(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子加速器から荷電粒子が照射されるターゲットを保持すると共に、前記粒子加速器に対して着脱可能に移動するように構成されるターゲット装置であって、
第１の部材と、
前記粒子加速器と前記第１の部材の間に配置され、前記第１の部材との間に前記ターゲットを挟持するための第２の部材と、
前記ターゲットを挟持または解放するように、前記第１の部材と前記第２の部材を相対移動させるための挟持機構と、
前記第１の部材及び前記第２の部材を、前記粒子加速器に近接した第１の位置と前記粒子加速器から離間した第２の位置との間で移動させる移動機構と、
を備え、
前記挟持機構は、
前記第１の部材及び前記第２の部材のそれぞれに接続されると共に、前記第１の部材に対して前記第２の部材を往復動可能に支持する支持部と、
前記第１の部材に対して前記第２の部材を往復動させる駆動部と、
を有するターゲット装置。
【請求項２】
前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方には、前記ターゲットを排出するための排出機構が設けられる、請求項１に記載のターゲット装置。
【請求項３】
前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方には、前記ターゲットを吸着するための吸着機構が設けられる、請求項１または２に記載のターゲット装置。
【請求項４】
前記第１の部材および前記第２の部材の少なくとも一方には、前記ターゲットを収容するための凹部が設けられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターゲット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子加速器から荷電粒子が照射されるターゲットを保持すると共に、粒子加速器に対して着脱可能に移動するように構成されるターゲット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特開昭６１−２４６６９９号公報に記載されるように、放射線同位元素の製造に用いるためのターゲットを保持すると共に、粒子加速器に対して着脱可能に移動するように構成されるターゲット装置が知られている。
【０００３】
放射性同位元素の製造に際しては、ターゲットを収容したターゲット装置をサイクロトロンなどの粒子加速器に装着し、粒子加速器からターゲットに荷電粒子を照射してターゲットの構成元素と核反応させることで、放射性同位元素が生成される。そして、ターゲット装置を粒子加速器から離脱させて、ターゲット装置から核反応済みのターゲットを回収することで、放射性同位元素が得られる。
【０００４】
ここで、ターゲットの回収作業は、例えば特開２００８−２６８１２７号公報に記載されるように、被爆のおそれを抑制すると共に、放射性同位元素の製造工程を効率化するために自動化されている。このため、ターゲット装置は、粒子加速器に対して着脱可能に移動するための移動機構と、ターゲットを吸着・排出するための吸着・排出機構とを備える。ターゲット装置は、ターゲットを吸着した状態で、核反応の開始前に粒子加速器側に装着され、核反応の終了後に粒子加速器側から離脱される。そして、ターゲット装置は、回収装置の上方までターゲットを搬送した後にターゲットの吸着を解き、必要に応じて回収装置に排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２４６６９９号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、回収作業に際しては、吸着機構が機能しているにも係わらず、粒子加速器側にターゲットが付着してしまい、回収装置によりターゲットを回収することができなくなる場合がある。この場合、粒子加速器の運転を中断した上で、ターゲットを回収しなければならなくなる。これにより、被爆のおそれが生じると共に、製造工程の効率が低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、ターゲットの回収に伴う被爆のおそれを抑制すると共に、放射線同位元素の製造工程を効率化することができるターゲット装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るターゲット装置は、粒子加速器から荷電粒子が照射されるターゲットを保持すると共に、粒子加速器に対して着脱可能に移動するように構成されるターゲット装置であって、第１の部材と、粒子加速器と第１の部材の間に配置され、第１の部材との間にターゲットを挟持するための第２の部材と、ターゲットを挟持または解放するように、第１の部材と第２の部材を相対移動させるための挟持機構と、第１の部材及び第２の部材を、粒子加速器に近接した第１の位置と粒子加速器から離間した第２の位置との間で移動させる移動機構と、を備え、挟持機構は、第１の部材及び第２の部材のそれぞれに接続されると共に、第１の部材に対して第２の部材を往復動可能に支持する支持部と、第１の部材に対して第２の部材を往復動させる駆動部と、を有する。
【０００９】
本発明に係るターゲット装置によれば、第１の部材との間にターゲットを挟持するための第２の部材を粒子加速器と第１の部材の間に配置し、第１の部材と第２の部材を相対移動させてターゲットを挟持または解放することで、ターゲットの回収作業に際して、粒子加速器側にターゲットが付着することを防止し、ターゲットを容易に回収することができる。
【００１０】
また、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方には、ターゲットを排出するための排出機構が設けられてもよい。これにより、ターゲット装置に付着したターゲットを回収装置の上方で排出し、ターゲットを確実に回収することができる。
【００１１】
また、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方には、ターゲットを吸着するための吸着機構が設けられてもよい。これにより、ターゲット装置にターゲットを吸着した状態で、ターゲットを容易に挟持することができる。
【００１２】
また、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方には、ターゲットを収容するための凹部が設けられてもよい。これにより、ターゲット装置にターゲットを収容した状態で、ターゲットを容易に挟持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ターゲットの回収に伴う被爆のおそれを抑制すると共に、放射線同位元素の製造工程を効率化することが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】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るターゲット装置を粒子加速器および回収装置と共に示す図である。
【図２】図１に示すターゲット装置を示す断面図である。
【図３】図１に示すターゲット装置を示す平面図である。
【図４】サイクロトロンにターゲット装置を装着した状態を示す図である。
【図５】サイクロトロンからターゲット装置を離脱させた状態を示す図である。
【図６】ターゲット装置からターゲットを解放した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
なお、以下では、本発明の実施形態に係るターゲット装置１を粒子加速器の一例であるサイクロトロン２に適用する場合について説明するが、サイクロトロン２以外の粒子加速器にも同様に適用することができる。
【００１７】
まず、図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係るターゲット装置１の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るターゲット装置１をサイクロトロン２および回収装置３と共に示す図である。図２は、図１に示すターゲット装置１を示す断面図である。図３は、図１に示すターゲット装置１を示す平面図である。
【００１８】
ターゲット装置１は、サイクロトロン２から荷電粒子が照射されるターゲットＴを保持すると共に、サイクロトロン２に対して着脱可能に移動するように構成される。ここで、ターゲットＴとは、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｔｅ（テルル）などを構成元素とする例えば直径約３２ｍｍ、厚さ約１．５ｍｍの円盤状の金属薄板である。
【００１９】
図１に示すように、ターゲット装置１およびサイクロトロン２は、外部への放射能漏れを防止するために、放射線遮蔽シールド４により密封される。回収装置３は、サイクロトロン２から離間して下方に配置され、核反応済みのターゲットＴをシールド４の内側の受容部３ａにより受容し、案内路３ｂを通じてシールド４の外側の遮蔽容器３ｃに案内する。
【００２０】
図２および図３に示すように、ターゲット装置１は、本体部１０、フランジ部２０、挟持機構３０および移動機構４０を有する。
【００２１】
本体部１０は、第１の部材として機能する。本体部１０は、有底筒状、特に有底円筒状をなす。本体部１０には、後述するフランジ部２０の後面２２に対向する前面１１と、前面１１とは反対側の後面１２とが設けられる。前面１１には、後述するフランジ部２０の凹部２３に収容されたターゲットＴの後面に対する密閉性を確保するための密閉部材１３（Ｏ−リングなど）が設けられる。
【００２２】
また、本体部１０には、ターゲットＴの後面を冷却するために、前面１１から後面１２に向けて延びる有底孔である冷却水循環孔１４が設けられる。冷却水循環孔１４には、冷却水循環孔１４に対して冷却水を供給および排出するための冷却水供給管・排出管１５ａ、１５ｂが接続される。また、冷却水循環孔１４には、孔１４内に残留した冷却水を高圧空気により強制排出するための高圧空気供給管・排出管１６ａ、１６ｂが接続される。高圧空気供給管１６ａは、必要に応じて、本体部１０の前面に付着したターゲットＴを排出するための排出機構としても機能する。
【００２３】
フランジ部２０は、サイクロトロン２と本体部１０の間に配置され、本体部１０との間にターゲットＴを挟持するための第２の部材として機能する。フランジ部２０は、筒状、特に円筒状をなす。フランジ部２０には、サイクロトロン２のマニホールド２ａ（図４参照）に対向する前面２１と、本体部１０の前面１１に対向する後面２２とが設けられる。後面２２には、ターゲットＴを収容するためにターゲットＴの外形にほぼ相当する凹部２３が設けられる。前面２１と後面２２の間には、サイクロトロン２から荷電粒子を導入するための導入孔２４が設けられる。前面２１には、マニホールド２ａに対する密閉性を確保するための密閉部材２５（Ｏ−リングなど）が設けられる。凹部２３には、凹部２３に収容されたターゲットＴの前面に対する密閉性を確保するために同心円状をなす２つの密閉部材２６（Ｏ−リングなど）が設けられる。
【００２４】
また、フランジ部２０には、凹部２３に収容されたターゲットＴを吸着すると共に、必要に応じて凹部２３から排出するための吸着・排出機構２９が設けられる。吸着・排出機構２９は、凹部２３の密閉部材２６間に設けられた導通孔２７と、導通孔２７を通じて凹部２３とターゲットＴの前面との間から空気を排出すると共に、空気を供給する空気排出・供給部２８とを有する。吸着・排出機構２９は、密閉部材２６にターゲットＴを密着させた状態で、密閉部材２６間の空気を排出することで、ターゲットＴを吸着すると共に、空気の排出を停止し、必要に応じて密閉部材２６間に空気を供給することで、ターゲットＴの吸着を解いて排出する。
【００２５】
挟持機構３０は、ターゲットＴを挟持または解放するように、本体部１０とフランジ部２０を相対移動させる。挟持機構３０は、例えば、本体部１０に対してフランジ部２０を往復動可能に支持する支持部３１と、本体部１０に対してフランジ部２０を往復動させる駆動部３２（エアシリンダなど）とを有する。挟持機構３０は、例えば、フランジ部２０に係合する係合部３２ａを駆動軸３２ｂにより往復動させて、本体部１０の前面１１に対してフランジ部２０の後面２２を接近させることでターゲットＴを挟持し、離間させることでターゲットＴを解放するように作動する。駆動部３２は、例えば、空気供給管３３ａによる空気の供給により駆動軸３２ｂを押し出し、空気排出管３３ｂ（図３参照）による空気の排出により駆動軸３２ｂを引き込む（図３参照）。なお、挟持機構３０は、本体部１０に対してフランジ部２０を往復動させる代わりに、フランジ部２０に対して本体部１０を往復動させるように構成されてもよい。
【００２６】
移動機構４０は、サイクロトロン２に近接した第１の位置（図４参照）とサイクロトロン２から離間した第２の位置（図５参照）との間で本体部１０およびフランジ部２０を移動させる。移動機構４０は、サイクロトロン２に対して本体部１０およびフランジ部２０を往復動させる不図示の駆動機構（エアシリンダなど）を有する。移動機構４０は、例えば、不図示の駆動軸を通じて本体部１０およびフランジ部２０を往復動させて、サイクロトロン２に装着するための第１の位置にターゲット装置１を移動させ、ターゲットＴを回収するための第２の位置にターゲット装置１を移動させるように作動する。
【００２７】
つぎに、図４から図６を参照して、本発明の実施形態に係るターゲット装置１の動作について説明する。図４は、サイクロトロン２にターゲット装置１を装着した状態を示す図である。図５は、サイクロトロン２からターゲット装置１を離脱した状態を示す図である。図６は、ターゲット装置１からターゲットＴを解放した状態を示す図である。
【００２８】
ターゲットＴの収容に際して、移動機構４０を用いて、本体部１０およびフランジ部２０をサイクロトロン２から離間させ、挟持機構３０を用いて、本体部１０に対してフランジ部２０を離間させてターゲットＴを収容可能な状態にする。つぎに、吸着・排出機構２９を用いて、例えば不図示の供給装置（ロボットアームなど）により凹部２３に配置されたターゲットＴを吸着して収容し、挟持機構３０を用いて、本体部１０に対してフランジ部２０を接近させてターゲットＴを挟持する。そして、移動機構４０を用いて、矢印Ｍ１で示すように、本体部１０およびフランジ部２０を第１の位置に移動させてターゲット装置１をサイクロトロン２に装着する。
【００２９】
核反応の開始に際して、冷却水供給管１６ａを用いて、冷却水循環孔１４に冷却水を供給してターゲットＴの後面を冷却しながら、フランジ部２０を通じてサイクロトロン２から荷電粒子を導入する。これにより、ターゲットＴの前面に荷電粒子が照射され、ターゲットＴの構成元素が荷電粒子と核反応して放射性同位元素が生成される。核反応の終了に際して、冷却水の供給を停止した後、冷却水排出管１５ｂを用いて、冷却水循環孔１４から冷却水を排出し、さらに、高圧空気供給管・排出管１６ａ、１６ｂを用いて、冷却水循環孔１４に残留した冷却水を強制排出する。
【００３０】
ターゲットＴの回収に際して、移動機構４０を用いて、矢印Ｍ２で示すように、本体部１０およびフランジ部２０を第２の位置（図５に示す位置）に移動させてターゲット装置１をサイクロトロン２から離脱させることで、核反応済みのターゲットＴを回収装置３の受容部３ａの上方に搬送する。つぎに、図６に示すように、挟持機構３０を用いて、矢印Ｍ３で示すように、本体部１０に対してフランジ部２０を離間させてターゲットＴを解放し、吸着・排出機構２９を用いて、ターゲットＴの吸着を解き、必要に応じてターゲットＴを排出する。ここで、本体部１０の前面１１にターゲットＴが付着した場合、高圧空気供給管１６ａを用いて、ターゲットＴを排出してもよい。これにより、ターゲットＴは、回収装置３に受容されて、案内路３ｂを通じてシールド４の外側の遮蔽容器３ｃに案内される。回収されたターゲットＴは、強酸または強塩基性の溶液により溶解されて、放射性同位元素が得られる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るターゲット装置１では、本体部１０との間にターゲットＴを挟持するためのフランジ部２０をサイクロトロン２と本体部１０の間に配置し、本体部１０とフランジ部２０を相対移動させてターゲットＴを挟持または解放することで、ターゲットＴの回収作業に際して、サイクロトロン２側にターゲットＴが付着することを防止し、ターゲットＴを容易に回収することができる。これにより、ターゲットＴの回収に伴う被爆のおそれを抑制すると共に、放射線同位元素の製造工程を効率化することができる。
【００３２】
また、ターゲットＴを排出するための機構を設けることで、ターゲット装置１に付着したターゲットＴを回収装置３の上方で排出し、ターゲットＴを確実に回収することができる。
【００３３】
また、ターゲットＴを吸着するための機構を設けることで、ターゲット装置１にターゲットＴを吸着した状態で、ターゲットＴを容易に挟持することができる。
【００３４】
また、ターゲットＴを収容するための凹部１３を設けることで、ターゲット装置１にターゲットＴを収容した状態で、ターゲットＴを容易に挟持することができる。
【００３５】
なお、前述した実施形態は、本発明に係るターゲット装置１の最良な実施形態を説明したものであり、本発明に係るターゲット装置１は、本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係るターゲット装置１は、各請求項に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に係るターゲット装置１を変形し、または他のものに適用したものであってもよい。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、フランジ部２０に付着したターゲットＴを排出する排出機構を設けると共に、本体部１０に付着したターゲットＴを高圧空気供給管１６ａにより排出する場合について説明した。しかし、ターゲット排出機構は、本体部１０およびフランジ部２０のいずれかに設けられてもよく、いずれにも設けられなくてもよい。すなわち、ターゲット排出機構に代えて、例えばロボットアームなど、回収装置３の受容部３ａの上方でターゲットＴの付着を解く機構が設けられてもよい。また、ターゲット排出機構は、空気圧式の排出機構に代えて、例えば機械式の排出機構として構成されてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、フランジ部２０にターゲットＴを吸着する吸着機構を設ける場合について説明した。しかし、ターゲット吸着機構は、本体部１０に設けられてもよく、本体部１０およびフランジ部２０の両方に設けられてもよく、設けられなくてもよい。すなわち、ターゲット吸着機構に代えて、ターゲットＴの収容に際して、例えば機械的に本体部１０またはフランジ部２０にターゲットＴを固定する機構が設けられてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、フランジ部２０の後面に凹部２３を設ける場合について説明した。しかし、凹部２３は、本体部１０に設けられてもよく、本体部１０およびフランジ部２０の両方に設けられてもよく、設けられなくてもよい。すなわち、ターゲットＴの挟持に際して、凹部２３に収容されたターゲットＴを挟持する代わりに、本体部１０またはフランジ部２０に吸着されたターゲットＴを挟持してもよい。
【００３９】
また、挟持機構３０および移動機構４０は、空気圧式の機構に代えて、例えば機械式、電磁気式の機構として構成されてもよい。また、挟持機構３０は、本体部１０に代えてフランジ部２０に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…ターゲット装置、２…サイクロトロン、３…回収装置、Ｔ…ターゲット、１０…本体部、２０…フランジ部、２３…凹部、２９・・・吸着・排出機構、３０…挟持機構。
【図１】
0005840521.tif 000002
【図２】
0005840521.tif 000003
【図３】
0005840521.tif 000004
【図４】
0005840521.tif 000005
【図５】
0005840521.tif 000006
【図６】
0005840521.tif 000007