(57)【要約】【課題】放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる自己シールド型サイクロトロンシステムを提供する。【解決手段】搬送部２２は、ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射が行われるターゲット保持部２０から、放射性同位元素を回収する溶解部２１へ、ターゲット１０を搬送する。ここで、ターゲット保持部２０、溶解部２１、及び搬送部２２は、自己シールド４内に配置されている。従って、荷電粒子線Ｂをターゲット１０に照射する工程、放射性同位元素を溶解によって回収する工程、及び両工程間におけるターゲットの搬送を行う工程は、いずれも自己シールド４内にて行われる。従って、各工程において、荷電粒子線照射後のターゲット１０から放出される放射線は、自己シールドによって遮断される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を出射するサイクロトロンと、
建屋内に配置され、前記サイクロトロンを内部に収容し、前記サイクロトロンから放出される放射線が外部に放出されることを抑制する自己シールドと、を備える自己シールド型サイクロトロンシステムであって、
金属層を有するターゲットを前記荷電粒子線の照射位置にて保持するターゲット保持部と、
前記ターゲットにおける放射性同位元素を含有する前記金属層を溶解させる溶解部と、
前記ターゲット保持部から前記溶解部へ前記ターゲットを搬送する搬送部と、を備え、
前記ターゲット保持部、前記溶解部、及び前記搬送部は、前記自己シールド内に配置されている、自己シールド型サイクロトロンシステム。
【請求項２】
制御部を更に備え、
前記制御部は、前記金属層への前記荷電粒子線の照射の後、前記ターゲット保持部に保持された前記ターゲットを前記溶解部へ搬送するように、前記搬送部を制御する、請求項１に記載の自己シールド型サイクロトロンシステム。
【請求項３】
前記自己シールド内で前記溶解部を覆う収容部と、
前記収容部内の気体を前記自己シールドの外部へ排気する排気部と、を備える、請求項１又は２に記載の自己シールド型サイクロトロンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己シールド型サイクロトロンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、サイクロトロンを内部に収容し、サイクロトロンから放出される放射線が外部に放出されることを抑制する自己シールドを備えた自己シールド型サイクロトロンシステムが知られている。近年、金属層を有するターゲットへ荷電粒子線を照射することで、固体の放射性同位元素（ＲＩ：Ｒａｄｉｏ  Ｉｓｏｔｏｐｅ）を得る装置が開発されている。このような放射性同位元素は、病院等でのＰＥＴ検査（ポジトロン断層撮影検査）等に使用される放射性薬剤を製造するため用いられる。例えば、特許文献２では、固体の放射性同位元素が付着したターゲットが溶解装置に搬送され、当該溶解装置内にて放射性同位元素を溶解することで、当該ＲＩの回収が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１０５２９３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１５２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、荷電粒子線照射後のターゲットは放射化している。従って、ターゲットを照射装置から取り出して溶解装置へ取り付ける際における、被曝に対する安全性を更に向上することが求められている。
【０００５】
本発明は、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる自己シールド型サイクロトロンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る自己シールド型サイクロトロンシステムは、荷電粒子線を出射するサイクロトロンと、建屋内に配置され、サイクロトロンを内部に収容し、サイクロトロンから放出される放射線が外部に放出されることを抑制する自己シールドと、を備える自己シールド型サイクロトロンシステムであって、金属層を有するターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持するターゲット保持部と、ターゲットにおける放射性同位元素を含有する金属層を溶解させる溶解部と、ターゲット保持部から溶解部へターゲットを搬送する搬送部と、を備え、ターゲット保持部、溶解部、及び搬送部は、自己シールド内に配置されている。
【０００７】
本発明に係る自己シールド型サイクロトロンシステムにおいて、ターゲット保持部は、金属層を有するターゲットを荷電粒子線の照射位置にて保持する。従って、ターゲット保持部で保持されたターゲットには、荷電粒子線が照射される。これにより、ターゲットの金属層のうち、荷電粒子線が照射された箇所には、放射性同位元素が形成される。また、溶解部は、ターゲットにおける放射性同位元素を含有する金属層を溶解させる。これにより、溶解液を回収することで、放射性同位元素を回収することが可能となる。搬送部は、ターゲットへの荷電粒子線の照射が行われるターゲット保持部から、放射性同位元素を回収する溶解部へ、ターゲットを搬送する。ここで、ターゲット保持部、溶解部、及び搬送部は、自己シールド内に配置されている。従って、荷電粒子線をターゲットに照射する工程、放射性同位元素を溶解によって回収する工程、及び両工程間におけるターゲットの搬送を行う工程は、いずれも自己シールド内にて行われる。従って、各工程において、荷電粒子線照射後のターゲットから放出される放射線は、自己シールドによって遮断される。以上により、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる。
【０００８】
自己シールド型サイクロトロンシステムは、制御部を更に備え、制御部は、金属層への荷電粒子線の照射の後、ターゲット保持部に保持されたターゲットを溶解部へ搬送するように、搬送部を制御してよい。これにより、搬送部によるターゲットの搬送が、制御部によって自動的に行われる。これにより、作業者に対する被曝を更に抑制することができる。また、制御部が自動的にターゲットの搬送を行うことで、作業時間の短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる自己シールド型サイクロトロンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステムを示す概略構成図である。
【図２】ターゲットの斜視図である。
【図３】放射性同位元素製造部の拡大図である。
【図４】制御部の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。
【図６】放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。
【図７】放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。
【図８】放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。
【図９】放射性同位元素製造部の動作を示す拡大図である。
【図１０】変形例に係る自己シールド型サイクロトロンを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１に示されるように、自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、建屋１５０の内部に設けられるシステムである。本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、荷電粒子線を用いて放射性同位元素（以下、ＲＩと称する場合がある）を製造するシステムである。自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、例えばＰＥＴ用サイクロトロンとして使用可能であり、当該システムで製造されたＲＩは、例えば放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）である放射性薬剤（放射性医薬品を含む）の製造に用いられる。病院等のＰＥＴ検査（陽電子断層撮影検査）に使用される放射性同位元素標識化合物としては、１８Ｆ−ＦＬＴ（フルオロチミジン）、１８Ｆ−ＦＭＩＳＯ（フルオロソニダゾール）、１１Ｃ−ラクロプライド等がある。
【００１３】
自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、サイクロトロン２と、放射性同位元素製造部３と、自己シールド４と、を備えている。自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、建屋１５０の内部のサイクロトロン室１５２において、当該建屋の床面１５１上に設置されている。サイクロトロン室１５２は、コンクリート（遮蔽壁）で覆われた部屋である。従って、使用者は、自己シールド型サイクロトロンシステム１００を用いることで、建屋内にて放射性同位元素をその場で取得することができる。
【００１４】
サイクロトロン２は、荷電粒子線を出射する加速器である。サイクロトロン２は、イオン源から荷電粒子を加速空間内に供給し、加速空間内の荷電粒子を加速して荷電粒子線を出力する縦置きの円形加速器である。サイクロトロン２は、一対の磁極と、真空箱と、これらの一対の磁極及び真空箱を取り囲む環状のヨークとを有している。一対の磁極は、一部が真空箱内で主面同士が所定間隔空けて対面している。これらの一対の磁極の隙間内で、荷電粒子が多重加速される。荷電粒子としては、例えば陽子、重粒子（重イオン）などが挙げられる。本実施形態では、サイクロトロン２は、荷電粒子線を出射する複数のポート２ａを備えている。複数のポート２ａの一つに、後述のターゲット保持部２０が形成される。サイクロトロン２は、加速空間内の荷電粒子線の軌道を調整して、所望のポート２ａから荷電粒子線を取り出す。
【００１５】
自己シールド４は、建屋内に配置され、サイクロトロン２を内部に収容し、サイクロトロン２から放出される放射線がサイクロトロン室１５２に放出されることを抑制する。自己シールド４は、サイクロトロン２を全方向から覆うことで、全方向において放射線を遮蔽することができる。本実施形態では、自己シールド４は六面体の箱形構造を有しているが、形状は特に限定されない。自己シールド４は、建屋１５０の内部空間（サイクロトロン室１５２）と、自己シールド型サイクロトロンシステム１００の内部空間１２０とを隔てている。建屋１５０の内部空間は、他の機器が設置されたり、作業者などが通行することができる空間として構成されてもよい。従って、建屋の室内に単にサイクロトロン２を配置したものと、本実施形態の自己シールド型サイクロトロンシステム１００とは異なっており、建屋の部屋を構成する周囲の壁は、自己シールド４には該当しない。自己シールド４の壁は、例えば、ポリエチレン、鉄、鉛、重コンクリートなどの材質によって構成される。自己シールド４内には、サイクロトロン２の他、当該サイクロトロン２を運転させるための真空ポンプや配線等も配置されている。また、自己シールド４内には、放射性同位元素製造部３の構成要素も配置されている。
【００１６】
放射性同位元素製造部３は、ターゲット１０に対して荷電粒子線を照射し、当該照射によって生成された放射性同位元素を溶解させて回収する部分である。放射性同位元素製造部３は、サイクロトロン２の外周部付近に形成されており、自己シールド４内に配置されている。放射性同位元素製造部３で得られた放射性同位元素を含む溶解液は、輸送管１６１を介して、溶解液中の放射性同位元素の精製を行う精製装置や薬剤の合成を行う合成装置などの装置１６０へ送られる。
【００１７】
図２を参照して、ターゲット１０について説明する。ターゲット１０は、ターゲット基板１３と、金属層１１と、を備える。ターゲット１０は、具体的には、図２に示すように、金属板で構成されるターゲット基板１３上に、ターゲット材料としての金属層１１が形成される。なお、金属層１１は、純度の高い金属の層に限らず、金属酸化物の層でもよい。当該ターゲット基板１３を装置にセットして、金属層１１に荷電粒子線Ｂが照射されることにより、照射された部分に微量の放射性同位元素１２が生成する。これにより金属層１１中に放射性同位元素１２が含有される。ターゲット基板１３の材料として、溶解液で溶解しない材料が採用され、例えば、Ａｕ、Ｐｔなどが採用される。図２に示すターゲット基板１３は円板状に形成されているが、形状や厚さは特に限定されない。ターゲット材料である金属層１１の材料として、例えば、６４Ｎｉ、８９Ｙ、１００Ｍｏ、６８Ｚｎなどが挙げられる。当該金属層１１に対応して生成される放射性同位元素１２として、６４Ｃｕ、８９Ｚｒ、９９ｍＴｃ、６８Ｇａなどが挙げられる。金属層１１は、ターゲット基板１３の表面１０ａにめっき処理を施すことによって形成される。また、めっき処理に限らず、板状の金属層をターゲット基板１３に貼り付けてもよい。図２に示す金属層１１は、ターゲット基板１３の中央位置に円形状に形成されているが、形状や位置は特に限定されない。なお、ターゲット基板１３の裏面１０ｂには、金属層１１に荷電粒子線Ｂが照射されるとき、冷却水などが供給される。これにより、荷電粒子線Ｂの照射による金属層１１（及びターゲット基板１３）の発熱を、冷却水等で吸収することができる。
【００１８】
次に、図３を参照して、放射性同位元素製造部３の構成の詳細について説明する。放射性同位元素製造部３は、ターゲット保持部２０と、溶解部２１と、搬送部２２と、制御部５０を備える。
【００１９】
ターゲット保持部２０は、金属層１１を有するターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置にて保持する。また、ターゲット保持部２０は、ターゲット１０に対する荷電粒子線Ｂの照射が終了したら、ターゲット１０の保持を解除する。具体的には、ターゲット保持部２０は、固定ユニット２３と、可動ユニット２４と、を備える。ターゲット保持部２０は、ターゲット１０を固定ユニット２３と可動ユニット２４とで挟み込むことによって、ターゲット１０を照射位置ＲＰに保持する。固定ユニット２３及び可動ユニット２４は、いずれも自己シールド４内に収容されている。
【００２０】
固定ユニット２３は、サイクロトロン２の外周部に固定された筒状の部材である。固定ユニット２３は、サイクロトロン２から出射される荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬに沿って延びた状態で、サイクロトロン２の外周から突出した状態で設けられる。固定ユニット２３は、荷電粒子線Ｂの照射軸ＢＬに対応する位置に当該荷電粒子線Ｂを通過させるための内部空間２６を備えている。内部空間２６は、照射軸ＢＬを中心線として、当該照射軸ＢＬに沿って延びるように形成される。固定ユニット２３及び内部空間２６は、水平方向に対して、下方へ傾斜するように配置されている。
【００２１】
固定ユニット２３は、下端側に、可動ユニット２４の上面と対向する対向面２３ａとして水平方向に広がる面を有している。固定ユニット２３は、対向面２３ａの位置でターゲット１０を保持する。対向面２３ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面２３ａは、シール部材を介してターゲット１０と当接することで、ターゲット１０に対するシール面としても機能する。本実施形態では、対向面２３ａにおいて内部空間２６が開口する箇所（さらにそのうちの照射軸ＢＬの位置）が照射位置ＲＰに該当する。従って、ターゲット保持部２０がターゲット１０を保持するときは、ターゲット１０のうち、金属層１１が内部空間２６の開口に配置されるように保持する。
【００２２】
固定ユニット２３は、内部空間２６の中途位置に、真空ホイル２５を備えている。真空ホイル２５は、内部空間２６のうち、真空ホイル２５より上流側の領域を真空に保つ。
【００２３】
固定ユニット２３は、照射位置に配置された荷電粒子線Ｂ及び真空ホイル２５にヘリウムなどのガスを吹き付ける流路２７を有している。流路２７は、メイン流路２７ａと、当該メイン流路２７ａから分岐する分岐流路２７ｂ，２７ｃを有する。分岐流路２７ｂは、真空ホイル２５へ向かって延びており、当該真空ホイル２５にガスを吹き付ける。分岐流路２７ｃは、ターゲット１０の照射位置ＲＰへ向けて延びており、保持されたターゲット１０に対してガスを吹き付ける。
【００２４】
可動ユニット２４は、固定ユニット２３に対して上下方向に進退する。可動ユニット２４は、ターゲット１０を搬送トレイ６０に設置する際には、固定ユニット２３から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット２４は、ターゲット１０を照射位置ＲＰに保持する際には、固定ユニット２３との間でターゲット１０を挟み込む位置に配置される（図５参照）。
【００２５】
可動ユニット２４は、上下方向に延びる円柱状の形状を有している。可動ユニット２４は、外周面の一部において、上下方向へ移動する駆動機構２８と接続されている。可動ユニット２４の上端には、上方へ突出する小径部２９が形成されている。小径部２９の径は、少なくとも後述の搬送トレイ６０の内周部の径よりも小さい。これにより、小径部２９は、搬送トレイ６０の内周側の貫通孔を通過して、ターゲット１０と当接し、当該ターゲット１０を上方の固定ユニット２３に押し付ける。
【００２６】
可動ユニット２４は、小径部２９の上端側に、固定ユニット２３の対向面２３ａと対向する対向面２４ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面２４ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面２４ａは、シール部材を介してターゲット１０と当接することで、ターゲット１０に対するシール面としても機能する。ターゲット保持部２０がターゲット１０を保持するときは、対向面２３ａと対向面２４ａとがターゲット１０を挟み込む（図５参照）。
【００２７】
なお、可動ユニット２４は、対向面２４ａで開口する内部空間３１を有する。内部空間３１は、ターゲット１０を冷却するための冷却媒体を貯留するための空間である。内部空間３１には、冷却媒体を供給するための供給管３２と、冷却媒体を排出するための排出管３３と、が接続されている。
【００２８】
溶解部２１は、ターゲット１０における放射性同位元素を含有する金属層１１を溶解させる。溶解部２１は、固定ユニット４０と、可動ユニット４１と、を備える。溶解部２１は、ターゲット１０を固定ユニット４０と可動ユニット４１とで挟み込んで保持する。溶解部２１は、ターゲット１０を保持した状態にて、少なくとも金属層１１に対して溶解液を供給し、当該溶解液に放射性同位元素を含む金属層１１の金属を溶解させ、当該溶解液を放射性同位元素ごと回収する。溶解液として、塩酸、硝酸等が採用される。固定ユニット４０及び可動ユニット４１は、自己シールド４内に収容されている。
【００２９】
固定ユニット４０は、ターゲット保持部２０の固定ユニット２３から、サイクロトロン２の反対側へ離間する位置に配置される。固定ユニット４０は、上下方向に延びる円筒状の本体部４８と、本体部４８を外周側で支持する支持部４９と、を備える。本体部４８は、下端側に、可動ユニット４１と対向する対向面４０ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面４０ａの位置にターゲット１０が保持される。対向面４０ａには、Ｏリング等のシール部材が設けられている。対向面４０ａは、シール部材を介してターゲット１０と当接することで、ターゲット１０に対するシール面としても機能する。対向面４０ａの位置にターゲット１０が保持される。
【００３０】
本体部４８は、対向面４０ａで開口する内部空間４２を有する。内部空間４２は、ターゲット１０の金属層１１を溶解させるための溶解液を貯留するための溶解槽である。内部空間４２には、溶解液を供給するための供給管４３と、溶解液の吸引及び内部空間４２内のガスを吸引する吸引管４４と、が接続されている。対向面４０ａで開口する内部空間４２の直径は、少なくともターゲット１０の直径よりも小さく、金属層１１の直径よりも大きい。なお、対向面４０ａ自体の直径は特に限定されないが、本実施形態ではターゲット１０の直径よりも小さくなっている。
【００３１】
支持部４９は、本体部４８の外周面から径方向外側へ広がる端面壁を有する円筒状の部材である。支持部４９は、中央位置に本体部４８を挿入するための貫通孔４９ａを備える。本体部４８の上端部付近には、フランジ部が形成されている。このフランジ部が本体部４８の貫通孔４９ａの上縁部に係合する。
【００３２】
可動ユニット４１は、固定ユニット４０に対して上下方向に進退する。可動ユニット４１は、ターゲット１０を固定ユニット４０へ取り付ける際には、固定ユニット４０から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット４１は、ターゲット１０の金属層１１を溶解部２１で溶解する際には、固定ユニット４０との間でターゲット１０を挟み込む位置に配置される（図９参照）。
【００３３】
可動ユニット４１は、本体部４６と、本体部４６の上端側に設けられた受皿部４７と、を備える。本体部４６は、上下方向に延びる円柱状の形状を有している。本体部４６は、外周面の一部において、上下方向へ移動する駆動機構（不図示）と接続されている。本体部４６の上端には、受皿部４７を支持するための溝構造が形成されている。
【００３４】
受皿部４７は、本体部４６の上端にて水平方向に広がる底壁部４７ａと、底壁部４７ａの外周縁から上方へ立ち上がる側壁部４７ｂと、を備えている。底壁部４７ａは、固定ユニット４０の対向面４０ａと対向する対向面４１ａとして水平方向に広がる面を有している。対向面４１ａは、ターゲット１０と当接する。溶解部２１がターゲット１０を保持するときは、対向面４０ａと対向面４１ａとがターゲット１０を挟み込む（図９参照）。側壁部４７ｂの内径は、ターゲット１０の直径よりも大きい。また、ターゲット１０を保持しているとき、側壁部４７ｂの上端部は、ターゲット１０よりも高い位置に配置される。従って、ターゲット１０の金属層１１を溶解している際に溶解液が内部空間４２から漏れた場合、受皿部４７が溶解液を受ける。なお、底壁部４７ａの下面側には、本体部４６の溝構造と嵌合するための凹凸構造を有する。
【００３５】
溶解部２１において、溶解液と接触する本体部４８及び受皿部４７は、交換可能なディスポーザブル部品として構成されている。すなわち、本体部４８は、支持部４９に対して着脱可能に取り付けられている。受皿部４７は、本体部４６に対して着脱可能に取り付けられている。ここで、「着脱可能」とは、一度取り付けても、作業者が通常のメンテナンス作業で容易に取り外し可能な取り付け態様であることを示す。例えば、着脱可能な取り付け構造としては、ボルト接合によって取り付ける構造や、溶解中に外れない程度の強度で嵌合、係合させることで取り付ける構造などが挙げられる。例えば、溶接や溶着などの固定構造は、着脱可能な態様に該当しない。交換可能な本体部４８及び受皿部４７の材質は、例えばテフロン（登録商標）などの耐酸性が高いものを用いることができる。
【００３６】
搬送部２２は、ターゲット保持部２０から溶解部２１へターゲット１０を搬送する。搬送部２２は、自己シールド４内に配置される。搬送部２２は、ターゲット１０を載置させた状態で搬送する搬送トレイ６０と、搬送トレイ６０を駆動する搬送駆動部６１と、を備える。搬送トレイ６０は、上面側にターゲット１０を支持するための支持部を有する円環状の部材である。搬送トレイ６０は、上面における内周側の縁部に全周に渡って形成された溝部を有しており、当該溝部にターゲット１０の下面側の外周縁を載せる。搬送駆動部６１は、図示されない駆動源及び駆動力伝達機構の組み合わせによって構成される。搬送駆動部６１は、少なくとも、荷電粒子線照射後のターゲット１０を溶解部２１へ搬送するときに、搬送トレイ６０をターゲット保持部２０の位置から水平方向へ移動させることで、溶解部２１の位置へ搬送する。搬送駆動部６１は、ターゲット保持部２０の固定ユニット２３と可動ユニット２４との間の領域から、溶解部２１の固定ユニット４０と可動ユニット４１との間の領域へ、搬送トレイ６０を搬送する。なお、搬送駆動部６１は、回転モータ及びリニアモータなどの公知の駆動源と、ギア及びロッドなどの駆動力伝達機構を用いて構成されていればよい。搬送駆動部６１は、他の部材との干渉を避けることのでき、且つ所望の動作を行えるように構成されていれば、どのような構成であってもよい。なお、各段階における搬送トレイ６０の位置については、後述の動作の説明の際に詳細に説明する。
【００３７】
制御部５０は、自己シールド型サイクロトロンシステム１００を制御する。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等から構成されている。制御部５０は、装置内の各センサーからの検知信号、及びＲＯＭに保存されたプログラムに基づき制御内容を決定し、自己シールド型サイクロトロンシステム１００内の各構成要素を制御する。なお、制御部５０は、一つの処理装置によって構成されていなくともよく、複数の処理装置によって構成されてよい。制御部５０は、自己シールド４内に配置されてもよく、自己シールド４外に配置されてもよい。
【００３８】
制御部５０は、照射制御部５１と、保持制御部５２と、溶解制御部５３と、搬送制御部５４と、を備える。照射制御部５１は、主にサイクロトロン２を制御し、サイクロトロン２による荷電粒子線Ｂの照射に関する動作を制御する。保持制御部５２は、主にターゲット保持部２０を制御し、ターゲット保持部２０によるターゲット１０の保持に関する動作を制御する。溶解制御部５３は、主に溶解部２１を制御し、ターゲット１０の金属層１１を溶解させることに関する動作を制御する。搬送制御部５４は、主に搬送部２２を制御し、ターゲット１０の搬送に関する動作を制御する。搬送制御部５４は、金属層１１への荷電粒子線Ｂの照射の後、ターゲット保持部２０に保持されたターゲット１０を溶解部２１へ搬送するように、搬送部２２を制御する。
【００３９】
次に、図３〜図９を参照して、自己シールド型サイクロトロンシステム１００の動作について、制御部５０による制御処理の内容と共に説明する。図４は、制御部５０の制御処理の内容を示すフローチャートである。図４〜図９は、動作中の各段階における放射性同位元素製造部３の状態について示す図である。なお、説明のため、図４〜９では、制御部５０及び搬送駆動部６１の表示を省略している。また、説明に用いられない符号についても適宜省略している場合がある。
【００４０】
図４に示すように、制御部５０は、ターゲット１０を放射性同位元素製造部３にセットするための処理を行う（ステップＳ１０）。Ｓ１０の処理では、制御部５０は、ターゲット保持部２０、溶解部２１、及び搬送部２２を初期状態の位置に配置する。制御部５０は、各構成要素の駆動部を駆動させることで、放射性同位元素製造部３を図３に示す状態とする。この状態では、可動ユニット２４は固定ユニット２３から下方へ離間した位置に配置される。可動ユニット４１は、固定ユニット４０から下方へ離間した位置に配置される。搬送トレイ６０は、固定ユニット２３から下方へ離間した位置であって、基準高さの位置に配置される。ここで、「基準高さ」とは、高さ方向において、固定ユニット２３と可動ユニット２４との間であり、且つ固定ユニット４０と可動ユニット４１との間の、所定の高さ位置であるものとする。当該高さ位置では、搬送トレイ６０は、水平方向に移動しても各ユニット２３，２４，４０，４１と干渉しない。制御部５０は、作業者に対して、ターゲット１０をセット可能な状態となったことをモニタ等通知してもよい。作業者が搬送トレイ６０にターゲット１０を載せたことを検知したら、制御部５０は、ターゲット１０のセットが完了したことを把握する。制御部５０は、センサーによる検知、または作業者の入力によって、ターゲット１０のセットが完了したことを検知してよい。
【００４１】
次に、制御部５０は、ターゲット１０を荷電粒子線Ｂの照射位置ＲＰにて保持する処理を行う（ステップＳ２０：図４）。Ｓ２０では、制御部５０の保持制御部５２は、可動ユニット２４の駆動機構２８を制御することにより、可動ユニット２４を上方へ移動させる。これにより、図５に示すように、ターゲット１０が照射位置ＲＰにて、固定ユニット２３と可動ユニット２４とに挟まれた状態となる。なお、可動ユニット２４が上方へ移動する過程で、搬送トレイ６０に載置されたターゲット１０は、当該搬送トレイ６０の貫通孔を下方から通過して来た可動ユニット２４に支持される。このとき、搬送トレイ６０は、可動ユニット２４に支持された状態で上昇してよい。あるいは、搬送トレイ６０は、可動ユニット２４と共に上昇するように駆動してもよい。
【００４２】
次に、制御部５０は、ターゲット１０に荷電粒子線Ｂを照射する処理を行う（ステップＳ３０：図４）。Ｓ３０では、制御部５０の照射制御部５１は、サイクロトロン２を制御することで、ターゲット１０へ荷電粒子線Ｂを照射する。このとき、保持制御部５２は、固定ユニット２３の流路２７からターゲット１０及び真空ホイル２５へヘリウムガスなどを吹き付けるように、流路系を制御する。また、保持制御部５２は、供給管３２及び排出管３３の管路系を制御して、内部空間３１へ冷却媒体を流してターゲット１０を冷却する。
【００４３】
Ｓ３０の処理が終了したら、制御部５０の保持制御部５２は、可動ユニット２４の駆動機構２８を制御することにより、可動ユニット２４を下方へ移動させる。これにより、図６に示すように、可動ユニット２４が初期状態の位置へ戻る。また、搬送トレイも６０も、ターゲット１０を載せた状態で、基準高さの位置に戻る。
【００４４】
次に、制御部５０は、ターゲット１０をターゲット保持部２０から溶解部２１へ搬送する処理を行う（ステップＳ４０：図４）Ｓ４０では、制御部５０の搬送制御部５４は、搬送部２２の搬送駆動部６１（図３参照）を制御して、搬送トレイ６０をターゲット保持部２０から溶解部２１の位置へ水平に移動させる。これにより、図７に示すように、搬送トレイ６０は、高さ方向においては基準高さの位置を維持しつつ、固定ユニット４０と可動ユニット４１との間に配置される。これにより、ターゲット１０は、内部空間４２が開口した対向面４０ａと下方側で対向する位置に配置される。
【００４５】
次に、制御部５０は、ターゲット１０を溶解部２１へセットする処理を行う（ステップＳ５０：図４）。Ｓ５０では、図８に示すように、制御部５０の溶解制御部５３は、吸引管４４の管路系を制御して、内部空間４２を介して対向面４０ａにターゲット１０を吸着させる。なお、ターゲット１０を吸着する前に、搬送トレイ６０の上昇により、ターゲット１０を本体部４８の対向面４０ａへ押し付ける。これにより、ターゲット１０と本体部４８との間に設けられたＯリング（不図示）を押しつぶした状態で、内部空間をシールする。この後、搬送制御部５４は、搬送駆動部６１（図３参照）を制御して、搬送トレイ６０をターゲット保持部２０側の位置へ移動させておく。これにより、搬送トレイ６０が可動ユニット４１と干渉することを回避する。
【００４６】
Ｓ５０では、溶解制御部５３は、可動ユニット４１の駆動部を制御して、可動ユニット４１を上方へ移動させる。これにより、図９に示すように、ターゲット１０は、固定ユニット４０の対向面４０ａと可動ユニット４１の対向面４１ａとに挟まれた状態となる。このとき、ターゲット１０は、受皿部４７に収容された状態で、上方から本体部４８に押圧された状態となる。
【００４７】
次に、制御部５０は、ターゲット１０の金属層１１を溶解部２１で溶解させることにより、金属層１１に含まれる放射性同位元素を回収する処理を行う（ステップＳ６０：図４）。Ｓ６０では、制御部５０の溶解制御部５３は、供給管４３の管路系を制御して、供給管４３から内部空間４２へ溶解液ＳＬを供給する。また、溶解制御部５３は、吸引管４４の管路系を制御して、放射性同位元素が溶解した溶解液ＳＬを吸引管４４で吸引して回収する。以上により、図４に示す制御処理が終了する。なお、放射性同位元素の回収が終了した後、作業者は、ターゲット１０を本体部４８及び受皿部４７ごと取り外し、自己シールド４の外部へ出す。
【００４８】
放射性同位元素が溶解した溶解液ＳＬは、図１に示すように、自己シールド４の外部へ排出されて、溶解液ＳＬ中の放射性同位元素の精製を行う精製装置や薬剤の合成を行う合成装置などの装置１６０へ送られる。精製装置や合成装置は、同じ建屋１５０内に配置されていてもよく、別の建屋（施設）に配置されてもよい。同じ建屋１５０内の合成装置等に溶解液ＳＬを輸送する場合には、吸引管４４につながる輸送管１６１にて溶解液ＳＬを合成装置等へ送る。溶解液ＳＬからは放射線が放出されるため、輸送管１６１は遮蔽シールドで覆う、または、建屋１５０の遮蔽壁（床や壁）内に通す。別の建屋へ溶解液ＳＬを搬送する場合には、回収した溶解液ＳＬを遮蔽箱（外部への放射線の放出を抑制する箱であり、鉛箱のようなもの）中に貯留し、自動車等によって、この遮蔽箱ごと搬送する。
【００４９】
次に、本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００の作用・効果について説明する。
【００５０】
本実施形態に係る自己シールド型サイクロトロンシステム１００において、ターゲット保持部２０は、金属層１１を有するターゲットを荷電粒子線Ｂの照射位置ＲＰにて保持する。従って、ターゲット保持部２０で保持されたターゲット１０には、荷電粒子線Ｂが照射される。これにより、ターゲット１０の金属層１１のうち、荷電粒子線Ｂが照射された箇所には、放射性同位元素１２が形成される。また、溶解部２１は、ターゲット１０における放射性同位元素を含有する金属層１１を溶解させる溶解部を備える。これにより、溶解液を回収することで、放射性同位元素を回収することが可能となる。搬送部２２は、ターゲット１０への荷電粒子線Ｂの照射が行われるターゲット保持部２０から、放射性同位元素を回収する溶解部２１へ、ターゲット１０を搬送する。ここで、ターゲット保持部２０、溶解部２１、及び搬送部２２は、自己シールド４内に配置されている。従って、荷電粒子線Ｂをターゲット１０に照射する工程、放射性同位元素を溶解によって回収する工程、及び両工程間におけるターゲットの搬送を行う工程は、いずれも自己シールド４内にて行われる。従って、各工程において、荷電粒子線照射後のターゲット１０から放出される放射線は、自己シールドによって遮断される。以上により、放射性同位元素を得る際の被曝に対する安全性を更に向上できる。
【００５１】
自己シールド型サイクロトロンシステム１００は、制御部５０を更に備え、制御部５０は、金属層１１への荷電粒子線Ｂの照射の後、ターゲット保持部２０に保持されたターゲット１０を溶解部２１へ搬送するように、搬送部２２を制御してよい。これにより、搬送部２２によるターゲット１０の搬送が、制御部５０によって自動的に行われる。これにより、被曝に対する安全性を更に向上することができる。また、制御部５０が自動的にターゲット１０の搬送を行うことで、作業時間の短縮を図ることができる。
【００５２】
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。
【００５３】
例えば、図１０のような構成を採用してもよい。図１０に示す自己シールド型サイクロトロンシステムは、自己シールド４内で溶解部２１を覆う収容部７０と、収容部７０内の気体を自己シールド４の外部へ排気する排気部７１と、を備えてよい。収容部７０は、ターゲット保持部２０を覆うことなく、溶解部２１のみを覆っている。なお、収容部７０のうち、搬送トレイが通過する箇所には開口部７０ａが形成されてよい。なお、この開口部７０ａは、搬送トレイが通過しない時は閉じられてよい。また、排気部７１は、収容部７０から自己シールド４を通過して、自己シールド４の外部へ連通された排気管を有して良い。この排気部７１は、排気管に設けられたポンプなどを備えてよい。
【００５４】
これにより、溶解部２１の溶解液が気化した場合には、収容部７０によってガスが自己シールド４内に拡散することが抑制される。また、収容部７０内のガスは、排気部７１によって自己シールド４の外部へ排出される。これにより、自己シールド４内の他の機器が、ガスによって腐食されることを抑制することができる。
【００５５】
また、上述の実施形態の各図に示す放射性同位元素製造部の構成は一例に過ぎず、本発明の範囲内である限り、形状や配置は適宜変更してもよい。例えば、搬送部は、搬送トレイに代えて、例えばターゲットを把持するアーム状の把持部を採用してもよい。
【００５６】
なお、搬送部によるターゲットの搬送は、制御部によって自動的になされていた。これに代えて、搬送部による駆動自体は、作業者の手作業による操作によってなされてよい。このような場合も、ターゲットは自己シールド内に収容されているので、被曝に対する安全性を更に向上することができる。
【符号の説明】
【００５７】
２…サイクロトロン、４…自己シールド、１０…ターゲット、１１…金属層、２０…ターゲット保持部、２１…溶解部、２２…搬送部、５０…制御部、７０…収容部、７１…排気部、１００…自己シールド型サイクロトロンシステム。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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