(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置の冷却構造であって、
上記熱放出用支持部材と上記ビームダンプ装置を設置する建屋のコンクリート中の鉄筋とを連結する連結用鉄筋を備えたことを特徴とするビームダンプ装置の冷却構造。
【請求項２】
上記コンクリート中の鉄筋同士を結合用鋼線により結合したことを特徴とする請求項１に記載のビームダンプ装置の冷却構造。
【請求項３】
荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置の冷却構造であって、
上記ビームダンプ装置を設置する建屋のコンクリート中に予め埋設された冷却フィンと、
上記冷却フィンと上記熱放出用支持部材とを連結する連結用鉄筋とを備えたことを特徴とするビームダンプ装置の冷却構造。
【請求項４】
上記熱放出用支持部材と上記コンクリート中の鉄筋とを連結する連結用鉄筋と上記コンクリートとの間、もしくは、上記熱放出用支持部材と冷却フィンとを連結する連結用鉄筋と上記コンクリートとの間に防水処理を施したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のビームダンプ装置の冷却構造。
【請求項５】
荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置を設置するための建屋であって、
一端が建屋のコンクリート中の鉄筋に連結され他端が当該建屋内に突出して上記熱放出用支持部材に連結される連結用鉄筋が上記建屋のコンクリート内に埋設されていることを特徴とするビームダンプ装置設置用建屋。
【請求項６】
荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置を設置するための建屋であって、
冷却フィンと、一端が上記冷却フィンに連結され他端が当該建屋内に突出して上記熱放出用支持部材に連結される連結用鉄筋とが上記建屋のコンクリート内に埋設されていることを特徴とするビームダンプ装置設置用建屋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、加速器施設で使用されるビームダンプ装置に関するもので、特に、ダンプターゲットの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽子や電子などを加速して高エネルギーの荷電粒子ビームを取出すリニアックやシンクロトロンなどのような加速器を備えた施設においては、加速された不要の粒子を消滅させるため、上記粒子をカーボンなどのダンプターゲットに衝突させて崩壊させるためのビームダンプ装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。ところで、高速の荷電粒子とダンプターゲットとの衝突時には、放射性物質の生成や熱の発生が伴うので、上記ダンプターゲット内は高温になる。したがって、吸収するビームのエネルギー量が大きい程大きなダンプターゲットを用いる必要がある。そこで、従来は、図２に示すように、ダンプターゲット５１の周りを純鉄の板５２Ｐを積層した冷却部材５２で囲むとともに、上記ダンプターゲット５１を設置する建屋５０内を空調装置５３で冷却して、粒子導入管２０から照射される高速荷電粒子のビームとの衝突により発生する上記ダンプターゲット５１の熱を、上記冷却部材５２を介して空気中に放出し、上記ダンプターゲット５１を冷却するようにしている。
一方、荷電粒子のエネルギーが比較的小さな場合には、ダンプターゲットを支持するハウジングに冷却通路を形成し、この冷却通路に冷却水を循環させて上記ターゲットを水冷する方法が行なわれている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−３３５３９８号公報
【特許文献２】特開平７−３３５３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記ダンプターゲット５１を冷却部材５２で囲んで空冷する方法では、熱放出が少ないため装置が大型化するだけでなく、空調温度をかなり低くしてやる必要があるので、空調費（ランニングコスト）が嵩んでしまっていた。
また、ダンプターゲットを水冷する方法は、荷電粒子のエネルギーが比較的小さな場合には問題はないが、荷電粒子が加速器施設で用いられるような高エネルギー粒子用のダンプターゲットでは、上記のように、放射性物質が生成されることから、冷却水が放射化されてしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成でダンプターゲットを効率よく冷却することのできるビームダンプ装置の冷却構造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】
【０００５】
本願の請求項１に記載の発明は、荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置の冷却構造であって、上記熱放出用支持部材と上記ビームダンプ装置を設置する建屋のコンクリート中の鉄筋とを連結する連結用鉄筋を備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のビームダンプ装置の冷却構造において、上記コンクリート中の鉄筋同士を結合用鋼線により結合したものである。
また、請求項３に記載の発明は、荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置の冷却構造であって、上記ビームダンプ装置を設置する建屋のコンクリート中に予め埋設された冷却フィンと、上記冷却フィンと上記熱放出用支持部材とを連結する連結用鉄筋とを備えたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のビームダンプ装置の冷却構造において、上記熱放出用支持部材とコンクリート中の鉄筋とを連結する連結用鉄筋と上記コンクリートとの間、もしくは、上記熱放出用支持部材と冷却フィンとを連結する連結用鉄筋と上記コンクリートとの間に防水処理を施したものである。
【０００６】
また、請求項５に記載の発明は、荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置を設置するための建屋であって、一端が建屋のコンクリート中の鉄筋に連結され他端が当該建屋内に突出して上記熱放出用支持部材に連結される連結用鉄筋が上記建屋のコンクリート内に埋設されていることを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットと、純鉄のプレートを積層して成り上記ダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材とを備えたビームダンプ装置を設置するための建屋であって、冷却フィンと、一端が上記冷却フィンに連結され他端が当該建屋内に突出して上記熱放出用支持部材に連結される連結用鉄筋とが上記建屋のコンクリート内に埋設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、荷電粒子ビームが照射されるダンプターゲットを支持する熱放出用支持部材と当該ビームダンプ装置を設置する建屋のコンクリート中の鉄筋とを連結する連結用鉄筋で連結し、高速荷電粒子のビームとの衝突により発生するダンプターゲットの熱を、上記熱放出用支持部材から上記連結用鉄筋を介して建屋のコンクリート中の鉄筋に伝導させて放出するようにしたので、簡単な構成でダンプターゲットを効率よく冷却できるだけでなく、空調温度を高めに設定できるので、ランニングコストの低減を図ることができる。このとき、上記コンクリート中の鉄筋同士を結合用鋼線で結合しておけば、熱の放出が更に容易となり、ダンプターゲットを更に効率よく冷却することができる。
また、当該ビームダンプ装置を設置する建屋のコンクリート中に冷却フィンを予め埋設しておき、この冷却フィンに上記ダンプターゲットからの熱を伝導させるようにしても同様の効果を得ることができる。
なお、上記連結用鉄筋は建屋内に突出するので、上記連結用鉄筋と上記コンクリートとの間に防水処理を施して、上記コンクリートを介して水が浸入するのを防止するようにしておけば、水の汚染を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の最良の形態に係るビームダンプ装置の冷却構造を示す図で、同図において、１０は本発明によるビームダンプ装置設置用建屋で、本例では、この建屋１０の床１１及び壁１２を構成する鉄筋コンクリートの主筋１１ａ，１１ａ同士、及び、主筋１２ａ，１２ａ同士をそれぞれ結合用鋼線１１ｂ，１２ｂにより互いに結合するとともに、床１１のコンクリート内に、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属から成る冷却フィン１３を埋設している。そして、上記主筋１１ａと上記冷却フィン１３には、それぞれ、一端が床１１から建屋１０内に突出する連結用鉄筋１１ｊ，１３ｊの他端側が溶接等により取付けられている。
また、２０は図示しない加速器で加速された不要な荷電粒子を上記建屋１０内に導くための粒子導入管で、その内部の粒子通路２０ｓは真空に保持されている。２１は上記粒子導入管２０の周囲に配設され、上記荷電粒子の軌道を上記粒子導入管２０内に制限するための電磁石で，上記粒子導入管２０内に導かれた高エネルギー荷電粒子は、上記電磁石２１により上記粒子通路２０ｓに沿って移動し、粒子導入管２０の端部に設けられた人工ダイヤモンド等の薄膜から成るウインドー２２からビームダンプ装置３０に照射される。なお、符号２３は、上記粒子導入管２０の外周部に設けられた冷却通路で、上記荷電粒子の一部が上記粒子導入管２０の内壁に衝突したときに発生する熱を、上記冷却通路２３を循環する冷却水により吸収する。
【０００９】
ビームダンプ装置３０は、上記粒子導入管２０のウインドー２２から照射される荷電粒子の軌道上に設置されたダンプターゲット３１と、このダンプターゲット３１の周りに設けられ、上記ダンプターゲット３１を支持する熱放出用支持部材である冷却部材３２とを備えている。
上記ダンプターゲット３１は、通常、純カーボン等の材料で構成されており、その中央部には、その断面形状が、上記ダンプターゲット３１に衝突した荷電粒子がダンプターゲット３１の外部に漏れないように設計された形状の凹部（反射部）３１ｈが形成されている。また、上記冷却部材３２は多数の純鉄の板３２Ｐを積層したもので、本例では、この冷却部材３２に複数個の連結用端子３０ｊを設けるとともに、これらの連結用端子３０ｊと上記主筋１１ａ，１２ａにそれぞれ連結され、かつ、上記建屋１０内に突出する連結用鉄筋１１ｊ，１２ｊ、及び、連結用端子３０ｊと上記冷却フィン１３に連結されている連結用鉄筋１３ｊとを、鉄製または銅製のフレキシブル部材３３によりそれぞれ連結するようにしている。
ここで、上記連結用鉄筋１１ｊ，１２ｊと床１１及び壁１２のコンクリートとの間を防水処理しておくことが望ましい。これは、上記コンクリートから浸入してきた水が当該建屋１０内に入らないようにするためで、侵入水があると、この侵入水は、ダンプターゲット３１で発生した放射性物質により放射化される恐れがある。なお、この防水処理としては、例えば、連結用鉄筋１１ｊ，１２ｊ及び連結用鉄筋１３ｊの周りを防水コンクリート１１ｋ、１２ｋで固めたり、床１１の表面に防止シートを敷設しその上に床材を貼るなどの公知の技術を用いることができる。
【００１０】
ビームダンプ装置３０の冷却構造を上記のようにすることにより、荷電粒子の衝突により発生し、上記ダンプターゲット３１から上記冷却部材３２に伝導された熱は、連結用端子３０ｊ、フレキシブル部材３３、連結用鉄筋１１ｊ，１２ｊを介して、建屋１０の床１１及び壁１２を構成する鉄筋コンクリートの主筋１１ａ，１２ａに伝導されて放熱されるとともに、連結用端子３０ｊ、フレキシブル部材３３、連結用鉄筋１３ｊを介して、上記鉄筋コンクリート内に埋設された冷却フィン１３に伝導されて放熱される。したがって、上記ダンプターゲット３１の熱を効率よく放熱することができるので、ビームダンプ装置３０を小型化することができる。また、空調の設定温度を従来よりも高くできるので、ランニングコストの問題もなくなるだけでなく、冷却水を使用していないので、水の放射化の問題も発生しない。
【００１１】
このように、本最良の形態によれば、ビームダンプ装置３０を設置する建屋１０の床１１及び壁１２の主筋１１ａ同士及び主筋１２ａ同士をそれぞれ結合用鋼線１１ｂ，１２ｂにより互いに結合し、更に、床１１のコンクリート内に、冷却フィン１３を埋設するとともに、上記主筋１１ａと上記冷却フィン１３とに、一端が床１１から建屋１０内に突出する連結用鉄筋１１ｊ，１３ｊの他端側が溶接等により取付けられ、この連結用鉄筋１１ｊ，１３ｊと、ダンプターゲット３１を支持する純鉄の板３２Ｐを積層した冷却部材３２とをフレキシブル部材３３に連結して、荷電粒子の衝突によりダンプターゲット３１に発生する熱を放熱するようにしたので、簡単な構成で、ダンプターゲットを効率よく冷却することができる。したがって、装置を小型化できるとともに、ランニングコストを低減することができる。
【００１２】
なお、上記最良の形態では、ダンプターゲット３１に発生する熱を床１１及び壁１２の主筋１１ａ，１２ａ、及び、床１１のコンクリート内に埋設された冷却フィン１３に放熱したが、更に、天井１４も上記床１１と同様の構成にして、天井１４の主筋１４ａにも上記熱を伝導させて放熱してもよい。また、ダンプターゲット３１の発熱量によっては、床１１の主筋１１ａ、壁の主筋１２ａ、あるいは、上記冷却フィン１３のみを用いてダンプターゲット３１から冷却部材３２に伝導される熱の放熱を行ってもよい。
また、上記例では、加速器で加速された不要な荷電粒子を消滅させるために用いられるビームダンプ装置３０について説明したが、本発明は、荷電粒子ビームの強度測定などの予備実験に用いられるビームダンプ装置などのような、他の用途のビームダンプ装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
このように、本発明によれば、簡単な構成でダンプターゲットを効率よく冷却できるので、小型で冷却効率の高いビームダンプ装置を提供することができるとともに、ランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の最良の形態に係るビームダンプ装置の冷却構造を示す図である。
【図２】従来のビームダンプ装置の冷却構造を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０  ビームダンプ装置設置用建屋、１１  床、１１ａ  主筋、１１ｂ  結合用鋼線、１１ｊ  連結用鉄筋、１１ｋ  防水コンクリート、１２  壁、１２ａ  主筋、
１２ｂ  結合用鋼線、１２ｊ  連結用鉄筋、１２ｋ  防水コンクリート、
１３  冷却フィン、１３ｊ  連結用鉄筋、２０  粒子導入管、２０ｓ  粒子通路、
２１  電磁石、２２  ウインドー、２３  冷却通路、３０  ビームダンプ装置、
３０ｊ  連結用端子、３１  ダンプターゲット、３１ｈ  凹部、３２  冷却部材、
３２Ｐ  純鉄の板、３３  フレキシブル部材。
【図１】
0004615460.tif 000002
【図２】
0004615460.tif 000003