(57)【要約】      （修正有）【課題】周囲の空気への放熱量を確保し、熱的に安定状態を保つビームダンプの積層構造を提供する。【解決手段】ビームダンプ１０の積層構造は、荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲット１１と、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とを備え、対向する板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの接触面には互いに嵌合可能な凹部及び凸部がそれぞれ形成される。【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、該対向する板状部材の接触面には互いに嵌合可能な凹部及び凸部がそれぞれ形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】
前記凸部は前記接触面に垂直な面を備えている請求項１に記載のビームダンプの積層構造。
【請求項３】
前記凸部は基端部の幅が先端部の幅より狭くなるような断面形状を成しており、前記対向する板状部材同士は前記接触面に沿って互いにスライドすることにより前記凸部が前記凹部に嵌合して結合されるように構成されている請求項１又は２に記載のビームダンプの積層構造。
【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８及び図９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９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９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９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少な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、本発明のビームダンプの積層構造は、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、該対向する板状部材の接触面には互いに嵌合可能な凹部及び凸部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のビームダンプの積層構造において、前記凸部は前記接触面に垂直な面を備えているのが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明のビームダンプの積層構造において、前記凸部は基端部の幅が先端部の幅より狭くなるような断面形状を成しており、前記対向する板状部材同士は前記接触面に沿って互いにスライドすることにより前記凸部が前記凹部に嵌合して結合されるように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、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、熱的に安定状態を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１の実施の形態に係るビームダンプの板状部材を示す断面図である。
【図４】本発明の第１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５】本発明の第１の実施の形態に係るビームダンプの板状部材の別の例を示す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るビームダンプの板状部材のさらに別の例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るビームダンプの板状部材を示す断面図である。
【図８】従来のビームダンプを示す正面図である。
【図９】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】
【００１３】
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。
【００１４】
先ず、図１〜図４を参照しつつ、本発明の第１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は本発明の第１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は同実施の形態に係るビームダンプの板状部材を示す断面図、図４は同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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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おり、各板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ同士はそれぞれ外周端部において締結具１４（或いは、溶接接合等）により固定され、互いに面接触している。
【００１８】
対向する板状部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの接触面１５にはそれぞれ、互いに嵌合可能な凹部１６及凸部１７がそれぞれ形成されている。この凸部１７（又は凹部１６）は、それぞれ、例えば、図４に示されているように、溝状及び突条を成して連続的に形成されていたり、或いは、図５に示されているように、直方体形状を成して不連続に形成されていたりして、接触面１５に垂直な面１８が形成されているのが好ましい。なお、この凹部１６及び凸部１７は、それぞれ、図６に示されているように、半球断面形状を成していてもよく、この場合には、接触面１５に垂直な面１８が形成されなくなるが、一定の効果は期待できる。
【００１９】
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。
【００２０】
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、例えば図３に示すように互いに面接触している内側の板状部材１３ａと外側の板状部材１３ｂの熱膨張の長さ（図３の上側の図面中の矢印参照）がそれぞれ異なってくるが、接触面１５にそれぞれ凹部１６及び凸部１７が形成されており、さらに、この凹部１６及び凸部１７にそれぞれ接触面１５に垂直な面１８が形成されているため、両者間に空隙が生じ難くなる。その結果、内側の板状部材と外側の板状部材(例えば、３ａと３ｂ)との間の伝熱接触抵抗が増加し、内側の板状部材３ａから外側の板状部材３ｂ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。
【００２１】
次に、図７により、本発明の第２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。なお、以下の説明において、上記した第１の実施の形態の場合と同様の構成については、説明の簡略化のため、詳細な説明は省略する。
【００２２】
図７は本発明の第２の実施の形態に係るビームダンプ２１の板状部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（最も外側の板状部材は図示省略）を示す断面図であり、このビームダンプ２１では、板状部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃの接触面２３に形成される凹部２４及び凸部２５の形状が上記した第１の実施の形態の場合と異なる。
【００２３】
すなわち、凹部２４は開口幅が底部に向かって漸次広がる断面形状を成すよう形成されていると共に、凸部２５は凹部２４の形状に対応するように基端部２６の幅が先端部２７の幅より狭くなる断面形状を成すよう形成されている。そして、対向する板状部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ同士はそれぞれの接触面２３に沿って互いにスライドすることにより凸部２５が凹部２４に嵌合して結合される。
【００２４】
このような構成を備えたビームダンプ２１において、荷電粒子ビームがビームダンプ２１に衝突した際に変換された熱は、外側に向かって板状部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（最も外側の板状部材は図示省略）に次々に熱伝導し、最も外側の板状部材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。
【００２５】
この時、板状部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（最も外側の板状部材は図示省略）には接触面２２に沿って互いにスライドすることにより嵌合する凹部２４及び凸部２５が形成されているため、両者間に空隙が生じ難くなる。その結果、内側の板状部材と外側の板状部材(例えば、２２ａと２２ｂ)との間の伝熱接触抵抗が増加し、内側の板状部材２２ａから外側の板状部材２２ｂ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２１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。また、凸部２５が凹部２４に嵌合することにより板状部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（最も外側の板状部材は図示省略）同士が結合されるため、該板状部材同士を締結具や溶接接合等で固定する必要がなくなり、ビームダンプ２１の組立て作業の簡素化を図ることができる。
【００２６】
このように上記した第１及び第２の実施の形態に係るビームダンプ１０，２１の積層構造によれば、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１０，２１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なる。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１０，２１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。
【符号の説明】
【００２７】
１０          ビームダンプ
１１          ダンプターゲット
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ    板状部材
１５          接触面
１６          凹部
１７          凸部
１８          垂直な面
２１          ビームダンプ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ    板状部材
２３          接触面
２４          凹部
２５          凸部
２６          基端部
２７          先端部
【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】
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【図７】
2010232152.tif 000009
【図８】
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【図９】
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