管道部122及接頭部121。靶保持部3係藉由將2片下述之板部重疊且固定而構成，該板部為呈具有於照射管道12之長邊方向之中間分別呈半圓形地朝與長邊方向正交的方向突出之部分(照射凸緣30)的形狀者。假定將接收照射凸緣30之粒子線B的照射之側之表面作為上面30a，且將其背面作為下面30b。此外，將與管道部122之上面30a連續之面作為上面122c，將與管道部122之下面30b連續之面作為下面122d。

管道部122具有用以嵌合接頭部121之嵌合槽122a、及與嵌合槽122a連通之照射管道部122b。照射管道部122b之兩端部係藉由接頭部121而分別與搬送管道部1c及搬送管道部1b連接。此外，接頭部121之內部成為空隙121a。藉由上述之構成，搬送管道部1c、照射管道部122b及搬送管道部1b連通，且靶體50可於搬送管道部1b與照射管道部122b之間往返。圖7為用以說明圖3等所示之管道部122與搬送管道部1b之連接之圖。如圖7所示，嵌合槽122a自照射管道部122b之外側嵌合於管道部122。另一方面，搬送管道部1b嵌合於接頭62之一端部，且接頭部121嵌合於接頭62之另一端。照射管道12側之接頭部121與接頭62側的接頭部121係藉由水密性之金屬密封件61結合，以防止照射管 道12與搬送管道部1b之間的漏水。

上面30a具有圓形槽33、形成於圓形槽33之內周的圓形凹部35、及形成於凹部35之內部的圓形凹部36。凹部36係中心點與圓形之凹部35之中心點一致，且直徑小於凹部35的直徑之圓形凹部。等間隔設於圓形槽33之外周之凸緣螺栓32係將上面30a與下面30b螺旋鎖固。凹部36係供粒子線B照射之部分，且靶體50被保持於凹部36之背面。於下面30b形成有凹部34。凹部34具有底面之直徑小於開口直徑的形狀。

如圖6所示，靶體50被保持於照射管道部122b中之包含由凹部36之底面與凹部34的底面夾持的部分之一部分。於本實施形態中，靶體50所處之被凹部36的底面與凹部34的底面夾持之部分係成為粒子線B之照射位置。保持靶體50之部分，係以照射管道部122b朝方向F1變窄之方式於上面30a、下面30b之各自背面分別具有斜面37。於保持在斜面37之間的靶體50抵接之部分形成有限制部38。限制部38及斜面37成為留置機構的一部分，該留置機構係於照射管道部122b內保持靶體50。具有斜面37之留置機構係將朝方向F1搬送而至之靶體50平滑地插入且抵接於限制部38。此時，由於冷卻水W持續地朝方向F1流動，因此，靶體50被緊壓於限制部38上而上升被限制進而被固定。

其次，對上述留置機構進行說明。圖8、圖9(a)及圖9(b)為用以說明留置機構之圖。圖8為以圖5中所示之一點鏈線切斷靶保持部3，且沿箭頭VIII、VIII之方向觀察截斷面之剖視圖。圖9(b)為圖6之局部放大圖。圖9(a)為以圖9(b)中所示之一點鏈線切斷照射凸緣30，且沿箭頭IXb、IXb之方向觀察截斷面之剖視圖。

靶保持部3係於內部具備供冷卻水W流動之照射管道12、及用以將靶體50留在供靶體50接收粒子線之照射的照射位置的留置機構。如上述，搬送管道1係與靶保持部3之照射管道12連通，且留置機構具備：限制部38，其位於照射管道12內以限制靶體50之上升；及突出部39，其自照射管道12之內壁的對向之兩壁分別朝對向之側突出。留置機構係於藉由限制部38及2個突出部39支撐靶體50之狀態下遊離地插入靶保持部3內。於本實施形態中，限制部38及2個突出部39構成留置機構。

上述之本實施形態可於靶保持部3中，以寬鬆之狀態自三個方向支撐靶體50。上述本實施形態中，可於粒子線B朝靶體50之照射中，施加將靶體50壓緊在限制部38上的力來固定靶體50。此外，於本實施形態中，於粒子線B之照射產生異常的情況下，可消除附加的力，迅速地將靶體50自照射位置取出。

此外，構成搬送機構之搬送管道1及泵9係於朝靶體50之照射位置之搬送中及粒子線B的照射中，使冷卻水W相對於留置機構而自重力方向之下方朝上方流動。於如此之本實施形態中，可利用冷卻水W之壓力將靶體50推向限制部38，且藉由停止冷卻水W的流動而使靶體50自照射位置落下並取出。再者，圖8所示之靶保持部3，係以斜面37自重力方向之下方朝上方增高的方式配置。當朝靶保持部3之照射位置搬送靶體50時，靶體50被朝方向F1搬送。

以下，更具體地對上述構成之靶體50的搬送之作用進行說明。如圖8、圖9(a)及圖9(b)所示，當自上面30a側觀察截面時，2個突出部39係於照射管道部122b中自內壁分別朝內側突 出的矩形形狀之部分。另一方面，於自下面30b側觀察之情況下，具有矩形形狀之一部分即矩形部分391、及端部成為沿靶體50之周邊的局部圓形的切口部392。切口部392的上面成為斜面37。當靶體50抵接於斜面37的局部圓形之部分時，限制部38於2個斜面37之間抵接於靶體50。靶體50係由2個突出部39及限制部38之三點所支撐。並且，由於冷卻水W於照射管道部122b內朝方向F1之方向流動，因此，靶體50一面受到朝向上方的力，一面藉由限制部38而被限制朝上方之移動。藉由朝向上方之力及限制部38的限制力而將靶體50固定於照射位置。

根據上述之靶保持部3，於照射結束之後，靶體50藉由重力而朝下方落下。因此，於靶體50之回收時解除保持。並且，當切換冷卻水W之流動方向而朝方向F2流動時，靶體50一面浸漬於冷卻水W中一面被朝方向F2搬送。此外，根據此種構造，即使冷卻水W因某種之故障而停止流動時，仍可迅速地解除對靶體50之保持，並且可將靶體50自照射位置移開。因此，於本實施形態中，可防止冷卻水W不流動時粒子線B被照射於靶體50上而產生大量的熱量進而將搬送管道1熔化乃至損壞的情況。

圖10為用以說明粒子線B之照射中之靶體50的位置之圖。再者，於圖10中，為了明確地顯示靶體50的位置，省略突出部39之圖示。粒子線B被照射於凹部36之底面。照射管道部122b內係被冷卻水W充滿，被照射之粒子線B通過凹部36之底面與照射管道部122b之間的靶保持部3之材料，並照射於靶體50之上面。被照射之粒子線B在位於靶體50之凹部34側的冷卻水W內停止。再者，於靶保持部3之材料中，可以複數種金屬作為候選， 例如可為鋁、不鏽鋼、鈦、鈮及鉭。

作為適合於上述粒子線B之照射的條件，於本實施形態中，將照射管道部122b中的粒子線B之照射方向之靶體50的位置設定為如下。即，圖10中所示之厚度t1係靶體50之接收粒子線B之照射之側的上面與對向於上面之照射管道部122b的面之間的距離。厚度t2係相對於靶體50之上面的下面與對向於下面之照射管道部122b之面之間的距離。照射管道部122b內係由冷卻水W充滿，使得於靶體50之上面及下面分別形成厚度t1、厚度t2之冷卻水W的層。此外，厚度t3係自靶保持部3之凹部36的底面至照射管道部122b之材料(例如鋁)的厚度，厚度t4係自照射管道部122b至凹部34之底面之材料的厚度。厚度t1、t2、t3、t4係根據粒子之能量及種類而不同。再者，本實施形態之靶體50係設為具有圓盤形狀之構成。

此外，根據上述條件，當產生於無靶體50之狀態下照射粒子線B的錯誤動作(空照射)時，會於凹部34側之靶保持部3產生熱量。於本實施形態中，藉由於凹部34側設置熱電偶等溫度感測器來觀測凹部34側的溫度，可檢測出粒子線B的空照射並儘早應對。

(靶搬送方法)

以上說明之靶搬送系統100係包含以下之步驟：導入步驟，其將靶體50導入搬送管道1內，該搬送管道1搬送至少包含用以生成核種之材料的靶體50；搬送步驟，其藉由流動於搬送管道1內並且冷卻靶體之流體而將導入之靶體50搬送至接收自加速器10輸出 之粒子線的照射之靶保持部3；流動步驟，其於靶保持部3中之粒子線對靶體50的照射中使流體朝靶體50之搬送方向流動；及回收步驟，其於靶保持部3中之粒子線對靶體50之照射結束後，藉由流體而自搬送管道1中回收靶體50。

亦即，本實施形態之靶搬送系統中，作業者藉由使用機械手之遠程作業而將靶體50設定於靶導入部5。然後，將閥4a、4b、4c、4d等切換之後啟動泵9，使冷卻水W於搬送管道1之內部流動。藉由上述操作，將靶導入部5內之靶體50搬送至靶保持部3的照射位置。於靶體50到達照射位置之後，使粒子線B對靶體50照射預先設定之時間。於粒子線B之照射結束後，作業者將由泵9所進行之冷卻水W的流動方向反轉，並切換閥4a、4b、4c、4d等。藉由上述操作，使將靶體50壓抵在限制部38上之方向的力消失。靶體50自突出部39脫離，且於冷卻水W中被朝向靶導入部5搬送。作業者藉由使用機械手取出到達靶導入部5之靶體50以回收靶體50。

於以上說明之本實施形態中，由於藉由流動於搬送管道1內之冷卻水W而將靶體50搬送至靶保持部3，因此，可利用靶搬送系統所必需之冷卻機構而搬送靶體50。因此，可共同使用使冷卻水W循環的機構及搬送靶體50的機構，有利於靶搬送系統100之構成的小型化及簡易化。此外，由於無需於靶保持部3附近設置機械及電子驅動之構成，即可實現使冷卻水W流動的機構，因此可避免因放射線引起之電子零件的故障或構件的劣化等因放射線之不利影響而導致的裝置故障。上述本實施形態，於使用加速器之RI的製造中，有利於構成之簡化及小型化，而且可實現構成零件難 以受到因放射線而導致之損傷等影響之靶搬送系統、靶體及靶體搬送方法。此外，於靶保持部中之粒子線對靶體之照射中，由於持續地使流體朝靶體之搬送方向流動，因此可與粒子線之照射開始同時地於粒子線之照射中持續地冷卻靶體50。

然而，本實施形態中，為了冷卻或搬送靶體50，不限於使用冷卻水W。例如，也可使用氦氣等氣體作為流體。並且，於本實施形態中，作為水以外之液體，還可考慮使用液態金屬(鈉、汞等)。此外，本實施形態不限於在將靶體50朝靶保持部3搬送之情況及朝靶導入部5搬送的情況下使冷卻水之流動方向相反的構成。於本實施形態中，也可為於粒子線B之照射前後使冷卻水W朝相同方向流動，將靶體50朝靶保持部3或靶導入部5搬送之構成。再者，上述構成可藉由適宜地改變限制部38或突出部39之構成及搬送管道1的配置而實現。

例如，於不改變冷卻水W之流動方向的情況下，可考慮以彈性地保持靶體50之方式構成靶體50之保持部。於此種情況下，泵9可將朝靶導入部5搬送靶體50時之旋轉速度、及施加於靶體50的壓力，提高為較將靶體50朝靶保持部3搬送時更高。於此種情況下，靶體50於粒子線B之照射時被保持於保持部，且於照射結束之後自保持部脫離，且被朝與照射前之搬送方向相同的方向搬送。再者，於執行上述動作之情況下，較佳為使用旋轉速度之變化範圍大者作為泵9。

上述實施形態及變形例包含以下之技術思想。(1)一種靶搬送系統，其包含：搬送管道，其搬送靶體，該靶體至少包含用以生成核種之材料體；靶保持部，其保持上述靶體，且使自加速 器輸出之粒子線照射於上述靶體；及搬送機構，其藉由沿搬送方向流動於上述搬送管道內並冷卻上述靶體之流體，而將上述靶體搬送至上述靶保持部；上述搬送機構係於上述靶保持部中之上述粒子線的照射中，使上述流體於上述搬送管道內朝上述搬送方向流動，且於上述粒子線之照射結束之後，藉由上述流體而自上述搬送管道回收上述靶體。

(2)根據(1)之靶搬送系統，其中，還具備冷卻機構，該冷卻機構冷卻藉由上述搬送機構搬送上述靶體時使用之上述流體。

(3)根據(1)或(2)之靶搬送系統，其中，於回收上述靶體時，上述搬送機構使上述流體朝與上述搬送方向相反之方向流動。

(4)根據(1)至(3)中任一項之靶搬送系統，其中，上述靶保持部係於內部具備供上述流體流動之照射管道、及用於將上述靶體留在供上述靶體接收上述粒子線之照射之照射位置的留置機構，上述搬送管道與上述照射管道連通，上述留置機構具備：限制部，其位於上述照射管道內且限制上述靶體的上升；及突出部，其自上述照射管道之內壁之對向的兩壁分別朝對向之側突出；於藉由上述限制部及2個上述突出部支撐上述靶體的狀態下，遊離地插入上述靶保持部。

(5)根據(4)之靶搬送系統，其中，上述搬送機構係於將上述靶體朝上述照射位置之搬送中及上述粒子線之照射中，使上述流體相對於上述留置機構而自重力方向之下方朝上方流動。

(6)根據(1)至(5)中任一項之靶搬送系統，其中，上述靶體具有圓盤形狀，且上述搬送管道內之與長度方向及寬度方向正交之高度方向的最大長度小於上述圓盤形狀之直徑。

(7)一種靶體，係於(1)至(6)中任一項之靶搬送系統中使用之靶體，其包含：第一板部，其朝向粒子線之照射方向；第二板部，其與上述第一板部平行；及材料體，其遊離地被插入於上述第一板部與上述第二板部之間；上述第一板部與上述材料體之間的間隔係大於上述第二板部與上述材料體之間的間隔。

(8)一種靶搬送方法，其包含以下之步驟：導入步驟，其將靶體導入管道內，該管道係搬送至少包含用以生成核種之材料體的上述靶體；搬送步驟，其藉由流動於上述管道內之流體，將導入之上述靶體搬送至供該靶體接收自加速器輸出之粒子線的照射之靶保持部；流動步驟，其於上述靶保持部中之上述粒子線對上述靶體之照射中使上述流體沿上述靶體之搬送方向流動；及回收步驟，其於上述靶保持部中之上述粒子線對上述靶體之照射結束之後，利用上述流體而自上述管道中回收上述靶體。

(9)一種靶體，其係至少包含用以生成核種之材料並供粒子線照射者，其包含：第一板部，其朝向上述粒子線之照射方向；第二板部，其與上述第一板部平行；及材料體，其遊離地被插入於上述第一板部與上述第二板部之間；上述第一板部與上述材料體之間的間隔係大於上述第二板部與上述材料體之間的間隔。

本申請案主張以2018年9月25日提出申請之日本專利申請案特願2018-179260號為根據的優先權，其全部內容皆置入於本說明書中。

1‧‧‧搬送管道

1a~1h、1j、1k、1m‧‧‧搬送管道部

1aa、1ff‧‧‧端部

3‧‧‧靶保持部

4a~4f‧‧‧閥

5‧‧‧靶導入部

6‧‧‧水槽

7‧‧‧流量計

9‧‧‧泵

12‧‧‧照射管道

30‧‧‧照射凸緣

60‧‧‧熱交換器

81‧‧‧壓力計

82‧‧‧壓力計

100‧‧‧靶搬送系統

F1、F2‧‧‧方向

G‧‧‧地下坑道

H‧‧‧照射室

S‧‧‧屏蔽構件

W‧‧‧冷卻水

Claims (8)

1. 一種靶搬送系統，其包含有：

   搬送管道，其搬送靶體，該靶體至少包含用以生成核種之材料體；

   靶保持部，其保持上述靶體，且使自加速器輸出之粒子線照射於上述靶體；及

   搬送機構，其藉由沿搬送方向流動於上述搬送管道內並且冷卻上述靶體之流體，將上述靶體搬送至上述靶保持部；

   上述搬送機構係於上述靶保持部中之上述粒子線的照射中，使上述流體於上述搬送管道內朝上述搬送方向流動，於上述粒子線之照射結束後，藉由上述流體自上述搬送管道回收上述靶體。
2. 如請求項1之靶搬送系統，其中，進而具備冷卻機構，該冷卻機構冷卻藉由上述搬送機構搬送上述靶體時使用之上述流體。
3. 如請求項1之靶搬送系統，其中，於回收上述靶體時，上述搬送機構使上述流體朝與上述搬送方向相反之方向流動。
4. 如請求項1之靶搬送系統，其中，上述靶保持部係於內部具備供上述流體流動之照射管道、及用於將上述靶體留在供上述靶體接收上述粒子線之照射之照射位置的留置機構，上述搬送管道與上述照射管道連通，

   上述留置機構具備：

   限制部，其位於上述照射管道內且限制上述靶體的上升；及

   突出部，其自上述照射管道之內壁之對向的兩壁分別朝對向之側突出；

   於藉由上述限制部及2個上述突出部支撐上述靶體的狀態下，遊離地插入上述靶保持部。
5. 如請求項4之靶搬送系統，其中，上述搬送機構係於上述靶體朝上述照射位置之搬送中及上述粒子線之照射中，使上述流體相對於上述留置機構而自重力方向之下方朝上方流動。
6. 如請求項1之靶搬送系統，其中，上述靶體具有圓盤形狀，上述搬送管道內之與長度方向及寬度方向正交之高度方向的最大長度小於上述圓盤形狀之直徑。
7. 一種靶體，其係於請求項1之靶搬送系統中使用之靶體，其包含：

   第一板部，其朝向粒子線之照射方向；

   第二板部，其與上述第一板部平行；及

   材料體，其遊離地被插入於上述第一板部與上述第二板部之間；

   上述第一板部與上述材料體之間的間隔係大於上述第二板部與上述材料體之間的間隔。
8. 一種靶搬送方法，其包含以下之步驟：

   導入步驟，其將靶體導入管道內，該管道係搬送至少包含用以生成核種之材料體的上述靶體；

   搬送步驟，其藉由流動於上述管道內並且冷卻上述靶體之流體，將導入之上述靶體搬送至供該靶體接收自加速器輸出之粒子線的照射之靶保持部；

   流動步驟，其於上述靶保持部中之上述粒子線對上述靶體之照射中，使上述流體沿上述靶體之搬送方向流動；及

   回收步驟，其於上述靶保持部中之上述粒子線對上述靶體之照射結束之後，利用上述流體而自上述管道中回收上述靶體。

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