WO2020066557A1 - ターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット搬送方法 - Google Patents
ターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット搬送方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020066557A1 WO2020066557A1 PCT/JP2019/035253 JP2019035253W WO2020066557A1 WO 2020066557 A1 WO2020066557 A1 WO 2020066557A1 JP 2019035253 W JP2019035253 W JP 2019035253W WO 2020066557 A1 WO2020066557 A1 WO 2020066557A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- target
- transport
- target body
- irradiation
- particle beam
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K5/00—Irradiation devices
- G21K5/08—Holders for targets or for other objects to be irradiated
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
- G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
- G21G1/10—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by bombardment with electrically charged particles
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H6/00—Targets for producing nuclear reactions
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K5/00—Irradiation devices
- G21K5/10—Irradiation devices with provision for relative movement of beam source and object to be irradiated
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H2242/00—Auxiliary systems
- H05H2242/10—Cooling arrangements
Definitions
- the present invention relates to a target transport system, a target body, and a target transport method for transporting a target for generating a radionuclide.
- Radio Isotope hereinafter, referred to as RI
- particle beams such as p (proton), d (deuteron), ⁇ (helium nucleus), e (electron), and heavy ions are accelerated using an accelerator.
- the target is irradiated with the generated particle beam to cause a nuclear reaction.
- various radionuclides can be obtained from the target.
- the target any one of a solid, liquid, and gas target is used depending on the application to be generated.
- RI exists near the target after the particle beam irradiation, it is desirable that the operation of taking out the target from the particle beam irradiation position be performed in a shielded position.
- the production of RI is performed in a nuclear reactor or in an accelerator typified by a cyclotron.
- the target is irradiated with a particle beam in a space shielded by concrete or the like, and the irradiated target is handled via a manipulator or the like by a facility such as a hot cell that protects workers from exposure.
- Patent Document 1 discloses that a solid sample is transported to an irradiation tube by a fluid and is taken out.
- Patent Document 2 describes recovering a solid target when manufacturing RI using a cyclotron.
- the irradiation tube of the nuclear reactor described in Patent Literature 1 is for individually taking out solid substances containing a plurality of samples called rabbits in the nuclear reactor.
- the solid target recovery device of Patent Document 2 includes a guide member for guiding the solid target after the nuclear reaction to the radiation shielding container, and a vibration motor for vibrating the guide member. In the configuration described in Patent Document 2, the solid target dropped on the guide member is vibrated by a vibration motor to guide the solid target to the radiation shielding container.
- Patent Literature 2 discloses that a target portion that accommodates a target includes a through hole connected to a vacuum pump and a cooling water circulation hole. The solid target is fixed in the target unit by sucking air from the through holes.
- the configuration described in Patent Document 2 requires both a mechanism for circulating the cooling water and a mechanism for holding and recovering the solid target.
- the number of mechanisms provided in the apparatus is small, because it is advantageous in simplifying and miniaturizing the apparatus and increasing the degree of freedom in system layout.
- a motor is arranged near the guide member and eventually the solid target in order to transmit vibration to the guide member.
- a signal input to or output from the vibration motor may be affected by the radiation, which may hinder the operation of the vibration motor.
- the present invention has been made in view of the above points, and is advantageous for simplification and miniaturization of an RI in the production of an RI using an accelerator.
- the present invention relates to a difficult target transport system, a target body, and a target body transport method.
- the target transport system includes a transport conduit through which a target body including at least a material body for generating nuclides is transported, and the target body is held, and the target body is irradiated with a particle beam output from an accelerator.
- the fluid is caused to flow in the transport direction in the transport channel, and after the irradiation of the particle beam, the target body is recovered from the transport channel by the fluid.
- the target body of the present invention is a target body used in the above target transport system, a first plate portion directed in the particle beam irradiation direction, and a second plate portion parallel to the first plate portion. , Comprising a material body loosely inserted between the first plate portion and the second plate portion, the interval between the first plate portion and the material body, the second plate portion and the material body Wider than the interval.
- the target transport method of the present invention the introduction step of introducing the target body into a conduit in which the target body including at least a material body for generating nuclide is transported, the introduced target body, A transporting step in which the target body is transported by a fluid flowing through the pipeline to a target holding unit receiving irradiation of the particle beam output from the accelerator, and during the irradiation of the particle beam on the target body in the target holding unit.
- the present invention is advantageous in simplification and miniaturization of a configuration in manufacturing an RI using an accelerator, and furthermore, a target transport system, a target body, and a target body transport method in which components are hardly affected by radiation damage or the like. Can be provided.
- FIG. 1A is a diagram illustrating a known RI manufacturing system
- FIG. 1B is a diagram illustrating a transport system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a diagram for explaining an entire target transport system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a diagram for explaining the target holding unit shown in FIG. 2 and is a top view of the target holding unit.
- FIG. 3 is a bottom view of the target holding unit shown in FIG. 2.
- FIG. 4 is a right side view of the target holding unit shown in FIG. 3.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the target holding unit taken along a dashed line shown in FIG. 3.
- FIG. 3 is a diagram for describing connection between a pipeline section and a transport pipeline section illustrated in FIG. 2.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the target holding unit taken along a dashed line shown in FIG. 5.
- (A) is sectional drawing of the irradiation flange which follows the dashed-dotted line shown in (b)
- (b) is the elements on larger scale of FIG. It is a figure for explaining a position of a target object during irradiation of a particle beam.
- FIGS. 1A and 1B are views for explaining the outline of the present embodiment.
- FIG. 1A shows a known RI manufacturing apparatus
- FIG. 1B shows the present embodiment.
- 1 shows an RI manufacturing apparatus to which a transport system according to an embodiment is applied.
- FIGS. 1A and 1B show the accelerator 10, the transport mechanism 17, and the target holding unit 3.
- the accelerator 10 is a device that accelerates charged particles by an electric field, and includes, for example, a cyclotron, a linear accelerator, and a synchrotron. Accelerator 10 irradiates the target holding unit 3 with high-speed charged particles as particle beams B.
- the target holding unit 3 is a device that fixes the target body 50 at the irradiation position of the particle beam B and irradiates the target body 50 with the particle beam B.
- the transport mechanism 17 is a mechanism that sends the target body 50 to the irradiation position of the target holding unit 3 and recovers the target body 50 from the target holding unit 3 after the irradiation is completed.
- the target body 50 is cooled by the cooling water W1 in the target holding unit 3, and the transport mechanism 17 transports the target body 50 using the water W2.
- a mechanism for flowing the cooling water W1 and the water W2 is separately provided.
- both the cooling of the target body 50 in the target holding unit 3 and the transport by the transport mechanism 17 are performed by the cooling water W, as shown in FIG.
- the transport and cooling of the RI manufacturing apparatus are realized using one mechanism, and the configuration of the RI apparatus can be simplified and reduced in size. Further, in the present embodiment, since the target body 50 is transported by the cooling water W, the transport of the target body 50 is controlled by remote control without providing a machine or an electronic component in the vicinity of the irradiation device or in a region shielded by the shielding member. can do.
- FIG. 2 is a diagram for explaining the entire target transport system of the present embodiment.
- the target transport system 100 holds the transport pipe 1 through which a target 50 (FIG. 2 and the like) containing at least a material for generating nuclides is transported, the target 50, and the accelerator 10 (FIG.
- the target body 50 is targeted by the target holding unit 3 that irradiates the target body 50 with the particle beam output from 1), and the cooling water W that is a fluid that flows through the transport pipeline 1 in the transport direction and cools the target body 50.
- a transport mechanism 17 (FIG. 1B) for transporting to the holding unit 3.
- the transport mechanism 17 causes the cooling water W to flow in the transport direction of the target body 50 in the transport pipeline 1 during the irradiation of the particle beam in the target holding unit 3, and moves the target body 50 to the transport pipe after the irradiation of the particle beam is completed. It is collected from the path 1 by the cooling water W.
- the target holding unit 3 includes an irradiation flange 30 that holds the target body 50 and receives the irradiation of the particle beam B, and an irradiation pipe 12 that communicates with the irradiation flange 30 and the transport pipe 1. ing.
- the transport mechanism 17 of the present embodiment includes the transport pipeline 1, the target introduction unit 5, and the pump 9.
- the “material body” of the present embodiment is a material made of a member for generating a nuclide, and any material that generates a nuclide upon irradiation with the particle beam B may be used. It may be any of a body, gas, and liquid. However, in the present embodiment, since the material body is transported by the cooling water W, the material body other than the solid body is used by being housed in, for example, a disk-shaped case body. Further, in this embodiment, even if the material body is solid, it is accommodated in the case body, and the shape, size, and material of the case body, and furthermore, the particle beam B to the material body depends on the gap between the material body and the case body. Can be adjusted.
- the target transport system 100 is provided in a hot laboratory having a region closed by the shielding member S.
- the side on which the target holding unit 3 is disposed with the shielding member S as a boundary is an irradiation chamber H closed by the shielding member S.
- a pump 9 Outside the irradiation chamber H, a pump 9, a tank 6 for cooling water W, and a target introduction unit 5 are arranged.
- the target holding unit 3, the target introduction unit 5, and the tank 6 are connected by the transfer pipe 1, and the transfer pipe 1 passes through the underground pit G to the inside and the outside of the irradiation chamber H.
- the present embodiment is not limited to the above configuration.
- the target introduction unit 5 must be installed in the hot cell, but the pump, the water tank, and the valves need not always be installed in specific locations such as the hot cell.
- the pump, the water tank, and the valves may be installed at a suitable position such as an underground pit from the viewpoint of space distribution.
- the present embodiment further includes a heat exchanger 60 that is a cooling mechanism that cools water (cooling water W) used for transporting the target body 50 by the transport mechanism 17.
- the heat exchanger 60 takes in a part of the cooling water W flowing through the transport pipeline 1, cools it by contacting the coolant, and returns the cooled water to the transport pipeline 1.
- the heat exchanger 60 is provided inside the irradiation chamber H together with the target holding unit 3.
- the target body 50 only needs to include at least a material body serving as a material for generating nuclides, may include a material other than the material body, or may include only the material body. Further, the target body 50 may have a container (for example, a metal hollow container) that accommodates or supports the material together with the material. In the present embodiment, the target body 50 will be described as a disk-shaped material itself. The configuration of the target body having the container will be described later as a modification.
- Examples of the material include 18 O—H 2 O, N 2 , O 2 , Ca, Cr, Fe, Ni, Zn, Ga, Ge, Se, Kr, Sr, Y, Mo, Cd, Te, Xe, W, Ir, Pt, Tl, Bi, Ra, and Th.
- a solid material (Ca, Cr, Fe, Ni, Zn, Ga, Ge, Se, Sr, Y, Mo, Cd, Te, W, Ir, Pt, Tl, Bi, Ra, Th) Is preferred.
- the transport pipe 1 can flow the cooling water W pumped from the tank 6 by the pump 9 in the direction F1 from the target introduction unit 5 to the target holding unit 3.
- the transport pipe 1 can flow the cooling water W in the direction F ⁇ b> 2 from the target holding unit 3 to the target introduction unit 5.
- Reversal of the flow direction of the cooling water W can be realized by reversing the rotation direction of the pump 9.
- the flow direction of the cooling water W is hereinafter also referred to as “transport direction”.
- the transport pipeline 1 is provided with a plurality of valves 4a to 4f.
- the valves 4a, 4b, 4c, and 4d are valves that switch the flow path of the cooling water W flowing through the transport pipeline 1 by a combination of opening and closing.
- the pump 9 may be a positive displacement reciprocating pump, a non-positive pump, or the like, and a pump capable of pumping several to several hundred liters of cooling water W per minute is used.
- a pump that does not cause pulsation or has small pulsation is preferable.
- Examples of the pump having small pulsation include a multiple reciprocating pump.
- the reason for using a pump having a small pulsation is that the pump 9 is conveyed by the cooling water W in the present embodiment. Therefore, when the pump 9 has a pulsation, the pulsation acts on the target body 50 and the target body 50 is moved. This is to prevent moving at a constant speed or stopping at the irradiation position.
- valves 4e and 4f are valves for switching the connection with the air introduction port, and the air is introduced into the transport pipeline 1 by opening the valves 4e and 4f. Such valves 4e and 4f are opened when the cooling water W flowing through the transport pipeline 1 is dropped and the inside of the transport pipeline 1 is purged. Pressure gauges 81 and 82 for measuring the pressure at which the cooling water W flows and a flow meter 7 for measuring the flow rate are provided in the transfer pipe line 1.
- each part of the transport pipeline 1 is distinguished from the transport pipeline 1a to the transport pipeline 1k.
- the transport pipeline 1 includes a transport pipeline 1a between the valve 4f of the transport pipeline 1 and the target introduction unit 5, a transport pipeline 1b between the target introduction unit 5 and the target holding unit 3, and a target holding unit.
- the transport pipeline 1, the target introduction unit 5, and the pump 9 cause the cooling water W to flow in the transport pipeline 1, and transport the target body 50 to the target holding unit 3. Further, the transport pipeline 1, the target introduction unit 5, and the pump 9 transport the target body 50 from the target holding unit 3 to the target introduction unit 5.
- the target body 50 transported to the target introduction section 5 is taken out and collected by the manipulator. As described above, in the present embodiment, the cooling water W flows in the direction opposite to the transport direction when the target body 50 is collected.
- the transport direction is the direction F1
- the valves 4a and 4d are closed, and the valves 4b and 4c are closed. Is released.
- the cooling water W pumped up by the pump 9 passes through the transport pipelines 1h, 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e (partially the transport pipeline 1m) and 1f from the end 1ff to the tank 6.
- the transport direction is the direction F2
- the valves 4a and 4d are opened, and the valves 4b and 4c are closed.
- the cooling water W pumped up by the pump 9 flows into the tank 6 from the end 1aa through the transport pipelines 1g, 1e, 1d, 1c, 1b, 1a, 1j, and 1k.
- the transport pipeline 1 is configured so that the target body 50 is not turned inside out in the transport pipeline 1.
- the target body 50 of the present embodiment has a disc shape, and the maximum length in the height direction orthogonal to the longitudinal direction and the width direction in the transport pipeline 1 is equal to the disc shape of the target body 50. It is configured to be smaller than the diameter.
- the front and back of the target may be based on, for example, the surface on the side receiving the particle beam B, or may be based on one surface determined when the target is introduced into the target introduction unit 5. Is also good.
- the width direction and the height in the transport pipeline 1 are required.
- the length in the direction must be equal to or greater than the diameter of the disk shape.
- the target body 50 can be prevented from being inverted in the transport pipeline 1 by making the length in the height direction in the transport pipeline 1 shorter than the diameter of the target body 50.
- the cross section of the transport conduit 1 of the present embodiment when cut in the width direction has a rectangular or oval shape in which the length in the height direction is shorter than the length in the width direction.
- FIGS. 3 to 6 are views for explaining the target holding unit 3.
- FIG. 3 to 6 the side of the target holding unit 3 that receives the particle beam B is described as “upper surface”, and the opposite surface is described as “lower surface”.
- FIG. 3 is a top view of the target holding unit 3
- FIG. 4 is a bottom view of the target holding unit 3.
- FIG. 5 is a right side view of the target holding unit 3 shown in FIG. 3
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the target holding unit 3 taken along a dashed line shown in FIG. FIG.
- the target holding unit 3 includes an irradiation flange 30 and an irradiation pipe 12.
- FIG. 3 to 6 the target holding unit 3 includes an irradiation flange 30 and an irradiation pipe 12.
- the irradiation flange 30 and the irradiation conduit 12 are integrally formed.
- the irradiation pipeline 12 has a pipeline section 122 and a joint section 121.
- the target holding unit 3 is configured by stacking and fixing two plate portions each having a portion (irradiation flange 30) that protrudes in a semicircular shape in the direction perpendicular to the longitudinal direction in the middle of the irradiation pipe 12 in the longitudinal direction. I have.
- the surface of the irradiation flange 30 on the side receiving the particle beam B is referred to as an upper surface 30a, and the back surface is referred to as a lower surface 30b.
- the surface following the upper surface 30a of the conduit 122 is referred to as an upper surface 122c, and the surface following the lower surface 30b of the conduit 122 is referred to as a lower surface 122d.
- the pipe section 122 has a fitting groove 122a for fitting the joint section 121 and an irradiation pipe section 122b communicating with the fitting groove 122a.
- the irradiation pipeline 122b has two ends connected to the transport pipeline 1c and the transport pipeline 1b by joints 121, respectively. Further, the inside of the joint portion 121 is a gap 121a. With such a configuration, the transport pipeline section 1c, the irradiation pipeline section 122b, and the transport pipeline section 1b communicate with each other, and the target body 50 can move between the transport pipeline section 1b and the irradiation pipeline section 122b.
- FIG. 7 is a diagram for explaining the connection between the pipeline 122 and the transport pipeline 1b shown in FIG. 3 and the like.
- a fitting groove 122a is fitted into the pipeline 122 from outside the irradiation pipeline 122b.
- the transfer pipeline portion 1b is fitted to one end of the joint 62
- the joint portion 121 is fitted to the other end of the joint 62.
- the joint portion 121 on the side of the irradiation pipeline 12 and the joint portion 121 on the side of the joint 62 are joined by a waterproof metal seal 61 to prevent water leakage between the irradiation pipeline 12 and the transport pipeline portion 1b. I have.
- the upper surface 30 a has a circular groove 33, a circular concave portion 35 formed on the inner periphery of the circular groove 33, and a circular concave portion 36 formed inside the concave portion 35.
- the concave portion 36 is a circular concave portion whose center point coincides with the circular concave portion 35 and whose diameter is smaller than that of the concave portion 35.
- Flange bolts 32 provided at equal intervals on the outer periphery of the circular groove 33 screw the upper surface 30a and the lower surface 30b.
- the concave portion 36 is a portion irradiated with the particle beam B, and the target body 50 is held on the back surface of the concave portion 36.
- a concave portion 34 is formed on the lower surface 30b.
- the recess 34 has a shape in which the diameter of the bottom surface is smaller than the diameter of the opening.
- the target body 50 is held at a part of the irradiation channel portion 122b including a portion sandwiched between the bottom surface of the concave portion 36 and the bottom surface of the concave portion 34.
- a portion sandwiched between the bottom surface of the concave portion 36 where the target body 50 is located and the bottom surface of the concave portion 34 is the irradiation position of the particle beam B.
- the portion holding the target body 50 has an inclined surface 37 on the back surface of each of the upper surface 30a and the lower surface 30b so that the irradiation channel portion 122b becomes narrower in the direction F1.
- a restricting portion 38 is formed at a portion where the target body 50 held between the slopes 37 abuts.
- the restricting portion 38 and the slope 37 form a part of an indwelling mechanism that holds the target body 50 in the irradiation pipe section 122b.
- the target body 50 conveyed in the direction F1 is smoothly inserted and comes into contact with the regulating portion 38.
- the target body 50 is pressed against the restricting portion 38, and its rising is restricted and fixed.
- FIGS. 8, 9A and 9B are views for explaining the indwelling mechanism.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of the target holding unit 3 taken along the dashed line shown in FIG. 5 and the cut surface viewed in the direction of arrows VIII and VIII.
- FIG. 9B is a partially enlarged view of FIG.
- FIG. 9A is a cross-sectional view of the irradiation flange 30 cut along the dashed line shown in FIG. 9B and the cut surface viewed in the direction of arrows IXb and IXb.
- the target holding unit 3 includes an irradiation pipeline 12 through which the cooling water W flows, and a detention mechanism for holding the target body 50 at an irradiation position where the target body 50 is irradiated with the particle beam.
- the transport pipeline 1 communicates with the irradiation pipeline 12 of the target holding unit 3, and the indwelling mechanism includes a regulating unit 38 that regulates the elevation of the target body 50 in the irradiation pipeline 12, And a protruding portion 39 protruding from two opposing sides of the inner wall of the path 12 to the opposing sides.
- the indwelling mechanism loosely inserts the target body 50 into the target holding part 3 in a state where the target body 50 is supported by the regulating part 38 and the two projecting parts 39 by the regulating part 38 and the two projecting parts 39.
- the restricting portion 38 and the two protruding portions 39 constitute an indwelling mechanism.
- the target body 50 can be supported in three directions in the target holding unit 3 with play.
- the target body 50 can be fixed by applying a force for urging the target body 50 to the regulating portion 38 during the irradiation of the target body 50 with the particle beam B.
- the urging force is eliminated, and the target body 50 can be quickly removed from the irradiation position.
- the transfer pipe 1 and the pump 9 constituting the transfer mechanism provide the cooling water upward from the lower part in the direction of gravity with respect to the indwelling mechanism. W is flowing.
- the target body 50 can be removed from the irradiation position by urging the target body 50 against the regulating portion 38 by the pressure of the cooling water W and stopping the flow of the cooling water W by stopping the flow of the cooling water W. become.
- the target holding unit 3 shown in FIG. 8 is arranged such that the slope 37 becomes higher from the lower side in the direction of gravity to the upper side.
- FIG. 9A and FIG. 9B when the cross section is viewed from the upper surface 30a side, the two projecting portions 39 are directed inward from the inner wall in the irradiation channel portion 122b. This is a protruding rectangular portion.
- the lower surface 30b when viewed from the side of the lower surface 30b, it has a rectangular portion 391 which is a part of the rectangular shape, and a cutout portion 392 whose end portion has a partial circular shape along the periphery of the target body 50. I have.
- the upper surface of the notch 392 is a slope 37.
- the restricting portion 38 contacts the target body 50 between the two slopes 37 when the target body 50 comes into contact with the partially circular portion of the slope 37.
- the target body 50 is supported at three points: two projecting portions 39 and a regulating portion 38. Then, since the cooling water W flows in the direction F1 in the irradiation pipe section 122b, the upward movement of the target body 50 is regulated by the regulating section 38 while receiving the upward force.
- the target body 50 is fixed at the irradiation position by the upward force and the regulating force of the regulating section 38.
- the target body 50 falls downward due to gravity. Therefore, when the target body 50 is collected, the holding is canceled.
- the flow direction of the cooling water W is switched and flows in the direction F2
- the target body 50 is conveyed in the direction F2 while being immersed in the cooling water W.
- the holding of the target body 50 can be promptly canceled, and the target body 50 can be removed from the irradiation position. For this reason, in the present embodiment, it is possible to prevent the target body 50 from being irradiated with the particle beam B when the cooling water W is not flowing, generating a large amount of heat, and melting and impairing the transport pipeline 1.
- FIG. 10 is a diagram for explaining the position of the target body 50 during the irradiation of the particle beam B.
- the projection 39 is omitted to clearly show the position of the target body 50.
- the particle beam B is irradiated on the bottom surface of the concave portion 36.
- the inside of the irradiation channel portion 122b is filled with the cooling water W, and the irradiated particle beam B passes through the material of the target holding portion 3 between the bottom surface of the concave portion 36 and the irradiation channel portion 122b, and the target body 50 Irradiated on the upper surface.
- the irradiated particle beam B stops in the cooling water W on the side of the concave portion 34 of the target body 50.
- a plurality of metals can be candidates for the material of the target holding unit 3, and for example, aluminum, stainless steel, titanium, niobium, and tantalum can be used.
- the position of the target body 50 in the irradiation direction of the particle beam B in the irradiation pipeline 122b is set as follows.
- the thickness t1 shown in FIG. 10 is the distance between the upper surface of the target body 50 on the side receiving the particle beam B and the surface of the irradiation channel portion 122b facing the upper surface.
- the thickness t2 is a distance between the lower surface with respect to the upper surface of the target body 50 and the surface of the irradiation channel 122b facing the lower surface.
- the inside of the irradiation channel portion 122b is filled with the cooling water W, and a layer of the cooling water W having a thickness t1 and a thickness t2 is formed on the upper surface and the lower surface of the target body 50, respectively.
- the thickness t3 is the thickness of the material (for example, aluminum) from the bottom surface of the concave portion 36 of the target holding portion 3 to the irradiation channel portion 122b
- the thickness t4 is the thickness from the irradiation channel portion 122b to the bottom surface of the concave portion 34.
- the thickness of the material The thicknesses t1, t2, t3, t4 differ depending on the energy and type of the particles. Note that the target body 50 of the present embodiment has a disk shape.
- the target transport system 100 described above includes an introduction step of introducing the target body 50 into the transport pipeline 1 in which the target body 50 containing at least a material for generating nuclides is transported, and an accelerator A transporting step of flowing through the transport pipeline 1 to the target holding unit 3 receiving the irradiation of the particle beam output from 10 and transporting the target body by a fluid for cooling the target body; During the irradiation, a flow step of causing the fluid to flow in the transport direction of the target body 50, and a recovery step of recovering the target body 50 from the transport pipe 1 by a fluid after the irradiation of the target body 50 with the particle beam in the target holding unit 3 is completed. And
- the operator sets the target body 50 in the target introduction unit 5 by remote control using the manipulator. Then, after switching the valves 4a, 4b, 4c, 4d, etc., the pump 9 is started to cause the cooling water W to flow inside the transport pipeline 1.
- the target body 50 in the target introduction unit 5 is transported to the irradiation position of the target holding unit 3. After the target body 50 reaches the irradiation position, the particle beam B is irradiated on the target body 50 for a preset time. After the irradiation of the particle beam B, the operator reverses the flow direction of the cooling water W by the pump 9 and switches the valves 4a, 4b, 4c, 4d and the like.
- the force in the direction of pressing the target body 50 against the regulating portion 38 disappears.
- the target body 50 is disengaged from the projecting portion 39 and is transported in the cooling water W toward the target introduction portion 5.
- the operator collects the target body 50 by taking out the target body 50 that has reached the target introduction unit 5 using a manipulator.
- the target body 50 is transported to the target holding unit 3 by the cooling water W flowing in the transport pipeline 1, the target body 50 is cooled by using a cooling mechanism essential for the target transport system. Can be transported. Therefore, a mechanism for circulating the cooling water W and a mechanism for transporting the target body 50 are shared, which is advantageous in miniaturizing and simplifying the configuration of the target transport system 100. Further, since the mechanism for flowing the cooling water W can be realized without providing a mechanically and electronically driven structure near the target holding unit 3, failure of electronic components due to radiation, deterioration of members, etc. It is possible to avoid equipment failure due to adverse effects of radiation.
- Such a present embodiment is advantageous in simplification and downsizing of the configuration in the manufacture of RI using the accelerator, and furthermore, the target transport system, the target body, and the target component in which the components are hardly affected by damage due to radiation or the like.
- a target body transport method can be realized.
- the target body 50 is continuously cooled during the irradiation of the particle beam simultaneously with the start of the irradiation of the particle beam. Can be.
- the present embodiment is not limited to using the cooling water W for cooling or transporting the target body 50.
- a gas such as helium gas or the like may be used as the fluid.
- a liquid metal sodium, mercury, or the like
- the present embodiment is not limited to a configuration in which the flow direction of the cooling water is reversed when the target body 50 is transported toward the target holding unit 3 and when the target body 50 is transported toward the target introduction unit 5. Absent.
- the cooling water W may be caused to flow in the same direction before and after the irradiation of the particle beam B to transport the target body 50 to the target holding unit 3 or the target introduction unit 5.
- such a configuration can be realized by appropriately changing the configuration of the restricting portion 38 and the protruding portion 39 and the arrangement of the transport pipeline 1.
- the holding portion of the target body 50 elastically holds the target body 50.
- the pump 9 increases the rotation speed when transporting the target body 50 to the target introduction unit 5 than when transporting the target body 50 to the target holding unit 3, the pump 9 increases the pressure applied to the target body 50.
- the target body 50 is held by the holding unit at the time of irradiation with the particle beam B, and comes off the holding unit after the irradiation is completed and is transported in the same direction as the transport direction before the irradiation.
- it is preferable to use a pump 9 whose rotation speed can be changed in a wide range.
- a transport conduit through which a target body including at least a material body for generating nuclides is transported, and a target holding unit that holds the target body and irradiates the target body with a particle beam output from an accelerator.
- a transport mechanism that transports the target body to the target holding unit by a fluid that flows in the transport pipeline in the transport direction and cools the target body, and wherein the transport mechanism is provided in the target holding unit.
- a target transport system that causes the fluid to flow in the transport direction in the transport pipeline during the irradiation of the particle beam, and collects the target body from the transport pipeline by the fluid after the irradiation of the particle beam is completed.
- the target transport system according to (1) further including a cooling mechanism that cools the fluid used for transporting the target body by the transport mechanism.
- the target transport system according to (1) or (2) wherein the transport mechanism causes the fluid to flow in a direction opposite to the transport direction when the target body is collected.
- the target holding unit includes therein an irradiation pipe through which the fluid flows, and a detention mechanism for holding the target body at an irradiation position where the target body is irradiated with the particle beam.
- a conduit communicates with the irradiation conduit, and the indwelling mechanism opposes a restricting portion in the irradiation conduit that regulates the elevation of the target body, from two opposing inner walls of the irradiation conduit.
- a target body used in the target transport system wherein a first plate portion directed in a particle beam irradiation direction and a first plate portion parallel to the first plate portion.
- Two plate parts including a material body loosely inserted between the first plate part and the second plate part, the interval between the first plate part and the material body, the second plate part and A target body that is wider than the distance from the material body.
- a target transport method comprising: a flow step of flowing the fluid; and a recovery step of recovering the target body by the fluid from the conduit after the irradiation of the particle beam on the target body in the target holding unit.
- a target body including at least a material for generating nuclides, the target body being irradiated with a particle beam, and a first plate portion directed in the irradiation direction of the particle beam, and a second plate parallel to the first plate portion.
- a plate portion, and a material body that is loosely inserted between the first plate portion and the second plate portion, and an interval between the first plate portion and the material body is the second plate portion and the Target body longer than the distance from the material body.
- Target body 60 Heat exchangers 81, 82 Pressure gauge 100 Target transport system 121 Joint 121a Void 122 Pipe line 122a Fitting groove 122b ... Irradiation pipeline 391 ... Rectangular part 392 ... Notch B ⁇ ⁇ ⁇ particle beam F1, F2 ⁇ ⁇ ⁇ direction G ⁇ ⁇ ⁇ underground pit H ⁇ ⁇ ⁇ irradiation chamber S ⁇ ⁇ ⁇ shielding member
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体(50)が搬送される搬送管路(1)、ターゲット体(50)を保持し、加速器(10)から出力される粒子線(B)をターゲット体(50)に照射させるターゲット保持部(3)、搬送管路(1)内を搬送方向に流動すると共に前記ターゲット体を冷却する冷却水(W)により、ターゲット体(50)をターゲット保持部(3)まで搬送するポンプ(9)、搬送管路(1)及びターゲット導入部(5)によってターゲット搬送システムを構成し、ポンプ(9)、搬送管路(1)及びターゲット導入部(5)が、ターゲット保持部(3)におけるターゲット体(50)に対する粒子線(B)の照射中には冷却水(W)を搬送方向に流動させ、粒子線(B)の照射終了後にはターゲット体(50)を搬送管路(1)から冷却水(W)によって回収する。
Description
本発明は、放射性の核種を生成するためのターゲットを搬送するターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット搬送方法に関する。
放射性同位元素(Radio Isotope:以下、RIと記す)の製造では、加速器を使ってp(陽子)、d(重陽子)、α(ヘリウム原子核)、e(電子)、重イオン等の粒子線を作成し、作成された粒子線をターゲットに照射して核反応させる。核反応の結果、ターゲットからは、種々の放射性核種(RI)を得ることができる。なお、ターゲットには、生成すべき用途に応じて固体、液体及び気体のいずれかのターゲットが使用される。
粒子線照射後のターゲットの近傍にはRIが存在するので、ターゲットを粒子線の照射位置から取り出す作業は遮蔽された位置で行うことが望ましい。RIの製造は原子炉にて行われるものと、サイクロトロンに代表される加速器により行われるものがある。いずれの場合もコンクリート等で遮蔽された空間内でターゲットに粒子線を照射し、照射後のターゲットを、作業者の被曝を防護するホットセル等の設備にてマニピュレータ等を介して取り扱っている。
原子炉でRIを製造する場合、固体の試料を流体により照射筒に搬送し、取り出すことが例えば特許文献1に記載されている。また、サイクロトロンを使ってRIを製造する際に固体ターゲットを回収することについては特許文献2に記載されている。
原子炉でRIを製造する場合、固体の試料を流体により照射筒に搬送し、取り出すことが例えば特許文献1に記載されている。また、サイクロトロンを使ってRIを製造する際に固体ターゲットを回収することについては特許文献2に記載されている。
特許文献1に記載の原子炉の照射筒は、原子炉において複数のラビットと呼ばれる試料を内蔵した固形物を個別に取り出すものである。また、特許文献2の固体ターゲット回収装置は、核反応後の固体ターゲットを放射線遮蔽容器まで案内する案内部材、案内部材を振動させる振動モータを備えている。そして、特許文献2に記載の構成は、案内部材に落下した固体ターゲットを振動モータにより振動させて放射線遮蔽容器まで案内している。
しかしながら、加速器を使って核種を製造する環境では、ターゲットに照射された粒子線に含まれる荷電粒子がターゲット内でエネルギーを失い、小体積のターゲット中に大量の熱を発生する。発生した熱は、ターゲットを収容している部材を溶かす可能性がある。このため、核種を製造するRI製造装置では、粒子線の照射中にヘリウムガスや冷却水を用いてターゲットを冷却することが必須となる。
上記の特許文献2には、ターゲットを収容するターゲット部がバキュームポンプと接続されている貫通孔及び冷却水循環孔を備えていることが記載されている。固体ターゲットは、貫通孔からエアを吸引することによってターゲット部内に固定される。
上記の特許文献2には、ターゲットを収容するターゲット部がバキュームポンプと接続されている貫通孔及び冷却水循環孔を備えていることが記載されている。固体ターゲットは、貫通孔からエアを吸引することによってターゲット部内に固定される。
このように、特許文献2に記載の構成では、冷却水を循環させる機構と、固体ターゲットを保持、回収する機構との両方が必要になる。しかしながら、装置が備える機構の数は少ない方が装置の簡易化、小型化及びシステムのレイアウトの自由度を高めることに有利であるので好ましい。また、特許文献2に記載の構成では、案内部材に振動を伝えるために案内部材、ひいては固体ターゲット近くにモータが配置されることになる。このことにより、振動モータに入力または振動モータから出力される信号が放射線の影響を受け、振動モータの動作に支障を生じる虞がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、加速器を使ったRIの製造において、構成の簡易化及び小型化に有利であって、しかも構成部品が放射線による損傷等の影響を受け難いターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット体搬送方法に関する。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、加速器を使ったRIの製造において、構成の簡易化及び小型化に有利であって、しかも構成部品が放射線による損傷等の影響を受け難いターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット体搬送方法に関する。
本発明のターゲット搬送システムは、核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される搬送管路と、前記ターゲット体を保持し、加速器から出力される粒子線を前記ターゲット体に照射させるターゲット保持部と、前記搬送管路内を搬送方向に流動する流体により、前記ターゲット体を前記ターゲット保持部まで搬送する搬送機構と、を含み、前記搬送機構は、前記ターゲット保持部における前記粒子線の照射中には前記搬送管路内で前記流体を前記搬送方向に流動させ、前記粒子線の照射終了後には前記ターゲット体を前記搬送管路から前記流体によって回収する。
また、本発明のターゲット体は、上記のターゲット搬送システムで使用されるターゲット体であって、粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも広い。
また、本発明のターゲット搬送方法は、核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される管路内に前記ターゲット体を導入する導入工程と、導入された前記ターゲット体を、当該ターゲット体が加速器から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部まで前記管路内を流動する流体によって搬送する搬送工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射中には前記ターゲット体の搬送方向に前記流体を流動させる流動工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射終了後、前記ターゲット体を前記管路から前記流体によって回収する回収工程と、を含む。
本発明は、加速器を使ったRIの製造において、構成の簡易化及び小型化に有利であって、しかも構成部品が放射線による損傷等の影響を受け難いターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット体搬送方法を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、全ての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、本実施形態の図面は、発明の構成の位置関係や機能及び形状を例示するものであって、その寸法形状や長さ、幅及び高さを限定するものではない。
[概要]
先ず、本実施形態の具体的な説明に先立って、本実施形態の概要について説明する。
図1(a)及び図1(b)は、本実施形態の概要を説明するための図であって、図1(a)は公知のRI製造装置を示し、図1(b)は本実施形態の搬送システムを適用したRI製造装置を示している。図1(a)及び図1(b)は、加速器10、搬送機構17及びターゲット保持部3を示している。加速器10は、電界により荷電粒子を加速する装置であり、例えば、サイクロトロン、直線加速器、シンクロトロンが挙げられる。
加速器10からは、高速の荷電粒子が粒子線Bとしてターゲット保持部3に向けて照射される。ターゲット保持部3は、ターゲット体50を粒子線Bの照射位置に固定して、ターゲット体50に粒子線Bを照射させる装置である。搬送機構17は、ターゲット保持部3の照射位置までターゲット体50を送り込み、照射終了後にはターゲット保持部3から回収する機構である。
先ず、本実施形態の具体的な説明に先立って、本実施形態の概要について説明する。
図1(a)及び図1(b)は、本実施形態の概要を説明するための図であって、図1(a)は公知のRI製造装置を示し、図1(b)は本実施形態の搬送システムを適用したRI製造装置を示している。図1(a)及び図1(b)は、加速器10、搬送機構17及びターゲット保持部3を示している。加速器10は、電界により荷電粒子を加速する装置であり、例えば、サイクロトロン、直線加速器、シンクロトロンが挙げられる。
加速器10からは、高速の荷電粒子が粒子線Bとしてターゲット保持部3に向けて照射される。ターゲット保持部3は、ターゲット体50を粒子線Bの照射位置に固定して、ターゲット体50に粒子線Bを照射させる装置である。搬送機構17は、ターゲット保持部3の照射位置までターゲット体50を送り込み、照射終了後にはターゲット保持部3から回収する機構である。
前述したように、RI製造装置では、粒子線の照射中にヘリウムガスや冷却水を用いてターゲットを冷却することが必須となる。公知のRI製造装置では、図1(a)に示すように、ターゲット保持部3においてターゲット体50を冷却水W1によって冷却し、搬送機構17が水W2を利用してターゲット体50を搬送している。このようなRI製造装置では、冷却水W1、水W2をそれぞれ流動させる機構を別途設けることになる。
一方、本実施形態は、図1(b)に示すように、ターゲット保持部3におけるターゲット体50の冷却及び搬送機構17による搬送の両方を冷却水Wによって行っている。このような本実施形態は、RI製造装置の搬送及び冷却を一つの機構を使って実現し、RI装置の構成を簡易、小型にすることができる。また、本実施形態は、ターゲット体50を冷却水Wにより搬送するので、照射装置近辺や遮蔽部材により遮蔽された領域内に機械あるいは電子部品を設けることなく遠隔操作によりターゲット体50の搬送を制御することができる。
一方、本実施形態は、図1(b)に示すように、ターゲット保持部3におけるターゲット体50の冷却及び搬送機構17による搬送の両方を冷却水Wによって行っている。このような本実施形態は、RI製造装置の搬送及び冷却を一つの機構を使って実現し、RI装置の構成を簡易、小型にすることができる。また、本実施形態は、ターゲット体50を冷却水Wにより搬送するので、照射装置近辺や遮蔽部材により遮蔽された領域内に機械あるいは電子部品を設けることなく遠隔操作によりターゲット体50の搬送を制御することができる。
[ターゲット搬送システム]
図2は、本実施形態のターゲット搬送システムの全体を説明するための図である。本実施形態のターゲット搬送システム100は、核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体50(図2等)が搬送される搬送管路1と、ターゲット体50を保持し、加速器10(図1)から出力される粒子線をターゲット体50に照射するターゲット保持部3と、搬送管路1を搬送方向に流動すると共にターゲット体50を冷却する流体である冷却水Wによってターゲット体50をターゲット保持部3まで搬送する搬送機構17(図1(b))と、を含んでいる。搬送機構17は、ターゲット保持部3における粒子線の照射中には搬送管路1内でターゲット体50の搬送方向に冷却水Wを流動させ、粒子線の照射終了後にはターゲット体50を搬送管路1から冷却水Wによって回収する。図2に示すように、ターゲット保持部3は、ターゲット体50が保持されて粒子線Bの照射を受ける照射フランジ30と、照射フランジ30及び搬送管路1に連通する照射管路12を有している。
本実施形態の搬送機構17は、搬送管路1、ターゲット導入部5及びポンプ9によって構成される。また、本実施形態の「材料体」とは、核種を生成するための部材を材料にするものであって、粒子線Bの照射を受けて核種を生成するものであればよく、固体、粉体、気体、液体のいずれであってもよい。ただし、本実施形態では、材料体を冷却水Wにより搬送する構成上、固体以外の材料体については材料体を例えば円盤状のケース体内に収容して用いるものとする。
さらに、本実施形態は、材料体が固体であってもケース体に収容し、そのケース体の形状やサイズ及び材料、さらには材料体とケース体の間の間隙等により材料体に対する粒子線Bの照射状態を調整することが可能である。
図2は、本実施形態のターゲット搬送システムの全体を説明するための図である。本実施形態のターゲット搬送システム100は、核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体50(図2等)が搬送される搬送管路1と、ターゲット体50を保持し、加速器10(図1)から出力される粒子線をターゲット体50に照射するターゲット保持部3と、搬送管路1を搬送方向に流動すると共にターゲット体50を冷却する流体である冷却水Wによってターゲット体50をターゲット保持部3まで搬送する搬送機構17(図1(b))と、を含んでいる。搬送機構17は、ターゲット保持部3における粒子線の照射中には搬送管路1内でターゲット体50の搬送方向に冷却水Wを流動させ、粒子線の照射終了後にはターゲット体50を搬送管路1から冷却水Wによって回収する。図2に示すように、ターゲット保持部3は、ターゲット体50が保持されて粒子線Bの照射を受ける照射フランジ30と、照射フランジ30及び搬送管路1に連通する照射管路12を有している。
本実施形態の搬送機構17は、搬送管路1、ターゲット導入部5及びポンプ9によって構成される。また、本実施形態の「材料体」とは、核種を生成するための部材を材料にするものであって、粒子線Bの照射を受けて核種を生成するものであればよく、固体、粉体、気体、液体のいずれであってもよい。ただし、本実施形態では、材料体を冷却水Wにより搬送する構成上、固体以外の材料体については材料体を例えば円盤状のケース体内に収容して用いるものとする。
さらに、本実施形態は、材料体が固体であってもケース体に収容し、そのケース体の形状やサイズ及び材料、さらには材料体とケース体の間の間隙等により材料体に対する粒子線Bの照射状態を調整することが可能である。
ターゲット搬送システム100は、遮蔽部材Sにより閉鎖された領域を有するホットラボに設けられている。図2においては、遮蔽部材Sを境界にしてターゲット保持部3が配置される側を遮蔽部材Sにより閉鎖された照射室Hとする。照射室Hの外部にはポンプ9や冷却水Wのタンク6及びターゲット導入部5が配置されている。ターゲット保持部3、ターゲット導入部5及びタンク6は搬送管路1によって接続され、搬送管路1は地下ピットGを通って照射室Hの内部と外部とに通じている。
ただし、本実施形態は、上記構成に限定されるものではない。本実施形態の搬送システムは、ターゲット導入部5についてはホットセル内に設置することが必須となるものの、ポンプ、水槽及びバルブ類を必ずしもホットセル等の特定の箇所に設置する必要はない。ポンプ、水槽及びバルブ類は、スペース配分の観点から地下ピット等の好適な位置に設置するものであってもよい。
ただし、本実施形態は、上記構成に限定されるものではない。本実施形態の搬送システムは、ターゲット導入部5についてはホットセル内に設置することが必須となるものの、ポンプ、水槽及びバルブ類を必ずしもホットセル等の特定の箇所に設置する必要はない。ポンプ、水槽及びバルブ類は、スペース配分の観点から地下ピット等の好適な位置に設置するものであってもよい。
また、本実施形態は、搬送機構17によるターゲット体50の搬送に使用される水(冷却水W)を冷却する冷却機構である熱交換器60をさらに備えている。熱交換器60は、搬送管路1を流れる冷却水Wの一部を取り込んで冷媒と接触させて冷却し、冷却された水を搬送管路1に戻している。
本実施形態では、熱交換器60をターゲット保持部3と共に照射室Hの内部に設けている。以下、上記構成について順に説明する。
本実施形態では、熱交換器60をターゲット保持部3と共に照射室Hの内部に設けている。以下、上記構成について順に説明する。
(ターゲット体)
ターゲット体50は、核種を生成するための材料となる材料体を少なくとも含んでいればよく、材料体以外の素材を含んでいてもよく、材料体のみを含むものであってもよい。また、ターゲット体50は、材料体と共に材料体を収容、あるいは支持する容器(例えば金属製の中空容器)を有するものであってもよい。本実施形態は、ターゲット体50を、円盤形状を有する材料体そのものとして説明する。容器を有するターゲット体の構成については変形例として後に説明する。
材料体としては、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が挙げられる。また、材料体としては、固形材料(Ca、Cr、Fe、Ni、Zn、Ga、Ge、Se、Sr、Y、Mo、Cd、Te、W、Ir、Pt、Tl、Bi、Ra、Th)が好ましい。
ターゲット体50は、核種を生成するための材料となる材料体を少なくとも含んでいればよく、材料体以外の素材を含んでいてもよく、材料体のみを含むものであってもよい。また、ターゲット体50は、材料体と共に材料体を収容、あるいは支持する容器(例えば金属製の中空容器)を有するものであってもよい。本実施形態は、ターゲット体50を、円盤形状を有する材料体そのものとして説明する。容器を有するターゲット体の構成については変形例として後に説明する。
材料体としては、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が挙げられる。また、材料体としては、固形材料(Ca、Cr、Fe、Ni、Zn、Ga、Ge、Se、Sr、Y、Mo、Cd、Te、W、Ir、Pt、Tl、Bi、Ra、Th)が好ましい。
(搬送管路)
搬送管路1は、ポンプ9によってタンク6から汲み上げられた冷却水Wをターゲット導入部5からターゲット保持部3に向かう方向F1に流すことができる。また、搬送管路1は、冷却水Wをターゲット保持部3からターゲット導入部5に向かう方向F2に流すことができる。冷却水Wの流れ方向の反転は、ポンプ9の回転方向を反転させることによって実現できる。なお、本実施形態では、冷却水Wによりターゲット体50を搬送管路1内で搬送するため、冷却水Wの流れ方向を以降「搬送方向」とも記す。
搬送管路1には複数のバルブ4aからバルブ4fが設けられている。バルブ4a、4b、4c、4dは、開閉の組み合わせにより搬送管路1を流れる冷却水Wの流路を切り換えるバルブである。
搬送管路1は、ポンプ9によってタンク6から汲み上げられた冷却水Wをターゲット導入部5からターゲット保持部3に向かう方向F1に流すことができる。また、搬送管路1は、冷却水Wをターゲット保持部3からターゲット導入部5に向かう方向F2に流すことができる。冷却水Wの流れ方向の反転は、ポンプ9の回転方向を反転させることによって実現できる。なお、本実施形態では、冷却水Wによりターゲット体50を搬送管路1内で搬送するため、冷却水Wの流れ方向を以降「搬送方向」とも記す。
搬送管路1には複数のバルブ4aからバルブ4fが設けられている。バルブ4a、4b、4c、4dは、開閉の組み合わせにより搬送管路1を流れる冷却水Wの流路を切り換えるバルブである。
ポンプ9は、容積式往復動ポンプ、非容積式の渦巻きポンプ等のポンプであってもよく、凡そ一分間に数リットルから数百リットルの冷却水Wを汲み上げる能力を持つものが使用される。ただし、ポンプ9としては脈動が起こらない、あるいは脈動の小さいポンプが好ましい。脈動が小さいポンプとしては、例えば多連型往復動ポンプが挙げられる。ポンプ9に脈動が小さいものを用いる理由は、本実施形態がターゲット体50を冷却水Wにより搬送するので、ポンプ9に脈動があると、この脈動がターゲット体50に作用してターゲット体50が一定の速度で移動することや照射位置で静止することを妨げるためである。
バルブ4e、4fは、エア導入用のポートとの接続を切り換えるバルブであって、バルブ4e、4fを開放することによって搬送管路1内にエアが導入される。このようなバルブ4e、4fは、搬送管路1を流動する冷却水Wを落水し、搬送管路1内をパージする際に開放される。搬送管路1には冷却水Wが流れる圧力を測定するための圧力計81、82及び流量を測定するための流量計7が設けられている。
また、本実施形態では、搬送管路1の各部分を搬送管路部1aから搬送管路部1kとして区別する。搬送管路1は、搬送管路1のバルブ4fとターゲット導入部5との間の搬送管路部1a、ターゲット導入部5とターゲット保持部3との間を搬送管路部1b、ターゲット保持部3とバルブ4eとの間の搬送管路部1c、バルブ4eと熱交換器60との間の搬送管路部1d、バルブ4eとバルブ4cとの間の搬送管路部1e、バルブ4cからタンク6内に挿入される端部1ffまでの搬送管路部1f、バルブ4cとバルブ4aとの間の搬送管路部1g、バルブ4aとバルブ4bとの間の搬送管路部1h、バルブ4dとバルブ4fとの間の搬送管路部1j、バルブ4dから端部1aaまでの間の搬送管路部1k及び熱交換器60とバルブ4cとの間の搬送管路部1mによって構成されている。
搬送管路1、ターゲット導入部5及びポンプ9は、上記した搬送管路1内に冷却水Wを流動させてターゲット体50をターゲット保持部3まで搬送する。また、搬送管路1、ターゲット導入部5及びポンプ9は、ターゲット体50をターゲット保持部3からターゲット導入部5まで搬送する。ターゲット導入部5まで搬送されたターゲット体50は、マニピュレータによって取り出されて回収される。このように、本実施形態では、ターゲット体50の回収時に搬送方向と反対の方向に冷却水Wを流動させている。
具体的には、搬送方向を方向F1にする場合、つまりターゲット体50をターゲット導入部5からターゲット保持部3に搬送する場合、バルブ4aとバルブ4dとが閉じられて、かつバルブ4bとバルブ4cとが開放される。このとき、ポンプ9によって汲み上げられた冷却水Wは、搬送管路部1h、1a、1b、1c、1d、1e(一部搬送管路部1m)、1fを通って端部1ffからタンク6に流れ込む。また、搬送方向を方向F2にする場合、つまりターゲット体50をターゲット保持部3からターゲット導入部5に回収する場合、バルブ4aとバルブ4dとが開放されて、かつバルブ4bとバルブ4cとが閉じられる。このとき、ポンプ9によって汲み上げられた冷却水Wは、搬送管路部1g、1e、1d、1c、1b、1a、1j、1kを通って端部1aaからタンク6に流れ込む。
ターゲット体50は、上記した冷却水Wに浸漬されながら搬送方向に移動する。このとき、本実施形態では、ターゲット体50が搬送管路1内で表裏反転することがないように搬送管路1を構成している。具体的には、本実施形態のターゲット体50が円盤形状を有し、搬送管路1内の、長手方向及び幅方向と直交する高さ方向の最大長さが、ターゲット体50の円盤形状の直径より小さくなるように構成している。ターゲットの表裏は、例えば粒子線Bの照射を受ける側の面を基準にするものであってもよいし、ターゲット導入部5への導入の際に決まる一方の面を基準にするものであってもよい。
つまり、円盤形状のターゲット体50が搬送管路1内で搬送管路1の中心軸を回転軸にして180度回転(表裏反転)するためには、搬送管路1内の幅方向及び高さ方向の長さが円盤形状の直径以上である必要がある。本実施形態では、ターゲット体50が搬送管路1内を移動する以上、搬送管路1内の幅方向の長さはターゲット体50の直径以上である。ここで、本実施形態は、搬送管路1内の高さ方向の長さをターゲット体50の直径よりも短くすることによってターゲット体50が搬送管路1内で反転することを防ぐことができる。また、このような結果、本実施形態の搬送管路1を幅方向に切断した場合の断面は、幅方向の長さよりも高さ方向の長さが短い長方形、あるいはオーバル形状になる。
(ターゲット保持部)
図3から図6は、ターゲット保持部3を説明するための図である。なお、図3から図6においては、ターゲット保持部3の粒子線Bの照射を受ける側を「上面」、その反対側の面を「下面」として説明する。図3はターゲット保持部3の上面図であり、図4はターゲット保持部3の下面図である。図5は図3に示したターゲット保持部3の右側面図であって、図6は、図3中に示した一点鎖線でターゲット保持部3を切断し、断面を矢線VI、VIの方向に見た断面図である。
図3から図6に示すように、ターゲット保持部3は、照射フランジ30と、照射管路12とによって構成されている。図6に示すように、照射フランジ30と照射管路12とは一体的に構成されている。照射管路12は、管路部122と、継手部121とを有している。ターゲット保持部3は、照射管路12の長手方向の半ばに長手方向と直交する方向にそれぞれ半円形に張り出した部分(照射フランジ30)を有する形状の板部を二枚重ねて固定して構成されている。照射フランジ30の粒子線Bの照射を受ける側の面を上面30a、この裏面を下面30bとする。また、管路部122の上面30aに続く面を上面122c、管路部122の下面30bに続く面を下面122dとする。
図3から図6は、ターゲット保持部3を説明するための図である。なお、図3から図6においては、ターゲット保持部3の粒子線Bの照射を受ける側を「上面」、その反対側の面を「下面」として説明する。図3はターゲット保持部3の上面図であり、図4はターゲット保持部3の下面図である。図5は図3に示したターゲット保持部3の右側面図であって、図6は、図3中に示した一点鎖線でターゲット保持部3を切断し、断面を矢線VI、VIの方向に見た断面図である。
図3から図6に示すように、ターゲット保持部3は、照射フランジ30と、照射管路12とによって構成されている。図6に示すように、照射フランジ30と照射管路12とは一体的に構成されている。照射管路12は、管路部122と、継手部121とを有している。ターゲット保持部3は、照射管路12の長手方向の半ばに長手方向と直交する方向にそれぞれ半円形に張り出した部分(照射フランジ30)を有する形状の板部を二枚重ねて固定して構成されている。照射フランジ30の粒子線Bの照射を受ける側の面を上面30a、この裏面を下面30bとする。また、管路部122の上面30aに続く面を上面122c、管路部122の下面30bに続く面を下面122dとする。
管路部122は、継手部121を嵌合するための嵌合溝122aと、嵌合溝122aと連通する照射管路部122bとを有している。照射管路部122bは、二方の端部が継手部121によりそれぞれ搬送管路部1c及び搬送管路部1bと接続されている。また、継手部121の内部は空隙121aになっている。このような構成により、搬送管路部1c、照射管路部122b及び搬送管路部1bが連通し、ターゲット体50が搬送管路部1bと照射管路部122bの間を行き来することができるようになる。
図7は、図3等に示した管路部122と搬送管路部1bとの接続について説明するための図である。図7に示すように、管路部122には照射管路部122bの外側から嵌合溝122aが嵌合されている。一方、搬送管路部1bはジョイント62の一方の端部に嵌合されていて、ジョイント62の他方の端部には継手部121が嵌合されている。照射管路12の側の継手部121とジョイント62の側の継手部121とは止水性のメタルシール61によって結合され、照射管路12と搬送管路部1bとの間の水漏れを防いでいる。
図7は、図3等に示した管路部122と搬送管路部1bとの接続について説明するための図である。図7に示すように、管路部122には照射管路部122bの外側から嵌合溝122aが嵌合されている。一方、搬送管路部1bはジョイント62の一方の端部に嵌合されていて、ジョイント62の他方の端部には継手部121が嵌合されている。照射管路12の側の継手部121とジョイント62の側の継手部121とは止水性のメタルシール61によって結合され、照射管路12と搬送管路部1bとの間の水漏れを防いでいる。
上面30aは、円形溝33と、円形溝33の内周に形成された円形の凹部35と、凹部35の内部に形成された円形の凹部36とを有している。凹部36は、円形の凹部35と中心点が一致して、かつ凹部35よりも直径が小さい円形の凹部である。円形溝33の外周に等間隔に設けられたフランジボルト32は、上面30aと下面30bとをネジ止めしている。凹部36は、粒子線Bが照射される部分であって、ターゲット体50は、凹部36の裏面に保持される。
下面30bには凹部34が形成されている。凹部34は、開口径よりも底面の径が小さい形状を有している。
下面30bには凹部34が形成されている。凹部34は、開口径よりも底面の径が小さい形状を有している。
図6に示すように、ターゲット体50は、照射管路部122bのうちの凹部36の底面と凹部34の底面とに挟まれた部分を含む一部に保持されている。本実施形態では、ターゲット体50が位置する凹部36の底面と凹部34の底面とに挟まれた部分が粒子線Bの照射位置になる。
ターゲット体50を保持する部分は、方向F1に向かって照射管路部122bが狭くなるように上面30a、下面30bそれぞれの裏面に斜面37を有している。斜面37の間に保持されたターゲット体50が当接する部分には、規制部38が形成されている。規制部38及び斜面37は、照射管路部122b内でターゲット体50を保持する留置機構の一部になっている。
斜面37を有する留置機構は、方向F1に向かって搬送されてきたターゲット体50がスムーズに挿入されて規制部38に当接する。このとき、冷却水Wが方向F1に流れ続けているから、ターゲット体50は規制部38に押しつけられて上昇が規制され、固定される。
ターゲット体50を保持する部分は、方向F1に向かって照射管路部122bが狭くなるように上面30a、下面30bそれぞれの裏面に斜面37を有している。斜面37の間に保持されたターゲット体50が当接する部分には、規制部38が形成されている。規制部38及び斜面37は、照射管路部122b内でターゲット体50を保持する留置機構の一部になっている。
斜面37を有する留置機構は、方向F1に向かって搬送されてきたターゲット体50がスムーズに挿入されて規制部38に当接する。このとき、冷却水Wが方向F1に流れ続けているから、ターゲット体50は規制部38に押しつけられて上昇が規制され、固定される。
次に、上記留置機構について説明する。
図8、図9(a)及び図9(b)は、留置機構を説明するための図である。図8は、図5中に示した一点鎖線でターゲット保持部3を切断し、切断面を矢線VIII、VIIIの方向に見た断面図である。図9(b)は、図6の部分拡大図である。図9(a)は、図9(b)中に示した一点鎖線で照射フランジ30を切断し、切断面を矢線IXb、IXbの方向に見た断面図である。
図8、図9(a)及び図9(b)は、留置機構を説明するための図である。図8は、図5中に示した一点鎖線でターゲット保持部3を切断し、切断面を矢線VIII、VIIIの方向に見た断面図である。図9(b)は、図6の部分拡大図である。図9(a)は、図9(b)中に示した一点鎖線で照射フランジ30を切断し、切断面を矢線IXb、IXbの方向に見た断面図である。
ターゲット保持部3は、冷却水Wが流動する照射管路12と、ターゲット体50が粒子線の照射を受ける照射位置にターゲット体50を留めるための留置機構を内部に備えている。前述したように、搬送管路1はターゲット保持部3の照射管路12と連通し、留置機構は、照射管路12内にあってターゲット体50の上昇を規制する規制部38と、照射管路12の内壁の対向する二方からそれぞれ対向する側に突出する突出部39と、を備えている。留置機構は、ターゲット体50を規制部38と二つの突出部39とによって規制部38と二つの突出部39とによってターゲット体50を支持した状態でターゲット保持部3に遊挿している。本実施形態では、規制部38と二つの突出部39が留置機構を構成する。
上記の本実施形態は、ターゲット保持部3においてターゲット体50を遊びがある状態で三方向から支持することができる。このような本実施形態は、ターゲット体50への粒子線Bの照射中にはターゲット体50を規制部38に付勢する力を加えてターゲット体50を固定しておくことができる。また、本実施形態は、粒子線Bの照射に異常が生じた場合には付勢する力をなくし、ターゲット体50を照射位置から速やかに取り外すことができる。
また、搬送機構を構成する搬送管路1及びポンプ9は、ターゲット体50の照射位置への搬送中及び粒子線Bの照射中、留置機構に対して重力方向の下方から上方に向かって冷却水Wを流動させている。このような本実施形態は、冷却水Wの圧力によってターゲット体50を規制部38に付勢し、冷却水Wの流動を停止することによってターゲット体50を照射位置から落下させて取り外すことが可能になる。
なお、図8に示したターゲット保持部3は、斜面37が重力方向の下方から上方に向けて高くなるように配置されている。ターゲット体50がターゲット保持部3の照射位置に搬送される際、ターゲット体50は、方向F1に向けて搬送されてくる。
なお、図8に示したターゲット保持部3は、斜面37が重力方向の下方から上方に向けて高くなるように配置されている。ターゲット体50がターゲット保持部3の照射位置に搬送される際、ターゲット体50は、方向F1に向けて搬送されてくる。
上記の構成によるターゲット体50の搬送への作用をより具体的に説明する。
図8、図9(a)及び図9(b)に示すように、二つの突出部39は、断面を上面30aの側から見た場合、照射管路部122bにおいて内壁からそれぞれ内側に向かって突出する矩形形状の部分である。一方、下面30bの側から見た場合には矩形形状の一部である矩形部分391と、端部がターゲット体50の周に沿う部分円形状になっている切欠部392と、を有している。切欠部392の上面は、斜面37になっている。
規制部38は、ターゲット体50が斜面37の部分円形状の部分に当接した場合に二つの斜面37の間でターゲット体50に当接する。ターゲット体50は、二つの突出部39と規制部38との三点で支持される。そして、照射管路部122b内において冷却水Wが方向F1の向きに流動するので、ターゲット体50は上方に向かう力を受けながら、上方への移動を規制部38により規制される。上方に向かう力と規制部38の規制力とによってターゲット体50が照射位置に固定される。
図8、図9(a)及び図9(b)に示すように、二つの突出部39は、断面を上面30aの側から見た場合、照射管路部122bにおいて内壁からそれぞれ内側に向かって突出する矩形形状の部分である。一方、下面30bの側から見た場合には矩形形状の一部である矩形部分391と、端部がターゲット体50の周に沿う部分円形状になっている切欠部392と、を有している。切欠部392の上面は、斜面37になっている。
規制部38は、ターゲット体50が斜面37の部分円形状の部分に当接した場合に二つの斜面37の間でターゲット体50に当接する。ターゲット体50は、二つの突出部39と規制部38との三点で支持される。そして、照射管路部122b内において冷却水Wが方向F1の向きに流動するので、ターゲット体50は上方に向かう力を受けながら、上方への移動を規制部38により規制される。上方に向かう力と規制部38の規制力とによってターゲット体50が照射位置に固定される。
このようなターゲット保持部3によれば、照射の終了後、ターゲット体50は重力により下方に落下する。このため、ターゲット体50の回収時には保持が解消する。そして、冷却水Wの流れ方向を切り換えて方向F2に流したとき、ターゲット体50は冷却水Wに浸漬されながら方向F2に搬送される。
また、このような構成によれば、何らかのトラブルで冷却水Wの流動が停止した場合にもターゲット体50の保持を速やかに解消し、ターゲット体50を照射位置から外すことができる。このため、本実施形態は、冷却水Wが流れていないときターゲット体50に粒子線Bが照射されて大量の熱が発生して搬送管路1が溶けて損なわれることを防ぐことができる。
また、このような構成によれば、何らかのトラブルで冷却水Wの流動が停止した場合にもターゲット体50の保持を速やかに解消し、ターゲット体50を照射位置から外すことができる。このため、本実施形態は、冷却水Wが流れていないときターゲット体50に粒子線Bが照射されて大量の熱が発生して搬送管路1が溶けて損なわれることを防ぐことができる。
図10は、粒子線Bの照射中のターゲット体50の位置について説明するための図である。なお、図10では、ターゲット体50の位置を明確に示すため、突出部39の図示を略している。
粒子線Bは、凹部36の底面に照射される。照射管路部122b内は冷却水Wに満たされていて、照射された粒子線Bは凹部36の底面と照射管路部122bとの間のターゲット保持部3の材料を通ってターゲット体50の上面に照射される。照射された粒子線Bは、ターゲット体50の凹部34の側にある冷却水W内で停止する。なお、ターゲット保持部3の材料には複数の金属が候補になり得るが、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、ニオブ、タンタルとすることができる。
粒子線Bは、凹部36の底面に照射される。照射管路部122b内は冷却水Wに満たされていて、照射された粒子線Bは凹部36の底面と照射管路部122bとの間のターゲット保持部3の材料を通ってターゲット体50の上面に照射される。照射された粒子線Bは、ターゲット体50の凹部34の側にある冷却水W内で停止する。なお、ターゲット保持部3の材料には複数の金属が候補になり得るが、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、ニオブ、タンタルとすることができる。
上記の粒子線Bの照射に好適な条件として、本実施形態では、照射管路部122bにおける粒子線Bの照射方向のターゲット体50の位置を、以下のように設定した。
すなわち、図10中に示す厚さt1は、ターゲット体50の粒子線Bの照射を受ける側の上面と、上面に対向する照射管路部122bの面との距離である。厚さt2は、ターゲット体50の上面に対する下面と、下面に対向する照射管路部122bの面との距離である。照射管路部122b内は、冷却水Wによって満たされており、ターゲット体50の上面、下面には、それぞれ厚さt1、厚さt2の冷却水Wの層が形成されていることになる。また、厚さt3はターゲット保持部3の凹部36の底面から照射管路部122bまでの材料(例えばアルミニウム)の厚さであり、厚さt4は照射管路部122bから凹部34の底面までの材料の厚さである。厚さt1、t2、t3、t4は、粒子のエネルギー及び種類に依存して相違する。なお、本実施形態のターゲット体50は、円盤形状を有するものとする。
すなわち、図10中に示す厚さt1は、ターゲット体50の粒子線Bの照射を受ける側の上面と、上面に対向する照射管路部122bの面との距離である。厚さt2は、ターゲット体50の上面に対する下面と、下面に対向する照射管路部122bの面との距離である。照射管路部122b内は、冷却水Wによって満たされており、ターゲット体50の上面、下面には、それぞれ厚さt1、厚さt2の冷却水Wの層が形成されていることになる。また、厚さt3はターゲット保持部3の凹部36の底面から照射管路部122bまでの材料(例えばアルミニウム)の厚さであり、厚さt4は照射管路部122bから凹部34の底面までの材料の厚さである。厚さt1、t2、t3、t4は、粒子のエネルギー及び種類に依存して相違する。なお、本実施形態のターゲット体50は、円盤形状を有するものとする。
また、上記条件によれば、ターゲット体50が無い状態で粒子線Bを照射する誤作動(空射ち)が起こった場合、凹部34の側のターゲット保持部3に熱が発生する。本実施形態は、凹部34の側に熱電対等の温度センサを設けて凹部34の側の温度を観測することにより、粒子線Bの空射ちを検出して早期に対応することが可能になる。
(ターゲット搬送方法)
以上説明したターゲット搬送システム100は、核種を生成するための材料を少なくとも含むターゲット体50が搬送される搬送管路1内にターゲット体50を導入する導入工程と、導入されたターゲット体50を加速器10から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部3まで搬送管路1内を流動すると共にターゲット体を冷却する流体によって搬送する搬送工程と、ターゲット保持部3におけるターゲット体50に対する粒子線の照射中にはターゲット体50の搬送方向に流体を流動させる流動工程と、ターゲット保持部3におけるターゲット体50に対する粒子線の照射終了後、ターゲット体50を搬送管路1から流体によって回収する回収工程と、を含んでいる。
以上説明したターゲット搬送システム100は、核種を生成するための材料を少なくとも含むターゲット体50が搬送される搬送管路1内にターゲット体50を導入する導入工程と、導入されたターゲット体50を加速器10から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部3まで搬送管路1内を流動すると共にターゲット体を冷却する流体によって搬送する搬送工程と、ターゲット保持部3におけるターゲット体50に対する粒子線の照射中にはターゲット体50の搬送方向に流体を流動させる流動工程と、ターゲット保持部3におけるターゲット体50に対する粒子線の照射終了後、ターゲット体50を搬送管路1から流体によって回収する回収工程と、を含んでいる。
つまり、本実施形態のターゲット搬送システムは、作業者がマニピュレータを使った遠隔操作によりターゲット体50をターゲット導入部5にセットする。そして、バルブ4a、4b、4c、4d等を切り換えた後にポンプ9を起動して冷却水Wを搬送管路1の内部で流動させる。このような操作により、ターゲット導入部5内のターゲット体50がターゲット保持部3の照射位置まで搬送される。ターゲット体50が照射位置に達した後、粒子線Bがターゲット体50に対して予め設定されている時間だけ照射される。
粒子線Bの照射終了後、作業者は、ポンプ9による冷却水Wの流れ方向を反転すると共に、バルブ4a、4b、4c、4d等を切り換える。このような操作により、ターゲット体50を規制部38に押し付ける方向の力が消失する。ターゲット体50は、突出部39から外れ、冷却水Wの中をターゲット導入部5に向かって搬送される。作業者は、ターゲット導入部5に達したターゲット体50を、マニピュレータを使って取り出すことによってターゲット体50を回収する。
粒子線Bの照射終了後、作業者は、ポンプ9による冷却水Wの流れ方向を反転すると共に、バルブ4a、4b、4c、4d等を切り換える。このような操作により、ターゲット体50を規制部38に押し付ける方向の力が消失する。ターゲット体50は、突出部39から外れ、冷却水Wの中をターゲット導入部5に向かって搬送される。作業者は、ターゲット導入部5に達したターゲット体50を、マニピュレータを使って取り出すことによってターゲット体50を回収する。
以上説明した本実施形態は、搬送管路1内を流動する冷却水Wにより、ターゲット体50をターゲット保持部3まで搬送するから、ターゲット搬送システムに必須の冷却機構を利用してターゲット体50を搬送することができる。このため、冷却水Wを循環させる機構とターゲット体50を搬送する機構を共用し、ターゲット搬送システム100の構成を小型化、簡易化することに有利である。また、冷却水Wを流動させる機構は、ターゲット保持部3の近くに機械的、電子的に駆動する構成を設けずに実現することができるので、放射線による電子部品の故障や部材の劣化等、放射線の悪影響による装置故障を避けることができる。このような本実施形態は、加速器を使ったRIの製造において、構成の簡易化及び小型化に有利であって、しかも構成部品が放射線による損傷等の影響を受け難いターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット体搬送方法を実現することができる。
また、ターゲット保持部におけるターゲット体に対する粒子線の照射中にはターゲット体の搬送方向に流体を流動させ続けるため、粒子線の照射開始と同時に粒子線の照射中にターゲット体50を冷却し続けることができる。
また、ターゲット保持部におけるターゲット体に対する粒子線の照射中にはターゲット体の搬送方向に流体を流動させ続けるため、粒子線の照射開始と同時に粒子線の照射中にターゲット体50を冷却し続けることができる。
ただし、本実施形態は、ターゲット体50を冷却または搬送することに冷却水Wを使用することに限定されるものではない。例えばヘリウムガスや等の気体を流体に使用するものであってもよい。さらに、本実施形態は、水以外の液体として、液体金属(ナトリウム、水銀等)を使用することも考えられる。
また、本実施形態は、ターゲット体50をターゲット保持部3に向けて搬送する場合とターゲット導入部5に向けて搬送する場合とで冷却水の流れ方向を反対にする構成に限定されるものではない。本実施形態は、粒子線Bの照射の前後で同じ方向に冷却水Wを流動させてターゲット体50をターゲット保持部3またはターゲット導入部5に搬送するものであってもよい。なお、このような構成は、規制部38や突出部39の構成及び搬送管路1の配置を適宜変更することによって実現することができる。
また、本実施形態は、ターゲット体50をターゲット保持部3に向けて搬送する場合とターゲット導入部5に向けて搬送する場合とで冷却水の流れ方向を反対にする構成に限定されるものではない。本実施形態は、粒子線Bの照射の前後で同じ方向に冷却水Wを流動させてターゲット体50をターゲット保持部3またはターゲット導入部5に搬送するものであってもよい。なお、このような構成は、規制部38や突出部39の構成及び搬送管路1の配置を適宜変更することによって実現することができる。
冷却水Wの流れ方向を変更しない場合、例えば、ターゲット体50の保持部が弾性的にターゲット体50を保持するように構成することが考えられる。このような場合、ポンプ9は、ターゲット体50をターゲット保持部3に搬送するときよりもターゲット導入部5に搬送するときに回転速度を高め、ターゲット体50にかかる圧力を高めるものであってもよい。このようにした場合、ターゲット体50は、粒子線Bの照射時には保持部に保持され、照射終了後には保持部から外れて照射前の搬送方向と同じ方向に搬送されるようになる。なお、このような動作を行う場合、ポンプ9として回転速度の変更範囲が広範囲なものを用いることが好ましい。
上記実施形態および変形例は以下の技術思想を包含するものである。
(1)核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される搬送管路と、前記ターゲット体を保持し、加速器から出力される粒子線を前記ターゲット体に照射させるターゲット保持部と、前記搬送管路内を搬送方向に流動すると共に前記ターゲット体を冷却する流体により、前記ターゲット体を前記ターゲット保持部まで搬送する搬送機構と、を含み、前記搬送機構は、前記ターゲット保持部における前記粒子線の照射中には前記搬送管路内で前記流体を前記搬送方向に流動させ、前記粒子線の照射終了後には前記ターゲット体を前記搬送管路から前記流体によって回収する、ターゲット搬送システム。
(2)前記搬送機構による前記ターゲット体の搬送に使用される前記流体を冷却する冷却機構をさらに備える、(1)のターゲット搬送システム。
(3)前記搬送機構は、前記ターゲット体の回収時に前記搬送方向と反対の方向に前記流体を流動させる、(1)または(2)のターゲット搬送システム。
(4)前記ターゲット保持部は、前記流体が流動する照射管路と、前記ターゲット体が前記粒子線の照射を受ける照射位置に前記ターゲット体を留めるための留置機構とを内部に備え、前記搬送管路が前記照射管路と連通し、前記留置機構は、前記照射管路内にあって前記ターゲット体の上昇を規制する規制部と、前記照射管路の内壁の対向する二方からそれぞれ対向する側に突出する突出部と、を備え、前記規制部と二つの前記突出部とによって前記ターゲット体を支持した状態で前記ターゲット保持部に遊挿する、(1)から(3)のいずれか一つのターゲット搬送システム。
(5)前記搬送機構は、前記ターゲット体の前記照射位置への搬送中及び前記粒子線の照射中、前記留置機構に対して重力方向の下方から上方に向かって前記流体を流動させる、(4)のターゲット搬送システム。
(6)前記ターゲット体が円盤形状を有し、前記搬送管路内の、長手方向及び幅方向と直交する高さ方向の最大長さは、前記円盤形状の直径より小さい、(1)から(5)のいずれか一つのターゲット搬送システム。
(7)(1)から(6)のいずれか一つのターゲット搬送システムで使用されるターゲット体であって、粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも広い、ターゲット体。
(8)核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される管路内に前記ターゲット体を導入する導入工程と、導入された前記ターゲット体を、当該ターゲット体が加速器から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部まで前記管路内を流動する流体によって搬送する搬送工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射中には前記ターゲット体の搬送方向に前記流体を流動させる流動工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射終了後、前記ターゲット体を前記管路から前記流体によって回収する回収工程と、を含む、ターゲット搬送方法。
(9)核種を生成するための材料を少なくとも含み、粒子線が照射されるターゲット体であって、前記粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも長い、ターゲット体。
(1)核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される搬送管路と、前記ターゲット体を保持し、加速器から出力される粒子線を前記ターゲット体に照射させるターゲット保持部と、前記搬送管路内を搬送方向に流動すると共に前記ターゲット体を冷却する流体により、前記ターゲット体を前記ターゲット保持部まで搬送する搬送機構と、を含み、前記搬送機構は、前記ターゲット保持部における前記粒子線の照射中には前記搬送管路内で前記流体を前記搬送方向に流動させ、前記粒子線の照射終了後には前記ターゲット体を前記搬送管路から前記流体によって回収する、ターゲット搬送システム。
(2)前記搬送機構による前記ターゲット体の搬送に使用される前記流体を冷却する冷却機構をさらに備える、(1)のターゲット搬送システム。
(3)前記搬送機構は、前記ターゲット体の回収時に前記搬送方向と反対の方向に前記流体を流動させる、(1)または(2)のターゲット搬送システム。
(4)前記ターゲット保持部は、前記流体が流動する照射管路と、前記ターゲット体が前記粒子線の照射を受ける照射位置に前記ターゲット体を留めるための留置機構とを内部に備え、前記搬送管路が前記照射管路と連通し、前記留置機構は、前記照射管路内にあって前記ターゲット体の上昇を規制する規制部と、前記照射管路の内壁の対向する二方からそれぞれ対向する側に突出する突出部と、を備え、前記規制部と二つの前記突出部とによって前記ターゲット体を支持した状態で前記ターゲット保持部に遊挿する、(1)から(3)のいずれか一つのターゲット搬送システム。
(5)前記搬送機構は、前記ターゲット体の前記照射位置への搬送中及び前記粒子線の照射中、前記留置機構に対して重力方向の下方から上方に向かって前記流体を流動させる、(4)のターゲット搬送システム。
(6)前記ターゲット体が円盤形状を有し、前記搬送管路内の、長手方向及び幅方向と直交する高さ方向の最大長さは、前記円盤形状の直径より小さい、(1)から(5)のいずれか一つのターゲット搬送システム。
(7)(1)から(6)のいずれか一つのターゲット搬送システムで使用されるターゲット体であって、粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも広い、ターゲット体。
(8)核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される管路内に前記ターゲット体を導入する導入工程と、導入された前記ターゲット体を、当該ターゲット体が加速器から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部まで前記管路内を流動する流体によって搬送する搬送工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射中には前記ターゲット体の搬送方向に前記流体を流動させる流動工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射終了後、前記ターゲット体を前記管路から前記流体によって回収する回収工程と、を含む、ターゲット搬送方法。
(9)核種を生成するための材料を少なくとも含み、粒子線が照射されるターゲット体であって、前記粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも長い、ターゲット体。
この出願は、2018年9月25日に出願された日本出願特願2018-179260号を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
1・・・搬送管路
1a-1k・・・搬送管路部
1ff、1aa・・・端部
1g・・・搬送管路部
3・・・ターゲット保持部
4a-4f・・・バルブ
5・・・ターゲット導入部
6・・・タンク
7・・・流量計
9・・・ポンプ
10・・・加速器
12・・・照射管路
17・・・搬送機構
30・・・照射フランジ
30a、122c・・・上面
30b、122d・・・下面
32・・・フランジボルト
33・・・円形溝
34、35、36・・・凹部
37・・・斜面
38・・・規制部
39・・・突出部
50・・・ターゲット体
60・・・熱交換器
81、82・・・圧力計
100・・・ターゲット搬送システム
121・・・継手部
121a・・・空隙
122・・・管路部
122a・・・嵌合溝
122b・・・照射管路部
391・・・矩形部分
392・・・切欠部
B・・・粒子線
F1、F2・・・方向
G・・・地下ピット
H・・・照射室
S・・・遮蔽部材
1a-1k・・・搬送管路部
1ff、1aa・・・端部
1g・・・搬送管路部
3・・・ターゲット保持部
4a-4f・・・バルブ
5・・・ターゲット導入部
6・・・タンク
7・・・流量計
9・・・ポンプ
10・・・加速器
12・・・照射管路
17・・・搬送機構
30・・・照射フランジ
30a、122c・・・上面
30b、122d・・・下面
32・・・フランジボルト
33・・・円形溝
34、35、36・・・凹部
37・・・斜面
38・・・規制部
39・・・突出部
50・・・ターゲット体
60・・・熱交換器
81、82・・・圧力計
100・・・ターゲット搬送システム
121・・・継手部
121a・・・空隙
122・・・管路部
122a・・・嵌合溝
122b・・・照射管路部
391・・・矩形部分
392・・・切欠部
B・・・粒子線
F1、F2・・・方向
G・・・地下ピット
H・・・照射室
S・・・遮蔽部材
Claims (8)
- 核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される搬送管路と、
前記ターゲット体を保持し、加速器から出力される粒子線を前記ターゲット体に照射させるターゲット保持部と、
前記搬送管路内を搬送方向に流動すると共に前記ターゲット体を冷却する流体により、前記ターゲット体を前記ターゲット保持部まで搬送する搬送機構と、を含み、
前記搬送機構は、前記ターゲット保持部における前記粒子線の照射中には前記搬送管路内で前記流体を前記搬送方向に流動させ、前記粒子線の照射終了後には前記ターゲット体を前記搬送管路から前記流体によって回収する、ターゲット搬送システム。 - 前記搬送機構による前記ターゲット体の搬送に使用される前記流体を冷却する冷却機構をさらに備える、請求項1に記載のターゲット搬送システム。
- 前記搬送機構は、前記ターゲット体の回収時に前記搬送方向と反対の方向に前記流体を流動させる、請求項1または2に記載のターゲット搬送システム。
- 前記ターゲット保持部は、前記流体が流動する照射管路と、前記ターゲット体が前記粒子線の照射を受ける照射位置に前記ターゲット体を留めるための留置機構とを内部に備え、前記搬送管路が前記照射管路と連通し、
前記留置機構は、前記照射管路内にあって前記ターゲット体の上昇を規制する規制部と、前記照射管路の内壁の対向する二方からそれぞれ対向する側に突出する突出部と、を備え、前記規制部と二つの前記突出部とによって前記ターゲット体を支持した状態で前記ターゲット保持部に遊挿する、請求項1に記載のターゲット搬送システム。 - 前記搬送機構は、前記ターゲット体の前記照射位置への搬送中及び前記粒子線の照射中、前記留置機構に対して重力方向の下方から上方に向かって前記流体を流動させる、請求項4に記載のターゲット搬送システム。
- 前記ターゲット体が円盤形状を有し、前記搬送管路内の、長手方向及び幅方向と直交する高さ方向の最大長さは、前記円盤形状の直径より小さい、請求項1に記載のターゲット搬送システム。
- 請求項1に記載のターゲット搬送システムで使用されるターゲット体であって、
粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも広い、ターゲット体。 - 核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される管路内に前記ターゲット体を導入する導入工程と、
導入された前記ターゲット体を、当該ターゲット体が加速器から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部まで前記管路内を流動すると共に前記ターゲット体を冷却する流体によって搬送する搬送工程と、
前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射中には前記ターゲット体の搬送方向に前記流体を流動させる流動工程と、
前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射終了後、前記ターゲット体を前記管路から前記流体によって回収する回収工程と、
を含む、ターゲット搬送方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201980057140.3A CN112640001A (zh) | 2018-09-25 | 2019-09-06 | 靶搬运系统、靶体及靶搬运方法 |
EP19865590.4A EP3859750A4 (en) | 2018-09-25 | 2019-09-06 | TARGET TRANSPORT SYSTEM, TARGET BODY AND TARGET TRANSPORT PROCEDURES |
JP2020548339A JP7072666B2 (ja) | 2018-09-25 | 2019-09-06 | ターゲット搬送システム及びターゲット搬送方法 |
KR1020217006239A KR20210064189A (ko) | 2018-09-25 | 2019-09-06 | 타겟 반송 시스템, 타겟체 및 타겟 반송 방법 |
US17/278,891 US20220051828A1 (en) | 2018-09-25 | 2019-09-06 | Target transport system, target body, and target transport method |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018179260 | 2018-09-25 | ||
JP2018-179260 | 2018-09-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020066557A1 true WO2020066557A1 (ja) | 2020-04-02 |
Family
ID=69953442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/035253 WO2020066557A1 (ja) | 2018-09-25 | 2019-09-06 | ターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット搬送方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220051828A1 (ja) |
EP (1) | EP3859750A4 (ja) |
JP (1) | JP7072666B2 (ja) |
KR (1) | KR20210064189A (ja) |
CN (1) | CN112640001A (ja) |
TW (1) | TW202022892A (ja) |
WO (1) | WO2020066557A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112102979B (zh) * | 2020-07-30 | 2023-06-16 | 复旦大学附属肿瘤医院 | 一种回旋加速器放射性固体靶的靶片自动回收方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6276499A (ja) | 1985-09-30 | 1987-04-08 | 日本原子力研究所 | 原子炉の照射筒 |
JPH11273896A (ja) * | 1998-03-24 | 1999-10-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 核破砕中性子源用水銀ターゲット構造 |
JP2008268127A (ja) | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 固体ターゲット回収装置 |
JP2018179260A (ja) | 2017-04-20 | 2018-11-15 | 住友ゴム工業株式会社 | 積層ゴム支承の製造方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0617169B2 (ja) * | 1985-08-21 | 1994-03-09 | 株式会社小坂研究所 | 半導体ウエハの搬送方法 |
WO1997007122A2 (en) * | 1995-08-09 | 1997-02-27 | Washington University | PRODUCTION OF 64Cu AND OTHER RADIONUCLIDES USING A CHARGED-PARTICLE ACCELERATOR |
JP2002045159A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-02-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電子線殺菌装置 |
US9336915B2 (en) * | 2011-06-17 | 2016-05-10 | General Electric Company | Target apparatus and isotope production systems and methods using the same |
KR101443513B1 (ko) * | 2013-03-27 | 2014-09-19 | 조선대학교산학협력단 | 방사성 동위원소 생산용 표적장치를 이용한 f-18 방사성 동위원소 생산방법 |
US9991013B2 (en) * | 2015-06-30 | 2018-06-05 | General Electric Company | Production assemblies and removable target assemblies for isotope production |
CN106128539B (zh) * | 2016-08-30 | 2019-01-22 | 中广核研究院有限公司 | 一种利用压水堆核电站生产医用短寿期放射源的系统 |
-
2019
- 2019-09-06 CN CN201980057140.3A patent/CN112640001A/zh active Pending
- 2019-09-06 KR KR1020217006239A patent/KR20210064189A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-09-06 US US17/278,891 patent/US20220051828A1/en not_active Abandoned
- 2019-09-06 JP JP2020548339A patent/JP7072666B2/ja active Active
- 2019-09-06 EP EP19865590.4A patent/EP3859750A4/en not_active Withdrawn
- 2019-09-06 WO PCT/JP2019/035253 patent/WO2020066557A1/ja active Application Filing
- 2019-09-23 TW TW108134264A patent/TW202022892A/zh unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6276499A (ja) | 1985-09-30 | 1987-04-08 | 日本原子力研究所 | 原子炉の照射筒 |
JPH11273896A (ja) * | 1998-03-24 | 1999-10-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 核破砕中性子源用水銀ターゲット構造 |
JP2008268127A (ja) | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 固体ターゲット回収装置 |
JP2018179260A (ja) | 2017-04-20 | 2018-11-15 | 住友ゴム工業株式会社 | 積層ゴム支承の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3859750A4 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3859750A4 (en) | 2022-05-18 |
JP7072666B2 (ja) | 2022-05-20 |
EP3859750A1 (en) | 2021-08-04 |
CN112640001A (zh) | 2021-04-09 |
KR20210064189A (ko) | 2021-06-02 |
JPWO2020066557A1 (ja) | 2021-06-10 |
TW202022892A (zh) | 2020-06-16 |
US20220051828A1 (en) | 2022-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11582857B2 (en) | High power ion beam generator systems and methods | |
WO2020066557A1 (ja) | ターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット搬送方法 | |
Silva et al. | A versatile apparatus for on-line emission channeling experiments | |
US20060285624A1 (en) | Solid target system for the handling of a Cu-64 target | |
JP6478288B2 (ja) | X線発生装置及びx線分析装置 | |
US10354771B2 (en) | Isotope production system having a target assembly with a graphene target sheet | |
JP6658324B2 (ja) | X線発生装置 | |
Shu et al. | Front end designs for the 7 GeV advanced photon source | |
RU2228553C2 (ru) | Нейтронопроизводящее устройство электроядерной установки | |
KR102044776B1 (ko) | 윈도우 포일 용이 교체 구조를 포함하는 동위원소 생산용 타겟 | |
JP6979334B2 (ja) | 自己シールド型サイクロトロンシステム | |
JP2023542072A (ja) | アイソトープを製造する方法及びシステム | |
US20240047094A1 (en) | Target irradiaton system and an effector for the same | |
WO2020196793A1 (ja) | ターゲット照射システム、及び固体ターゲットからの放射性同位元素の回収方法 | |
US20220377872A1 (en) | Beamline isolation window for a particle accelerator | |
Kuzay | Functional description of APS beamline front ends | |
KR102625405B1 (ko) | 자기실드형 사이클로트론시스템 | |
JPS6069594A (ja) | 核融合炉のブランケツト装置 | |
Perini | Complex systems and challenging mechanical structures for high energy physic experiments. Some examples from the Neutrino Platform. | |
JP2022152583A (ja) | Ri製造装置、及びターゲット収容装置 | |
Negoita et al. | Improved Design of EURISOL Fission Target Systems and Handling | |
JPH0237680B2 (ja) | ||
van den Brandt | Mechanical Design of Storage Cells | |
Kuzay | Report on the value engineering workshop on APS beamline front ends | |
Kuzay | ANL/APS/TB-13 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19865590 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2020548339 Country of ref document: JP |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019865590 Country of ref document: EP Effective date: 20210426 |