(57)【要約】【課題】品質の高い放射性ガス同位体を効率良く製造できるターゲット装置を提供する。【解決手段】原料ガス供給ライン７０は、原料ガスの流量を調整する第１の流量調整部７０Ａ及び第２の流量調整部７０Ｂを有している。このうち、第２の流量調整部７０Ｂは、第１の流量調整部７０Ａに比して少ない流量にて原料ガスを供給できる。この場合、ターゲットガス中の原料ガスの濃度を調整するとき、流量の多い第１の流量調整部７０Ａは、ある程度の量まで原料ガスをターゲットガス反応器２０へ供給することができる。そして、流量の少ない第２の流量調整部７０Ｂは、微少流量の原料ガスを供給することで、最終的な濃度の調整を厳密に行うことができる。第２の流量調整部７０Ｂを用いることで、原料ガスの濃度を正確に調整して、ＲＩガスの品質を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線の照射を受けて、原料ガスを核反応させる反応部と、
前記反応部に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、
前記反応部に対して前記原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、を備え、
前記原料ガス供給ラインは、前記原料ガスの流量を調整する第１の流量調整部及び第２の流量調整部を有し、
前記第２の流量調整部は、前記第１の流量調整部に比して少ない流量にて前記原料ガスを供給できる、ターゲット装置。
【請求項２】
前記第２の流量調整部は、前記原料ガスの流量を変更可能である、請求項１に記載のターゲット装置。
【請求項３】
前記第２の流量調整部は、オリフィスを備えて構成される、請求項１に記載のターゲット装置。
【請求項４】
荷電粒子線の照射を受けて、原料ガスを核反応させる反応部と、
前記反応部に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、
前記反応部に対して前記原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、を備え、
前記原料ガス供給ラインは、前記不活性ガス供給ラインに比して供給ガスの流量調整の精度が高い、ターゲット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターゲットガスに荷電粒子線を照射させることで核反応させることで放射性ガス同位体（ＲＩガス）を製造するターゲット装置として、特許文献１に記載されたものが記載されている。このターゲット装置は、荷電粒子線の照射を受けて、ターゲットガスを核反応させる反応部と、反応部に対してターゲットガスを供給する供給ラインと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６４４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述のターゲット装置では、予め原料ガスと不活性ガスを混合した状態で準備し、供給ラインは、混合した状態の原料ガス及び不活性ガスを反応部へ供給している。ここで、得られる放射性ガス同位体の量と、品質のバランスをとるために、不活性ガスに対する原料ガスの濃度を調整することが求められる場合がある。すなわち、原料ガスの濃度が低すぎる場合（単位時間あたりの供給量が少なすぎる場合）は単位時間に得られる放射性ガス同位体の量が減少し、製造効率が低下する。その一方、原料ガスの濃度が高すぎる場合は反応し切らない原料ガスが残存することで放射性ガス同位体の品質に影響が及ぼされる場合がある。従って、品質の高い放射性ガス同位体を効率良く製造できるターゲット装置が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、品質の高い放射性ガス同位体を効率良く製造できるターゲット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るターゲット装置は、荷電粒子線の照射を受けて、原料ガスを核反応させる反応部と、反応部に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、反応部に対して原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、を備え、原料ガス供給ラインは、原料ガスの流量を調整する第１の流量調整部及び第２の流量調整部を有し、第２の流量調整部は、第１の流量調整部に比して少ない流量にて原料ガスを供給できる。
【０００７】
このターゲット装置において、原料ガス供給ラインは、原料ガスの流量を調整する第１の流量調整部及び第２の流量調整部を有している。このうち、第２の流量調整部は、第１の流量調整部に比して少ない流量にて原料ガスを供給できる。この場合、ターゲットガス中の原料ガスの濃度を調整するとき、流量の多い第１の流量調整部は、ある程度の量まで原料ガスを反応部へ供給することができる。そして、流量の少ない第２の流量調整部は、微少流量の原料ガスを供給することで、最終的な濃度の調整を厳密に行うことができる。例えば、全ての原料ガスを少ない流量で供給すると供給時間が長くなるが、本発明のターゲット装置では、第１の流量調整部を用いることで速やかに原料ガスを目標濃度付近まで供給することができる。そして、第２の流量調整部を用いることで、原料ガスの濃度を正確に調整して、放射性ガス同位体の品質を高めることができる。以上より、品質の高い放射性ガス同位体を効率良く製造できる。
【０００８】
第２の流量調整部は、原料ガスの流量を変更可能であってよい。この場合、ターゲットガスの原料ガスの目標濃度が製造時ごとに変動するような場合、第２の流量調整部は、当該変動に応じて適切な流量を設定することができる。
【０００９】
第２の流量調整部は、オリフィスを備えて構成されてよい。例えば、ターゲットガスの目標濃度が毎回の製造時で変動しない場合、第２の流量調整部は、オリフィスを用いることで、適切な流量を固定しておくことができる。
【００１０】
本発明に係るターゲット装置は、荷電粒子線の照射を受けて、原料ガスを核反応させる反応部と、反応部に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、反応部に対して原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、を備え、原料ガス供給ラインは、不活性ガス供給ラインに比して供給ガスの流量調整の精度が高い。
【００１１】
このターゲット装置において、原料ガス供給ラインは、不活性ガス供給ラインに比して供給ガスの流量調整の精度が高い。ターゲットガスは、不活性ガスの方が濃度が高い。従って、不活性ガス供給ラインは、多い流量にて、速やかに反応室に不活性ガスを供給できる。一方、原料ガスは、ターゲットガス中の濃度が低いため、原料ガス供給ラインは、高い精度にて流量調整を行った状態にて、正確な量の原料ガスを反応部に供給する。例えば、不活性ガスを少ない流量で正確に供給すると供給時間が長くなるが、本発明のターゲット装置では、不活性ガス供給ラインは、多い流量にて速やかに不活性ガスの供給を行う。そして、原料ガス供給ラインは、原料ガスの濃度を正確に調整して、放射性ガス同位体の品質を高めることができる。以上より、品質の高い放射性ガス同位体を効率良く製造できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のターゲット装置によれば、品質の高い放射性ガス同位体を効率良く製造できるターゲット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るターゲット装置の概略構成図である。
【図２】図１中のターゲットガス反応器の縦断面図である。
【図３】比較例に係るターゲット装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による成形システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るターゲット装置の概略構成図、図２は、図１中のターゲットガス反応器の縦断面図である。
【００１６】
図１に示すターゲット装置１０は、例えば放射性同位元素識別化合物（ＲＩ化合物）に使用される放射性ガス同位体（ＲＩガス）を製造する装置である。ターゲット装置１０は、ターゲットガス反応器２０（反応部）と、不活性ガス供給ライン６０と、原料ガス供給ライン７０と、を備える。なお、本実施形態に係るターゲット装置１０で採用可能な原料ガスと不活性ガスの組み合わせは特に限定されない。例えば、原料ガスとしてＦ２ガスを採用し、それに対する不活性ガスとしてＡｒガス、Ｎｅガスを採用してよい。また、原料ガスと不活性ガスの組み合わせとして、Ｎ２ガスとＯ２ガスの組み合わせ、その他Ｎ２ガスとＣＯ２ガスの組み合わせ等を適宜採用してよい。
【００１７】
ターゲットガス反応器２０は、加速された荷電粒子ビームＢをターゲットガスに照射して核反応を発生させる。ターゲットガス反応器２０は、サイクロトロン（不図示）によって加速された荷電粒子ビームＢが出射される真空器１１の出射ノズル１１ａに連結されている。
【００１８】
図２に示すように、ターゲットガス反応器２０は、荷電粒子ビームＢを透過させるフォイル２１と、反応室２０ａと、を備える。反応室２０ａは、例えば円筒状を成す側壁２０ｂ、及び、円筒状の側壁２０ｂの端部を閉じる背面壁２０ｃで囲まれる領域として形成される。側壁２０ｂ及び背面壁２０ｃは、例えば、アルミニウムなどの金属材料などによって形成することができる。そして、反応室２０ａの長手方向が、荷電粒子ビームＢの照射方向となるように、ターゲットガス反応器２０が配置されている。
【００１９】
また、側壁２０ｂ及び背面壁２０ｃの壁体の内部には、冷却水を流通させるための冷却用経路（不図示）が形成されている。冷却水を導入する冷却ノズル２４を介して冷却経路内に導入された冷却水は、冷却経路内を通り、外部に排出される。
【００２０】
フォイル２１は、荷電粒子ビームＢを透過させる照射窓であり、ターゲットガス反応器２０の正面側に固定され、反応室２０ａ及び真空器１１を気密封止するものである。フォイル２１は、所望の耐圧性能を有し、例えば、外径１４ｍｍ、厚さ１．９ｍｍとされている。また、本実施形態のターゲット装置１０では、真空器１１と反応室２０ａとの間に、フォイル２１が１枚のみ設けられている。
【００２１】
また、ターゲットガス反応器２０の側壁２０ｂには、ターゲットガスを反応室２０ａに流入させる入口ノズル２２、及び、反応室２０ａ内のターゲットガスを反応室２０ａ外に流出させる出口ノズル２３が設けられている。入口ノズル２２は、ターゲットガス反応器２０の正面側（フォイル２１側）に配置され、出口ノズル２３は、ターゲットガス反応器２０の背面側に配置されている。また、入口ノズル２２と反応室２０ａとを連通するターゲットガス流入孔２０ｄは、フォイル２１に向けられている。
【００２２】
出口ノズル２３は、配管３５を介して合成装置５と接続されている。合成装置５は、ターゲットガス反応器２０で生成されたＲＩガスからＲＩ化合物を合成する装置である。また、配管３５には、三方弁３６が設置され、一方の配管３５は、合成装置５と接続され、他方の配管３５は、廃棄設備と接続されている。
【００２３】
図１に示すように、不活性ガス供給ライン６０は、ターゲットガス反応器２０に対して不活性ガスを供給する。不活性ガス供給ライン６０は、不活性ガスを流通させる配管３４と、不活性ガスが充填されたボンベ４と、配管３４に設けられた弁３１と、を有する。ボンベ４には、不活性ガスが高圧な状態で充填されている。配管３４は、ボンベ４から引き出され、共通配管４６に接続されている。共通配管４６は、不活性ガス及び原料ガスが両方流れる配管である。共通配管４６は、入口ノズル２２に接続されている。弁３１は、配管３４の中途位置に設けられている。弁３１は、開状態と閉状態を切り替えることによって、不活性ガス供給ライン６０による不活性ガスの供給のオン・オフを切り替える。弁３１が開状態となることで、不活性ガスが配管３４及び共通配管４６を介してターゲットガス反応器２０へ供給される。不活性ガスの流量は、弁３１の開度を調整することによって調整されてよい。なお、弁３１は図示されない制御装置からの制御信号に基づいて動作する。
【００２４】
原料ガス供給ライン７０は、ターゲットガス反応器２０に対して原料ガスを供給する。原料ガス供給ライン７０は、原料ガスが充填されたボンベ４０と、原料ガスの流量を調整する第１の流量調整部７０Ａと、第２の流量調整部７０Ｂと、を有する。ボンベ４０には、原料ガスが高圧な状態で充填されている。第１の流量調整部７０Ａ及び第２の流量調整部７０Ｂは、共通のボンベ４０から原料ガスを取り出す。
【００２５】
原料ガス供給ライン７０は、不活性ガス供給ライン６０に比して供給ガスの流量調整の精度が高い。原料ガス供給ライン７０は、第１の流量調整部７０Ａと第２の流量調整部７０Ｂとを切り替えることによって、ターゲットガス反応器２０に対して供給する原料ガスの流量を調整することができる。第２の流量調整部７０Ｂは、第１の流量調整部７０Ａに比して少ない流量にて原料ガスを供給することができる。なお、「少ない流量」で供給できる状態とは、第１の流量調整部７０Ａの最大流量と第２の流量調整部７０Ｂの最大流量を比較したら第２の流量調整部７０Ｂの流量の方が少なく、且つ、第１の流量調整部７０Ａの最小流量と第２の流量調整部７０Ｂの最小流量を比較しても第２の流量調整部７０Ｂの流量の方が少ない状態である。最大流量で比較した場合、第２の流量調整部７０Ｂは、第１の流量調整部７０Ａの１％〜５０％程度の流量で原料ガスを供給する。なお、第２の流量調整部７０Ｂは、不活性ガス供給ライン６０が不活性ガスを供給する流量よりも少ない流量にて、原料ガスを供給することができる。
【００２６】
第１の流量調整部７０Ａは、第２の流量調整部７０Ｂよりも多い流量に調整された状態で原料ガスをターゲットガス反応器２０へ供給する。第１の流量調整部７０Ａは、原料ガスを流通させる配管４１と、配管４１に設けられた弁３２と、を有する。配管４１は、ボンベ４０から引き出され、共通配管４６に接続されている。弁３２は、開状態と閉状態を切り替えることによって、第１の流量調整部７０Ａによる不活性ガスの供給のオン・オフを切り替える。弁３２が開状態となることで、不活性ガスが配管４１及び共通配管４６を介してターゲットガス反応器２０へ供給される。不活性ガスの流量は、弁３２の開度を調整することによって調整されてよい。弁３２は図示されない制御装置からの制御信号に基づいて動作する。
【００２７】
第２の流量調整部７０Ｂは、第１の流量調整部７０Ａよりも少ない流量に調整された状態にて、原料ガスをターゲットガス反応器２０へ供給する。第２の流量調整部７０Ｂは、原料ガスを流通させる配管４２と、配管４２に設けられた弁３３と、流量調整弁４５と、を有する。配管４２は、ボンベ４０から引き出され、共通配管４６に接続されている。弁３３は、開状態と閉状態を切り替えることによって、第２の流量調整部７０Ｂによる不活性ガスの供給のオン・オフを切り替える。弁３３が開状態となることで、不活性ガスが配管４２及び共通配管４６を介してターゲットガス反応器２０へ供給される。不活性ガスの流量は、弁３３の開度を調整することによって調整されてよい。弁３３は図示されない制御装置からの制御信号に基づいて動作する。
【００２８】
流量調整弁４５は、配管４２に設けられる。流量調整弁４５は、原料ガスの流量を微小流量に調整した状態で、原料ガスをターゲットガス反応器２０に供給することができる。これにより、第２の流量調整部７０Ｂは、ターゲットガス反応器２０に原料ガスを微小流量で供給することができる微小流量ラインとして機能することができる。流量調整弁４５は、開度を変更することで、原料ガスの流量を変更することができる。これにより、第２の流量調整部７０Ｂは、原料ガスの流量を変更可能となる。なお、流量調整弁４５は、弁３３よりも上流側に設けられているが、弁３３の下流側に設けられてもよい。流量調整弁４５は図示されない制御装置からの制御信号に基づいて動作する。
【００２９】
共通配管４６には、ターゲットガス反応器２０の圧力を検出する圧力検出部５０が設けられている。圧力検出部５０は、圧力の検出結果を図示されない制御部へ送信する。なお、圧力検出部５０は、ターゲットガス反応器２０に直接設けられてもよい。圧力検出部５０は、ターゲットガス反応器２０の不活性ガスと原料ガスとの圧力比を検出することができる。なお、圧力検出部５０は、ターゲットガス反応器２０の圧力を検出できる。最初に供給されるガスの供給後圧Ｐ１が取得され、第２に供給されるガスの供給後圧Ｐ２が取得されると、第２に供給されるガスの濃度は「（Ｐ２−Ｐ１）／Ｐ１」によって算出可能である。圧力検出部５０は、当該算出結果により圧力比を検出できる。なお、ここでの圧力は絶対圧である。
【００３０】
次に、上述のように構成されたターゲット装置１０を用いてＲＩガスを製造する方法について説明する。まず、不活性ガスを用いて、装置内に残留する不純物を廃棄するラインパージを行う。不純物は、配管３５を通り廃棄される。
【００３１】
次に、弁３２を開き、ボンベ４０から第１の流量調整部７０Ａを介して、ターゲットガス反応器２０に原料ガスを供給する。このとき、制御部は、圧力検出部５０の検出結果に基づいて、原料ガスが所定の圧力になるまで、第１の流量調整部７０Ａによる供給を行う。原料ガスの供給流量が目標値に達したら、弁３２を閉じる。
【００３２】
次に、弁３１を開き、ボンベ４から配管３４を介して、ターゲットガス反応器２０に不活性ガスを供給する。このとき、制御部は、圧力検出部５０の検出結果に基づいて、不活性ガスと原料ガスの圧力比が中間目標値となるように、不活性ガスの供給を行う。圧力比が第１の目標値に達したら、弁３２を閉じる。なお、第１の流量調整部７０Ａによる原料ガスの供給と、配管３４からの不活性ガスの供給は、交互に複数回行われてもよい。
【００３３】
次に、流量調整弁４５を所定の開度に設定すると共に、弁３３を開き、ボンベ４０から第２の流量調整部７０Ｂを介して、ターゲットガス反応器２０に原料ガスを微少流量で供給する。このとき、制御部は、圧力検出部５０の検出結果に基づいて、不活性ガスと原料ガスの圧力比が最終目標値に達するまで、第２の流量調整部７０Ｂによる供給を行う。圧力比が最終目標値に達したら、弁３３を閉じる。なお、全体の原料ガスの供給流量のうち、大半の原料ガスは、第１の流量調整部７０Ａによってなされ、最終的な微調整のための少量の原料ガスの供給が第２の流量調整部７０Ｂによってなされる。なお、ガスの供給の順序は特に限定されるものではない。なお、原料ガスが共通配管４６に残らないようする場合、原料ガス、不活性ガスの順で供給してよい。
【００３４】
次に、サイクロトロンによって加速された荷電粒子ビームＢが、真空器１１の出射ノズル１１ａ内を通過し、フォイル２１を透過して、反応室２０ａ内に入射される。荷電粒子ビームＢは、反応室２０ａ内のターゲットガスに照射される。ターゲットガスは、荷電粒子ビームＢの照射を受けて、核反応する。これにより、ポジトロン放出放射性同位体（ＲＩガス）が製造される。所定時間の経過後、ＲＩガスの回収を行い、製造されたＲＩガスは、合成装置５に供給される。
【００３５】
次に、本実施形態に係るターゲット装置１０の作用・効果について説明する。
【００３６】
まず、図３を参照して、比較例に係るターゲット装置１００について説明する。このターゲット装置１００は、原料ガス供給ライン１７０が第２の流量調整部７０Ｂを有して居ない点で、本実施形態に係るターゲット装置１０と相違する。すなわち、原料ガス供給ライン１７０は、第１の流量調整部７０Ａに対応する部分のみで構成されている。この場合、原料ガス供給ライン１７０は、微少流量で原料ガスを供給することができないため、ターゲットガスの原料ガスの濃度を精度良く調整することができない。あるいは、精度良い調整を行うために、不活性ガス供給ライン６０と原料ガス供給ライン１７０の両方（あるいは原料ガス供給ライン１７０だけ）が、微少流量のガスを供給する構成とする。この場合、ターゲットガス反応器２０にガスを供給するのに、長時間を要する。従って、ＲＩガスの製造効率が低下してしまう。
【００３７】
これに対し、本実施形態に係るターゲット装置１０において、原料ガス供給ライン７０は、原料ガスの流量を調整する第１の流量調整部７０Ａ及び第２の流量調整部７０Ｂを有している。このうち、第２の流量調整部７０Ｂは、第１の流量調整部７０Ａに比して少ない流量にて原料ガスを供給できる。この場合、ターゲットガス中の原料ガスの濃度を調整するとき、流量の多い第１の流量調整部７０Ａは、ある程度の量まで原料ガスをターゲットガス反応器２０へ供給することができる。そして、流量の少ない第２の流量調整部７０Ｂは、微少流量の原料ガスを供給することで、最終的な濃度の調整を厳密に行うことができる。上述の比較例のように、全ての原料ガスを少ない流量で供給すると供給時間が長くなるが、本実施形態に係るターゲット装置１０では、第１の流量調整部７０Ａを用いることで速やかに原料ガスを目標濃度付近まで供給することができる。そして、第２の流量調整部７０Ｂを用いることで、原料ガスの濃度を正確に調整して、ＲＩガスの品質を高めることができる。以上より、品質の高いＲＩガスを効率良く製造できる。
【００３８】
第２の流量調整部７０Ｂは、原料ガスの流量を変更可能である。この場合、ターゲットガスの原料ガスの目標濃度が製造時ごとに変動するような場合、第２の流量調整部７０Ｂは、当該変動に応じて適切な流量を設定することができる。
【００３９】
本実施形態に係るターゲット装置１０において、原料ガス供給ライン７０は、不活性ガス供給ライン６０に比して供給ガスの流量調整の精度が高い。ターゲットガスは、不活性ガスの方が濃度が高い。従って、不活性ガス供給ライン６０は、多い流量にて、速やかに反応室に不活性ガスを供給できる。一方、原料ガスは、ターゲットガス中の濃度が低いため、原料ガス供給ライン７０は、高い精度にて流量調整を行った状態にて、正確な量の原料ガスをターゲットガス反応器２０に供給する。例えば、上述の比較例のように、不活性ガスを少ない流量で正確に供給すると供給時間が長くなるが、本実施形態のターゲット装置１０では、不活性ガス供給ライン６０は、多い流量にて速やかに不活性ガスの供給を行う。そして、原料ガス供給ライン７０は、原料ガスの濃度を正確に調整して、ＲＩガスの品質を高めることができる。以上より、品質の高いＲＩを効率良く製造できる。
【００４０】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、合成装置５を含めたターゲット装置１０の全体的な構成は、本発明の趣旨の範囲内で、適宜変更されてよい。
【００４２】
また、第２の流量調整部７０Ｂは、オリフィスを備えて構成されてよい。すなわち、流量調整弁４５をオリフィスに変更してよい。例えば、ターゲットガスの目標濃度が毎回の製造時で変動しない場合、第２の流量調整部は、オリフィスを用いることで、適切な流量を固定しておくことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…ターゲット装置、２０…ターゲットガス反応器（反応部）、６０…不活性ガス供給ライン、７０…原料ガス供給ライン、７０Ａ…第１の流量調整部、７０Ｂ…第２の流量調整部。
【図１】
2020165659.tif 000003
【図２】
2020165659.tif 000004
【図３】
2020165659.tif 000005