(57)【要約】核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体(５０)が搬送される搬送管路(１)、ターゲット体(５０)を保持し、加速器(１０)から出力される粒子線(Ｂ)をターゲット体(５０)に照射させるターゲット保持部(３)、搬送管路(１)内を搬送方向に流動すると共に前記ターゲット体を冷却する冷却水(Ｗ)により、ターゲット体(５０)をターゲット保持部(３)まで搬送するポンプ(９)、搬送管路(１)及びターゲット導入部(５)によってターゲット搬送システムを構成し、ポンプ(９)、搬送管路(１)及びターゲット導入部(５)が、ターゲット保持部(３)におけるターゲット体(５０)に対する粒子線(Ｂ)の照射中には冷却水(Ｗ)を搬送方向に流動させ、粒子線(Ｂ)の照射終了後にはターゲット体(５０)を搬送管路(１)から冷却水(Ｗ)によって回収する。
2020066557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される搬送管路と、  前記ターゲット体を保持し、加速器から出力される粒子線を前記ターゲット体に照射させるターゲット保持部と、  前記搬送管路内を搬送方向に流動すると共に前記ターゲット体を冷却する流体により、前記ターゲット体を前記ターゲット保持部まで搬送する搬送機構と、を含み、  前記搬送機構は、前記ターゲット保持部における前記粒子線の照射中には前記搬送管路内で前記流体を前記搬送方向に流動させ、前記粒子線の照射終了後には前記ターゲット体を前記搬送管路から前記流体によって回収する、ターゲット搬送システム。
【請求項２】
前記搬送機構による前記ターゲット体の搬送に使用される前記流体を冷却する冷却機構をさらに備える、請求項１に記載のターゲット搬送システム。
【請求項３】
前記搬送機構は、前記ターゲット体の回収時に前記搬送方向と反対の方向に前記流体を流動させる、請求項１または２に記載のターゲット搬送システム。
【請求項４】
前記ターゲット保持部は、前記流体が流動する照射管路と、前記ターゲット体が前記粒子線の照射を受ける照射位置に前記ターゲット体を留めるための留置機構とを内部に備え、前記搬送管路が前記照射管路と連通し、  前記留置機構は、前記照射管路内にあって前記ターゲット体の上昇を規制する規制部と、前記照射管路の内壁の対向する二方からそれぞれ対向する側に突出する突出部と、を備え、前記規制部と二つの前記突出部とによって前記ターゲット体を支持した状態で前記ターゲット保持部に遊挿する、請求項１に記載のターゲット搬送システム。
【請求項５】
前記搬送機構は、前記ターゲット体の前記照射位置への搬送中及び前記粒子線の照射中、前記留置機構に対して重力方向の下方から上方に向かって前記流体を流動させる、請求項４に記載のターゲット搬送システム。
【請求項６】
前記ターゲット体が円盤形状を有し、前記搬送管路内の、長手方向及び幅方向と直交する高さ方向の最大長さは、前記円盤形状の直径より小さい、請求項１に記載のターゲット搬送システム。
【請求項７】
請求項１に記載のターゲット搬送システムで使用されるターゲット体であって、  粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも広い、ターゲット体。
【請求項８】
核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される管路内に前記ターゲット体を導入する導入工程と、  導入された前記ターゲット体を、当該ターゲット体が加速器から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部まで前記管路内を流動すると共に前記ターゲット体を冷却する流体によって搬送する搬送工程と、  前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射中には前記ターゲット体の搬送方向に前記流体を流動させる流動工程と、  前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射終了後、前記ターゲット体を前記管路から前記流体によって回収する回収工程と、  を含む、ターゲット搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、放射性の核種を生成するためのターゲットを搬送するターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  放射性同位元素（Radio Isotope：以下、ＲＩと記す）の製造では、加速器を使ってｐ（陽子）、ｄ（重陽子）、α（ヘリウム原子核）、ｅ（電子）、重イオン等の粒子線を作成し、作成された粒子線をターゲットに照射して核反応させる。核反応の結果、ターゲットからは、種々の放射性核種（ＲＩ）を得ることができる。なお、ターゲットには、生成すべき用途に応じて固体、液体及び気体のいずれかのターゲットが使用される。【０００３】  粒子線照射後のターゲットの近傍にはＲＩが存在するので、ターゲットを粒子線の照射位置から取り出す作業は遮蔽された位置で行うことが望ましい。ＲＩの製造は原子炉にて行われるものと、サイクロトロンに代表される加速器により行われるものがある。いずれの場合もコンクリート等で遮蔽された空間内でターゲットに粒子線を照射し、照射後のターゲットを、作業者の被曝を防護するホットセル等の設備にてマニピュレータ等を介して取り扱っている。  原子炉でＲＩを製造する場合、固体の試料を流体により照射筒に搬送し、取り出すことが例えば特許文献１に記載されている。また、サイクロトロンを使ってＲＩを製造する際に固体ターゲットを回収することについては特許文献２に記載されている。【０００４】  特許文献１に記載の原子炉の照射筒は、原子炉において複数のラビットと呼ばれる試料を内蔵した固形物を個別に取り出すものである。また、特許文献２の固体ターゲット回収装置は、核反応後の固体ターゲットを放射線遮蔽容器まで案内する案内部材、案内部材を振動させる振動モータを備えている。そして、特許文献２に記載の構成は、案内部材に落下した固体ターゲットを振動モータにより振動させて放射線遮蔽容器まで案内している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−７６４９９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】  しかしながら、加速器を使って核種を製造する環境では、ターゲットに照射された粒子線に含まれる荷電粒子がターゲット内でエネルギーを失い、小体積のターゲット中に大量の熱を発生する。発生した熱は、ターゲットを収容している部材を溶かす可能性がある。このため、核種を製造するＲＩ製造装置では、粒子線の照射中にヘリウムガスや冷却水を用いてターゲットを冷却することが必須となる。  上記の特許文献２には、ターゲットを収容するターゲット部がバキュームポンプと接続されている貫通孔及び冷却水循環孔を備えていることが記載されている。固体ターゲットは、貫通孔からエアを吸引することによってターゲット部内に固定される。【０００７】  このように、特許文献２に記載の構成では、冷却水を循環させる機構と、固体ターゲットを保持、回収する機構との両方が必要になる。しかしながら、装置が備える機構の数は少ない方が装置の簡易化、小型化及びシステムのレイアウトの自由度を高めることに有利であるので好ましい。また、特許文献２に記載の構成では、案内部材に振動を伝えるために案内部材、ひいては固体ターゲット近くにモータが配置されることになる。このことにより、振動モータに入力または振動モータから出力される信号が放射線の影響を受け、振動モータの動作に支障を生じる虞がある。  本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、加速器を使ったＲＩの製造において、構成の簡易化及び小型化に有利であって、しかも構成部品が放射線による損傷等の影響を受け難いターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット体搬送方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明のターゲット搬送システムは、核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される搬送管路と、前記ターゲット体を保持し、加速器から出力される粒子線を前記ターゲット体に照射させるターゲット保持部と、前記搬送管路内を搬送方向に流動する流体により、前記ターゲット体を前記ターゲット保持部まで搬送する搬送機構と、を含み、前記搬送機構は、前記ターゲット保持部における前記粒子線の照射中には前記搬送管路内で前記流体を前記搬送方向に流動させ、前記粒子線の照射終了後には前記ターゲット体を前記搬送管路から前記流体によって回収する。【０００９】  また、本発明のターゲット体は、上記のターゲット搬送システムで使用されるターゲット体であって、粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも広い。【００１０】  また、本発明のターゲット搬送方法は、核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される管路内に前記ターゲット体を導入する導入工程と、導入された前記ターゲット体を、当該ターゲット体が加速器から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部まで前記管路内を流動する流体によって搬送する搬送工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射中には前記ターゲット体の搬送方向に前記流体を流動させる流動工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射終了後、前記ターゲット体を前記管路から前記流体によって回収する回収工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】  本発明は、加速器を使ったＲＩの製造において、構成の簡易化及び小型化に有利であって、しかも構成部品が放射線による損傷等の影響を受け難いターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット体搬送方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は公知のＲＩ製造システムを示す図、（ｂ）は本発明の一実施形態の搬送システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態のターゲット搬送システムの全体を説明するための図である。
【図３】図２に示したターゲット保持部を説明するための図であって、ターゲット保持部の上面図である。
【図４】図２に示したターゲット保持部の下面図である。
【図５】図３に示したターゲット保持部の右側面図である。
【図６】図３中に示した一点鎖線に沿うターゲット保持部の断面図である。
【図７】図２に示した管路部と搬送管路部との接続について説明するための図である。
【図８】図５中に示した一点鎖線に沿うターゲット保持部の断面図である。
【図９】（ａ）は（ｂ）中に示した一点鎖線に沿う照射フランジの断面図であり、（ｂ）は、図６の部分拡大図である。
【図１０】粒子線の照射中のターゲット体の位置について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、全ての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、本実施形態の図面は、発明の構成の位置関係や機能及び形状を例示するものであって、その寸法形状や長さ、幅及び高さを限定するものではない。
【００１４】［概要］  先ず、本実施形態の具体的な説明に先立って、本実施形態の概要について説明する。  図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態の概要を説明するための図であって、図１（ａ）は公知のＲＩ製造装置を示し、図１（ｂ）は本実施形態の搬送システムを適用したＲＩ製造装置を示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、加速器１０、搬送機構１７及びターゲット保持部３を示している。加速器１０は、電界により荷電粒子を加速する装置であり、例えば、サイクロトロン、直線加速器、シンクロトロンが挙げられる。  加速器１０からは、高速の荷電粒子が粒子線Ｂとしてターゲット保持部３に向けて照射される。ターゲット保持部３は、ターゲット体５０を粒子線Ｂの照射位置に固定して、ターゲット体５０に粒子線Ｂを照射させる装置である。搬送機構１７は、ターゲット保持部３の照射位置までターゲット体５０を送り込み、照射終了後にはターゲット保持部３から回収する機構である。
【００１５】  前述したように、ＲＩ製造装置では、粒子線の照射中にヘリウムガスや冷却水を用いてターゲットを冷却することが必須となる。公知のＲＩ製造装置では、図１（ａ）に示すように、ターゲット保持部３においてターゲット体５０を冷却水Ｗ１によって冷却し、搬送機構１７が水Ｗ２を利用してターゲット体５０を搬送している。このようなＲＩ製造装置では、冷却水Ｗ１、水Ｗ２をそれぞれ流動させる機構を別途設けることになる。  一方、本実施形態は、図１（ｂ）に示すように、ターゲット保持部３におけるターゲット体５０の冷却及び搬送機構１７による搬送の両方を冷却水Ｗによって行っている。このような本実施形態は、ＲＩ製造装置の搬送及び冷却を一つの機構を使って実現し、ＲＩ装置の構成を簡易、小型にすることができる。また、本実施形態は、ターゲット体５０を冷却水Ｗにより搬送するので、照射装置近辺や遮蔽部材により遮蔽された領域内に機械あるいは電子部品を設けることなく遠隔操作によりターゲット体５０の搬送を制御することができる。
【００１６】［ターゲット搬送システム］  図２は、本実施形態のターゲット搬送システムの全体を説明するための図である。本実施形態のターゲット搬送システム１００は、核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体５０（図２等）が搬送される搬送管路１と、ターゲット体５０を保持し、加速器１０（図１）から出力される粒子線をターゲット体５０に照射するターゲット保持部３と、搬送管路１を搬送方向に流動すると共にターゲット体５０を冷却する流体である冷却水Ｗによってターゲット体５０をターゲット保持部３まで搬送する搬送機構１７（図１（ｂ））と、を含んでいる。搬送機構１７は、ターゲット保持部３における粒子線の照射中には搬送管路１内でターゲット体５０の搬送方向に冷却水Ｗを流動させ、粒子線の照射終了後にはターゲット体５０を搬送管路１から冷却水Ｗによって回収する。図２に示すように、ターゲット保持部３は、ターゲット体５０が保持されて粒子線Ｂの照射を受ける照射フランジ３０と、照射フランジ３０及び搬送管路１に連通する照射管路１２を有している。  本実施形態の搬送機構１７は、搬送管路１、ターゲット導入部５及びポンプ９によって構成される。また、本実施形態の「材料体」とは、核種を生成するための部材を材料にするものであって、粒子線Ｂの照射を受けて核種を生成するものであればよく、固体、粉体、気体、液体のいずれであってもよい。ただし、本実施形態では、材料体を冷却水Ｗにより搬送する構成上、固体以外の材料体については材料体を例えば円盤状のケース体内に収容して用いるものとする。  さらに、本実施形態は、材料体が固体であってもケース体に収容し、そのケース体の形状やサイズ及び材料、さらには材料体とケース体の間の間隙等により材料体に対する粒子線Ｂの照射状態を調整することが可能である。
【００１７】  ターゲット搬送システム１００は、遮蔽部材Ｓにより閉鎖された領域を有するホットラボに設けられている。図２においては、遮蔽部材Ｓを境界にしてターゲット保持部３が配置される側を遮蔽部材Ｓにより閉鎖された照射室Ｈとする。照射室Ｈの外部にはポンプ９や冷却水Ｗのタンク６及びターゲット導入部５が配置されている。ターゲット保持部３、ターゲット導入部５及びタンク６は搬送管路１によって接続され、搬送管路１は地下ピットＧを通って照射室Ｈの内部と外部とに通じている。  ただし、本実施形態は、上記構成に限定されるものではない。本実施形態の搬送システムは、ターゲット導入部５についてはホットセル内に設置することが必須となるものの、ポンプ、水槽及びバルブ類を必ずしもホットセル等の特定の箇所に設置する必要はない。ポンプ、水槽及びバルブ類は、スペース配分の観点から地下ピット等の好適な位置に設置するものであってもよい。
【００１８】  また、本実施形態は、搬送機構１７によるターゲット体５０の搬送に使用される水（冷却水Ｗ）を冷却する冷却機構である熱交換器６０をさらに備えている。熱交換器６０は、搬送管路１を流れる冷却水Ｗの一部を取り込んで冷媒と接触させて冷却し、冷却された水を搬送管路１に戻している。  本実施形態では、熱交換器６０をターゲット保持部３と共に照射室Ｈの内部に設けている。以下、上記構成について順に説明する。
【００１９】（ターゲット体）  ターゲット体５０は、核種を生成するための材料となる材料体を少なくとも含んでいればよく、材料体以外の素材を含んでいてもよく、材料体のみを含むものであってもよい。また、ターゲット体５０は、材料体と共に材料体を収容、あるいは支持する容器（例えば金属製の中空容器）を有するものであってもよい。本実施形態は、ターゲット体５０を、円盤形状を有する材料体そのものとして説明する。容器を有するターゲット体の構成については変形例として後に説明する。  材料体としては、１８Ｏ−Ｈ２Ｏ、Ｎ２、Ｏ２、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｘｅ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｌ、Ｂｉ、Ｒａ、Ｔｈが挙げられる。また、材料体としては、固形材料（Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｌ、Ｂｉ、Ｒａ、Ｔｈ）が好ましい。
【００２０】（搬送管路）  搬送管路１は、ポンプ９によってタンク６から汲み上げられた冷却水Ｗをターゲット導入部５からターゲット保持部３に向かう方向Ｆ１に流すことができる。また、搬送管路１は、冷却水Ｗをターゲット保持部３からターゲット導入部５に向かう方向Ｆ２に流すことができる。冷却水Ｗの流れ方向の反転は、ポンプ９の回転方向を反転させることによって実現できる。なお、本実施形態では、冷却水Ｗによりターゲット体５０を搬送管路１内で搬送するため、冷却水Ｗの流れ方向を以降「搬送方向」とも記す。  搬送管路１には複数のバルブ４ａからバルブ４ｆが設けられている。バルブ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、開閉の組み合わせにより搬送管路１を流れる冷却水Ｗの流路を切り換えるバルブである。
【００２１】  ポンプ９は、容積式往復動ポンプ、非容積式の渦巻きポンプ等のポンプであってもよく、凡そ一分間に数リットルから数百リットルの冷却水Ｗを汲み上げる能力を持つものが使用される。ただし、ポンプ９としては脈動が起こらない、あるいは脈動の小さいポンプが好ましい。脈動が小さいポンプとしては、例えば多連型往復動ポンプが挙げられる。ポンプ９に脈動が小さいものを用いる理由は、本実施形態がターゲット体５０を冷却水Ｗにより搬送するので、ポンプ９に脈動があると、この脈動がターゲット体５０に作用してターゲット体５０が一定の速度で移動することや照射位置で静止することを妨げるためである。
【００２２】  バルブ４ｅ、４ｆは、エア導入用のポートとの接続を切り換えるバルブであって、バルブ４ｅ、４ｆを開放することによって搬送管路１内にエアが導入される。このようなバルブ４ｅ、４ｆは、搬送管路１を流動する冷却水Ｗを落水し、搬送管路１内をパージする際に開放される。搬送管路１には冷却水Ｗが流れる圧力を測定するための圧力計８１、８２及び流量を測定するための流量計７が設けられている。
【００２３】  また、本実施形態では、搬送管路１の各部分を搬送管路部１ａから搬送管路部１ｋとして区別する。搬送管路１は、搬送管路１のバルブ４ｆとターゲット導入部５との間の搬送管路部１ａ、ターゲット導入部５とターゲット保持部３との間を搬送管路部１ｂ、ターゲット保持部３とバルブ４ｅとの間の搬送管路部１ｃ、バルブ４ｅと熱交換器６０との間の搬送管路部１ｄ、バルブ４ｅとバルブ４ｃとの間の搬送管路部１ｅ、バルブ４ｃからタンク６内に挿入される端部１ｆｆまでの搬送管路部１ｆ、バルブ４ｃとバルブ４ａとの間の搬送管路部１ｇ、バルブ４ａとバルブ４ｂとの間の搬送管路部１ｈ、バルブ４ｄとバルブ４ｆとの間の搬送管路部１ｊ、バルブ４ｄから端部１ａａまでの間の搬送管路部１ｋ及び熱交換器６０とバルブ４ｃとの間の搬送管路部１ｍによって構成されている。
【００２４】  搬送管路１、ターゲット導入部５及びポンプ９は、上記した搬送管路１内に冷却水Ｗを流動させてターゲット体５０をターゲット保持部３まで搬送する。また、搬送管路１、ターゲット導入部５及びポンプ９は、ターゲット体５０をターゲット保持部３からターゲット導入部５まで搬送する。ターゲット導入部５まで搬送されたターゲット体５０は、マニピュレータによって取り出されて回収される。このように、本実施形態では、ターゲット体５０の回収時に搬送方向と反対の方向に冷却水Ｗを流動させている。
【００２５】  具体的には、搬送方向を方向Ｆ１にする場合、つまりターゲット体５０をターゲット導入部５からターゲット保持部３に搬送する場合、バルブ４ａとバルブ４ｄとが閉じられて、かつバルブ４ｂとバルブ４ｃとが開放される。このとき、ポンプ９によって汲み上げられた冷却水Ｗは、搬送管路部１ｈ、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ（一部搬送管路部１ｍ）、１ｆを通って端部１ｆｆからタンク６に流れ込む。また、搬送方向を方向Ｆ２にする場合、つまりターゲット体５０をターゲット保持部３からターゲット導入部５に回収する場合、バルブ４ａとバルブ４ｄとが開放されて、かつバルブ４ｂとバルブ４ｃとが閉じられる。このとき、ポンプ９によって汲み上げられた冷却水Ｗは、搬送管路部１ｇ、１ｅ、１ｄ、１ｃ、１ｂ、１ａ、１ｊ、１ｋを通って端部１ａａからタンク６に流れ込む。
【００２６】  ターゲット体５０は、上記した冷却水Ｗに浸漬されながら搬送方向に移動する。このとき、本実施形態では、ターゲット体５０が搬送管路１内で表裏反転することがないように搬送管路１を構成している。具体的には、本実施形態のターゲット体５０が円盤形状を有し、搬送管路１内の、長手方向及び幅方向と直交する高さ方向の最大長さが、ターゲット体５０の円盤形状の直径より小さくなるように構成している。ターゲットの表裏は、例えば粒子線Ｂの照射を受ける側の面を基準にするものであってもよいし、ターゲット導入部５への導入の際に決まる一方の面を基準にするものであってもよい。
【００２７】  つまり、円盤形状のターゲット体５０が搬送管路１内で搬送管路１の中心軸を回転軸にして１８０度回転（表裏反転）するためには、搬送管路１内の幅方向及び高さ方向の長さが円盤形状の直径以上である必要がある。本実施形態では、ターゲット体５０が搬送管路１内を移動する以上、搬送管路１内の幅方向の長さはターゲット体５０の直径以上である。ここで、本実施形態は、搬送管路１内の高さ方向の長さをターゲット体５０の直径よりも短くすることによってターゲット体５０が搬送管路１内で反転することを防ぐことができる。また、このような結果、本実施形態の搬送管路１を幅方向に切断した場合の断面は、幅方向の長さよりも高さ方向の長さが短い長方形、あるいはオーバル形状になる。
【００２８】（ターゲット保持部）  図３から図６は、ターゲット保持部３を説明するための図である。なお、図３から図６においては、ターゲット保持部３の粒子線Ｂの照射を受ける側を「上面」、その反対側の面を「下面」として説明する。図３はターゲット保持部３の上面図であり、図４はターゲット保持部３の下面図である。図５は図３に示したターゲット保持部３の右側面図であって、図６は、図３中に示した一点鎖線でターゲット保持部３を切断し、断面を矢線ＶＩ、ＶＩの方向に見た断面図である。  図３から図６に示すように、ターゲット保持部３は、照射フランジ３０と、照射管路１２とによって構成されている。図６に示すように、照射フランジ３０と照射管路１２とは一体的に構成されている。照射管路１２は、管路部１２２と、継手部１２１とを有している。ターゲット保持部３は、照射管路１２の長手方向の半ばに長手方向と直交する方向にそれぞれ半円形に張り出した部分（照射フランジ３０）を有する形状の板部を二枚重ねて固定して構成されている。照射フランジ３０の粒子線Ｂの照射を受ける側の面を上面３０ａ、この裏面を下面３０ｂとする。また、管路部１２２の上面３０ａに続く面を上面１２２ｃ、管路部１２２の下面３０ｂに続く面を下面１２２ｄとする。
【００２９】  管路部１２２は、継手部１２１を嵌合するための嵌合溝１２２ａと、嵌合溝１２２ａと連通する照射管路部１２２ｂとを有している。照射管路部１２２ｂは、二方の端部が継手部１２１によりそれぞれ搬送管路部１ｃ及び搬送管路部１ｂと接続されている。また、継手部１２１の内部は空隙１２１ａになっている。このような構成により、搬送管路部１ｃ、照射管路部１２２ｂ及び搬送管路部１ｂが連通し、ターゲット体５０が搬送管路部１ｂと照射管路部１２２ｂの間を行き来することができるようになる。  図７は、図３等に示した管路部１２２と搬送管路部１ｂとの接続について説明するための図である。図７に示すように、管路部１２２には照射管路部１２２ｂの外側から嵌合溝１２２ａが嵌合されている。一方、搬送管路部１ｂはジョイント６２の一方の端部に嵌合されていて、ジョイント６２の他方の端部には継手部１２１が嵌合されている。照射管路１２の側の継手部１２１とジョイント６２の側の継手部１２１とは止水性のメタルシール６１によって結合され、照射管路１２と搬送管路部１ｂとの間の水漏れを防いでいる。
【００３０】  上面３０ａは、円形溝３３と、円形溝３３の内周に形成された円形の凹部３５と、凹部３５の内部に形成された円形の凹部３６とを有している。凹部３６は、円形の凹部３５と中心点が一致して、かつ凹部３５よりも直径が小さい円形の凹部である。円形溝３３の外周に等間隔に設けられたフランジボルト３２は、上面３０ａと下面３０ｂとをネジ止めしている。凹部３６は、粒子線Ｂが照射される部分であって、ターゲット体５０は、凹部３６の裏面に保持される。  下面３０ｂには凹部３４が形成されている。凹部３４は、開口径よりも底面の径が小さい形状を有している。
【００３１】  図６に示すように、ターゲット体５０は、照射管路部１２２ｂのうちの凹部３６の底面と凹部３４の底面とに挟まれた部分を含む一部に保持されている。本実施形態では、ターゲット体５０が位置する凹部３６の底面と凹部３４の底面とに挟まれた部分が粒子線Ｂの照射位置になる。  ターゲット体５０を保持する部分は、方向Ｆ１に向かって照射管路部１２２ｂが狭くなるように上面３０ａ、下面３０ｂそれぞれの裏面に斜面３７を有している。斜面３７の間に保持されたターゲット体５０が当接する部分には、規制部３８が形成されている。規制部３８及び斜面３７は、照射管路部１２２ｂ内でターゲット体５０を保持する留置機構の一部になっている。  斜面３７を有する留置機構は、方向Ｆ１に向かって搬送されてきたターゲット体５０がスムーズに挿入されて規制部３８に当接する。このとき、冷却水Ｗが方向Ｆ１に流れ続けているから、ターゲット体５０は規制部３８に押しつけられて上昇が規制され、固定される。
【００３２】  次に、上記留置機構について説明する。  図８、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、留置機構を説明するための図である。図８は、図５中に示した一点鎖線でターゲット保持部３を切断し、切断面を矢線ＶＩＩＩ、ＶＩＩＩの方向に見た断面図である。図９（ｂ）は、図６の部分拡大図である。図９（ａ）は、図９（ｂ）中に示した一点鎖線で照射フランジ３０を切断し、切断面を矢線ＩＸｂ、ＩＸｂの方向に見た断面図である。
【００３３】  ターゲット保持部３は、冷却水Ｗが流動する照射管路１２と、ターゲット体５０が粒子線の照射を受ける照射位置にターゲット体５０を留めるための留置機構を内部に備えている。前述したように、搬送管路１はターゲット保持部３の照射管路１２と連通し、留置機構は、照射管路１２内にあってターゲット体５０の上昇を規制する規制部３８と、照射管路１２の内壁の対向する二方からそれぞれ対向する側に突出する突出部３９と、を備えている。留置機構は、ターゲット体５０を規制部３８と二つの突出部３９とによって規制部３８と二つの突出部３９とによってターゲット体５０を支持した状態でターゲット保持部３に遊挿している。本実施形態では、規制部３８と二つの突出部３９が留置機構を構成する。
【００３４】  上記の本実施形態は、ターゲット保持部３においてターゲット体５０を遊びがある状態で三方向から支持することができる。このような本実施形態は、ターゲット体５０への粒子線Ｂの照射中にはターゲット体５０を規制部３８に付勢する力を加えてターゲット体５０を固定しておくことができる。また、本実施形態は、粒子線Ｂの照射に異常が生じた場合には付勢する力をなくし、ターゲット体５０を照射位置から速やかに取り外すことができる。
【００３５】  また、搬送機構を構成する搬送管路１及びポンプ９は、ターゲット体５０の照射位置への搬送中及び粒子線Ｂの照射中、留置機構に対して重力方向の下方から上方に向かって冷却水Ｗを流動させている。このような本実施形態は、冷却水Ｗの圧力によってターゲット体５０を規制部３８に付勢し、冷却水Ｗの流動を停止することによってターゲット体５０を照射位置から落下させて取り外すことが可能になる。  なお、図８に示したターゲット保持部３は、斜面３７が重力方向の下方から上方に向けて高くなるように配置されている。ターゲット体５０がターゲット保持部３の照射位置に搬送される際、ターゲット体５０は、方向Ｆ１に向けて搬送されてくる。
【００３６】  上記の構成によるターゲット体５０の搬送への作用をより具体的に説明する。  図８、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、二つの突出部３９は、断面を上面３０ａの側から見た場合、照射管路部１２２ｂにおいて内壁からそれぞれ内側に向かって突出する矩形形状の部分である。一方、下面３０ｂの側から見た場合には矩形形状の一部である矩形部分３９１と、端部がターゲット体５０の周に沿う部分円形状になっている切欠部３９２と、を有している。切欠部３９２の上面は、斜面３７になっている。  規制部３８は、ターゲット体５０が斜面３７の部分円形状の部分に当接した場合に二つの斜面３７の間でターゲット体５０に当接する。ターゲット体５０は、二つの突出部３９と規制部３８との三点で支持される。そして、照射管路部１２２ｂ内において冷却水Ｗが方向Ｆ１の向きに流動するので、ターゲット体５０は上方に向かう力を受けながら、上方への移動を規制部３８により規制される。上方に向かう力と規制部３８の規制力とによってターゲット体５０が照射位置に固定される。
【００３７】  このようなターゲット保持部３によれば、照射の終了後、ターゲット体５０は重力により下方に落下する。このため、ターゲット体５０の回収時には保持が解消する。そして、冷却水Ｗの流れ方向を切り換えて方向Ｆ２に流したとき、ターゲット体５０は冷却水Ｗに浸漬されながら方向Ｆ２に搬送される。  また、このような構成によれば、何らかのトラブルで冷却水Ｗの流動が停止した場合にもターゲット体５０の保持を速やかに解消し、ターゲット体５０を照射位置から外すことができる。このため、本実施形態は、冷却水Ｗが流れていないときターゲット体５０に粒子線Ｂが照射されて大量の熱が発生して搬送管路１が溶けて損なわれることを防ぐことができる。
【００３８】  図１０は、粒子線Ｂの照射中のターゲット体５０の位置について説明するための図である。なお、図１０では、ターゲット体５０の位置を明確に示すため、突出部３９の図示を略している。  粒子線Ｂは、凹部３６の底面に照射される。照射管路部１２２ｂ内は冷却水Ｗに満たされていて、照射された粒子線Ｂは凹部３６の底面と照射管路部１２２ｂとの間のターゲット保持部３の材料を通ってターゲット体５０の上面に照射される。照射された粒子線Ｂは、ターゲット体５０の凹部３４の側にある冷却水Ｗ内で停止する。なお、ターゲット保持部３の材料には複数の金属が候補になり得るが、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、ニオブ、タンタルとすることができる。
【００３９】  上記の粒子線Ｂの照射に好適な条件として、本実施形態では、照射管路部１２２ｂにおける粒子線Ｂの照射方向のターゲット体５０の位置を、以下のように設定した。  すなわち、図１０中に示す厚さｔ１は、ターゲット体５０の粒子線Ｂの照射を受ける側の上面と、上面に対向する照射管路部１２２ｂの面との距離である。厚さｔ２は、ターゲット体５０の上面に対する下面と、下面に対向する照射管路部１２２ｂの面との距離である。照射管路部１２２ｂ内は、冷却水Ｗによって満たされており、ターゲット体５０の上面、下面には、それぞれ厚さｔ１、厚さｔ２の冷却水Ｗの層が形成されていることになる。また、厚さｔ３はターゲット保持部３の凹部３６の底面から照射管路部１２２ｂまでの材料（例えばアルミニウム）の厚さであり、厚さｔ４は照射管路部１２２ｂから凹部３４の底面までの材料の厚さである。厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、粒子のエネルギー及び種類に依存して相違する。なお、本実施形態のターゲット体５０は、円盤形状を有するものとする。
【００４０】  また、上記条件によれば、ターゲット体５０が無い状態で粒子線Ｂを照射する誤作動（空射ち）が起こった場合、凹部３４の側のターゲット保持部３に熱が発生する。本実施形態は、凹部３４の側に熱電対等の温度センサを設けて凹部３４の側の温度を観測することにより、粒子線Ｂの空射ちを検出して早期に対応することが可能になる。
【００４１】（ターゲット搬送方法）  以上説明したターゲット搬送システム１００は、核種を生成するための材料を少なくとも含むターゲット体５０が搬送される搬送管路１内にターゲット体５０を導入する導入工程と、導入されたターゲット体５０を加速器１０から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部３まで搬送管路１内を流動すると共にターゲット体を冷却する流体によって搬送する搬送工程と、ターゲット保持部３におけるターゲット体５０に対する粒子線の照射中にはターゲット体５０の搬送方向に流体を流動させる流動工程と、ターゲット保持部３におけるターゲット体５０に対する粒子線の照射終了後、ターゲット体５０を搬送管路１から流体によって回収する回収工程と、を含んでいる。
【００４２】  つまり、本実施形態のターゲット搬送システムは、作業者がマニピュレータを使った遠隔操作によりターゲット体５０をターゲット導入部５にセットする。そして、バルブ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ等を切り換えた後にポンプ９を起動して冷却水Ｗを搬送管路１の内部で流動させる。このような操作により、ターゲット導入部５内のターゲット体５０がターゲット保持部３の照射位置まで搬送される。ターゲット体５０が照射位置に達した後、粒子線Ｂがターゲット体５０に対して予め設定されている時間だけ照射される。  粒子線Ｂの照射終了後、作業者は、ポンプ９による冷却水Ｗの流れ方向を反転すると共に、バルブ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ等を切り換える。このような操作により、ターゲット体５０を規制部３８に押し付ける方向の力が消失する。ターゲット体５０は、突出部３９から外れ、冷却水Ｗの中をターゲット導入部５に向かって搬送される。作業者は、ターゲット導入部５に達したターゲット体５０を、マニピュレータを使って取り出すことによってターゲット体５０を回収する。
【００４３】  以上説明した本実施形態は、搬送管路１内を流動する冷却水Ｗにより、ターゲット体５０をターゲット保持部３まで搬送するから、ターゲット搬送システムに必須の冷却機構を利用してターゲット体５０を搬送することができる。このため、冷却水Ｗを循環させる機構とターゲット体５０を搬送する機構を共用し、ターゲット搬送システム１００の構成を小型化、簡易化することに有利である。また、冷却水Ｗを流動させる機構は、ターゲット保持部３の近くに機械的、電子的に駆動する構成を設けずに実現することができるので、放射線による電子部品の故障や部材の劣化等、放射線の悪影響による装置故障を避けることができる。このような本実施形態は、加速器を使ったＲＩの製造において、構成の簡易化及び小型化に有利であって、しかも構成部品が放射線による損傷等の影響を受け難いターゲット搬送システム、ターゲット体及びターゲット体搬送方法を実現することができる。  また、ターゲット保持部におけるターゲット体に対する粒子線の照射中にはターゲット体の搬送方向に流体を流動させ続けるため、粒子線の照射開始と同時に粒子線の照射中にターゲット体５０を冷却し続けることができる。
【００４４】  ただし、本実施形態は、ターゲット体５０を冷却または搬送することに冷却水Ｗを使用することに限定されるものではない。例えばヘリウムガスや等の気体を流体に使用するものであってもよい。さらに、本実施形態は、水以外の液体として、液体金属（ナトリウム、水銀等）を使用することも考えられる。  また、本実施形態は、ターゲット体５０をターゲット保持部３に向けて搬送する場合とターゲット導入部５に向けて搬送する場合とで冷却水の流れ方向を反対にする構成に限定されるものではない。本実施形態は、粒子線Ｂの照射の前後で同じ方向に冷却水Ｗを流動させてターゲット体５０をターゲット保持部３またはターゲット導入部５に搬送するものであってもよい。なお、このような構成は、規制部３８や突出部３９の構成及び搬送管路１の配置を適宜変更することによって実現することができる。
【００４５】  冷却水Ｗの流れ方向を変更しない場合、例えば、ターゲット体５０の保持部が弾性的にターゲット体５０を保持するように構成することが考えられる。このような場合、ポンプ９は、ターゲット体５０をターゲット保持部３に搬送するときよりもターゲット導入部５に搬送するときに回転速度を高め、ターゲット体５０にかかる圧力を高めるものであってもよい。このようにした場合、ターゲット体５０は、粒子線Ｂの照射時には保持部に保持され、照射終了後には保持部から外れて照射前の搬送方向と同じ方向に搬送されるようになる。なお、このような動作を行う場合、ポンプ９として回転速度の変更範囲が広範囲なものを用いることが好ましい。
【００４６】  上記実施形態および変形例は以下の技術思想を包含するものである。（１）核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される搬送管路と、前記ターゲット体を保持し、加速器から出力される粒子線を前記ターゲット体に照射させるターゲット保持部と、前記搬送管路内を搬送方向に流動すると共に前記ターゲット体を冷却する流体により、前記ターゲット体を前記ターゲット保持部まで搬送する搬送機構と、を含み、前記搬送機構は、前記ターゲット保持部における前記粒子線の照射中には前記搬送管路内で前記流体を前記搬送方向に流動させ、前記粒子線の照射終了後には前記ターゲット体を前記搬送管路から前記流体によって回収する、ターゲット搬送システム。（２）前記搬送機構による前記ターゲット体の搬送に使用される前記流体を冷却する冷却機構をさらに備える、（１）のターゲット搬送システム。（３）前記搬送機構は、前記ターゲット体の回収時に前記搬送方向と反対の方向に前記流体を流動させる、（１）または（２）のターゲット搬送システム。（４）前記ターゲット保持部は、前記流体が流動する照射管路と、前記ターゲット体が前記粒子線の照射を受ける照射位置に前記ターゲット体を留めるための留置機構とを内部に備え、前記搬送管路が前記照射管路と連通し、前記留置機構は、前記照射管路内にあって前記ターゲット体の上昇を規制する規制部と、前記照射管路の内壁の対向する二方からそれぞれ対向する側に突出する突出部と、を備え、前記規制部と二つの前記突出部とによって前記ターゲット体を支持した状態で前記ターゲット保持部に遊挿する、（１）から（３）のいずれか一つのターゲット搬送システム。（５）前記搬送機構は、前記ターゲット体の前記照射位置への搬送中及び前記粒子線の照射中、前記留置機構に対して重力方向の下方から上方に向かって前記流体を流動させる、（４）のターゲット搬送システム。（６）前記ターゲット体が円盤形状を有し、前記搬送管路内の、長手方向及び幅方向と直交する高さ方向の最大長さは、前記円盤形状の直径より小さい、（１）から（５）のいずれか一つのターゲット搬送システム。（７）（１）から（６）のいずれか一つのターゲット搬送システムで使用されるターゲット体であって、粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも広い、ターゲット体。（８）核種を生成するための材料体を少なくとも含むターゲット体が搬送される管路内に前記ターゲット体を導入する導入工程と、導入された前記ターゲット体を、当該ターゲット体が加速器から出力される粒子線の照射を受けるターゲット保持部まで前記管路内を流動する流体によって搬送する搬送工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射中には前記ターゲット体の搬送方向に前記流体を流動させる流動工程と、前記ターゲット保持部における前記ターゲット体に対する前記粒子線の照射終了後、前記ターゲット体を前記管路から前記流体によって回収する回収工程と、を含む、ターゲット搬送方法。（９）核種を生���するための材料を少なくとも含み、粒子線が照射されるターゲット体であって、前記粒子線の照射方向に向かう第一板部と、前記第一板部と平行な第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に遊挿される材料体と、を含み、前記第一板部と前記材料体との間隔は、前記第二板部と前記材料体との間隔よりも長い、ターゲット体。
【００４７】  この出願は、２０１８年９月２５日に出願された日本出願特願２０１８−１７９２６０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４８】１・・・搬送管路１ａ−１ｋ・・・搬送管路部１ｆｆ、１ａａ・・・端部１ｇ・・・搬送管路部３・・・ターゲット保持部４ａ−４ｆ・・・バルブ５・・・ターゲット導入部６・・・タンク７・・・流量計９・・・ポンプ１０・・・加速器１２・・・照射管路１７・・・搬送機構３０・・・照射フランジ３０ａ、１２２ｃ・・・上面３０ｂ、１２２ｄ・・・下面３２・・・フランジボルト３３・・・円形溝３４、３５、３６・・・凹部３７・・・斜面３８・・・規制部３９・・・突出部５０・・・ターゲット体６０・・・熱交換器８１、８２・・・圧力計１００・・・ターゲット搬送システム１２１・・・継手部１２１ａ・・・空隙１２２・・・管路部１２２ａ・・・嵌合溝１２２ｂ・・・照射管路部３９１・・・矩形部分３９２・・・切欠部Ｂ・・・粒子線Ｆ１、Ｆ２・・・方向Ｇ・・・地下ピットＨ・・・照射室Ｓ・・・遮蔽部材
【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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【国際調査報告】
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