(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、上流窓部の周縁に連なり且つビーム通過位置両側方にビーム進行方向上流側へ窪んで窓部間に形成される空隙に連通する上流凹陥部を設けた上流構体と、下流窓部の周縁に連なって上流構体に密着し且つビーム通過位置両側方にビーム進行方向下流側へ窪んで前記の空隙に連通する下流凹陥部を設けた下流構体と、ビーム通過位置の一方側の各凹陥部により形成される入口プレナムに連通する冷却水入口管と、ビーム通過位置の他方側の各凹陥部により形成される出口プレナムに連通する冷却水出口管とを備え、前記空隙の一端開口部を全面にわたって入口プレナムに連通させ、当該空隙の他端開口部を全面にわたって出口プレナムに連通させた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】
上流窓部及び下流窓部の形状を、ビーム通過位置の側方から見て湾曲するように設定した請求項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、上流窓部の周縁に連なり且つビーム通過位置両側方にビーム進行方向上流側へ窪んで窓部間に形成される空隙に連通する上流凹陥部を設けた上流構体と、下流窓部の周縁に連なって上流構体に密着し且つビーム通過位置両側方にビーム進行方向下流側へ窪んで前記の空隙に連通する下流凹陥部を設けた下流構体と、ビーム通過位置の一方側の各凹陥部により形成される入口プレナムに連通する冷却水入口管と、ビーム通過位置の他方側の各凹陥部により形成される出口プレナムに連通する冷却水出口管とを備え、前記空隙の一端開口部を全面にわたって入口プレナムに連通させ、当該空隙の他端開口部を全面にわたって出口プレナムに連通させている。
【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、上流窓部及び下流窓部の形状を、ビーム通過位置の側方から見て湾曲するように設定している。
【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、冷却水入口管から入口プレナムへ送給される冷却水の流れを、狭間隔を隔てて配置した窓部の間の空隙へ流入させて、流速分布の均一化と流速の向上を図り、熱を奪取した冷却水の流れを、出口プレナム及び冷却水出口管から外部へ送出する。
【００１２】
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では、両窓部の形状を湾曲させて、冷却水圧に対する窓部の強度を確保しつつ窓部の部材厚さの縮小を図る。
【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周縁に連なり且つビーム通過位置両側方にビーム進行方向上流側へ窪んで各窓部１１，１２間に形成される空隙１７に連通する上流凹陥部１３を設けた上流構体１５と、下流窓部１２周縁に連なって上流構体１５に密着し且つビーム通過位置両側方にビーム進行方向下流側へ窪んで前記の空隙１７に連通する下流凹陥部１４を設けた下流構体１６と、ビーム通過位置の一方側の各凹陥部１３，１４によって形成される入口プレナム２０に連通する冷却水入口管１８と、ビーム通過位置の他方側の各凹陥部１３，１４によって形成される出口プレナム２１に連通する冷却水出口管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、周縁が密着するように締結されている。
【００１６】
窓部１１，１２の形状は、ビーム通過位置の側方から見てビーム進行方向上流側へ突出する凸湾曲面となるように設定されている。
【００１７】
空隙１７の一端開口部は、全面にわたって入口プレナム２０に連通し、また、空隙１７の他端開口部は、全面にわたって出口プレナム２１に連通している。
【００１８】
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２２を介して、入口プレナム２０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。
【００１９】
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２３を介して、出口プレナム２１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。
【００２０】
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２４は、容積が大きい入口プレナム２０へ流入した後、窓部１１，１２の間の空隙１７を流通する。
【００２１】
このとき、窓部１１，１２が狭間隔を隔てて配置されているので、別途に整流手段を設けなくても、空隙１７を流通する冷却水２４の流速分布の均一化と流速の向上が図られる。
【００２２】
更に、陽子ビーム１０の透過に伴う熱を奪取した冷却水２４は、容積が大きい出口プレナム２１を経て冷却水出口管１９から外部へ送出される。
【００２３】
このように、上述した核破砕ターゲット用陽子ビーム窓においては、狭間隔を隔てて平行に配置した窓部１１，１２間の空隙１７を冷却水２４が流通することにより、陽子ビーム１０が透過する窓部１１，１２間での冷却水２４の流速分布の均一化と流速の向上が図られ、陽子ビーム１０が高強度でも、過大な熱応力や冷却水２４の沸騰の要因となるホットスポットが発生しない。
【００２４】
また、窓部１１，１２を湾曲させているので、冷却水２４の圧力に対する強度を確保しつつ窓部１１，１２の部材厚さを縮小することができ、陽子ビーム１０の透過効率が向上する。
【００２５】
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。
【００２６】
【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。
【００２７】
（１）狭間隔を隔てて平行に配置した窓部間の空隙に冷却水を流通させているので、別途に整流手段を設けなくても、陽子ビームが透過する窓部間での冷却水の流速分布の均一化と流速の向上が図られ、陽子ビームが高強度でも、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。
【００２８】
（２）また、窓部を湾曲させることにより、冷却水の圧力に対する強度を確保しつつ窓部の部材厚さを縮小することができ、陽子ビームの透過効率が向上する。
【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正面図である。
【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  空隙
１８  冷却水入口管
１９  冷却水出口管
２０  入口プレナム
２１  出口プレナム
【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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