(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平に進む陽子ビームの進行方向に狭間隙を隔てて平行に配置した薄肉状の上流窓部及び下流窓部と、上流窓部を取り囲むようにその周縁に連なってビーム進行方向上流側へ窪む上流凹陥部を有する上流構体と、下流窓部を取り囲むようにその周縁に連なってビーム進行方向下流側へ窪む下流凹陥部を有し且つその周縁が上流凹陥部周縁に密着した下流構体と、ビーム通過位置の両側にそれぞれ配置され且つ両窓部と両凹陥部で形成される空間内面に上縁及び前後両縁が接する流路区分壁と、該流路区分壁及び両凹陥部で囲まれる側方流路の上端に連なる冷却水入口管と、両流路区分壁及び両窓部で囲まれる中央流路の上端に連なる冷却水出口管と、側方流路の下端寄り部分から中央流路の下端寄り部分へ湾曲し且つ両凹陥部に前後両縁が接する案内羽根とを備えてなることを特徴とする核破砕ターゲット用陽子ビーム窓。
【請求項２】
中央流路底部中心から上方へ突出する導流体を設けた請求項１に記載の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核破砕ターゲット用陽子ビーム窓に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、中性子を利用した種々の物性研究を行なうことが計画されている。
【０００３】
図５は中性子散乱施設の一例であり、この中性子散乱施設では、陽子出射器１が出射する陽子を、線形加速器２で加速し且つ偏向電磁石により真空状態の蓄積リング３へ導き、該蓄積リング３において陽子の軌道を偏向電磁石で曲げて周回させながら、高周波電流によって必要エネルギーになるように増速する。
【０００４】
更に、上記の陽子を、蓄積リング３に連なるビームライン４を介して格納室５に設置され且つ微圧ヘリウム雰囲気に保持されているターゲット６へ出射し、該ターゲット６内に抱持されている水銀などの液状重金属に衝突させ、核破砕反応（スポレーション反応）により発生する高速中性子を、ターゲット６至近位置の減速材容器７内の液体水素（２０Ｋ、１．５ＭＰａ）などの減速材に透過させることによって、研究目的に応じた熱中性子や冷中性子に変換し、ビームライン８を介してラボ９へ導いている。
【０００５】
また、ビームライン４のビーム進行方向下流端には、金属材料で形成され且つ陽子ビームが透過する窓部を備えた核破砕ターゲット用陽子ビーム窓を境界壁として設けている。
【０００６】
このような核破砕ターゲット用陽子ビーム窓では、陽子ビームの透過によって窓部に高密度の熱が生じるので、内部に冷却水を流通させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高強度の陽子ビーム（５ＭＷ）を対象とする場合には、過大な熱応力や冷却水の沸騰の要因となるホットスポットが発生しないように、窓部やその付近での冷却水の流通形態について考慮する必要がある。
【０００８】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、高強度の陽子ビームに対応可能な核破砕ターゲット用陽子ビーム窓を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓では、略水平に進む陽子ビームの進行方向に狭間隙を隔てて平行に配置した薄肉状の上流窓部及び下流窓部と、上流窓部を取り囲むようにその周縁に連なってビーム進行方向上流側へ窪む上流凹陥部を有する上流構体と、下流窓部を取り囲むようにその周縁に連なってビーム進行方向下流側へ窪む下流凹陥部を有し且つその周縁が上流凹陥部周縁に密着した下流構体と、ビーム通過位置の両側にそれぞれ配置され且つ両窓部と両凹陥部で形成される空間内面に上縁及び前後両縁が接する流路区分壁と、該流路区分壁及び両凹陥部で囲まれる側方流路の上端に連なる冷却水入口管と、両流路区分壁及び両窓部で囲まれる中央流路の上端に連なる冷却水出口管と、側方流路の下端寄り部分から中央流路の下端寄り部分へ湾曲し且つ両凹陥部に前後両縁が接する案内羽根とを備えている。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓では、中央流路底部中心から上方へ突出する導流体を設けている。
【００１１】
本発明の請求項１あるいは請求項２に記載の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓のいずれにおいても、冷却水入口管から側方流路へ送給される冷却水の流れを、当該側方流路の下端寄り部分に位置する案内羽根で、側方流路から中央流路へ上向きに流れ込むように転向させ、更に、中央流路から冷却水出口管へ向かう冷却水の流れを、両窓部により形成した狭間隙部分へ流入させて、流速分布の均一化と流速の向上を図る。
【００１２】
本発明の請求項２の記載の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓においては、側方流路から中央流路へ転向する２つの冷却水の流れの干渉を、導流体によって抑制する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００１４】
図１乃至図４は本発明の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓の実施の形態の一例であり、この核破砕ターゲット用陽子ビーム窓は、略水平に進む陽子ビーム１０の進行方向に狭間隙を隔てて平行に配置した薄肉状の上流窓部１１及び下流窓部１２と、上流窓部１１を取り囲むようにその周縁に連なってビーム進行方向上流側へ窪む上流凹陥部１３を有する上流構体１５と、下流窓部１２を取り囲むようにその周縁に連なってビーム進行方向下流側へ窪む下流凹陥部１４を有する下流構体１６と、左右一対の流路区分壁１７と、冷却水入口管１８及び冷却水出口管１９とを備えている。
【００１５】
窓部１１，１２並びに構体１５，１６の素材には、耐熱性に優れたニッケル基合金鋼（インコネル７１８など）を用いており、上流構体１５と下流構体１６は、両凹陥部１３，１４の周縁が密着するように締結されている。
【００１６】
流路区分壁１７は、その上縁及び前後両縁が、両窓部１１，１２及び両凹陥部１３，１４により形成される空間内面に接するように、陽子ビーム１０通過位置の左右両側に設けられている。
【００１７】
冷却水入口管１８は、構体１５，１６の上部密着部分に穿設された開口２０を介して、流路区分壁１７及び両凹陥部１３，１４で囲まれる側方流路２１の上端部分に連通しており、当該冷却水入口管１８には、ポンプ（図示せず）の吐出口が接続されている。
【００１８】
冷却水出口管１９は、構体１５，１６の上部密着部分に穿設された開口２２を介して、左右の流路区分壁１７及び両窓部１１，１２で囲まれる中央流路２３の上端部分に連通しており、当該冷却水出口管１９には、熱交換器（図示せず）を介してポンプの吸引口が接続されている。
【００１９】
両窓部１１，１２及び両凹陥部１３，１４によって形成される空間には、側方流路２１の下端寄り部分から中央流路２３の下端寄り部分へ湾曲し且つ前後両縁が両凹陥部１３，１４に接する２状の案内羽根２４，２５が設けられている。
【００２０】
また、両凹陥部１３，１４の中央流路２３底部中心に相当する箇所には、上方へ突出する導流体２６が形成されている。
【００２１】
これに加えて、構体１５，１６内には、各冷却水入口管１８取付位置至近から両凹陥部１３，１４で形成される空間内底面へ延び且つ先端部が流路区分壁１７下方に位置する排水管２７が設けられており、当該空間内底面は、排水管２７の先端部が最も低い位置になるように傾斜している。
【００２２】
また、排水管２７の基端寄り部分には、閉止弁（図示せず）が設けられている。
【００２３】
図１乃至図４に示す核破砕ターゲット用陽子ビーム窓では、冷却水入口管１８に送給される冷却水２８の流れは、側方流路２１を下降したうえ、その下端寄り部分に位置する案内羽根２４，２５で、側方流路２１から中央流路２３へ上向きに流れ込むように転向する。
【００２４】
このとき、中央流路２３の下端寄り部分の導流体２６により、左右の側方流路２１から中央流路２３へ向かう２つの冷却水２８の流れの干渉が抑制される。
【００２５】
更に、中央流路２３を上方へ向かう冷却水２８の流れは、両窓部１１，１２で形成される狭間隙部分を通過することにより、流速分布の均一化と流速の向上が図られ、冷却水出口管１９を経て外部へ送出される。
【００２６】
また、核破砕ターゲット用陽子ビーム窓に対する保守点検作業を実施するときには、側方流路２１及び中央流路２３の内部に残留している冷却水２８を、排水管２７を介して外部へ排出する。
【００２７】
このように、図１乃至図４に示す核破砕ターゲット用陽子ビーム窓においては、側方流路２１から陽子ビーム１０が透過する両窓部１１，１２間へ送給すべき冷却水２８を、案内羽根２４，２５によって中央流路２３へ転向させたうえ、各側方流路２１から中央流路２３へ向かう２つの冷却水２８の流れの干渉を、導流体２６によって抑制するので、冷却水２８の流れに顕著な乱れが発生せず、圧力損失を回避できる。
【００２８】
また、冷却水２８を両窓部１１，１２により形成した狭間隙部分へ流入させるので、陽子ビーム１０が透過する両窓部１１，１２間における冷却水２８の流速分布の均一化と流速の向上を図ることができ、従って、陽子ビーム１０が高強度でも、過大な熱応力や冷却水２８沸騰の要因となるホットスポットが発生しない。
【００２９】
なお、本発明の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００３１】
（１）冷却水入口管から側方流路へ送給される冷却水の流れを、当該側方流路の下端寄り部分に位置する案内羽根で、側方流路から中央流路へ上向きに流れ込むように転向させ、更に、中央流路から冷却水出口管へ向かう冷却水の流れを、両窓部により形成した狭間隙部分へ流入させて、流速分布の均一化と流速の向上を図り、過大な熱応力や冷却水の沸騰の要因となるホットスポットの発生を抑止するので、高強度の陽子ビームに対応することが可能なる。
【００３２】
（２）また、導流体を設けることにより、各側方流路から中央流路へ転向する２つの冷却水の流れの干渉を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓の実施の形態の一例の主要部を示す切断斜視図である。
【図２】本発明の核破砕ターゲット用陽子ビーム窓の実施の形態の一例を示す横断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】中性子散乱施設の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１０  陽子ビーム
１１  上流窓部
１２  下流窓部
１３  上流凹陥部
１４  下流凹陥部
１５  上流構体
１６  下流構体
１７  流路区分壁
１８  冷却水入口管
１９  冷却水出口管
２１  側方流路
２３  中央流路
２４  案内羽根
２５  案内羽根
２６  導流体
【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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