(57)【要約】【課題】固体ターゲットの回収時に被曝の虞を大幅に低減することが可能であると共に核反応が行われた固体ターゲットを直ちに回収することが可能な固体ターゲット回収装置を提供する。【解決手段】固体ターゲット回収装置１は、核反応が行われた固体ターゲット２を回収するため、受容部材１０と、案内部材１２と、振動モータ１４とを備える。受容部材１０は、固体ターゲット２を受容する。受容部材１０においては、入口側開口１０ａの開口面積が出口側開口１０ｂの開口面積よりも大きくなっている。案内部材１２は、受容部材１０と接続されると共に受容部材１０から離れる方向に向かって下方に傾斜しており、固体ターゲット２を放射線遮蔽容器４００まで案内する。振動モータ１４は、受容部材１０及び案内部材１２を振動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
核反応が行われた固体ターゲットを回収する固体ターゲット回収装置であって、
前記固体ターゲットを受容する受容部と、
前記受容部と接続されると共に少なくとも一部が前記受容部から離れる方向に向かって下方に傾斜しており、前記受容部が受容した前記固体ターゲットを案内する案内部と、
前記受容部及び前記案内部のうち少なくとも一方を振動させる振動手段とを備えることを特徴とする固体ターゲット回収装置。
【請求項２】
前記受容部は、入口側開口及び出口側開口を有し、前記入口側開口の開口面積が前記出口側開口の開口面積よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載された固体ターゲット回収装置。
【請求項３】
前記受容部は、前記入口側開口から前記出口側開口に向かうにつれて開口面積が小さくなっていることを特徴とする請求項２に記載された固体ターゲット回収装置。
【請求項４】
前記案内部は、前記固体ターゲットを案内する方向を変えるための屈曲部分を有しており、
前記振動手段は、前記屈曲部分の近傍に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載された固体ターゲット回収装置。
【請求項５】
前記固体ターゲットは、略円形状の金属板であり、
前記案内部は、前記固体ターゲットの案内方向と直交する断面における断面形状が長孔状となっている部分を有する筒体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載された固体ターゲット回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性同位元素の製造のために加速粒子との核反応を行わせる固体ターゲットを回収する回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粒状又は多孔質状の固体ターゲットを用いた放射性同位元素製造用のターゲット装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−２４６６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
固体ターゲットを用いたターゲット装置では、サイクロトロン等の粒子加速器から加速粒子を導入し、固体ターゲットを構成する元素と核反応させることで、固体ターゲット内において放射性同位元素を生成する。そして、核反応が行われた固体ターゲットをターゲット装置から回収し、強酸や強塩基の液体を用いて固体ターゲットを溶かす等の処理を行うことによって、放射性同位元素を得ている。
【０００４】
ところで、従来、固体ターゲットをターゲット装置から回収する際には、粒子加速器を停止し、放射能が所定量以下に減ったことを確認した後、粒子加速器及びターゲット装置を密閉すると共に鉛等によって構成されるシールド内に作業員が入って、固体ターゲットを回収していた。そのため、固体ターゲットの回収に伴う作業員の被曝の虞をできる限り抑えたいという要望があった。また、放射能が所定量以下に減った状態でないとシールド内に入って固体ターゲットの回収作業を行うことができないので、生成される放射性同位元素の半減期が短い場合には、核反応が行われた後直ちに固体ターゲットを回収したいという要望があった。
【０００５】
そこで、本発明は、固体ターゲットの回収時に被曝の虞を大幅に低減することが可能であると共に核反応が行われた固体ターゲットを直ちに回収することが可能な固体ターゲット回収装置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】
本発明に係る固体ターゲット回収装置は、核反応が行われた固体ターゲットを回収する固体ターゲット回収装置であって、固体ターゲットを受容する受容部と、受容部と接続されると共に少なくとも一部が受容部から離れる方向に向かって下方に傾斜しており、受容部が受容した固体ターゲットを案内する案内部と、受容部及び案内部のうち少なくとも一方を振動させる振動手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る固体ターゲット回収装置では、固体ターゲットが、受容部及び案内部を通って、受容部から離れた場所まで運ばれることとなる。そのため、固体ターゲットを収容しているターゲット装置の下方に受容部を配置し、粒子加速器及びターゲット装置を密閉するシールドの外側に案内部の受容部と離れた側の一端を配置することで、ターゲット装置から固体ターゲットを受容部に向けて落とすだけで固体ターゲットが回収されることとなる。その結果、被曝の虞を大幅に低減することが可能であると共に核反応が行われた固体ターゲットを直ちに回収することが可能となる。また、本発明に係る固体ターゲット回収装置では、振動手段が受容部及び案内部のうち少なくとも一方を振動させている。そのため、固体ターゲットが受容部又は案内部において詰まり難くなる。
【０００８】
また、受容部は、入口側開口及び出口側開口を有し、入口側開口の開口面積が出口側開口の開口面積よりも大きくなっていることが好ましい。このようにすると、ターゲット装置から落下した固体ターゲットを受容部において受け止めやすくなる。
【０００９】
また、受容部は、入口側開口から出口側開口に向かうにつれて開口面積が小さくなっていることが好ましい。このようにすると、ターゲット装置から落下した固体ターゲットを受容部においてより受け止めやすくなる。
【００１０】
また、案内部は、固体ターゲットを案内する方向を変えるための屈曲部分を有しており、振動手段は、屈曲部分の近傍に取り付けられていることが好ましい。このようにすると、振動手段によって、固体ターゲットが詰まりやすい案内部の屈曲部分に大きな振動が与えられることとなるので、固体ターゲットが案内部の屈曲部分において詰まり難くなる。
【００１１】
また、固体ターゲットは、略円形状の金属板であり、案内部は、両端が開放された筒状を呈しており、案内部は、固体ターゲットの案内方向と直交する断面における断面形状が長孔状となっている部分を有する筒体であることが好ましい。このようにすると、案内部によって固体ターゲットが円滑に案内されることとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、固体ターゲットの回収時に被曝の虞を大幅に低減することが可能であると共に核反応が行われた固体ターゲットを直ちに回収することが可能な固体ターゲット回収装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る固体ターゲット回収装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１４】
まず、図１及び図２を参照して、固体ターゲット２を収容し、加速粒子との核反応を行わせるターゲット装置１００の構成について説明する。固体ターゲット２は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｔｅ（テルル）等によって構成された略円形状の薄肉金属板であり、例えば、その直径が３２ｍｍ程度、その厚さが１．５ｍｍ程度に設定されている。ターゲット装置１００は、マニホールド２０２を介して、加速粒子が導出されるサイクロトロン（粒子加速器）２００の導出口２００ａに装着されている。
【００１５】
ターゲット装置１００は、ボディ部１０２とターゲット部１０４とを有している。ボディ部１０２は、マニホールド２０２と接続されている。ターゲット部１０４は、矢印Ａ１，Ａ２方向に着脱可能となるように、ボディ部１０２に装着されている。
【００１６】
ターゲット部１０４は、略円柱形状を呈している。ターゲット部１０４は、特に図２において詳しく示されるように、ボディ部１０２に向かう側の側面に凹部１０４ａを有している。凹部１０４ａは、固体ターゲット２を収容するため、固体ターゲット２の外形に対応した略円形状となっている。
【００１７】
凹部１０４ａは、凹部１０４ａの底面から凹部１０４ａに対してマニホールド２０２とは反対側に向かう方向に延びるように穿設された貫通孔１０４ｂと連通している。貫通孔１０４ｂは、図示しないバキュームポンプと接続されている。
【００１８】
ターゲット部１０４は、凹部１０４ａに対してマニホールド２０２とは反対側に延びる冷却水循環孔１０４ｃを有している。冷却水循環孔１０４ｃは、冷却水循環孔１０４ｃの凹部１０４ａから離れた側に位置する端部から凹部１０４ａに対してマニホールド２０２とは反対側に向かう方向に延びるように穿設された冷却水排出孔１０４ｅ及びエアブロー冷却水排出孔１０４ｆと連通している。
【００１９】
冷却水循環孔１０４ｃ内には、冷却水を固体ターゲット２に向けて導出するための冷却水導出管１０４ｄが配設されている。冷却水導出管１０４ｄは、冷却水導出管１０４ｄの凹部１０４ａから離れた側に位置する端部から凹部１０４ａに対してマニホールド２０２とは反対側に向かう方向に延びるように穿設された冷却水導入孔１０４ｇ及びエア導入孔１０４ｈと連通している。
【００２０】
以上の構成を備えるターゲット装置１００及びサイクロトロン２００は、放射能の外部への漏洩を防止するため、図１に示されるように、鉛等によって構成されたシールド３００で密閉されている。
【００２１】
次に、図１〜図３を参照して、固体ターゲット回収装置１の構成について説明する。固体ターゲット回収装置１は、図１に示されるように、固体ターゲット２を受容する受容部材１０と、固体ターゲット２を案内する案内部材１２と、複数（本実施形態においては３つ）の振動モータ１４とを備える。
【００２２】
受容部材１０は、受容部材１０は、ターゲット部１０４がボディ部１０２から離脱されたときに落下する固体ターゲット２を受け止めるため、図１及び図２に示されるように、ターゲット部１０４の下方に配置されている。この受容部材１０は、特に図３において詳しく示されるように、入口側開口１０ａと出口側開口１０ｂとを有しており、入口側開口１０ａの開口面積が出口側開口１０ｂの開口面積よりも大きなものとされている。
【００２３】
具体的には、受容部材１０は、底板１０Ａと、上底が下底よりも長い台形状を呈すると共に下底が底板１０Ａと接続された側板１０Ｂ，１０Ｃと、底板１０Ａ及び側板１０Ｂ，１０Ｃにそれぞれ接続された側板１０Ｄ，１０Ｅとによって構成されている。入口側開口１０ａは、側板１０Ｂ，１０Ｃの上底及び側板１０Ｄ，１０Ｅの上縁によって囲まれる領域によって画成されている。出口側開口１０ｂは、底板１０Ａに設けられ、その長手方向の幅が固体ターゲット２の直径よりもやや大きく、その短手方向の幅が固体ターゲット２の厚さよりもやや大きな略矩形状を呈している。なお、受容部材１０は、アルミ等の金属によって構成することができる。
【００２４】
案内部材１２は、固体ターゲット２がその内部を通過可能な筒体となっている。案内部材１２は、図１に示されるように、シールド３００の内部に配置されている受容部材１０と接続される第１部分１２Ａと、複数（本実施形態においては４つ）の屈曲部分を有する第２部分１２Ｂと、シールド３００の外部に配置されていると共に鉛等によって構成されている放射線遮蔽容器４００の上方に位置している第３部分１２Ｃとを有する。なお、案内部材１２は、アルミ等の金属によって構成することができる。
【００２５】
第１部分１２Ａは、図３に示されるように、連結板１６及びボルト１８によって受容部材１０と接続されている。第１部分１２Ａは、上方に向けて開放された開口１２ａと、第２部分１２Ｂと連通する開口１２ｂとを有している。
【００２６】
開口１２ａは、矢印Ｂ方向（案内部材１２が受容部材１０と接続された場合における出口側開口１０ｂの短手方向）に沿う辺及び矢印Ｃ方向（案内部材１２が受容部材１０と接続された場合における出口側開口１０ｂの長手方向）に沿う辺が共に固体ターゲット２の直径よりもやや大きい略正方形状を呈している。開口１２ｂは、矢印Ｂ方向に沿う辺が固体ターゲット２の直径よりもやや大きく、矢印Ｃ方向に沿う辺が固体ターゲット２の厚さよりもやや大きな略矩形状を呈している。そのため、第１部分１２Ａは、矢印Ｃ方向において、下方に向かうにつれて開口面積が小さくなっている。
【００２７】
第２部分１２Ｂは、その延在方向（固体ターゲット２の案内方向）と直交する断面における断面形状が略矩形状を呈している。具体的には、第２部分１２Ｂの内形は、その長手方向の幅が固体ターゲット２の直径よりもやや大きく、その短手方向の幅が固体ターゲット２の厚さよりもやや大きくなっている。
【００２８】
第２部分１２Ｂは、図１に示されるように、第１部分１２Ａから鉛直下方に向けて延び、屈曲部分Ｄ１において屈曲されて受容部材１０（ターゲット装置１００及びサイクロトロン２００）から離れる方向に向かって下方に傾斜し、屈曲部分Ｄ２において屈曲されて再び鉛直下方に向けて延び、屈曲部分Ｄ３において屈曲されて再び受容部材１０から離れる方向に向かって下方に傾斜し、屈曲部分Ｄ４において屈曲されて放射線遮蔽容器４００に向かって水平に延びている。なお、第２部分１２Ｂのうち屈曲部分Ｄ３と屈曲部分Ｄ４との間の部分は、案内部材１２をシールド３００の外に出す際の放射能漏れを防ぐため、モルタル２０で覆われた樹脂管２２内を通っている。
【００２９】
第３部分１２Ｃは、第２部分１２Ｂの端部に設けられ、下方に位置する放射線遮蔽容器４００に向けて開放された開口（図示せず）を有している。
【００３０】
振動モータ１４は、図１に示されるように、案内部材１２の屈曲部分Ｄ１の近傍、案内部材１２の屈曲部分Ｄ２，Ｄ３の近傍、及び、案内部材１２の屈曲部分Ｄ４の近傍にそれぞれ配置されている。振動モータ１４は、特に図３において詳しく示されるように、モータ本体１４ａと、モータ本体１４ａのシャフトに偏心固定された分銅１４ｂとを有している。
【００３１】
次に、図１、図２、図４及び図５を参照して、以上の構成を有する固体ターゲット回収装置１を用いた固体ターゲット２の回収方法について説明する。
【００３２】
まず、凹部１０４ａ内に固体ターゲット２を配置した状態で貫通孔１０４ｂからエアを吸引し、固体ターゲット２を凹部１０４ａ内に固定して、ターゲット部１０４を矢印Ａ２方向に移動させることで、ターゲット部１０４をボディ部１０２に装着する（図２参照）。これにより、固体ターゲット２がターゲット装置１００に収容されることとなる。
【００３３】
続いて、冷却水導出管１０４ｄを通じてエア及び冷却水を固体ターゲット２に供給する。この状態でサイクロトロン２００の導出口２００ａ及びマニホールド２０２を通じて、ターゲット装置１に収容されている固体ターゲット２に向けて加速粒子を導入する。これにより、固体ターゲット２において、加速粒子との核反応が行われることとなる。
【００３４】
続いて、冷却水導出管１０４ｄを通じたエア及び冷却水の固体ターゲット２への供給を停止し、ターゲット部１０４の凹部１０４ａが固体ターゲット回収装置１の受容部材１０の上方に位置するまでターゲット部１０４を矢印Ａ１方向に移動させることで、ターゲット部１０４をボディ部１０２から離脱させる（図４参照）。
【００３５】
続いて、貫通孔１０４ｂからのエアの吸引を停止させる。これにより、ターゲット部１０４の凹部１０４ａの下方に位置する固体ターゲット回収装置１の受容部材１０に向けて、固体ターゲット２が落下することとなる（図４参照）。なお、固体ターゲット２が落下する前に、振動モータ１４の駆動を開始させ、受容部材１０及び案内部材１２を振動させている。
【００３６】
受容部材１０に落下した固体ターゲット２は、出口側開口１０ｂに向けて転がり、出口側開口１０ｂから案内部材１２に向けて落下する（図５参照）。そして、案内部材１２の第１部分１２Ａに落下した固体ターゲット２は、第１部分１２Ａにおいて９０°回転した後（図５参照）、案内部材１２の第２部分１２Ｂ及び第３部分１２Ｃを通って放射線遮蔽容器４００まで案内される（図１参照）。こうして、核反応が行われた固体ターゲット２が放射線遮蔽容器４００に回収されることとなる。
【００３７】
以上のような本実施形態においては、固体ターゲット２が、受容部材１０及び案内部材１２を通って、受容部材１０（ターゲット装置１００及びサイクロトロン２００）から離れると共にシールド３００の外に位置する放射線遮蔽容器４００まで運ばれることとなる。そのため、ターゲット装置１００から固体ターゲット２を受容部材１０に向けて落とすだけで固体ターゲット２が放射線遮蔽容器４００に回収されることとなる。その結果、被曝の虞を大幅に低減することが可能であると共に核反応が行われた固体ターゲット２を直ちに回収することが可能となっている。
【００３８】
また、本実施形態においては、振動モータ１４が受容部材１０及び案内部材１２を振動させている。そのため、固体ターゲット２が受容部材１０及び案内部材１２において詰まり難くなっている。
【００３９】
また、本実施形態においては、受容部材１０が、入口側開口１０ａから出口側開口１０ｂに向かうにつれて開口面積が小さくなっている。そのため、ターゲット装置１００から落下した固体ターゲット２を受容部材１０において受け止めやすくなっている。
【００４０】
また、本実施形態においては、案内部材１２が、固体ターゲット２を案内する方向を変えるための屈曲部分Ｄ１〜Ｄ４を有しており、振動モータ１４が、屈曲部分Ｄ１〜Ｄ４の近傍に取り付けられている。そのため、振動モータ１４によって、固体ターゲット２が詰まりやすい屈曲部分Ｄ１〜Ｄ４に大きな振動が与えられることとなるので、固体ターゲット２が屈曲部分Ｄ１〜Ｄ４において詰まり難くなっている。
【００４１】
また、本実施形態においては、固体ターゲット２が、略円形状の金属板であり、延在方向と直交する断面における案内部材１２の第２部分１２Ｂの断面形状が、略矩形状を呈している。そして、第２部分１２Ｂの内形は、その長手方向の幅が固体ターゲット２の直径よりもやや大きく、その短手方向の幅が固体ターゲット２の厚さよりもやや大きくなっている。そのため、案内部材１２によって固体ターゲット２が円滑に案内されるようになっている。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示されるように、上方に向かうにつれてフレア状に広がる筒体を受容部材１０として用いてもよい。
【００４３】
また、受容部材１０及び案内部材１２を振動させることができるものであれば、振動モータ１４の他に他の振動手段を用いてもよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、振動モータ１４を、案内部材１２の屈曲部分Ｄ１の近傍、案内部材１２の屈曲部分Ｄ２，Ｄ３の近傍、及び、案内部材１２の屈曲部分Ｄ４の近傍にそれぞれ配置していたが、固体ターゲット２が受容部材１０及び案内部材１２に詰まらないようにさせることができれば、屈曲部分Ｄ１〜Ｄ４の近傍以外に配置してもよい。
【００４５】
また、固体ターゲット２が受容部材１０及び案内部材１２に詰まらないようにさせることができれば、受容部材１０及び案内部材１２のうち少なくとも一方を振動モータ１４によって振動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態に係る固体ターゲット回収装置の全体をターゲット装置と共に示す側面図である。
【図２】主としてターゲット装置を示す図１の拡大図である。
【図３】本実施形態に係る固体ターゲット回収装置の受容部材部分を示す分解斜視図である。
【図４】本実施形態に係る固体ターゲット回収装置によって固体ターゲットを回収する工程を説明するための図である。
【図５】図４の後の工程を説明するための図である。
【図６】受容部材の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…固体ターゲット回収装置、２…固体ターゲット、１０…受容部材、１０ａ…入口側開口、１０ｂ…出口側開口、１２…案内部材、１４…振動モータ、１００…ターゲット装置、２００…サイクロトロン、３００…シールド、Ｄ１〜Ｄ４…屈曲部分。
【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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