(57)【要約】      （修正有）【課題】空気への放熱量を確保し、熱的に安定状態が保たれるようにすることのできるビームダンプの積層構造を提供する。【解決手段】ダンプターゲット１１の周囲に外側に向かって積層される熱伝導性を有する複数の板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを備えたビームダンプ１０の積層構造であって、対向する板状部材１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄの接触面には互いに交差する排気用溝がそれぞれ形成され、板状部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄには各排気用溝の交差部分に連通する排気用貫通孔が形成され、排気用貫通孔に排気設備１９が接続されており、排気設備１９によって排気用貫通孔を介して各排気用溝内が排気されて真空状態に保たれることにより、積層された各板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが固定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、該ダンプターゲットの周囲に外側に向かって積層される熱伝導性を有する複数の板状部材とを備えたビームダンプの積層構造であって、
前記対向する板状部材の接触面には互いに交差する排気用溝がそれぞれ形成され、前記板状部材には前記各排気用溝の交差部分に連通する排気用貫通孔が形成され、該排気用貫通孔に排気設備が接続されており、該排気設備によって前記排気用貫通孔を介して前記各排気用溝内が排気されて真空状態に保たれることにより、前記積層された各板状部材が固定されるように構成されていることを特徴とするビームダンプの積層構造。
【請求項２】
前記対向する板状部材の接触面の各排気用溝は互いに直交するように形成されている請求項１に記載のビームダンプの積層構造。
【請求項３】
前記対向する板状部材の間には落下防止用固定手段が設けられており、該落下防止用固定手段は一方の板状部材に固着され、他方の板状部材に遊着されている請求項１又は２に記載のビームダンプの積層構造。
【請求項４】
隣接する板状部材の間には熱膨張吸収用の隙間が設けられている請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のビームダンプの積層構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速器等で加速されて照射された荷電粒子ビームのエネルギーを除去するためのビームダンプの積層構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陽子や電子などを加速して高エネルギーの荷電粒子ビームを取り出すリニアックやシンクロトロン等の加速器を備えた施設において、加速器で加速された荷電粒子ビームのエネルギーをダンプターゲットに衝突させて崩壊、除去させるためにビームダンプが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７及び図８は従来のビームダンプの一例を示しており、このビームダンプ１は、鉄製で立方体又は直方体形状を成し、荷電粒子ビームが入射されるダンプターゲット２の周囲に複数の板状部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが外側に向かって積層されて構成されており、各板状部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ同士はそれぞれ外周端部において締結具４や溶接により固定され、互いに面接触している。
【０００４】
このような構成において、ダンプターゲット２に入射した高速の荷電粒子ビームは、ダンプターゲット２に衝突する際に熱エネルギーに変換され、この時に発生した熱はダンプターゲット２から外側に向かって板状部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに次々に熱伝導し、最も外側の板状部材３ｄの外表面から熱伝達及び輻射によって周囲の空気に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４２４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、特に材料力学や生命工学等の最先端技術分野において、より微細な現象を捕えるため、ダンプターゲット２に入射される荷電粒子ビームのエネルギーが増大化の傾向にあるのに対して、ビームダンプ１は小型化の傾向にある。そのため、ビームダンプ１の中心部の温度と外周部の温度の温度勾配が大きくなり、上記した従来のビームダンプ１では、例えば図８の下側の図面に示すように、互いに面接触している内側の板状部材３ａと外側の板状部材３ｂの熱膨張の長さ（図８の上側の図面中の矢印参照）がそれぞれ異なり、両者間に空隙５が生じるようになる（図８の下側の図面参照）。その結果、内側の板状部材３ａと外側の板状部材３ｂとの間の伝熱接触抵抗が小さくなることにより伝熱量が減少し、ビームダンプ１から周囲の空気への放熱量が減少し、熱的に安定状態が保たれなくなるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、板状部材間の伝熱接触抵抗を増加させて伝熱量を確保することにより、ビームダンプから周囲の空気への放熱量を確保し、熱的に安定状態が保たれるようにすることのできるビームダンプの積層構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するため、本発明は、荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、該ダンプターゲットの周囲に外側に向かって積層される熱伝導性を有する複数の板状部材とを備えたビームダンプの積層構造であって、前記対向する板状部材の接触面には互いに交差する排気用溝がそれぞれ形成され、前記板状部材には前記各排気用溝の交差部分に連通する排気用貫通孔が形成され、該排気用貫通孔に排気設備が接続されており、該排気設備によって前記排気用貫通孔を介して前記各排気用溝内が排気されて真空状態に保たれることにより、前記積層された各板状部材が固定されるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るビームダンプの積層構造において、前記対向する板状部材の接触面の各排気用溝は互いに直交するように形成されているのが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係るビームダンプの積層構造において、前記対向する板状部材の間には落下防止用固定手段が設けられており、該落下防止用固定手段は一方の板状部材に固着され、他方の板状部材に遊着されているのが好ましい。
【００１１】
さらにまた、本発明に係るビームダンプの積層構造において、隣接する板状部材の間には熱膨張吸収用の隙間が設けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、板状部材間の伝熱接触抵抗を減少させて伝熱量を確保することにより、ビームダンプから周囲の空気への放熱量を確保し、熱的に安定状態を保つことができる。
【００１３】
また、板状部材同士を締結具や溶接接合等の固定手段で固定する必要がなくなるため、ビームダンプの組立て作業の簡素化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るビームダンプの積層構造を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るビームダンプの板状部材を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るビームダンプの別の板状部材を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るビームダンプの板状部材が積層された状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るビームダンプの板状部材に設けられる落下防止用固定手段を示す断面図である。
【図７】従来のビームダンプを示す正面図である。
【図８】従来のビームダンプの板状部材の作用を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
先ず、図１〜図６を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るビームダンプの積層構造について説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係るビームダンプの積層構造を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は同ビームダンプの板状部材を示す平面図、図４は同ビームダンプの別の板状部材を示す平面図で、図５は同ビームダンプの板状部材が積層された状態を示す斜視図、図６は同ビームダンプの板状部材に設けられる落下防止用固定手段を示す断面図である。
【００１７】
本発明の実施の形態に係るビームダンプ１０は、図示を省略する加速器から加速された荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲット１１を備えており、建屋内の鉄筋コンクリート製の床に載置される。ダンプターゲット１１は、例えば鉄等の金属製であり、直方体形状を成し、その内部には、正面から荷電粒子ビームの入射軸に沿って水平方向に入射凹部１２が形成されている。
【００１８】
ダンプターゲット１１の周囲には、例えば鉄等の金属製の複数の板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが外側四方向に向かって積層されて構成されている。各板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ同士は互いに面接触しており、最も内側の板状部材１３ａはダンプターゲット１１に溶接接合或いは締結具等により固定されている。
【００１９】
対向する板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの接触面には互いに直交するように排気用溝１４がそれぞれ形成されている。この排気用溝１４は、例えば、最も内側の板状部材１３ａの外側接触面と内側から３番目の板状部材１３ｃの両側接触面では、図３に示すようにビームダンプ１０の周方向に沿って平行に複数形成され、また、内側から２番目の板状部材１３ｂの両側接触面と最も外側の板状部材１３ｄの内側接触面では、図４に示すようにビームダンプ１０の軸方向に沿って平行に複数形成されている。
【００２０】
最も内側の板状部材１３ａを除く板状部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄには各排気用溝１４の交差部分に連通するように排気用貫通孔１５が穿設されており、この排気用貫通孔１５を介して積層された各板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの排気用溝１４が連通するようになっている。また、内側から２番目及び３番目の隣接する板状部材１３ｂ，１３ｂ、１３ｃ，１３ｃの間にはそれぞれ熱膨張吸収用の隙間１６ｂ，１６ｃが設けられ、この隙間１６ｂ，１６ｃの幅は外側の隙間１６ｃの方が内側の隙間１６ｂより広くなるように形成されている。
【００２１】
図６に示されているように、対向する板状部材１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄの間にはそれぞれ落下防止用固定手段としてのボルト２０が取り付けられているのが好ましく、このボルト２０は一方の板状部材（例えば、内側の板状部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）に螺着され、他方の板状部材（例えば、外側の板状部材１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）に遊着されている。これにより、板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの落下を防止することができると共に、板状部材１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄの間の熱膨張長さの違いを吸収し、板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの熱膨張時にボルト２０に無理な力が作用するのを防止できるようになっている。
【００２２】
また、各排気用貫通孔１５にはそれぞれ排気管１７が接続されており、各排気管１７は排気ファン１８に接続され、各排気管１７と排気ファン１８により排気設備１９が構成されている。これにより、排気ファン１８が駆動すると、各排気管１７及び各排気用貫通孔１５を介して各排気用溝１４内が排気されて真空状態に保たれることにより、積層された各板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが互いに密着されて固定されるようになっている。
【００２３】
このような構成を備えたビームダンプ１０において、前記加速器で加速された高エネルギーの荷電粒子ビームは、図示を省略する粒子導入管に導かれてダンプターゲット１１に照射され、入射凹部１２に入射する。入射凹部１２に入射した荷電粒子ビームは、ダンプターゲット１１に衝突し、熱エネルギーに変換される。その後、この熱は、ダンプターゲット１１内を三次元方向に拡散し、外側に向かって板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに次々に熱伝導し、最も外側の板状部材１３ｄの外表面から熱伝達及び輻射によって周囲の空気に放出される。
【００２４】
この時、荷電粒子ビームの衝突時に発生する熱によってビームダンプ１０の内側程、高熱となり、互いに面接触している内側と外側の板状部材１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄとでは熱膨張の長さが異なってくるが、両者１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄの間は排気用溝１４内が排気されて真空状態に保たれることにより密着されており、さらに、隣接する板状部材１３ｂ，１３ｂ、１３ｃ，１３ｃ、１３ｄ，１３ｄの間にそれぞれ熱膨張吸収用の隙間１６ｂ，１６ｃが設けられているため、両者１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄの間に空隙が生じることはない。その結果、内側と外側の板状部材１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄとの間の伝熱接触抵抗が増加し、内側の板状部材から外側の板状部材へ確実に熱を伝導させることができるため、ビームダンプ１０から周囲の空気へ常に一定の熱流速で放熱することができ、熱的に安定状態が保たれるようになる。
【００２５】
したがって、荷電粒子ビームのエネルギーが増大しても、荷電粒子ビームが衝突した際に発生する熱によってダンプターゲットが溶解するおそれがなく、また、ビームダンプ１０の小型化を図ることができ、ビームダンプの用途の拡大化を図ることが可能となる。
【００２６】
さらにまた、内側と外側の板状部材１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄは排気用溝１４内が排気されて真空状態に保たれることにより結合されるため、板状部材同士１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄを締結具や溶接接合等の固定手段で固定する必要がなくなり、ビームダンプ１０の組立て作業の簡素化を図ることもできる。
【００２７】
なお、上記した本発明の実施の形態では、対向する板状部材の接触面の各排気用溝１４は互いに直交するように形成されているが、各排気用溝１４は互いに交差するように形成されていれば、必ずしも直交していなくてもよい。
【００２８】
また、最も内側の板状部材１３ａはダンプターゲット１１に対して溶接接合或いは締結具等によって固定されているが、ダンプターゲット１１の外側接触面と最も内側の板状部材１３ａの内側接触面にそれぞれ排気用溝１４を形成すると共に最も内側の板状部材１３ａに排気用貫通孔１５を穿設し、ダンプターゲット１１と最も内側の板状部材１３ａとの間の排気用溝１４内を排気して真空状態に保つことにより両者を結合するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０              ビームダンプ
１１              ダンプターゲット
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ    板状部材
１４              排気用溝
１５              排気用貫通孔
１６ｂ，１６ｃ    隙間
１９              排気設備
２０              ボルト（落下防止用固定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010232153.tif 000008
【図７】
2010232153.tif 000009
【図８】
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