WO2020196793A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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WO2020196793A1
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target
solid
irradiation
dissolution
solid target
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PCT/JP2020/013835
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English (en)
French (fr)
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博紀 樋口
フランシスコ ゲラゴメズ
重治 越智
愛実 谷口
喜信 村上
敬 小田
悟史 上野
雄貴 山口
Original Assignee
住友重機械工業株式会社
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    • 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
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F7/00—Shielded cells or rooms
    • 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
    • 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
    • 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
    • H05H13/00—Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons

Definitions

  • Patent Document 1 a self-shielding cyclotron system is known that accommodates a cyclotron inside and has a self-shield that suppresses the radiation emitted from the cyclotron from being emitted to the outside.
  • an apparatus has been developed for obtaining a solid radioisotope (RI: Radio Isotope) by irradiating a target having a metal layer with a charged particle beam.
  • RI Radio Isotope
  • Such radioisotopes are used for producing radiopharmaceuticals used for PET examinations (positron emission tomography examinations) and the like in hospitals and the like.
  • a target to which a solid radioisotope is attached is transported to a dissolution device, and the RI is recovered by dissolving the radioisotope in the dissolution device.
  • the target after irradiation with charged particle beams is activated. Therefore, it is required to take out the target from the irradiation device and quickly dissolve the radioisotope in the dissolving device.
  • An object of the present invention is to provide a target irradiation system capable of taking out a target from an irradiation device and quickly dissolving the radioisotope in the dissolving device, and a method for recovering the radioisotope from a solid target.
  • the target irradiation system is a target irradiation system that irradiates a solid target having a metal layer with a charged particle beam emitted from a particle accelerator to generate a radioisotope of the metal layer, and is provided in a building.
  • a target irradiation device that is placed indoors and holds the solid target at the irradiation position of the charged particle beam to enable irradiation of the solid target with the charged particle beam, and a target irradiation device that is placed indoors and uses the target irradiation device to generate the charged particle beam.
  • a solubilizer for dissolving the radioisotope adhering to the irradiated solid target is provided.
  • the target irradiation device holds the solid target at the irradiation position of the charged particle beam and enables the solid target to be irradiated with the charged particle beam.
  • a radioactive isotope is formed in the portion of the metal layer of the solid target that is irradiated with the charged particle beam.
  • the dissolution device dissolves the radioisotope adhering to the solid target that has been irradiated with the charged particle beam by the target irradiation device. This makes it possible to recover the radioactive isotope by recovering the solution.
  • the target irradiation device and the melting device are arranged in a room provided in the building.
  • both the step of irradiating the solid target with the charged particle beam and the step of recovering the radioisotope by dissolution are performed indoors. Therefore, the solid target can be taken out from the target irradiation device and the radioisotope can be quickly dissolved in the dissolution device.
  • the target irradiation system may further include a support portion that supports the target irradiation device against the floor of the room, and the dissolution device may be supported by the support portion against the floor.
  • the target irradiation device and the melting device are supported by a common support portion, both can be arranged at close positions.
  • the target irradiation system may further include a transport device for transporting the solid target released by the target irradiation device to the melting device.
  • the solid target can be quickly transported from the target irradiation device to the melting device.
  • the target irradiation system is provided indoors and further includes a shielding shield that houses the particle accelerator and the target irradiation device and shields the radiation emitted from the particle accelerator and the target irradiation device, and the melting device is a shielding shield. It may be provided inside. In this case, the shielding shield can shield the radiation when transporting the solid target from the target irradiator to the dissolving device.
  • the target irradiation system further includes a transfer device for transporting a solid target from the target irradiation device to the melting device and a control unit, and the control unit is held by the target irradiation device after irradiating the metal layer with a charged particle beam.
  • the transport device may be controlled to transport the solid target to the melting device.
  • the control unit automatically transports the solid target by the transport device.
  • the exposure to the worker can be further suppressed.
  • the control unit automatically transports the solid target, so that the working time can be shortened.
  • the target irradiation system is provided indoors, contains a particle accelerator and a target irradiation device inside, and further includes a shielding shield that shields the radiation emitted from the particle accelerator and the target irradiation device, and a melting device in the shielding shield.
  • a housing unit that covers the housing unit and an exhaust unit that exhausts the gas in the housing unit to the outside of the shielding shield may be provided.
  • the accommodating portion suppresses the diffusion of gas into the shielding shield. Further, the gas in the accommodating portion is discharged to the outside of the shielding shield by the exhaust portion. This makes it possible to prevent other equipment in the shielding shield from being corroded by the gas.
  • the target irradiation system further comprises a support device for supporting the solid target, the target irradiation device includes an irradiation port from which charged particle beams are emitted, and the dissolution device includes a dissolution port for supplying and recovering the dissolution liquid.
  • the support device may be connected to the irradiation port and to the dissolution port. In this case, the support device can be used as a part of the target irradiation device and a part of the dissolution device.
  • the dissolution device may be provided with a plurality of dissolution ports for supplying and recovering the dissolution liquid.
  • the dissolution step of the radioisotope of a plurality of nuclides can be performed without the replacement work of the dissolution port.
  • the target irradiation system is a target irradiation system that irradiates a solid target having a metal layer with a charged particle beam emitted from a particle accelerator to generate a radioactive isotope of the metal layer, and the solid target is irradiated with a charged particle beam.
  • a target irradiation device that enables irradiation of a solid target with a charged particle beam, and a dissolution device that dissolves radioactive isotopes attached to a solid target that has been irradiated with a charged particle beam by the target irradiation device.
  • the target irradiation device and the melting device are arranged in the same room provided in the building. According to this target irradiation system, the same actions and effects as those of the above-mentioned target irradiation system can be obtained.
  • the step of irradiating the solid target with the charged particle beam, the step of transporting the solid target, and the step of recovering the radioisotope by dissolution are all performed in the shielding chamber. Therefore, the solid target can be taken out from the target irradiation device and the radioisotope can be quickly dissolved in the dissolution device. In addition, radiation can be shielded in each step.
  • a target irradiation system capable of taking out a target from an irradiation device and quickly dissolving the radioisotope in the dissolving device, and a method for recovering the radioisotope from a solid target.
  • FIG. 1 It is an enlarged view which shows the self-shielding type cyclotron provided with the target irradiation system which concerns on a modification.
  • FIG. 1 It is a conceptual block diagram which shows the target irradiation system which concerns on a modification.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the target irradiation system which concerns on a modification.
  • FIG. 1 It is the schematic which shows the main part of the target irradiation system shown in FIG.
  • FIG. It is a perspective view which shows an example of the specific structure of a target exchanger.
  • sectional drawing which shows the state which the support device was pressed against the irradiation port.
  • the self-shielding cyclotron system 100 includes a cyclotron 2 (particle accelerator), a target irradiation system 3, and a shielding shield 4.
  • the self-shielding cyclotron system 100 is installed on the floor 151 of the building in the cyclotron room 152 inside the building 150.
  • the cyclotron room 152 is a room covered with concrete (shielding wall). Therefore, the user can obtain the radioisotope on the spot in the building by using the self-shielding cyclotron system 100.
  • the shielding shield 4 separates the internal space of the building 150 (cyclotron chamber 152) from the internal space 120 of the self-shielding cyclotron system 100.
  • the internal space of the building 150 may be configured as a space in which other equipment can be installed or a worker or the like can pass through. Therefore, the one in which the cyclotron 2 is simply arranged in the room of the building is different from the self-shielding cyclotron system 100 of the present embodiment, and the surrounding walls constituting the room of the building do not correspond to the shielding shield 4.
  • the wall of the shield shield 4 is made of a material such as polyethylene, iron, lead, or heavy concrete.
  • the target substrate 13 shown in FIG. 2 is formed in a disk shape, but the shape and thickness are not particularly limited.
  • the material of the metal layer 11 as the target material include 64 Ni, 89 Y, 100 Mo, and 68 Zn.
  • Examples of the radioactive isotope 12 produced corresponding to the metal layer 11 include 64 Cu, 89 Zr, 99 m Tc, and 68 Ga.
  • the metal layer 11 is formed by subjecting the surface 10a of the target substrate 13 to a plating treatment. Further, not limited to the plating treatment, a plate-shaped metal layer may be attached to the target substrate 13.
  • the target irradiation system 3 irradiates the solid target 10 having the metal layer 11 with a charged particle beam emitted from the cyclotron 2 to generate a radioisotope of the metal layer 11.
  • the target irradiation system 3 includes a target irradiation device 20, a melting device 21, a transport device 22, and a control unit 50.
  • the target irradiation device 20 is arranged in a room (inside the cyclotron room 152) provided in the building 150, holds the solid target 10 at the irradiation position of the charged particle beam B, and irradiates the solid target 10 with the charged particle beam B. It is a device that enables.
  • the target irradiation device 20 holds the solid target 10 having the metal layer 11 at the irradiation position of the charged particle beam B. Further, the target irradiation device 20 releases the holding of the solid target 10 when the irradiation of the charged particle beam B to the solid target 10 is completed.
  • the target irradiation device 20 includes a fixed unit 23 and a movable unit 24.
  • the target irradiation device 20 holds the solid target 10 at the irradiation position RP by sandwiching the solid target 10 between the fixed unit 23 and the movable unit 24. Both the fixed unit 23 and the movable unit 24 are housed in the shielding shield 4.
  • the fixing unit 23 is a tubular member fixed to the outer peripheral portion of the cyclotron 2.
  • the fixed unit 23 is provided in a state of extending along the irradiation axis BL of the charged particle beam B emitted from the cyclotron 2 and protruding from the outer periphery of the cyclotron 2.
  • the fixed unit 23 includes an internal space 26 for passing the charged particle beam B at a position corresponding to the irradiation axis BL of the charged particle beam B.
  • the internal space 26 is formed so as to extend along the irradiation axis BL with the irradiation axis BL as the center line.
  • the fixed unit 23 and the internal space 26 are arranged so as to be inclined downward with respect to the horizontal direction.
  • the fixed unit 23 has a surface extending in the horizontal direction as a facing surface 23a facing the upper surface of the movable unit 24 on the lower end side.
  • the fixed unit 23 holds the solid target 10 at the position of the facing surface 23a.
  • a sealing member such as an O-ring is provided on the facing surface 23a.
  • the facing surface 23a also functions as a sealing surface for the solid target 10 by coming into contact with the solid target 10 via the sealing member.
  • the portion of the facing surface 23a where the internal space 26 opens corresponds to the irradiation position RP. Therefore, when the target irradiation device 20 holds the solid target 10, the metal layer 11 of the solid target 10 is held so as to be arranged in the opening of the internal space 26.
  • the fixed unit 23 is provided with a vacuum foil 25 at a position in the middle of the internal space 26.
  • the vacuum foil 25 keeps a region of the internal space 26 upstream of the vacuum foil 25 in a vacuum.
  • the fixed unit 23 has a flow path 27 for blowing a gas such as helium onto the charged particle beam B and the vacuum foil 25 arranged at the irradiation position.
  • the flow path 27 has a main flow path 27a and branch flow paths 27b and 27c branching from the main flow path 27a.
  • the branch flow path 27b extends toward the vacuum foil 25 and blows gas onto the vacuum foil 25.
  • the branch flow path 27c extends toward the irradiation position RP of the solid target 10 and blows gas onto the held solid target 10.
  • the movable unit 24 moves up and down with respect to the fixed unit 23.
  • the movable unit 24 is arranged at a position separated downward from the fixed unit 23.
  • the movable unit 24 is arranged at a position where the solid target 10 is sandwiched between the movable unit 24 and the fixed unit 23 (see FIG. 5).
  • the movable unit 24 has a columnar shape extending in the vertical direction.
  • the movable unit 24 is connected to a drive mechanism 28 that moves in the vertical direction on a part of the outer peripheral surface.
  • a small diameter portion 29 projecting upward is formed at the upper end of the movable unit 24.
  • the diameter of the small diameter portion 29 is at least smaller than the diameter of the inner peripheral portion of the transport tray 60 described later. As a result, the small diameter portion 29 passes through the through hole on the inner peripheral side of the transport tray 60, comes into contact with the solid target 10, and presses the solid target 10 against the upper fixing unit 23.
  • the movable unit 24 has a surface on the upper end side of the small diameter portion 29 that spreads in the horizontal direction as a facing surface 24a facing the facing surface 23a of the fixed unit 23.
  • a sealing member such as an O-ring is provided on the facing surface 24a.
  • the facing surface 24a also functions as a sealing surface for the solid target 10 by coming into contact with the solid target 10 via the sealing member.
  • the dissolution device 21 is a device that is arranged in a room (inside the cyclotron room 152) and dissolves the radioisotope adhering to the solid target 10 that has been irradiated with the charged particle beam B by the target irradiation device 20.
  • the melting device 21 dissolves the metal layer 11 containing the radioactive isotope in the solid target 10.
  • the melting device 21 includes a fixed unit 40 and a movable unit 41.
  • the melting device 21 sandwiches and holds the solid target 10 between the fixed unit 40 and the movable unit 41.
  • the melting device 21 supplies a dissolution liquid to at least the metal layer 11 while holding the solid target 10, dissolves the metal of the metal layer 11 containing a radioisotope in the dissolution liquid, and dissolves the dissolution liquid. Recover the entire radioisotope. Hydrochloric acid, nitric acid, etc. are used as the solution.
  • the fixed unit 40 and the movable unit 41 are housed in the shielding shield 4.
  • the fixed unit 40 is arranged at a position separated from the fixed unit 23 of the target irradiation device 20 on the opposite side of the cyclotron 2.
  • the fixing unit 40 includes a cylindrical main body 48 extending in the vertical direction and a support 49 that supports the main body 48 on the outer peripheral side.
  • the main body 48 has a surface extending in the horizontal direction as a facing surface 40a facing the movable unit 41 on the lower end side.
  • the solid target 10 is held at the position of the facing surface 40a.
  • a sealing member such as an O-ring is provided on the facing surface 40a.
  • the facing surface 40a also functions as a sealing surface for the solid target 10 by coming into contact with the solid target 10 via the sealing member.
  • the solid target 10 is held at the position of the facing surface 40a.
  • the main body 48 has an internal space 42 that opens at the facing surface 40a.
  • the internal space 42 is a dissolution tank for storing a dissolution liquid for dissolving the metal layer 11 of the solid target 10.
  • the supply / suction pipe 43 for supplying the dissolved liquid and the suction pipe 44 for sucking the dissolved liquid and sucking the gas in the internal space 42 are connected to the internal space 42.
  • the diameter of the internal space 42 opened by the facing surface 40a is at least smaller than the diameter of the solid target 10 and larger than the diameter of the metal layer 11.
  • the diameter of the facing surface 40a itself is not particularly limited, but in the present embodiment, it is smaller than the diameter of the solid target 10.
  • the support portion 49 is a cylindrical member having an end face wall extending radially outward from the outer peripheral surface of the main body portion 48.
  • the support portion 49 is provided with a through hole 49a for inserting the main body portion 48 at the central position.
  • a flange portion is formed near the upper end portion of the main body portion 48. This flange portion engages with the upper edge portion of the through hole 49a of the main body portion 48.
  • the movable unit 41 moves up and down with respect to the fixed unit 40.
  • the movable unit 41 is arranged at a position separated downward from the fixed unit 40.
  • the movable unit 41 is arranged at a position where the solid target 10 is sandwiched between the movable unit 41 and the fixed unit 40 when the metal layer 11 of the solid target 10 is melted by the melting device 21 (see FIG. 9).
  • the movable unit 41 includes a main body portion 46 and a saucer portion 47 provided on the upper end side of the main body portion 46.
  • the main body 46 has a columnar shape extending in the vertical direction.
  • the main body 46 is connected to a drive mechanism (not shown) that moves in the vertical direction on a part of the outer peripheral surface.
  • a groove structure for supporting the saucer portion 47 is formed at the upper end of the main body portion 46.
  • the saucer portion 47 includes a bottom wall portion 47a that extends horizontally at the upper end of the main body portion 46, and a side wall portion 47b that rises upward from the outer peripheral edge of the bottom wall portion 47a.
  • the bottom wall portion 47a has a surface that extends in the horizontal direction as a facing surface 41a that faces the facing surface 40a of the fixed unit 40.
  • the facing surface 41a comes into contact with the solid target 10.
  • the inner diameter of the side wall portion 47b is larger than the diameter of the solid target 10. Further, when the solid target 10 is held, the upper end portion of the side wall portion 47b is arranged at a position higher than that of the solid target 10.
  • the lower surface side of the bottom wall portion 47a has a concave-convex structure for fitting with the groove structure of the main body portion 46.
  • the transport drive unit 61 is composed of a combination of a drive source and a drive force transmission mechanism (not shown).
  • the transport drive unit 61 moves the transport tray 60 in the horizontal direction from the position of the target irradiation device 20 at least when the solid target 10 after irradiation with the charged particle beam is transported to the dissolution device 21, so that the dissolution device 21 Transport to position.
  • the transport drive unit 61 transports the transport tray 60 from the region between the fixed unit 23 and the movable unit 24 of the target irradiation device 20 to the region between the fixed unit 40 and the movable unit 41 of the melting device 21.
  • the transport drive unit 61 may be configured by using a known drive source such as a rotary motor or a linear motor and a drive force transmission mechanism such as a gear or a rod.
  • the transport drive unit 61 may have any configuration as long as it can avoid interference with other members and is configured to perform a desired operation. The position of the transport tray 60 at each stage will be described in detail when the operation is described later.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the control process of the control unit 50.
  • 4 to 9 are diagrams showing the state of the target irradiation system 3 at each stage during operation.
  • the display of the control unit 50 and the transport drive unit 61 is omitted in FIGS. 4 to 9.
  • reference numerals not used in the description may be omitted as appropriate.
  • control unit 50 performs a process of irradiating the solid target 10 with the charged particle beam B (step S30: FIG. 4).
  • the irradiation control unit 51 of the control unit 50 irradiates the solid target 10 with the charged particle beam B by controlling the cyclotron 2.
  • the holding control unit 52 controls the flow path system so as to blow helium gas or the like from the flow path 27 of the fixed unit 23 to the solid target 10 and the vacuum foil 25. Further, the holding control unit 52 controls the pipeline system of the supply pipe 32 and the discharge pipe 33 to flow a cooling medium into the internal space 31 to cool the solid target 10.
  • the holding control unit 52 of the control unit 50 moves the movable unit 24 downward by controlling the drive mechanism 28 of the movable unit 24.
  • the movable unit 24 returns to the initial state position. Further, both the transport tray and 60 return to the position of the reference height with the solid target 10 placed on them.
  • the control unit 50 performs a process of setting the solid target 10 in the melting device 21 (step S50: FIG. 4).
  • the dissolution control unit 53 of the control unit 50 controls the pipeline system of the suction pipe 44 to attract the solid target 10 to the facing surface 40a via the internal space 42.
  • the solid target 10 is pressed against the facing surface 40a of the main body 48 by raising the transport tray 60.
  • the transfer control unit 54 controls the transfer drive unit 61 (see FIG. 3) to move the transfer tray 60 to the position on the target irradiation device 20 side.
  • the transport tray 60 is prevented from interfering with the movable unit 41.
  • the dissolution control unit 53 controls the drive unit of the movable unit 41 to move the movable unit 41 upward.
  • the solid target 10 is sandwiched between the facing surface 40a of the fixed unit 40 and the facing surface 41a of the movable unit 41.
  • the solid target 10 is in a state of being housed in the saucer portion 47 and pressed against the main body portion 48 from above.
  • the control unit 50 performs a process of recovering the radioisotope contained in the metal layer 11 by dissolving the metal layer 11 of the solid target 10 with the melting device 21 (step S60: FIG. 4).
  • the dissolution control unit 53 of the control unit 50 controls the pipeline system of the supply / suction pipe 43 to supply the dissolution liquid SL from the supply / suction pipe 43 to the internal space 42. Further, the dissolution control unit 53 controls the pipeline system of the suction pipe 44, and sucks and recovers the dissolution liquid SL in which the radioisotope is dissolved by the supply / suction pipe 43.
  • the control process shown in FIG. 4 is completed.
  • the operator removes the solid target 10 together with the main body portion 48 and the saucer portion 47 and puts them out of the shielding shield 4.
  • the solution SL in which the radioisotope is dissolved is discharged to the outside of the shielding shield 4, and is a purification device for purifying the radioisotope in the solution SL and a synthesis device for synthesizing a drug.
  • the refining device and the synthesis device may be arranged in the same building 150, or may be arranged in another building (facility).
  • the solution SL is sent to the synthesizer or the like through the transport pipe 161 connected to the supply / suction pipe 43.
  • the target irradiation system 3 is a target irradiation system 3 that irradiates a solid target 10 having a metal layer 11 with a charged particle beam B emitted from a cyclotron 2 to generate a radioactive isotope of the metal layer 11.
  • the target irradiation device is arranged in the cyclotron chamber 152 provided in the building 150, holds the solid target 10 at the irradiation position of the charged particle beam B, and enables the solid target 10 to be irradiated with the charged particle beam B.
  • 20 and a dissolution device 21 which is arranged in the cyclotron chamber 152 and dissolves radioactive isotopes attached to the solid target 10 which has been irradiated with the charged particle beam B by the target irradiation device 20.
  • the target irradiation device 20 holds the solid target 10 at the irradiation position of the charged particle beam B and enables the solid target 10 to be irradiated with the charged particle beam B.
  • a radioactive isotope is formed in the portion of the metal layer 11 of the solid target 10 irradiated with the charged particle beam B.
  • the dissolution device 21 dissolves the radioisotope adhering to the solid target 10 for which the irradiation of the charged particle beam B has been completed by the target irradiation device 20. This makes it possible to recover the radioactive isotope by recovering the solution.
  • the target irradiation system 3 further includes a shielding shield 4 as a support portion for supporting the target irradiation device 20 with respect to the floor 151 of the cyclotron chamber 152, and the melting device 21 is supported with respect to the floor 151 by the support portion.
  • a shielding shield 4 as a support portion for supporting the target irradiation device 20 with respect to the floor 151 of the cyclotron chamber 152, and the melting device 21 is supported with respect to the floor 151 by the support portion.
  • the target irradiation system 3 further includes a transport device 22 that transports the solid target 10 released from the holding by the target irradiation device 20 to the melting device 21.
  • the solid target 10 can be quickly transported from the target irradiation device 20 to the melting device 21.
  • the target irradiation system 3 is provided in the cyclotron chamber 152, and further includes a shielding shield 4 that houses the cyclotron 2 and the target irradiation device 20 and shields the radiation emitted from the cyclotron 2 and the target irradiation device 20.
  • the melting device 21 is provided in the shielding shield 4.
  • the shielding shield 4 can shield the radiation when the solid target 10 is conveyed from the target irradiation device 20 to the dissolving device 21.
  • the target irradiation system 3 further includes a transport device 22 for transporting the solid target 10 from the target irradiation device 20 to the melting device 21, and a control unit 50, in which the control unit 50 irradiates the metal layer 11 with the charged particle beam B.
  • the transport device 22 is controlled so as to transport the solid target 10 held by the target irradiation device 20 to the melting device 21.
  • the solid target 10 is automatically transported by the transport device 22 by the control unit 50.
  • the control unit 50 automatically conveys the solid target 10, so that the working time can be shortened.
  • the target irradiation system 3 is a target irradiation system 3 that irradiates a solid target 10 having a metal layer 11 with a charged particle beam B emitted from a cyclotron 2 to generate a radioactive isotope of the metal layer 11, and is a solid target 10. Is held at the irradiation position of the charged particle beam B so that the solid target 10 can be irradiated with the charged particle beam B, and the solid target whose irradiation of the charged particle beam B is completed by the target irradiation device 20.
  • a melting device 21 for dissolving the radioactive isotope adhering to 10 is provided, and the target irradiation device 20 and the melting device 21 are arranged in the same cyclotron chamber 152 provided in the building 150. According to this target irradiation system 3, the same actions and effects as described above can be obtained.
  • the solid target 10 that has been irradiated with the charged particle beam B is conveyed by the dissolution device 21 to the dissolution device 21 arranged in the shielding chamber, and the radioisotope adhering to the solid target 10 is dissolved by the dissolution device 21.
  • the step of irradiating the solid target 10 with the charged particle beam B, the step of transporting the solid target 10, and the step of recovering the radioisotope by dissolution are all performed in the shielding chamber. Therefore, the solid target can be taken out from the target irradiation device 20 and the radioactive isotope can be quickly dissolved in the dissolution device 21. In addition, radiation can be shielded in each step.
  • the target irradiation device 20 holds the target having the metal layer 11 at the irradiation position RP of the charged particle beam B. Therefore, the solid target 10 held by the target irradiation device 20 is irradiated with the charged particle beam B. As a result, the radioactive isotope 12 is formed in the portion of the metal layer 11 of the solid target 10 irradiated with the charged particle beam B. Further, the melting device 21 includes a melting device that dissolves the metal layer 11 containing a radioisotope in the solid target 10. This makes it possible to recover the radioactive isotope by recovering the solution.
  • the transport device 22 transports the solid target 10 from the target irradiation device 20 in which the solid target 10 is irradiated with the charged particle beam B to the dissolution device 21 that recovers the radioisotope.
  • the target irradiation device 20, the dissolution device 21, and the transfer device 22 are arranged in the shielding shield 4. Therefore, the step of irradiating the solid target 10 with the charged particle beam B, the step of recovering the radioisotope by dissolution, and the step of transporting the target between the two steps are all performed in the shielding shield 4. Therefore, in each step, the radiation emitted from the solid target 10 after irradiation with the charged particle beam is blocked by the self-shield. As described above, the safety against radiation exposure when obtaining a radioisotope can be further improved.
  • the self-shielding cyclotron system 100 further includes a control unit 50, and the control unit 50 transfers the solid target 10 held by the target irradiation device 20 to the melting device 21 after irradiating the metal layer 11 with the charged particle beam B.
  • the transport device 22 may be controlled so as to transport.
  • the solid target 10 is automatically transported by the transport device 22 by the control unit 50.
  • the control unit 50 automatically conveys the solid target 10, so that the working time can be shortened.
  • the accommodating portion 70 suppresses the diffusion of gas into the shielding shield 4. Further, the gas in the accommodating portion 70 is discharged to the outside of the shielding shield 4 by the exhaust portion 71. As a result, it is possible to prevent other devices in the shielding shield 4 from being corroded by the gas.
  • the transfer of the target by the transfer device was automatically performed by the control unit. Instead, the drive itself by the transport device may be performed manually by an operator. Even in such a case, since the target is housed in the self-shield, the safety against exposure can be further improved.
  • the target irradiation system 200 shown in FIG. 12 may be adopted.
  • the target irradiation system 200 includes a fixed unit 211 of the target irradiation device 210, a fixed unit 221 of the melting device 220, a support device 230, a target exchanger 240, and a control unit 260.
  • the fixed unit 211 includes an irradiation port 212 that emits a charged particle beam B.
  • the irradiation port 212 has a surface that extends parallel to the XZ plane as a facing surface that faces the seal surface 230a of the support device 230.
  • the irradiation port 212 has an opening through which the internal space 213 opens. The charged particle beam B is emitted from the opening.
  • the melting ports 222A and 222B have a surface extending in parallel with the XZ plane as a facing surface facing the seal surface 230a of the support device 230.
  • the center lines SCL and SCL of the facing surfaces of the melting ports 222A and 222B extend parallel to each other in the Y-axis direction while being separated from each other in the X-axis direction.
  • the center lines SCL and SCL of the dissolution ports 222A and 222B are set at the same height positions as the irradiation axis BL.
  • the dissolution ports 222A and 222B may be detachable from the dissolution device 220. That is, the dissolution ports 222A and 222B may be detachably attached to the mounting table 223. This allows the dissolution port 222 to be replaced according to the radioisotope nuclide.
  • the support device 230 is a device that supports the solid target 10.
  • the support device 230 is connected to the irradiation port 212 and is connected to the dissolution ports 222A and 222B. Therefore, the support device 230 functions as a movable unit of the target irradiation device 210. Further, the support device 230 functions as a movable unit of the melting device 220. Further, in the present embodiment, as will be described later, the target exchanger 240 can attach a plurality of support devices 230. Therefore, the target irradiation system 200 can include a plurality of support devices 230 depending on the application. In the present embodiment, the target irradiation system 200 includes two support devices 230A and 230B.
  • the support surface 231a of the first member 231 and the support surface 232a of the second member 232 face each other in a state of being parallel to each other. Further, the support surfaces 231a and 232a are inclined in the same manner as the inclination direction of the solid target 10 described above.
  • the support surfaces 231a and 232a are provided with a seal portion provided with an O-ring near the end portion on the outer peripheral side of the solid target 10.
  • the internal space 233 functions as a transport path for the target irradiation device 210 that guides the charged particle beam B to the solid target 10. Further, the internal space 233 functions as a dissolution tank of the dissolution device 220 for circulating the dissolution liquid SL. Since the first member 231 is a member through which the charged particle beam B is passed and the solution SL is circulated, the material of the first member 231 is Nb, ceramic, or the like, which has chemical resistance, radiation resistance, and heat resistance. It is preferable that a certain material or the like is adopted.
  • the support device 230 When the support device 230 is connected to the irradiation port 212, the sealing surface 230a of the first member 231 is pressed against the irradiation port 212. Further, the internal space 233 and the internal space 213 are in a connected state.
  • the support device 230 is arranged so that the center line CL coincides with the irradiation axis BL. In this state, the position where the irradiation axis BL and the surface 10a of the solid target 10 intersect is the irradiation position RP.
  • the second member 232 functions as a cooling structure for cooling the solid target 10.
  • the second member 232 has a groove 234 at the position of the support surface 232a. In the internal space of the groove portion 234, the back surface 10b of the solid target 10 is exposed. Therefore, the cooling medium W supplied to the groove portion 234 comes into contact with the solid target 10.
  • the second member 232 has cooling channels 236 and 237 extending in the Y-axis direction. The cooling channels 236 and 237 communicate with the groove portion 234.
  • the cooling flow path 236 supplies the cooling medium W to the groove portion 234.
  • the cooling flow path 237 collects the cooling medium W from the groove portion 234. Since the second member 232 is a member that cools the solid target 10, it is preferable that a rust-preventive material such as SUS is used as the material of the second member 232.
  • the second slide plate 244 has a rectangular parallelepiped base portion 256 and a holder 241 erected on the base portion 256.
  • a liner 255 having a U-shaped cross section extending in the X-axis direction is attached to the lower surface of the base portion 256.
  • the holder 241 has a rectangular shape when viewed from the front.
  • the holder 241 has four holding holes 257 for holding the support device 230, and a substantially cylindrical support device 230 is fitted and held in each of the holding holes 257.
  • the four holding holes 257 are arranged side by side along the X-axis direction.
  • the holder 241 can hold up to four support devices 230.
  • the holder 241 holds two support devices 230A and 230B, but can additionally hold two support devices 230.
  • the holding hole 257 on the most positive side in the X-axis direction of the holder 241, that is, the support device 230A is arranged at a position facing the irradiation port 212.
  • This position is referred to as the "initial position”.
  • the control content is expressed as "the control unit 260 arranges the support device 230A at a position facing the irradiation port 212". The same expression is used for the control content and the control content having the same purpose.
  • the control unit 260 arranges the support device 230A at a position facing the dissolution port 222B. Further, as shown in FIG. 20, the control unit 260 controls the first cylinder 246 of the target exchanger 240 to move the first slide plate 243 (see FIG. 12) to the positive side in the Y-axis direction.
  • the support device 230A is placed in front of the melting port 222B. Further, the control unit 260 presses the support device 230A against the melting port 222B by extending the cylinder 272 of the extrusion mechanism 270A. At this time, the support device 230B also moves to the positive side in the Y-axis direction, but the support device 230B is not particularly pressed against other members.
  • the control unit 260 arranges the support device 230B at a position facing the irradiation port 212, and presses the support device 230B against the irradiation port 212.
  • the control unit 260 controls the target irradiation device 210 to irradiate the solid target of the support device 230B with the charged particle beam B.
  • the control unit 260 releases the pressing of the support device 230B against the irradiation port 212.
  • the control unit 260 irradiates the solid target 10 of the support device 230B with the charged particle beam B by executing the operation shown in FIG.
  • the radioactive isotope of the solid target 10 of the support device 230B is recovered.
  • the dissolution port 222B uses a dissolution solution SL different from that used in the dissolution port 222A.
  • the radioisotope of the solid target 10 of the support device 230B is recovered in a solution SL different from that for the support device 230A.
  • the control unit 260 returns the positions of the support devices 230A and 230B to the initial positions. From the above, the recovery of the radioactive isotope using the two solid targets 10 is completed.
  • the support device 230B is omitted from FIGS. 18 to 20, and only the support device 230A is used to perform the operations shown in FIGS. 18 to 20.

Abstract

ターゲット照射システムは、金属層を有する固体ターゲットへ粒子加速器から出射された荷電粒子線を照射して金属層の放射性同位元素を生成するターゲット照射システムであって、建屋に設けられた室内に配置され、固体ターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持して固体ターゲットへの荷電粒子線の照射を可能とするターゲット照射装置と、室内に配置され、ターゲット照射装置によって荷電粒子線の照射が完了した固体ターゲットに付着する放射性同位元素を溶解させる溶解装置と、を備える。

Description

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
　本発明は、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に関する。
　特許文献１に示すように、サイクロトロンを内部に収容し、サイクロトロンから放出される放射線が外部に放出されることを抑制する自己シールドを備えた自己シールド型サイクロトロンシステムが知られている。近年、金属層を有するターゲットへ荷電粒子線を照射することで、固体の放射性同位元素（ＲＩ：Ｒａｄｉｏ　Ｉｓｏｔｏｐｅ）を得る装置が開発されている。このような放射性同位元素は、病院等でのＰＥＴ検査（ポジトロン断層撮影検査）等に使用される放射性薬剤を製造するため用いられる。例えば、特許文献２では、固体の放射性同位元素が付着したターゲットが溶解装置に搬送され、当該溶解装置内にて放射性同位元素を溶解することで、当該ＲＩの回収が行われる。
特開２０００－１０５２９３号公報 特開２０１４－１１５２２９号公報
　ここで、荷電粒子線照射後のターゲットは放射化している。従って、ターゲットを照射装置から取り出して速やかに溶解装置で放射性同位元素を溶解させることが求められている。
　本発明は、ターゲットを照射装置から取り出して速やかに溶解装置で放射性同位元素を溶解させることができる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を提供することを目的とする。
　本発明に係るターゲット照射システムは、金属層を有する固体ターゲットへ粒子加速器から出射された荷電粒子線を照射して金属層の放射性同位元素を生成するターゲット照射システムであって、建屋に設けられた室内に配置され、固体ターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持して固体ターゲットへの荷電粒子線の照射を可能とするターゲット照射装置と、室内に配置され、ターゲット照射装置によって荷電粒子線の照射が完了した固体ターゲットに付着する放射性同位元素を溶解させる溶解装置と、を備える。
　本発明に係るターゲット照射システムにおいて、ターゲット照射装置は、固体ターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持して固体ターゲットへの荷電粒子線の照射を可能とする。これにより、固体ターゲットの金属層のうち、荷電粒子線が照射された箇所には、放射性同位元素が形成される。また、溶解装置は、ターゲット照射装置によって荷電粒子線の照射が完了した固体ターゲットに付着する放射性同位元素を溶解させる。これにより、溶解液を回収することで、放射性同位元素を回収することが可能となる。ここで、ターゲット照射装置及び溶解装置は、建屋に設けられた室内に配置される。従って、荷電粒子線を固体ターゲットに照射する工程、及び放射性同位元素を溶解によって回収する工程は、いずれも室内にて行われる。従って、固体ターゲットをターゲット照射装置から取り出して速やかに溶解装置で放射性同位元素を溶解させることができる。
　ターゲット照射システムは、室の床に対してターゲット照射装置を支持する支持部を更に備え、溶解装置は、支持部によって床に対して支持されていてよい。この場合、ターゲット照射装置及び溶解装置が共通の支持部で支持されるため、両者を近い位置に配置することができる。
　ターゲット照射システムは、ターゲット照射装置による保持が解除された固体ターゲットを、溶解装置まで搬送する搬送装置を更に備えてよい。この場合、ターゲット照射装置から溶解装置まで固体ターゲットを速やかに搬送することが可能となる。
　ターゲット照射システムは、室内に設けられ、粒子加速器とターゲット照射装置とを内部に収容して、粒子加速器及びターゲット照射装置から放出される放射線を遮蔽する遮蔽シールドを更に備え、溶解装置は、遮蔽シールド内に設けられていてよい。この場合、遮蔽シールドは、ターゲット照射装置から溶解装置へ固体ターゲットを搬送するときに、放射線を遮蔽することができる。
　ターゲット照射システムは、ターゲット照射装置から溶解装置へ固体ターゲットを搬送する搬送装置と、制御部を更に備え、制御部は、金属層への荷電粒子線の照射の後、ターゲット照射装置に保持された固体ターゲットを溶解装置へ搬送するように、搬送装置を制御してよい。これにより、搬送装置による固体ターゲットの搬送が、制御部によって自動的に行われる。これにより、作業者に対する被曝を更に抑制することができる。また、制御部が自動的に固体ターゲットの搬送を行うことで、作業時間の短縮を図ることができる。
　ターゲット照射システムは、室内に設けられ、粒子加速器とターゲット照射装置とを内部に収容して、粒子加速器及びターゲット照射装置から放出される放射線を遮蔽する遮蔽シールドを更に備え、遮蔽シールド内で溶解装置を覆う収容部と、収容部内の気体を遮蔽シールドの外部へ排気する排気部と、を備えてよい。この場合、溶解装置の溶解液が気化した場合には、収容部によってガスが遮蔽シールド内に拡散することが抑制される。また、収容部内のガスは、排気部によって遮蔽シールドの外部へ排出される。これにより、遮蔽シールド内の他の機器が、ガスによって腐食されることを抑制することができる。
　ターゲット照射システムは、固体ターゲットを搬送する搬送装置を更に備え、搬送装置は、複数の固体ターゲットを支持可能であってよい。この場合、搬送装置は、途中で固体ターゲットの取り外し作業を伴うことなく、複数の固体ターゲットを照射位置及び溶解位置へ搬送することができる。これにより、取り外し作業による被爆の影響を低減することができる。
　ターゲット照射システムは、固体ターゲットを支持する支持装置を更に備え、ターゲット照射装置は、荷電粒子線が出射される照射ポートを備え、溶解装置は、溶解液の供給及び回収を行う溶解ポートを備え、支持装置は、照射ポートに連結され、且つ、溶解ポートに連結されてよい。この場合、支持装置は、ターゲット照射装置の一部、及び溶解装置の一部として兼用可能となる。
　溶解装置は、溶解液の供給及び回収を行う複数の溶解ポートを備えてよい。この場合、溶解ポートの取り換え作業を伴うことなく、複数核種の放射性同位元素の溶解工程を行うことができる。
　ターゲット照射システムは、金属層を有する固体ターゲットへ粒子加速器から出射された荷電粒子線を照射して金属層の放射性同位元素を生成するターゲット照射システムであって、固体ターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持して固体ターゲットへの荷電粒子線の照射を可能とするターゲット照射装置と、ターゲット照射装置によって荷電粒子線の照射が完了した固体ターゲットに付着する放射性同位元素を溶解させる溶解装置と、を備え、ターゲット照射装置及び溶解装置は、建屋に設けられた同一の室内に配置されている。このターゲット照射システムによれば、上述のターゲット照射システムと同様な作用・効果を得ることができる。
　固体ターゲットからの放射性同位元素の回収方法は、金属層を有する固体ターゲットに付着する当該金属層の放射同位元素を回収する固体ターゲットからの放射性同位元素の回収方法であって、建屋に設けられた遮蔽室内に配置されたターゲット照射装置によって、固体ターゲットへ荷電粒子線を照射して固体ターゲットに放射性同位元素を生成し、固体ターゲットを搬送可能な搬送装置によって、荷電粒子線の照射が完了した固体ターゲットを、遮蔽室内に配置された溶解装置へ搬送し、溶解装置によって、固体ターゲットに付着した放射性同位元素を溶解させる。この回収方法によれば、荷電粒子線を固体ターゲットに照射する工程、固体ターゲットを搬送する工程、及び放射性同位元素を溶解によって回収する工程は、いずれも遮蔽室内にて行われる。従って、固体ターゲットをターゲット照射装置から取り出して速やかに溶解装置で放射性同位元素を溶解させることができる。また、各工程において放射線を遮蔽することができる。
　本発明によれば、ターゲットを照射装置から取り出して速やかに溶解装置で放射性同位元素を溶解させることができる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を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るターゲット照射システムを備える自己シールド型サイクロトロンシステムを示す概略構成図である。 固体ターゲットの斜視図である。 ターゲット照射システムの拡大図である。 制御部の処理内容を示すフローチャートである。 ターゲット照射システムの動作を示す拡大図である。 ターゲット照射システムの動作を示す拡大図である。 ターゲット照射システムの動作を示す拡大図である。 ターゲット照射システムの動作を示す拡大図である。 ターゲット照射システムの動作を示す拡大図である。 変形例に係るターゲット照射システムを備える自己シールド型サイクロトロンを示す拡大図である。 変形例に係るターゲット照射システムを示す概念構成図である。 変形例に係るターゲット照射システムを示す概略構成図である。 図１２に示すターゲット照射システムの主要部を示す概略図である。 ターゲットエクスチェンジャの具体的な構造の一例を示す斜視図である。 支持装置が照射ポートに押し付けられた状態を示す断面図である。 支持装置が溶解ポートに押し付けられた状態を示す断面図である。 溶解ポートの正面図である。 ターゲット照射システムの動作を示す概略図である。 ターゲット照射システムの動作を示す概略図である。 ターゲット照射システムの動作を示す概略図である。 ターゲット照射システムの動作を示す概略図である。 ターゲット照射システムの動作を示す概略図である。 ターゲット照射システムの動作を示す概略図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１に示されるように、自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、建屋１５０の内部に設けられるシステムである。本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、荷電粒子線を用いて放射性同位元素（以下、ＲＩと称する場合がある）を製造するシステムである。自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、例えばＰＥＴ用サイクロトロンとして使用可能であり、当該システムで製造されたＲＩは、例えば放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）である放射性薬剤（放射性医薬品を含む）の製造に用いられる。病院等のＰＥＴ検査（陽電子断層撮影検査）に使用される放射性同位元素標識化合物としては、１８Ｆ－ＦＬＴ（フルオロチミジン）、１８Ｆ－ＦＭＩＳＯ（フルオロソニダゾール）、１１Ｃ－ラクロプライド等がある。
　自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、サイクロトロン２（粒子加速器）と、ターゲット照射システム３と、遮蔽シールド４と、を備えている。自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、建屋１５０の内部のサイクロトロン室１５２において、当該建屋の床１５１上に設置されている。サイクロトロン室１５２は、コンクリート（遮蔽壁）で覆われた部屋である。従って、使用者は、自己シールド型サイクロトロンシステム１００を用いることで、建屋内にて放射性同位元素をその場で取得することができる。
　サイクロトロン２は、荷電粒子線を出射する加速器である。サイクロトロン２は、イオン源から荷電粒子を加速空間内に供給し、加速空間内の荷電粒子を加速して荷電粒子線を出力する円形加速器である。サイクロトロン２は、一対の磁極と、真空箱と、これらの一対の磁極及び真空箱を取り囲む環状のヨークとを有している。一対の磁極は、一部が真空箱内で主面同士が所定間隔空けて対面している。これらの一対の磁極の隙間内で、荷電粒子が多重加速される。荷電粒子としては、例えば陽子、重粒子（重イオン）などが挙げられる。本実施形態では、サイクロトロン２は、荷電粒子線を出射する複数のポート２ａを備えている。複数のポート２ａの一つに、後述のターゲット照射装置２０が形成される。サイクロトロン２は、加速空間内の荷電粒子線の軌道を調整して、所望のポート２ａから荷電粒子線を取り出す。
　遮蔽シールド４は、室内（サイクロトロン室１５２内）に設けられ、サイクロトロン２と後述のターゲット照射装置２０とを内部に収容して、サイクロトロン２及び後述のターゲット照射装置２０から放出される放射線を遮蔽する。遮蔽シールド４は、建屋内に配置され、サイクロトロン２を内部に収容し、サイクロトロン２から放出される放射線がサイクロトロン室１５２に放出されることを抑制する。遮蔽シールド４は、サイクロトロン２を全方向から覆うことで、全方向において放射線を遮蔽することができる。本実施形態では、遮蔽シールド４は六面体の箱形構造を有しているが、形状は特に限定されない。遮蔽シールド４は、建屋１５０の内部空間（サイクロトロン室１５２）と、自己シールド型サイクロトロンシステム１００の内部空間１２０とを隔てている。建屋１５０の内部空間は、他の機器が設置されたり、作業者などが通行することができる空間として構成されてもよい。従って、建屋の室内に単にサイクロトロン２を配置したものと、本実施形態の自己シールド型サイクロトロンシステム１００とは異なっており、建屋の部屋を構成する周囲の壁は、遮蔽シールド４には該当しない。遮蔽シールド４の壁は、例えば、ポリエチレン、鉄、鉛、重コンクリートなどの材質によって構成される。遮蔽シールド４内には、サイクロトロン２の他、当該サイクロトロン２を運転させるための真空ポンプや配線等も配置されている。また、遮蔽シールド４内には、ターゲット照射システム３の構成要素も配置されている。従って、遮蔽シールド４は、サイクロトロン室１５２の床１５１に対して後述のターゲット照射装置２０を支持する支持部として機能する。後述の溶解装置２１は、支持部として機能する遮蔽シールド４によって床１５１に対して支持される。以上のような構成により、後述のターゲット照射装置２０及び後述の溶解装置２１は、建屋１５０に設けられた同一の室内（サイクロトロン室１５２内）に配置されている。
　ターゲット照射システム３は、固体ターゲット１０に対して荷電粒子線を照射し、当該照射によって生成された放射性同位元素を溶解させて回収する部分である。ターゲット照射システム３は、サイクロトロン２の外周部付近に形成されており、遮蔽シールド４内に配置されている。ターゲット照射システム３で得られた放射性同位元素を含む溶解液は、輸送管１６１を介して、溶解液中の放射性同位元素の精製を行う精製装置や薬剤の合成を行う合成装置などの装置１６０へ送られる。
　図２を参照して、固体ターゲット１０について説明する。固体ターゲット１０は、ターゲット基板１３と、金属層１１と、を備える。固体ターゲット１０は、具体的には、図２に示すように、金属板で構成されるターゲット基板１３上に、ターゲット材料としての金属層１１が形成される。なお、金属層１１は、純度の高い金属の層に限らず、金属酸化物の層でもよい。当該ターゲット基板１３を装置にセットして、金属層１１に荷電粒子線Ｂが照射されることにより、照射された部分に微量の放射性同位元素１２が生成する。これにより金属層１１中に放射性同位元素１２が含有される。ターゲット基板１３の材料として、溶解液で溶解しない材料が採用され、例えば、Ａｕ、Ｐｔなどが採用される。図２に示すターゲット基板１３は円板状に形成されているが、形状や厚さは特に限定されない。ターゲット材料である金属層１１の材料として、例えば、６４Ｎｉ、８９Ｙ、１００Ｍｏ、６８Ｚｎなどが挙げられる。当該金属層１１に対応して生成される放射性同位元素１２として、６４Ｃｕ、８９Ｚｒ、９９ｍＴｃ、６８Ｇａなどが挙げられる。金属層１１は、ターゲット基板１３の表面１０ａにめっき処理を施すことによって形成される。また、めっき処理に限らず、板状の金属層をターゲット基板１３に貼り付けてもよい。図２に示す金属層１１は、ターゲット基板１３の中央位置に円形状に形成されているが、形状や位置は特に限定されない。なお、ターゲット基板１３の裏面１０ｂには、金属層１１に荷電粒子線Ｂが照射されるとき、冷却水などが供給される。これにより、荷電粒子線Ｂの照射による金属層１１（及びターゲット基板１３）の発熱を、冷却水等で吸収することができる。
　次に、図３を参照して、ターゲット照射システム３の構成の詳細について説明する。ターゲット照射システム３は、金属層１１を有する固体ターゲット１０へサイクロトロン２から出射された荷電粒子線を照射して金属層１１の放射性同位元素を生成する。ターゲット照射システム３は、ターゲット照射装置２０と、溶解装置２１と、搬送装置２２と、制御部５０を備える。
　ターゲット照射装置２０は、建屋１５０に設けられた室内（サイクロトロン室１５２内）に配置され、固体ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置にて保持して固体ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射を可能とする装置である。ターゲット照射装置２０は、金属層１１を有する固体ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置にて保持する。また、ターゲット照射装置２０は、固体ターゲット１０に対する荷電粒子線Ｂの照射が終了したら、固体ターゲット１０の保持を解除する。具体的には、ターゲット照射装置２０は、固定ユニット２３と、可動ユニット２４と、を備える。ターゲット照射装置２０は、固体ターゲット１０を固定ユニット２３と可動ユニット２４とで挟み込むことによって、固体ターゲット１０を照射位置ＲＰに保持する。固定ユニット２３及び可動ユニット２４は、いずれも遮蔽シールド４内に収容されている。
　固定ユニット２３は、サイクロトロン２の外周部に固定された筒状の部材である。固定ユニット２３は、サイクロトロン２から出射される荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬに沿って延びた状態で、サイクロトロン２の外周から突出した状態で設けられる。固定ユニット２３は、荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬに対応する位置に当該荷電粒子線Ｂを通過させるための内部空間２６を備えている。内部空間２６は、照射軸ＢＬを中心線として、当該照射軸ＢＬに沿って延びるように形成される。固定ユニット２３及び内部空間２６は、水平方向に対して、下方へ傾斜するように配置されている。
　固定ユニット２３は、下端側に、可動ユニット２４の上面と対向する対向面２３ａとして水平方向に広がる面を有している。固定ユニット２３は、対向面２３ａの位置で固体ターゲット１０を保持する。対向面２３ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面２３ａは、シール部材を介して固体ターゲット１０と当接することで、固体ターゲット１０に対するシール面としても機能する。本実施形態では、対向面２３ａにおいて内部空間２６が開口する箇所（さらにそのうちの照射軸ＢＬの位置）が照射位置ＲＰに該当する。従って、ターゲット照射装置２０が固体ターゲット１０を保持するときは、固体ターゲット１０のうち、金属層１１が内部空間２６の開口に配置されるように保持する。
　固定ユニット２３は、内部空間２６の中途位置に、真空ホイル２５を備えている。真空ホイル２５は、内部空間２６のうち、真空ホイル２５より上流側の領域を真空に保つ。
　固定ユニット２３は、照射位置に配置された荷電粒子線Ｂ及び真空ホイル２５にヘリウムなどのガスを吹き付ける流路２７を有している。流路２７は、メイン流路２７ａと、当該メイン流路２７ａから分岐する分岐流路２７ｂ，２７ｃを有する。分岐流路２７ｂは、真空ホイル２５へ向かって延びており、当該真空ホイル２５にガスを吹き付ける。分岐流路２７ｃは、固体ターゲット１０の照射位置ＲＰへ向けて延びており、保持された固体ターゲット１０に対してガスを吹き付ける。
　可動ユニット２４は、固定ユニット２３に対して上下方向に進退する。可動ユニット２４は、固体ターゲット１０を搬送トレイ６０に設置する際には、固定ユニット２３から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット２４は、固体ターゲット１０を照射位置ＲＰに保持する際には、固定ユニット２３との間で固体ターゲット１０を挟み込む位置に配置される（図５参照）。
　可動ユニット２４は、上下方向に延びる円柱状の形状を有している。可動ユニット２４は、外周面の一部において、上下方向へ移動する駆動機構２８と接続されている。可動ユニット２４の上端には、上方へ突出する小径部２９が形成されている。小径部２９の径は、少なくとも後述の搬送トレイ６０の内周部の径よりも小さい。これにより、小径部２９は、搬送トレイ６０の内周側の貫通孔を通過して、固体ターゲット１０と当接し、当該固体ターゲット１０を上方の固定ユニット２３に押し付ける。
　可動ユニット２４は、小径部２９の上端側に、固定ユニット２３の対向面２３ａと対向する対向面２４ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面２４ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面２４ａは、シール部材を介して固体ターゲット１０と当接することで、固体ターゲット１０に対するシール面としても機能する。ターゲット照射装置２０が固体ターゲット１０を保持するときは、対向面２３ａと対向面２４ａとが固体ターゲット１０を挟み込む（図５参照）。
　なお、可動ユニット２４は、対向面２４ａで開口する内部空間３１を有する。内部空間３１は、固体ターゲット１０を冷却するための冷却媒体を貯留するための空間である。内部空間３１には、冷却媒体を供給するための供給管３２と、冷却媒体を排出するための排出管３３と、が接続されている。
　溶解装置２１は、室内（サイクロトロン室１５２内）に配置され、ターゲット照射装置２０によって荷電粒子線Ｂの照射が完了した固体ターゲット１０に付着する放射性同位元素を溶解させる装置である。溶解装置２１は、固体ターゲット１０における放射性同位元素を含有する金属層１１を溶解させる。溶解装置２１は、固定ユニット４０と、可動ユニット４１と、を備える。溶解装置２１は、固体ターゲット１０を固定ユニット４０と可動ユニット４１とで挟み込んで保持する。溶解装置２１は、固体ターゲット１０を保持した状態にて、少なくとも金属層１１に対して溶解液を供給し、当該溶解液に放射性同位元素を含む金属層１１の金属を溶解させ、当該溶解液を放射性同位元素ごと回収する。溶解液として、塩酸、硝酸等が採用される。固定ユニット４０及び可動ユニット４１は、遮蔽シールド４内に収容されている。
　固定ユニット４０は、ターゲット照射装置２０の固定ユニット２３から、サイクロトロン２の反対側へ離間する位置に配置される。固定ユニット４０は、上下方向に延びる円筒状の本体部４８と、本体部４８を外周側で支持する支持部４９と、を備える。本体部４８は、下端側に、可動ユニット４１と対向する対向面４０ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面４０ａの位置に固体ターゲット１０が保持される。対向面４０ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面４０ａは、シール部材を介して固体ターゲット１０と当接することで、固体ターゲット１０に対するシール面としても機能する。対向面４０ａの位置に固体ターゲット１０が保持される。
　本体部４８は、対向面４０ａで開口する内部空間４２を有する。内部空間４２は、固体ターゲット１０の金属層１１を溶解させるための溶解液を貯留するための溶解槽である。内部空間４２には、溶解液を供給するための供給・吸引管４３と、溶解液の吸引及び内部空間４２内のガスを吸引する吸引管４４と、が接続されている。対向面４０ａで開口する内部空間４２の直径は、少なくとも固体ターゲット１０の直径よりも小さく、金属層１１の直径よりも大きい。なお、対向面４０ａ自体の直径は特に限定されないが、本実施形態では固体ターゲット１０の直径よりも小さくなっている。
　支持部４９は、本体部４８の外周面から径方向外側へ広がる端面壁を有する円筒状の部材である。支持部４９は、中央位置に本体部４８を挿入するための貫通孔４９ａを備える。本体部４８の上端部付近には、フランジ部が形成されている。このフランジ部が本体部４８の貫通孔４９ａの上縁部に係合する。
　可動ユニット４１は、固定ユニット４０に対して上下方向に進退する。可動ユニット４１は、固体ターゲット１０を固定ユニット４０へ取り付ける際には、固定ユニット４０から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット４１は、固体ターゲット１０の金属層１１を溶解装置２１で溶解する際には、固定ユニット４０との間で固体ターゲット１０を挟み込む位置に配置される（図９参照）。
　可動ユニット４１は、本体部４６と、本体部４６の上端側に設けられた受皿部４７と、を備える。本体部４６は、上下方向に延びる円柱状の形状を有している。本体部４６は、外周面の一部において、上下方向へ移動する駆動機構（不図示）と接続されている。本体部４６の上端には、受皿部４７を支持するための溝構造が形成されている。
　受皿部４７は、本体部４６の上端にて水平方向に広がる底壁部４７ａと、底壁部４７ａの外周縁から上方へ立ち上がる側壁部４７ｂと、を備えている。底壁部４７ａは、固定ユニット４０の対向面４０ａと対向する対向面４１ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面４１ａは、固体ターゲット１０と当接する。溶解装置２１が固体ターゲット１０を保持するときは、対向面４０ａと対向面４１ａとが固体ターゲット１０を挟み込む（図９参照）。側壁部４７ｂの内径は、固体ターゲット１０の直径よりも大きい。また、固体ターゲット１０を保持しているとき、側壁部４７ｂの上端部は、固体ターゲット１０よりも高い位置に配置される。従って、固体ターゲット１０の金属層１１を溶解している際に溶解液が内部空間４２から漏れた場合、受皿部４７が溶解液を受ける。なお、底壁部４７ａの下面側には、本体部４６の溝構造と嵌合するための凹凸構造を有する。
　溶解装置２１において、溶解液と接触する本体部４８及び受皿部４７は、交換可能なディスポーザブル部品として構成されている。すなわち、本体部４８は、支持部４９に対して着脱可能に取り付けられている。受皿部４７は、本体部４６に対して着脱可能に取り付けられている。ここで、「着脱可能」とは、一度取り付けても、作業者が通常のメンテナンス作業で容易に取り外し可能な取り付け態様であることを示す。例えば、着脱可能な取り付け構造としては、ボルト接合によって取り付ける構造や、溶解中に外れない程度の強度で嵌合、係合させることで取り付ける構造などが挙げられる。例えば、溶接や溶着などの固定構造は、着脱可能な態様に該当しない。交換可能な本体部４８及び受皿部４７の材質は、例えばテフロン（登録商標）などの耐酸性が高いものを用いることができる。
　搬送装置２２は、ターゲット照射装置２０による保持が解除された固体ターゲット１０を、溶解装置２１まで搬送する装置である。搬送装置２２は、ターゲット照射装置２０から溶解装置２１へ固体ターゲット１０を搬送する。搬送装置２２は、遮蔽シールド４内に配置される。搬送装置２２は、固体ターゲット１０を載置させた状態で搬送する搬送トレイ６０と、搬送トレイ６０を駆動する搬送駆動部６１と、を備える。搬送トレイ６０は、上面側に固体ターゲット１０を支持するための支持部を有する円環状の部材である。搬送トレイ６０は、上面における内周側の縁部に全周に渡って形成された溝部を有しており、当該溝部に固体ターゲット１０の下面側の外周縁を載せる。搬送駆動部６１は、図示されない駆動源及び駆動力伝達機構の組み合わせによって構成される。搬送駆動部６１は、少なくとも、荷電粒子線照射後の固体ターゲット１０を溶解装置２１へ搬送するときに、搬送トレイ６０をターゲット照射装置２０の位置から水平方向へ移動させることで、溶解装置２１の位置へ搬送する。搬送駆動部６１は、ターゲット照射装置２０の固定ユニット２３と可動ユニット２４との間の領域から、溶解装置２１の固定ユニット４０と可動ユニット４１との間の領域へ、搬送トレイ６０を搬送する。なお、搬送駆動部６１は、回転モータ及びリニアモータなどの公知の駆動源と、ギア及びロッドなどの駆動力伝達機構を用いて構成されていればよい。搬送駆動部６１は、他の部材との干渉を避けることのでき、且つ所望の動作を行えるように構成されていれば、どのような構成であってもよい。なお、各段階における搬送トレイ６０の位置については、後述の動作の説明の際に詳細に説明する。
　制御部５０は、自己シールド型サイクロトロンシステム１００を制御する。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。制御部５０は、装置内の各センサーからの検知信号、及びＲＯＭに保存されたプログラムに基づき制御内容を決定し、自己シールド型サイクロトロンシステム１００内の各構成要素を制御する。なお、制御部５０は、一つの処理装置によって構成されていなくともよく、複数の処理装置によって構成されてよい。制御部５０は、遮蔽シールド４内に配置されてもよく、遮蔽シールド４外に配置されてもよい。
　制御部５０は、照射制御部５１と、保持制御部５２と、溶解制御部５３と、搬送制御部５４と、を備える。照射制御部５１は、主にサイクロトロン２を制御し、サイクロトロン２による荷電粒子線Ｂの照射に関する動作を制御する。保持制御部５２は、主にターゲット照射装置２０を制御し、ターゲット照射装置２０による固体ターゲット１０の保持に関する動作を制御する。溶解制御部５３は、主に溶解装置２１を制御し、固体ターゲット１０の金属層１１を溶解させることに関する動作を制御する。搬送制御部５４は、主に搬送装置２２を制御し、固体ターゲット１０の搬送に関する動作を制御する。搬送制御部５４は、金属層１１への荷電粒子線Ｂの照射の後、ターゲット照射装置２０に保持された固体ターゲット１０を溶解装置２１へ搬送するように、搬送装置２２を制御する。
　次に、図３～図９を参照して、ターゲット照射システム３の動作について、制御部５０による制御処理の内容と共に説明する。図４は、制御部５０の制御処理の内容を示すフローチャートである。図４～図９は、動作中の各段階におけるターゲット照射システム３の状態について示す図である。なお、説明のため、図４～９では、制御部５０及び搬送駆動部６１の表示を省略している。また、説明に用いられない符号についても適宜省略している場合がある。
　図４に示すように、制御部５０は、固体ターゲット１０をターゲット照射システム３にセットするための処理を行う（ステップＳ１０）。Ｓ１０の処理では、制御部５０は、ターゲット照射装置２０、溶解装置２１、及び搬送装置２２を初期状態の位置に配置する。制御部５０は、各構成要素の駆動部を駆動させることで、ターゲット照射システム３を図３に示す状態とする。この状態では、可動ユニット２４は固定ユニット２３から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット４１は、固定ユニット４０から下方へ離間した位置に配置される。搬送トレイ６０は、固定ユニット２３から下方へ離間した位置であって、基準高さの位置に配置される。ここで、「基準高さ」とは、高さ方向において、固定ユニット２３と可動ユニット２４との間であり、且つ固定ユニット４０と可動ユニット４１との間の、所定の高さ位置であるものとする。当該高さ位置では、搬送トレイ６０は、水平方向に移動しても各ユニット２３，２４，４０，４１と干渉しない。制御部５０は、作業者に対して、固体ターゲット１０をセット可能な状態となったことをモニタ等通知してもよい。作業者が搬送トレイ６０に固体ターゲット１０を載せたことを検知したら、制御部５０は、固体ターゲット１０のセットが完了したことを把握する。制御部５０は、センサーによる検知、または作業者の入力によって、固体ターゲット１０のセットが完了したことを検知してよい。
　次に、制御部５０は、固体ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置ＲＰにて保持する処理を行う（ステップＳ２０：図４）。Ｓ２０では、制御部５０の保持制御部５２は、可動ユニット２４の駆動機構２８を制御することにより、可動ユニット２４を上方へ移動させる。これにより、図５に示すように、固体ターゲット１０が照射位置ＲＰにて、固定ユニット２３と可動ユニット２４とに挟まれた状態となる。なお、可動ユニット２４が上方へ移動する過程で、搬送トレイ６０に載置された固体ターゲット１０は、当該搬送トレイ６０の貫通孔を下方から通過して来た可動ユニット２４に支持される。このとき、搬送トレイ６０は、可動ユニット２４に支持された状態で上昇してよい。あるいは、搬送トレイ６０は、可動ユニット２４と共に上昇するように駆動してもよい。
　次に、制御部５０は、固体ターゲット１０に荷電粒子線Ｂを照射する処理を行う（ステップＳ３０：図４）。Ｓ３０では、制御部５０の照射制御部５１は、サイクロトロン２を制御することで、固体ターゲット１０へ荷電粒子線Ｂを照射する。このとき、保持制御部５２は、固定ユニット２３の流路２７から固体ターゲット１０及び真空ホイル２５へヘリウムガスなどを吹き付けるように、流路系を制御する。また、保持制御部５２は、供給管３２及び排出管３３の管路系を制御して、内部空間３１へ冷却媒体を流して固体ターゲット１０を冷却する。
　Ｓ３０の処理が終了したら、制御部５０の保持制御部５２は、可動ユニット２４の駆動機構２８を制御することにより、可動ユニット２４を下方へ移動させる。これにより、図６に示すように、可動ユニット２４が初期状態の位置へ戻る。また、搬送トレイも６０も、固体ターゲット１０を載せた状態で、基準高さの位置に戻る。
　次に、制御部５０は、固体ターゲット１０をターゲット照射装置２０から溶解装置２１へ搬送する処理を行う（ステップＳ４０：図４）Ｓ４０では、制御部５０の搬送制御部５４は、搬送装置２２の搬送駆動部６１（図３参照）を制御して、搬送トレイ６０をターゲット照射装置２０から溶解装置２１の位置へ水平に移動させる。これにより、図７に示すように、搬送トレイ６０は、高さ方向においては基準高さの位置を維持しつつ、固定ユニット４０と可動ユニット４１との間に配置される。これにより、固体ターゲット１０は、内部空間４２が開口した対向面４０ａと下方側で対向する位置に配置される。
　次に、制御部５０は、固体ターゲット１０を溶解装置２１へセットする処理を行う（ステップＳ５０：図４）。Ｓ５０では、図８に示すように、制御部５０の溶解制御部５３は、吸引管４４の管路系を制御して、内部空間４２を介して対向面４０ａに固体ターゲット１０を吸着させる。なお、固体ターゲット１０を吸着する前に、搬送トレイ６０の上昇により、固体ターゲット１０を本体部４８の対向面４０ａへ押し付ける。これにより、固体ターゲット１０と本体部４８との間に設けられたＯリング（不図示）を押しつぶした状態で、内部空間をシールする。この後、搬送制御部５４は、搬送駆動部６１（図３参照）を制御して、搬送トレイ６０をターゲット照射装置２０側の位置へ移動させておく。これにより、搬送トレイ６０が可動ユニット４１と干渉することを回避する。
　Ｓ５０では、溶解制御部５３は、可動ユニット４１の駆動部を制御して、可動ユニット４１を上方へ移動させる。これにより、図９に示すように、固体ターゲット１０は、固定ユニット４０の対向面４０ａと可動ユニット４１の対向面４１ａとに挟まれた状態となる。このとき、固体ターゲット１０は、受皿部４７に収容された状態で、上方から本体部４８に押圧された状態となる。
　次に、制御部５０は、固体ターゲット１０の金属層１１を溶解装置２１で溶解させることにより、金属層１１に含まれる放射性同位元素を回収する処理を行う（ステップＳ６０：図４）。Ｓ６０では、制御部５０の溶解制御部５３は、供給・吸引管４３の管路系を制御して、供給・吸引管４３から内部空間４２へ溶解液ＳＬを供給する。また、溶解制御部５３は、吸引管４４の管路系を制御して、放射性同位元素が溶解した溶解液ＳＬを供給・吸引管４３で吸引して回収する。以上により、図４に示す制御処理が終了する。なお、放射性同位元素の回収が終了した後、作業者は、固体ターゲット１０を本体部４８及び受皿部４７ごと取り外し、遮蔽シールド４の外部へ出す。
　放射性同位元素が溶解した溶解液ＳＬは、図１に示すように、遮蔽シールド４の外部へ排出されて、溶解液ＳＬ中の放射性同位元素の精製を行う精製装置や薬剤の合成を行う合成装置などの装置１６０へ送られる。精製装置や合成装置は、同じ建屋１５０内に配置されていてもよく、別の建屋（施設）に配置されてもよい。同じ建屋１５０内の合成装置等に溶解液ＳＬを輸送する場合には、供給・吸引管４３につながる輸送管１６１にて溶解液ＳＬを合成装置等へ送る。溶解液ＳＬからは放射線が放出されるため、輸送管１６１は遮蔽シールドで覆う、または、建屋１５０の遮蔽壁（床や壁）内に通す。別の建屋へ溶解液ＳＬを搬送する場合には、回収した溶解液ＳＬを遮蔽箱（外部への放射線の放出を抑制する箱であり、鉛箱のようなもの）中に貯留し、自動車等によって、この遮蔽箱ごと搬送する。
　次に、本実施形態に係るターゲット照射システム３の作用・効果について説明する。
　本実施形態に係るターゲット照射システム３は、金属層１１を有する固体ターゲット１０へサイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｂを照射して金属層１１の放射性同位元素を生成するターゲット照射システム３であって、建屋１５０に設けられたサイクロトロン室１５２内に配置され、固体ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置にて保持して固体ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射を可能とするターゲット照射装置２０と、サイクロトロン室１５２内に配置され、ターゲット照射装置２０によって荷電粒子線Ｂの照射が完了した固体ターゲット１０に付着する放射性同位元素を溶解させる溶解装置２１と、を備える。
　ターゲット照射システム３において、ターゲット照射装置２０は、固体ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置にて保持して固体ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射を可能とする。これにより、固体ターゲット１０の金属層１１のうち、荷電粒子線Ｂが照射された箇所には、放射性同位元素が形成される。また、溶解装置２１は、ターゲット照射装置２０によって荷電粒子線Ｂの照射が完了した固体ターゲット１０に付着する放射性同位元素を溶解させる。これにより、溶解液を回収することで、放射性同位元素を回収することが可能となる。ここで、ターゲット照射装置２０及び溶解装置２１は、建屋１５０に設けられたサイクロトロン室１５２内に配置される。従って、荷電粒子線を固体ターゲット１０に照射する工程、及び放射性同位元素を溶解によって回収する工程は、いずれもサイクロトロン室１５２内にて行われる。従って、固体ターゲット１０をターゲット照射装置２０から取り出して速やかに溶解装置２１で放射性同位元素を溶解させることができる。
　ターゲット照射システム３は、サイクロトロン室１５２の床１５１に対してターゲット照射装置２０を支持する支持部としての遮蔽シールド４を更に備え、溶解装置２１は、支持部によって床１５１に対して支持される。この場合、ターゲット照射装置２０及び溶解装置２１が共通の支持部で支持されるため、両者を近い位置に配置することができる。
　ターゲット照射システム３は、ターゲット照射装置２０による保持が解除された固体ターゲット１０を、溶解装置２１まで搬送する搬送装置２２を更に備える。この場合、ターゲット照射装置２０から溶解装置２１まで固体ターゲット１０を速やかに搬送することが可能となる。
　ターゲット照射システム３は、サイクロトロン室１５２内に設けられ、サイクロトロン２とターゲット照射装置２０とを内部に収容して、サイクロトロン２及びターゲット照射装置２０から放出される放射線を遮蔽する遮蔽シールド４を更に備え、溶解装置２１は、遮蔽シールド４内に設けられている。この場合、遮蔽シールド４は、ターゲット照射装置２０から溶解装置２１へ固体ターゲット１０を搬送するときに、放射線を遮蔽することができる。
　ターゲット照射システム３は、ターゲット照射装置２０から溶解装置２１へ固体ターゲット１０を搬送する搬送装置２２と、制御部５０を更に備え、制御部５０は、金属層１１への荷電粒子線Ｂの照射の後、ターゲット照射装置２０に保持された固体ターゲット１０を溶解装置２１へ搬送するように、搬送装置２２を制御する。これにより、搬送装置２２による固体ターゲット１０の搬送が、制御部５０によって自動的に行われる。これにより、作業者に対する被曝を更に抑制することができる。また、制御部５０が自動的に固体ターゲット１０の搬送を行うことで、作業時間の短縮を図ることができる。
　ターゲット照射システム３は、金属層１１を有する固体ターゲット１０へサイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｂを照射して金属層１１の放射性同位元素を生成するターゲット照射システム３であって、固体ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置にて保持して固体ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射を可能とするターゲット照射装置２０と、ターゲット照射装置２０によって荷電粒子線Ｂの照射が完了した固体ターゲット１０に付着する放射性同位元素を溶解させる溶解装置２１と、を備え、ターゲット照射装置２０及び溶解装置２１は、建屋１５０に設けられた同一のサイクロトロン室１５２内に配置されている。このターゲット照射システム３によれば、上述と同様な作用・効果を得ることができる。
　固体ターゲット１０からの放射性同位元素の回収方法は、金属層１１を有する固体ターゲット１０に付着する当該金属層１１の放射同位元素を回収する固体ターゲット１０からの放射性同位元素の回収方法であって、建屋１５０に設けられた遮蔽室内に配置されたターゲット照射装置２０によって、固体ターゲット１０へ荷電粒子線Ｂを照射して固体ターゲット１０に放射性同位元素を生成し、固体ターゲット１０を搬送可能な搬送装置２２によって、荷電粒子線Ｂの照射が完了した固体ターゲット１０を、遮蔽室内に配置された溶解装置２１へ搬送し、溶解装置２１によって、固体ターゲット１０に付着した放射性同位元素を溶解させる。この回収方法によれば、荷電粒子線Ｂを固体ターゲット１０に照射する工程、固体ターゲット１０を搬送する工程、及び放射性同位元素を溶解によって回収する工程は、いずれも遮蔽室内にて行われる。従って、固体ターゲットをターゲット照射装置２０から取り出して速やかに溶解装置２１で放射性同位元素を溶解させることができる。また、各工程において放射線を遮蔽することができる。
　本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００において、ターゲット照射装置２０は、金属層１１を有するターゲットを荷電粒子線Ｂの照射位置ＲＰにて保持する。従って、ターゲット照射装置２０で保持された固体ターゲット１０には、荷電粒子線Ｂが照射される。これにより、固体ターゲット１０の金属層１１のうち、荷電粒子線Ｂが照射された箇所には、放射性同位元素１２が形成される。また、溶解装置２１は、固体ターゲット１０における放射性同位元素を含有する金属層１１を溶解させる溶解装置を備える。これにより、溶解液を回収することで、放射性同位元素を回収することが可能となる。搬送装置２２は、固体ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射が行われるターゲット照射装置２０から、放射性同位元素を回収する溶解装置２１へ、固体ターゲット１０を搬送する。ここで、ターゲット照射装置２０、溶解装置２１、及び搬送装置２２は、遮蔽シールド４内に配置されている。従って、荷電粒子線Ｂを固体ターゲット１０に照射する工程、放射性同位元素を溶解によって回収する工程、及び両工程間におけるターゲットの搬送を行う工程は、いずれも遮蔽シールド４内にて行われる。従って、各工程において、荷電粒子線照射後の固体ターゲット１０から放出される放射線は、自己シールドによって遮断される。以上により、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる。
　自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、制御部５０を更に備え、制御部５０は、金属層１１への荷電粒子線Ｂの照射の後、ターゲット照射装置２０に保持された固体ターゲット１０を溶解装置２１へ搬送するように、搬送装置２２を制御してよい。これにより、搬送装置２２による固体ターゲット１０の搬送が、制御部５０によって自動的に行われる。これにより、被曝に対する安全性を更に向上することができる。また、制御部５０が自動的に固体ターゲット１０の搬送を行うことで、作業時間の短縮を図ることができる。
　本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。
　例えば、図１０のような構成を採用してもよい。図１０に示す自己シールド型サイクロトロンシステムは、遮蔽シールド４内で溶解装置２１を覆う収容部７０と、収容部７０内の気体を遮蔽シールド４の外部へ排気する排気部７１と、を備えてよい。収容部７０は、ターゲット照射装置２０を覆うことなく、溶解装置２１のみを覆っている。なお、収容部７０のうち、搬送トレイが通過する箇所には開口部７０ａが形成されてよい。なお、この開口部７０ａは、搬送トレイが通過しない時は閉じられてよい。また、排気部７１は、収容部７０から遮蔽シールド４を通過して、遮蔽シールド４の外部へ連通された排気管を有して良い。この排気部７１は、排気管に設けられたポンプなどを備えてよい。
　これにより、溶解装置２１の溶解液が気化した場合には、収容部７０によってガスが遮蔽シールド４内に拡散することが抑制される。また、収容部７０内のガスは、排気部７１によって遮蔽シールド４の外部へ排出される。これにより、遮蔽シールド４内の他の機器が、ガスによって腐食されることを抑制することができる。
　また、上述の実施形態の各図に示すターゲット照射システムの構成は一例に過ぎず、本発明の範囲内である限り、形状や配置は適宜変更してもよい。例えば、搬送装置は、搬送トレイに代えて、例えばターゲットを把持するアーム状の把持部を採用してもよい。
　なお、搬送装置によるターゲットの搬送は、制御部によって自動的になされていた。これに代えて、搬送装置による駆動自体は、作業者の手作業による操作によってなされてよい。このような場合も、ターゲットは自己シールド内に収容されているので、被曝に対する安全性を更に向上することができる。
　図１１（ａ）に示すようなターゲット照射システム３としてもよい。図１１（ａ）に示す例では、建屋１５０のサイクロトロン室１５２とは別の照射室１５３にターゲット照射装置２０及び溶解装置２１を配置してよい。このとき、サイクロトロン２から出射された荷電粒子線は、輸送ライン１５５を介してサイクロトロン室１５２から照射室１５３のターゲット照射装置２０へ輸送される。このとき、ターゲット照射装置２０及び溶解装置２１は、支持部１５６によって照射室１５３の床１５１に対して支持される。
　また、図１１（ｂ）に示すようなターゲット照射システム３としてもよい。図１１（ｂ）に示す例では、サイクロトロン２、ターゲット照射装置２０、及び溶解装置２１が同じサイクロトロン室１５２内に配置されている。このとき、図１に示す構成と異なり、遮蔽シールド４は省略されてよい。
　なお、上述の実施形態では、粒子加速器の一例としてサイクロトロンが挙げられていたが、サイクロトロンに限定されるものではない。例えば、粒子加速器として、線形加速器が採用されてもよい。
　図１２に示すターゲット照射システム２００が採用されてよい。ターゲット照射システム２００は、ターゲット照射装置２１０の固定ユニット２１１と、溶解装置２２０の固定ユニット２２１と、支持装置２３０と、ターゲットエクスチェンジャ２４０と、制御部２６０と、を備える。
　なお、ターゲット照射システム２００の説明のために、ＸＹＺ座標系を設定する。Ｘ軸方向は、水平方向と平行な方向である。Ｘ軸方向における一方側（図１２では紙面手前側）をＸ軸方向の正側とする。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と直交する方向であって、水平方向と平行な方向である。Ｙ軸方向における一方側（図１２では紙面左側）をＹ軸方向の正側とする。上下方向をＺ軸方向とする。上側をＺ軸方向における正側とする。
　図１３に示すように、ターゲット照射装置２１０の固定ユニット２１１は、荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬに対応する位置に当該荷電粒子線Ｂを通過させるための内部空間２１３を備えている。内部空間２１３は、照射軸ＢＬを中心線として、当該照射軸ＢＬに沿って延びるように形成される。本実施形態では、荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬは、Ｙ軸方向と平行に延びる。また、荷電粒子線Ｂは、Ｙ軸方向における正側から負側へ向かって照射される。従って、内部空間２１３は、Ｙ軸方向と平行に延びる。
　固定ユニット２１１は、荷電粒子線Ｂを出射させる照射ポート２１２を備える。照射ポート２１２は、支持装置２３０のシール面２３０ａと対向する対向面として、ＸＺ平面と平行に広がる面を有している。照射ポート２１２は、内部空間２１３が開口する開口部を有する。荷電粒子線Ｂは、当該開口部から出射される。
　溶解装置２２０の固定ユニット２２１は、ターゲット照射装置２１０の固定ユニット２１１から、Ｘ軸方向の正側へ離間する位置に配置される。固定ユニット２２１は、溶解液ＳＬの供給及び回収を行う複数の溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂを備える。溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂは、互いに異なる核種の放射性同位元素を回収してよい。従って、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂは、互いに異なる溶解液ＳＬを供給・回収することができる。ただし、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂは、同じ核種の放射性同位元素を回収してもよい。溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂは、Ｘ軸方向において互いに隣り合うように設けられている。また、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂは、支持装置２３０のシール面２３０ａと対向する対向面としてＸＺ平面と平行に広がる面を有している。溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂの対向面の中心線ＳＣＬ，ＳＣＬは、互いにＸ軸方向に離間した状態で、Ｙ軸方向に平行に延びる。また、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂの中心線ＳＣＬ，ＳＣＬは、照射軸ＢＬと同じ高さ位置に設定される。なお、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂは、溶解装置２２０に対して着脱可能であってよい。すなわち、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂは、載置台２２３に対して、着脱可能に取り付けられてよい。これにより、放射性同位元素の核種に合わせて、溶解ポート２２２を取り替えることができる。
　図１６及び図１７を参照して、溶解ポート２２２Ａの構成について詳細に説明する。なお、溶解ポート２２２Ｂは、溶解ポート２２２Ａと同様の構成を有するため、説明を省略する。溶解ポート２２２Ａは、支持装置２３０のシール面２３０ａが押し当てられる対向面２２２ａを有する。また、溶解ポート２２２Ａは、流路２２４と、吸着構造２２６と、を備える。
　流路２２４は、溶解液ＳＬを流通させる。流路２２４は、溶解ポート２２２Ａの部材の内部に形成されており、対向面２２２ａにて開口する。流路２２４は、当該開口から溶解液ＳＬを流出させると共に、当該開口から溶解液ＳＬを吸引する。なお、対向面２２２ａの中心線ＳＣＬの位置からは、Ｙ軸方向の負側へ突出する流路形成部材２２７が突出する。流路形成部材２２７は、支持装置２３０の内部空間２３３に挿入されることで、当該内部空間２３３に溶解液ＳＬの流路を形成する部材である。流路２２４は、流路形成部材２２７の周方向に隣り合う位置にて、開口する。なお、溶解ポート２２２Ａは、二本の流路２２４を有しているが、本数は特に限定されない。
　吸着構造２２６は、対向面２２２ａと接触した状態のシール面２３０ａを吸引する機構である。吸着構造２２６は、中心線ＳＣＬを中心とした円環状の溝部２２６ａを有する。また、吸着構造２２６は、溶解ポート２２２Ａ内に形成された真空排気路２２６ｂを有する。真空排気路２２６ｂは、溝部２２６ａの位置にて開口している。
　図１２及び図１３に示すように、支持装置２３０は、固体ターゲット１０を支持する装置である。支持装置２３０は、照射ポート２１２に連結され、且つ、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂに連結される。従って、支持装置２３０は、ターゲット照射装置２１０の可動ユニットとして機能する。また、支持装置２３０は、溶解装置２２０の可動ユニットとして機能する。また、本実施形態では、後述のようにターゲットエクスチェンジャ２４０が複数の支持装置２３０を取付可能である。従って、ターゲット照射システム２００は、用途に応じて、複数の支持装置２３０を備えることができる。本実施形態では、ターゲット照射システム２００は、二つの支持装置２３０Ａ，２３０Ｂを備えるものとする。
　図１５を参照して、支持装置２３０の構成について詳細に説明する。図１５に示すように、支持装置２３０は、略円柱状の形状を有する部材である。支持装置２３０の中心線ＣＬは、Ｙ軸方向と平行に延びる。支持装置２３０は、第１の部材２３１と、第２の部材２３２と、を備える。支持装置２３０は、長手方向、すなわちＹ軸方向における中途位置にて、第１の部材２３１と第２の部材２３２とに分割される。第１の部材２３１は、Ｙ軸方向の正側、すなわち荷電粒子線Ｂの照射方向における上流側に配置される。第２の部材２３２は、Ｙ軸方向の負側、すなわち荷電粒子線Ｂの照射方向における下流側に配置される。
　支持装置２３０は、第１の部材２３１及び第２の部材２３２で固体ターゲット１０を挟むことによって、固体ターゲット１０を支持する。支持装置２３０は、中心線ＣＬに対して傾斜するように固体ターゲット１０を支持する。固体ターゲット１０の傾斜方向は特に限定されない。ここでは、固体ターゲット１０は、Ｙ軸方向の正側から負側へ向かうに従って上側（Ｚ軸方向の正側）へ向かうように、傾斜している。第１の部材２３１は、Ｙ軸方向における負側の端部に支持面２３１ａを有する。第２の部材２３２は、Ｙ軸方向における正側の端部に支持面２３２ａを有する。第１の部材２３１の支持面２３１ａと、第２の部材２３２の支持面２３２ａとは、互いに平行をなした状態で対向する。また、支持面２３１ａ，２３２ａは、上述の固体ターゲット１０の傾斜方向と同様に傾斜する。支持面２３１ａ，２３２ａには、固体ターゲット１０の外周側の端部の近傍に、Ｏリングを備えるシール部が設けられている。
　第１の部材２３１は、Ｙ軸方向の正側の端部に上述のシール面２３０ａを有する。従って、第１の部材２３１は、照射ポート２１２に連結され、且つ、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂに連結される部材として機能する。シール面２３０ａには、Ｏリングを有するシール部が設けられている。第１の部材２３１は、中心線ＣＬの位置で、Ｙ軸方向に平行に延びる内部空間２３３を有する。内部空間２３３は、シール面２３０ａから支持面２３１ａまで貫通するように延びている。これにより、固体ターゲット１０は、内部空間２３３に露出した状態となる。内部空間２３３は、荷電粒子線Ｂを固体ターゲット１０まで導くターゲット照射装置２１０の輸送路として機能する。また、内部空間２３３は、溶解液ＳＬを流通させる溶解装置２２０の溶解槽として機能する。第１の部材２３１は、荷電粒子線Ｂを通過させ、溶解液ＳＬを流通させる部材であるため、第１の部材２３１の材質として、Ｎｂ、セラミック等耐薬品性、耐放射線性、耐熱性のある材料などが採用されることが好ましい。
　支持装置２３０が照射ポート２１２と連結された場合、第１の部材２３１のシール面２３０ａが、照射ポート２１２に押し当てられる。また、内部空間２３３と内部空間２１３とが連通した状態となる。支持装置２３０は、中心線ＣＬが照射軸ＢＬと一致するように配置される。当該状態において、照射軸ＢＬと固体ターゲット１０の表面１０ａとが交差する位置が、照射位置ＲＰとなる。
　第２の部材２３２は、固体ターゲット１０を冷却するための冷却構造として機能する。第２の部材２３２は、支持面２３２ａの位置に溝部２３４を有する。溝部２３４の内部空間では、固体ターゲット１０の裏面１０ｂが露出している。従って、溝部２３４へ供給された冷却媒体Ｗは、固体ターゲット１０と接触する。第２の部材２３２は、Ｙ軸方向に延びる冷却流路２３６，２３７を有する。冷却流路２３６，２３７は、溝部２３４と連通している。冷却流路２３６は、冷却媒体Ｗを溝部２３４へ供給する。冷却流路２３７は、冷却媒体Ｗを溝部２３４から回収する。　なお、第２の部材２３２は、固体ターゲット１０を冷却する部材であるため、第２の部材２３２の材質として、ＳＵＳ等防錆性材料が採用されることが好ましい。
　次に、図１６に示すように、支持装置２３０が溶解ポート２２２Ａと連結された場合、第１の部材２３１のシール面２３０ａが、溶解ポート２２２Ａの対向面２２２ａに押し当てられる。支持装置２３０は、中心線ＣＬが溶解ポート２２２Ａの中心線ＳＣＬと一致するように配置される。シール面２３０ａの一部は、吸着構造２２６の溝部２２６ａと対向する。これにより、シール面２３０ａは、真空引きされる溝部２２６ａに吸着される。また、内部空間２３３に流路形成部材２２７が挿入される。これにより、内部空間２３３内に溶解液ＳＬの流路が形成される。内部空間２３３は、流路２２４の開口部と連通した状態となる。流路２２４から供給された溶解液ＳＬは、固体ターゲット１０の表面１０ａと接触する。放射性同位元素が溶解した溶解液ＳＬは、流路２２４から回収される。
　次に、ターゲットエクスチェンジャ２４０について説明する。図１２及び図１３に示すように、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、固体ターゲット１０を搬送する搬送装置として機能する。ターゲットエクスチェンジャ２４０は、支持装置２３０を介して固体ターゲット１０を支持する。ターゲットエクスチェンジャ２４０は、複数の支持装置２３０を取り付け可能なホルダ２４１を備える。従って、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、複数の固体ターゲット１０を支持可能である。また、ホルダ２４１は、複数の支持装置２３０が取り付けられた状態でＸ軸方向にスライド可能である。従って、ホルダ２４１は、複数の支持装置２３０ごと、固体ターゲット１０をＸ軸方向に搬送することができる。
　図１４を参照して、ターゲットエクスチェンジャ２４０の具体的な構造の一例について説明する。図１４に示すように、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、ベースプレート２４２、第１スライドプレート２４３、第２スライドプレート２４４、第１シリンダ２４６、第２シリンダ２４７、及び第３シリンダ２４８を備えている。
　ベースプレート２４２は、第１及び第２スライドプレート２４３，２４４を搭載するためのベースとなる部材である。ベースプレート２４２の上面には、Ｙ軸方向に延びるガイドレール２４２ａ（図１２参照）が設けられている。ベースプレート２４２は、当該ターゲットエクスチェンジャ２４０をサイクロトロンに取付固定するための固定板２４９に直交するように連結されている。
　第１スライドプレート２４３は、平面視において矩形の外形を有する板状の部材である。第１スライドプレート２４３のＹ軸方向の正側の縁部には、Ｘ軸方向に沿って延びるガイドレール２５１が設けられている。第１スライドプレート２４３のＹ軸方向の負側の側面には、第１シリンダ２４６が取り付けられている。第１シリンダ２４６がＹ軸方向に駆動軸を進退させることで、ホルダ２４１が、第１スライドプレート２４３と共にＹ軸方向に往復移動する。第１スライドプレート２４３の上面には、第２シリンダ２４７が搭載されている。第２シリンダ２４７の駆動軸は、Ｘ軸方向に進退可能である。
　第１スライドプレート２４３の上面には、第３シリンダ２４８が搭載されている。第３シリンダ２４８の駆動軸は、Ｙ軸向に進退可能である。第３シリンダ２４８には、第２シリンダ２４７の駆動軸が接続されている。従って、第２シリンダ２４７がＸ軸方向に駆動軸を進退させることで、第３シリンダ２４８は、駆動軸を係合させた（詳細は後述）ホルダ２４１と共にＸ軸方向に往復移動する。
　第３シリンダ２４８の上面には、Ｙ軸方向に延びる取付板２５２が取り付けられている。取付板２５２のＹ軸方向の正側の端部には、アタッカー２５３が取り付けられている。このアタッカー２５３が、後述する第２スライドプレート２４４に設けられるマイクロスイッチ２５９に当接することで、第２スライドプレート２４４のＸ軸方向の位置が検出される。
　第２スライドプレート２４４は、直方体状の基部２５６と、基部２５６に立設されたホルダ２４１とを有する。基部２５６の下面には、Ｘ軸方向に延びる断面コ字状のライナ２５５が取り付けられている。ホルダ２４１は、正面視において矩形をなす。ホルダ２４１は、支持装置２３０を保持するための四つの保持孔２５７を有し、これら保持孔２５７に略円筒状の支持装置２３０がそれぞれ嵌め込まれて保持される。四つの保持孔２５７は、Ｘ軸方向に沿って並設されている。これにより、ホルダ２４１は、最大で四つの支持装置２３０を保持することができる。本実施形態では、ホルダ２４１は、二つの支持装置２３０Ａ，２３０Ｂを保持しているが、追加であと二つの支持装置２３０を保持できる。
　第２スライドプレート２４４の基部２５６の前面には、保持孔２５７のピッチと同一ピッチで四つのマイクロスイッチ２５９が取り付けられている。このマイクロスイッチ２５９にアタッカー２５３が当接することで、第２スライドプレート２４４Ｘ軸方向の位置が検出される。また、マイクロスイッチ２５９の下方には、それぞれ係合穴２６１が設けられている。係合穴２６１は、第３シリンダ２４８の駆動軸の径と略同一の大きさであり、この係合穴２６１に当該駆動軸が係合可能に構成されている。これにより、ホルダ２４１は、第２シリンダ２４７の駆動によりＸ軸方向に往復移動する。
　以上により、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、支持した固体ターゲット１０を支持装置２３０ごと、Ｘ軸方向へ搬送することができる。ターゲットエクスチェンジャ２４０は、支持装置２３０を照射ポート２１２、または溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂと対向する位置まで搬送する。このとき、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、支持装置２３０を照射ポート２１２、または溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂへ押し付けるための機構を備える。具体的には、図１２及び図１３に示すように、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、押し出し機構２７０Ａ，２７０Ｂを備える。押し出し機構２７０Ａ，２７０Ｂは、第１スライドプレート２４３に連結された支持部材２７１と、Ｙ軸方向に駆動軸を進退させるシリンダ２７２と、支持装置２３０を押し出す押し出し部材２７３と、を備える。押し出し部材２７３は、シリンダ２７２の駆動軸に設けられている。これにより、シリンダ２７２が押し出し部材２７３をＹ軸方向の正側に移動させることで、支持装置２３０が溶解装置２２０側へ押し付けられる。図１３に示すように、押し出し機構２７０Ａは、支持装置２３０Ａに対向する位置に設けられる。押し出し機構２７０Ｂは、支持装置２３０Ｂに対向する位置に設けられる。例えば、ホルダ２４１が支持装置２３０Ａを溶解ポート２２２Ｂに対向する位置に配置した場合（図２０参照）、押し出し機構２７０Ａは、支持装置２３０Ａを溶解ポート２２２Ｂに押し付ける。
　制御部２６０は、ターゲットエクスチェンジャ２４０の各駆動部（シリンダ）に対して制御信号を送信することで、ターゲットエクスチェンジャ２４０の動作を制御する。図１３及び図１８～図２３を参照して、制御部２６０による制御内容の一例について説明する。ただし、ターゲット照射システム２００の動作は、以下の例に限定されるものではなく、固体ターゲット１０の数や、核種の数は適宜変更してもよい。
　図１３及び図１８～図２３は、１核種の放射性同位元素を二つの固体ターゲット１０を用いて回収する場合の動作の一例を示す。まず、図１３に示すように、二つの支持装置２３０Ａ，２３０Ｂが、ホルダ２４１に保持される。支持装置２３０Ａは、Ｘ軸方向における正側から見て一番目の保持孔２５７に保持される。支持装置２３０Ｂは、Ｘ軸方向における正側から見て二番目の保持孔２５７に保持される。制御部２６０は、ターゲットエクスチェンジャ２４０の第２シリンダ２４７（図１４参照）を制御して、ホルダ２４１を固定ユニット２１１と対向する位置に配置する。このとき、ホルダ２４１のＸ軸方向の最も正側の保持孔２５７、すなわち支持装置２３０Ａが、照射ポート２１２と対向する位置に配置される。この位置を「初期位置」と称する。なお、以降の説明においては、当該制御内容は、「制御部２６０は、照射ポート２１２と対向する位置に支持装置２３０Ａを配置する」と表現する。当該制御内容と、同趣旨の制御内容に対しても同様な表現を用いる。
　次に、図１８に示すように、制御部２６０は、ターゲットエクスチェンジャ２４０の第１シリンダ２４６を制御して第１スライドプレート２４３（図１２参照）をＹ軸方向の正側へ移動させることで、支持装置２３０Ａを照射ポート２１２に押し付ける。このとき、支持装置２３０ＢもＹ軸方向の正側へ移動するが、支持装置２３０Ｂは特に他の部材には押し付けられない。なお、以降の説明においては、当該制御内容は、「制御部２６０は、支持装置２３０Ａを照射ポート２１２に押し付ける」と表現する。当該制御内容と、同趣旨の制御内容に対しても同様な表現を用いる。制御部２６０は、ターゲット照射装置２１０を制御して、支持装置２３０Ａの固体ターゲットに荷電粒子線Ｂを照射する。当該照射が終了したら、制御部２６０は、支持装置２３０Ａの照射ポート２１２に対する押し付けを解除する。
　次に、図１９に示すように、制御部２６０は、溶解ポート２２２Ｂと対向する位置に支持装置２３０Ａを配置する。また、図２０に示すように、制御部２６０は、ターゲットエクスチェンジャ２４０の第１シリンダ２４６を制御して第１スライドプレート２４３（図１２参照）をＹ軸方向の正側へ移動させることで、支持装置２３０Ａを溶解ポート２２２Ｂの手前に配置させる。更に、制御部２６０は、押し出し機構２７０Ａのシリンダ２７２を延ばすことにより、支持装置２３０Ａを溶解ポート２２２Ｂに押し付ける。このとき、支持装置２３０ＢもＹ軸方向の正側へ移動するが、支持装置２３０Ｂは特に他の部材には押し付けられない。なお、以降の説明においては、当該制御内容は、「制御部２６０は、支持装置２３０Ａを溶解ポート２２２Ｂに押し付ける」と表現する。当該制御内容と、同趣旨の制御内容に対しても同様な表現を用いる。制御部２６０は、溶解装置２２０を制御して、支持装置２３０Ａに溶解液ＳＬを供給し、固体ターゲット１０の放射性同位元素を溶解させた溶解液ＳＬを回収する。当該回収が終了したら、制御部２６０は、支持装置２３０Ａの溶解ポート２２２Ｂに対する押し付けを解除する。そして、制御部２６０は、支持装置２３０Ａ，２３０Ｂの位置を初期位置に復帰させる。
　次に、図２１に示すように、制御部２６０は、照射ポート２１２と対向する位置に支持装置２３０Ｂを配置し、支持装置２３０Ｂを照射ポート２１２に押し付ける。制御部２６０は、ターゲット照射装置２１０を制御して、支持装置２３０Ｂの固体ターゲットに荷電粒子線Ｂを照射する。当該照射が終了したら、制御部２６０は、支持装置２３０Ｂの照射ポート２１２に対する押し付けを解除する。
　次に、図２２に示すように、制御部２６０は、溶解ポート２２２Ｂと対向する位置に支持装置２３０Ｂを配置し、支持装置２３０Ｂを溶解ポート２２２Ｂに押し付ける。制御部２６０は、溶解装置２２０を制御して、支持装置２３０Ｂに溶解液ＳＬを供給し、固体ターゲット１０の放射性同位元素を溶解させた溶解液ＳＬを回収する。当該回収が終了したら、制御部２６０は、支持装置２３０Ｂの溶解ポート２２２Ｂに対する押し付けを解除する。そして、制御部２６０は、支持装置２３０Ａ，２３０Ｂの位置を初期位置に復帰させる。以上より、二つの固体ターゲット１０を用いた放射性同位元素の回収が完了する。
　次に、２核種の放射性同位元素を二つの固体ターゲット１０を用いて回収する場合の動作の一例について説明する。なお、上述の動作と共通する動作については、共通の図面を用いて説明する。
　制御部２６０は、図１８に示す動作を実行することで、支持装置２３０Ａの固体ターゲット１０に荷電粒子線Ｂを照射する。次に、図２３に示すように、制御部２６０は、溶解ポート２２２Ａと対向する位置に支持装置２３０Ａを配置し、支持装置２３０Ａを溶解ポート２２２Ａに押し付ける。制御部２６０は、溶解装置２２０を制御して、支持装置２３０Ａに溶解液ＳＬを供給し、固体ターゲット１０の放射性同位元素を溶解させた溶解液ＳＬを回収する。当該回収が終了したら、制御部２６０は、支持装置２３０Ａの溶解ポート２２２Ａに対する押し付けを解除する。そして、制御部２６０は、支持装置２３０Ａ，２３０Ｂの位置を初期位置に復帰させる。
　次に、制御部２６０は、図２１に示す動作を実行することで、支持装置２３０Ｂの固体ターゲット１０に荷電粒子線Ｂを照射する。次に、図２２に示す動作を実行することで、支持装置２３０Ｂの固体ターゲット１０の放射性同位元素を回収する。このとき、溶解ポート２２２Ｂは、溶解ポート２２２Ａで用いられたものとは異なる溶解液ＳＬを用いる。これにより、支持装置２３０Ｂの固体ターゲット１０の放射性同位元素は、支持装置２３０Ａに対するものとは異なる溶解液ＳＬで回収される。そして、制御部２６０は、支持装置２３０Ａ，２３０Ｂの位置を初期位置に復帰させる。以上より、二つの固体ターゲット１０を用いた放射性同位元素の回収が完了する。
　なお、１核種の放射性同位元素を一つの固体ターゲット１０を用いて回収することも可能である。この場合は、図１８～図２０から支持装置２３０Ｂを省略し、支持装置２３０Ａだけを用いて、図１８～図２０に示す動作を行う。
　以上より、ターゲット照射システム２００は、固体ターゲット１０を搬送するターゲットエクスチェンジャ２４０を更に備え、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、複数の固体ターゲット１０を支持可能である。この場合、ターゲットエクスチェンジャ２４０は、途中で固体ターゲット１０の取り外し作業を伴うことなく、複数の固体ターゲット１０を照射位置及び溶解位置へ搬送することができる。これにより、取り外し作業による被爆の影響を低減することができる。
　例えば、図１８，２３に示すような支持装置２３０Ａの固体ターゲット１０の放射性同位元素の回収が行われた後、特に固体ターゲット１０の交換作業（取り外し作業）などが行われることなく、図２１，２２に示す支持装置２３０Ｂの固体ターゲット１０に対する処理が実行される。このように、ターゲット照射システム２００は、一度、複数の支持装置２３０対して固体ターゲット１０を設置しておけば、ターゲット照射システム２００は、自動的に固体ターゲット１０の切替、照射、溶解、及び回収プロセスを複数回行うことが可能となる。これにより、固体ターゲット１０の交換作業に伴う被爆量の大幅な低減が図られる。
　ターゲット照射システム２００は、固体ターゲット１０を支持する支持装置２３０を更に備え、ターゲット照射装置２１０は、荷電粒子線Ｂが出射される照射ポート２１２を備え、溶解装置２２０は、溶解液ＳＬの供給及び回収を行う溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂを備え、支持装置２３０は、照射ポート２１２に連結され、且つ、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂに連結されてよい。この場合、支持装置２３０は、ターゲット照射装置２１０の一部、及び溶解装置２２０の一部として兼用可能となる。
　溶解装置２２０は、溶解液ＳＬの供給及び回収を行う複数の溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂを備えてよい。この場合、溶解ポート２２２Ａ，２２２Ｂの取り換え作業を伴うことなく、複数核種の放射性同位元素の溶解工程を行うことができる。
　２…サイクロトロン、３，２００…ターゲット照射システム、４…遮蔽シールド（支持部）、１０…固体ターゲット、１１…金属層、２０，２１０…ターゲット照射装置、２１，２２０…溶解装置、２２…搬送装置、５０…制御部、７０…収容部、７１…排気部、１００…自己シールド型サイクロトロンシステム、２１２…照射ポート、２２２Ａ，２２２Ｂ…溶解ポート、２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ…支持装置（ターゲット照射装置、溶解装置）,２４０…ターゲットエクスチェンジャ（搬送装置）。

Claims (11)

  1. 　金属層を有する固体ターゲットへ粒子加速器から出射された荷電粒子線を照射して前記金属層の放射性同位元素を生成するターゲット照射システムであって、
    　建屋に設けられた室内に配置され、前記固体ターゲットを前記荷電粒子線の照射位置にて保持して前記固体ターゲットへの前記荷電粒子線の照射を可能とするターゲット照射装置と、
    　前記室内に配置され、前記ターゲット照射装置によって前記荷電粒子線の照射が完了した前記固体ターゲットに付着する前記放射性同位元素を溶解させる溶解装置と、を備える
    　ターゲット照射システム。
  2. 　前記室の床に対して前記ターゲット照射装置を支持する支持部を更に備え、
    　前記溶解装置は、前記支持部によって前記床に対して支持されている、
    　請求項１に記載のターゲット照射システム。
  3. 　前記ターゲット照射装置による保持が解除された前記固体ターゲットを、前記溶解装置まで搬送する搬送装置を更に備える、
    　請求項１又は２に記載のターゲット照射システム。
  4. 　前記室内に設けられ、前記粒子加速器と前記ターゲット照射装置とを内部に収容して、前記粒子加速器及び前記ターゲット照射装置から放出される放射線を遮蔽する遮蔽シールドを更に備え、
    　前記溶解装置は、前記遮蔽シールド内に設けられている、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のターゲット照射システム。
  5. 　前記ターゲット照射装置から前記溶解装置へ前記固体ターゲットを搬送する搬送装置と、
    　制御部と、を更に備え、
    　前記制御部は、前記金属層への前記荷電粒子線の照射の後、前記ターゲット照射装置に保持された前記固体ターゲットを前記溶解装置へ搬送するように、前記搬送装置を制御する、請求項１～４のいずれか一項に記載のターゲット照射システム。
  6. 　前記室内に設けられ、前記粒子加速器と前記ターゲット照射装置とを内部に収容して、前記粒子加速器及び前記ターゲット照射装置から放出される放射線を遮蔽する遮蔽シールドを更に備え、
    　前記遮蔽シールド内で前記溶解装置を覆う収容部と、
    　前記収容部内の気体を前記遮蔽シールドの外部へ排気する排気部と、を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のターゲット照射システム。
  7. 　前記固体ターゲットを搬送する搬送装置を更に備え、
    　前記搬送装置は、複数の前記固体ターゲットを支持可能である、請求項１～６の何れか一項に記載のターゲット照射システム。
  8. 　前記固体ターゲットを支持する支持装置を更に備え、
    　前記ターゲット照射装置は、前記荷電粒子線が出射される照射ポートを備え、
    　前記溶解装置は、溶解液の供給及び回収を行う溶解ポートを備え、
    　前記支持装置は、前記照射ポートに連結され、且つ、前記溶解ポートに連結される、請求項１～７の何れか一項に記載のターゲット照射システム。
  9. 　前記溶解装置は、溶解液の供給及び回収を行う複数の溶解ポートを備える、請求項１～８の何れか一項に記載のターゲット照射システム。
  10. 　金属層を有する固体ターゲットへ粒子加速器から出射された荷電粒子線を照射して前記金属層の放射性同位元素を生成するターゲット照射システムであって、
    　前記固体ターゲットを前記荷電粒子線の照射位置にて保持して前記固体ターゲットへの前記荷電粒子線の照射を可能とするターゲット照射装置と、
    　前記ターゲット照射装置によって前記荷電粒子線の照射が完了した前記固体ターゲットに付着する前記放射性同位元素を溶解させる溶解装置と、を備え、
    　前記ターゲット照射装置及び前記溶解装置は、建屋に設けられた同一の室内に配置されている、
    　ターゲット照射システム。
  11. 　金属層を有する固体ターゲットに付着する当該金属層の放射同位元素を回収する固体ターゲットからの放射性同位元素の回収方法であって、
    　建屋に設けられた遮蔽室内に配置されたターゲット照射装置によって、前記固体ターゲットへ荷電粒子線を照射して前記固体ターゲットに前記放射性同位元素を生成し、
    　前記固体ターゲットを搬送可能な搬送装置によって、前記荷電粒子線の照射が完了した前記固体ターゲットを、前記遮蔽室内に配置された溶解装置へ搬送し、
    　前記溶解装置によって、前記固体ターゲットに付着した前記放射性同位元素を溶解させる、
    　固体ターゲットからの放射性同位元素の回収方法。
     
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