ターゲット回収装置
【課題】中性子発生装置のターゲット部を、容易に回収できるターゲット回収装置を提供する。
【解決手段】中性子減速装置７は、ターゲット６を有するターゲット装置５を収容する収容室８ａを有する。ビームダクト１１に対して中性子減速装置７を相対移動させ、収容室８ａ内からターゲット装置５を露出させる。ターゲット装置５の鉛直下方に回収容器４３を配置しておき、ターゲット装置とビームダクト１１とを着脱自在に接続する主接続手段１３の接続を解く。すると、ビームダクト１１から離脱したターゲット装置は落下し、回収容器４３に収容される。その結果として、ターゲット装置５と一緒にターゲット６をビームダクト１１から取り外して容易に回収できる。
【解決手段】中性子減速装置７は、ターゲット６を有するターゲット装置５を収容する収容室８ａを有する。ビームダクト１１に対して中性子減速装置７を相対移動させ、収容室８ａ内からターゲット装置５を露出させる。ターゲット装置５の鉛直下方に回収容器４３を配置しておき、ターゲット装置とビームダクト１１とを着脱自在に接続する主接続手段１３の接続を解く。すると、ビームダクト１１から離脱したターゲット装置は落下し、回収容器４３に収容される。その結果として、ターゲット装置５と一緒にターゲット６をビームダクト１１から取り外して容易に回収できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子などの加速粒子の照射を受けて中性子を発生するターゲット部を備えた中性子発生装置からターゲット部を回収するターゲット回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん治療等において、放射線治療は高い評価を受けている。特に、中性子捕捉療法（ＮＣＴ：Neutron Capture Therapy）は、原理的に細胞レベルの選択的な治療の可能性があり、注目されている。ＮＣＴでは、中性子を照射したときに飛程が短く高ＬＥＴ（LinearEnergy Trasfer）の重荷電粒子などを発生する安定同位元素を、あらかじめ治療すべきがん細胞に取り込ませておく。その後、中性子を照射し、重荷電粒子の飛散によってがん細胞だけを選択的に破壊する。ＮＣＴに用いられる安定同位元素は、中性子と反応して高ＬＥＴの重荷電粒子を発生する１０Ｂや６Ｌｉなどであり、中性子はこれらに対して大きな反応断面積を持つ低エネルギー中性子である。現在では、ＮＣＴとして、１０Ｂ及び熱中性子や熱外中性子が用いられており硼素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：BoronNCT）と呼ばれることもある。
【０００３】
特許文献１には、ＮＣＴなどに用いられる中性子を発生させる装置が開示されている。この種の装置では、２０ＭｅＶ以上のエネルギーを持つ陽子が照射されて中性子を発生するターゲット部と、ターゲット部から発生した中性子を減速する中性子減速部（通称「モデレータ」）とを備えている。ターゲット部と中性子減速部とは、中性子減速材や中性子遮蔽体内に固定されており、装置から外部に漏れる中性子量を極小にするように構成される。
【特許文献１】特開２００６−４７１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターゲット部は、Ｂｅ（ベリリウム）などからなり、陽子の照射を受けて放射化して疲弊するため、その寿命は１年程度であり、中性子を安定して発生させるためには、古いターゲット部を回収し、新たなターゲット部に交換する必要がある。しかしながら、従来の装置では、ターゲット部の回収について配慮されておらず、放射線の被曝を防止する必要もあって、ターゲット部を回収することは難しかった。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、中性子発生装置のターゲット部を、容易に回収できる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】
本発明は、加速粒子が通るダクト管と、ダクト管の終端に接続されると共に、加速粒子の照射を受けて中性子を発生するターゲット部と、ターゲット部で発生した中性子を減速させる中性子減速部と、を備える中性子発生装置からターゲット部を回収するターゲット回収装置であって、ダクト管に対して中性子減速部を相対移動させ、ターゲット部を中性子減速部から離間させる駆動手段と、ダクト管とターゲット部とを着脱自在に接続する接続手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るターゲット回収装置では、駆動手段がダクト管に対して中性子減速部を相対移動させ、中性子減速部からターゲット部を離間させる。ダクト管とターゲット部とは接続手段によって着脱自在に接続されており、手動、遠隔操作または自動制御などによって接続手段による接続を解くことでターゲット部をダクト管から容易に回収できる。特に、本発明によれば、ダクト管からターゲット部を取り外して回収するまでの工程を遠隔操作または自動制御で簡単に実行でき、放射線の被曝の低減にも有効である。
【０００８】
さらに、中性子減速部は、ターゲット部を収容する収容室を有し、駆動手段は、ターゲット部を中性子減速部から離間させ、収容室内からターゲット部を露出させると好適である。中性子減速部の収容室内にターゲット部が収容されていたとしても、本発明によれば収容室内からターゲット部を露出させた後で接続手段による接続を解くことができるため、ターゲット部を容易に回収できる。
【０００９】
さらに、ターゲット部をダクト管の終端に連結させる管部を更に備え、接続手段は、管部とダクト管の終端とを締結する固定手段と、熱膨張によって固定手段の締結力を緩める熱膨張部と、熱膨張部を加熱するヒータ部と、を有すると好適である。ヒータ部で熱膨張部を加熱することで、固定手段の締結力は弱まるため、ダクト管からターゲット部を容易に回収できる。
【００１０】
さらに、ダクト管の終端には固定側フランジが設けられ、管部には、固定側フランジに当接する受け側フランジが形成され、固定手段は、固定側フランジ及び受け側フランジを取り囲むように掛け回されるクランプチェーンと、クランプチェーンの両端同士を締結するボルト部とを有し、熱膨張部は、ボルト部の周囲に装着されると共に、熱膨張してボルト部を軸方向に引っ張ることでボルト部の締結力を緩めると好適である。
【００１１】
上記構成では、固定手段のクランプチェーンは、固定側フランジ及び受け側フランジを掛け回すように配置されており、クランプチェーンをボルト部で締結すると、固定側フランジ及び受け側フランジには周方向で均等な押圧がかかる。従って、ダクト管とターゲット部とを精度良く確実に接続できる。また、ヒータ部によって熱膨張部が加熱されると、ボルト部は熱膨張部に引っ張られて締結力が緩められる。すると、固定側フランジ及び受け側フランジの接続は解かれ、ターゲット部をダクト管から簡単に外すことができ、ターゲット部を容易に回収できる。
【００１２】
さらに、接続手段による接続を解いた後のターゲット部を回収する回収部と、回収部を移動可能に保持する回収部駆動手段と、を更に備え、中性子減速部は、収容室内でターゲット部を収容している収容位置と、収容室内からターゲット部を露出させた退避位置との間を移動可能であり、回収部駆動手段は、中性子減速部が収容位置にある場合には、中性子減速部から外れた待機位置にて回収部を保持し、中性子減速部が退避位置にある場合には、ターゲット部の鉛直下方である回収位置にて回収部を保持すると好適である。
【００１３】
上記構成では、中性子減速部が退避位置にある場合には、回収部が待機位置から回収位置まで移動するので、中性子減速部の移動に支障をきたすことなくターゲット部を回収できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中性子発生装置のターゲット部を、容易に回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る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ながら説明する。図１は、本実施形態に係るターゲット回収装置及びＢＮＣＴ装置の側面図であり、図２はＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の平面図であり、図３はＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の背面図である。
【００１６】
図１〜図３に示されるように、ＢＮＣＴ装置（中性子発生装置）１は、中性子捕捉療法（ＮＣＴ：Neutron Capture Therapy）によってがん治療等を行うための装置である。ＢＮＣＴ装置１は、患者が治療を受けるために座る治療台３と、サイクロトロンでつくられる高速の陽子（以下、「陽子線」という）Ｐを受けて中性子を発生させるターゲット（ターゲット部）６（図４及び図５参照）を保持するターゲット装置５と、ターゲット６で発生した中性子Ｎを減速させ、低エネルギーの中性子Ｎとして患者に照射する中性子減速装置（「モデレータ」ともいう）７と、を備えている。陽子線Ｐは、加速粒子に相当する。なお、以下の説明では、図１における中性子減速装置７の治療台３側を前、逆側を後として説明する。
【００１７】
中性子減速装置（中性子減速部）７は、減速材を収容した本体部８を備える。本体部８の後側には、ターゲット装置５を受け入れる円筒状の空洞が形成された収容室８ａが形成されており、収容室８ａの前方には減速材として鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、ＣａＦ２が順番に配置されている。また、収容室８ａ及び減速材の周囲には、中性子Ｎの漏洩を防止するために、鉛からなる反射材が配置されている。本体部８の前方には、中性子Ｎの照射方向を整えるコリメータ９が配置されている。
【００１８】
中性子減速装置７の下には、前後方向に沿って延在する左右一対のレールＲ１が敷設されており、中性子減速装置７の下部には、レールＲ１に沿って前後方向に移動するＬＭガイド（駆動手段）１０が設けられている。ＬＭガイド１０の駆動により、中性子減速装置７は、前後に往復動可能である。
【００１９】
ターゲット装置５は、サイクロトロンに繋がるように敷設されたビームダクト（ダクト管）１１の終端に、着脱自在に取り付けられている。ビームダクト１１は、サイクロトロンによって加速された陽子線Ｐが通る真空ラインを形成する。ターゲット装置５（図４及び図９参照）は、陽子線Ｐの照射を受けて中性子Ｎを発生するターゲット６（ターゲット部）と、ターゲット６を保持するターゲットホルダー５ａとからなる。ターゲット６はベリリウム（Ｂｅ）からなる円板状の部材であり、陽子線Ｐの照射を受けて中性子Ｎを発生する。
【００２０】
ターゲットホルダー５ａは、銅（Ｃｕ）またはグラファイトによって製作される。ターゲットホルダー５ａは、中性子Ｎを発生するターゲット６を冷却するための冷却水流路が形成された冷却部５ｂと、ビームダクト１１に連通する接続用短管（管部）５ｃとを備えている。ターゲット６は冷却部５ｂ及び接続用短管５ｃに挟持されている。
【００２１】
図４〜図６に示されるように、接続用短管５ｃは、主接続手段（接続手段）１３によってビームダクト１１に着脱自在に接続されている。ビームダクト１１の終端には固定側フランジ１１ａが設けられており、接続用短管５ｃには、固定側フランジ１１ａに当接する受け側フランジ５ｄ（図５参照）が設けられている。受け側フランジ５ｄの外縁径は、固定側フランジ１１ａの外縁径に一致しており、受け側フランジ５ｄは、固定側フランジ１１ａに外縁を合わせた状態で当接される。
【００２２】
主接続手段１３は、固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄの両外縁に沿って掛け回すように装着される一本のクランプチェーン１５を備える。クランプチェーン１５の両端には、Ｌ字状の締結部１６，１７が設けられている。第１の締結部１６（図６参照）にはボルト（ボルト部）１９が螺合する雌ねじＨ１が形成されており、第２の締結部１７にはボルト１９が挿通する挿通孔Ｈ２が形成されている。
【００２３】
ボルト１９の軸部１９ａの周囲には、筒状の形状記憶合金部（熱膨張部）２１が装着されている。形状記憶合金部２１は、第２の締結部１７とボルト１９の頭部１９ｆとの間に挟まれるように配置され、両端が、それぞれ座金を介して第２の締結部１７またはボルト１９の頭部１９ｆを押圧する。ボルト１９を締め付けることにより、第１の締結部１６、第２の締結部１７及び形状記憶合金部２１は固定される。第１の締結部１６と第２の締結部１７とを締め付けると、クランプチェーン１５が固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄを外縁から中心方向に向けて締め付ける。クランプチェーン１５は、固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄを掛け回すように配置されているため、固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄには周方向で均等な押圧がかかり、ビームダクト１１とターゲット装置５とを精度良く確実に接続する。
【００２４】
形状記憶合金部２１の周囲には筒状のヒータ部２３が装着されており、ヒータ部２３の周囲にはカバー部２５が装着されている。ヒータ部２３には電源回路２６（図２参照）に接続された配線２７が接続されており、ヒータ部２３に通電すると、ヒータ部２３は形状記憶合金部２１を加熱する。形状記憶合金部２１は、ヒータ部２３からの加熱によって主としてボルト１９の軸線Ｌ方向に熱膨張し、ボルト１９を軸線Ｌ方向に引っ張る。ボルト１９の軸部１９ａには、ノッチ（切り込み部）１９ｂが形成されている。ノッチ１９ｂは、第１の締結部１６と第２の締結部１７とが接する境界近傍位置に形成されている。ボルト１９は、軸線Ｌ方向への引っ張り力を受けると、ノッチ１９ｂで破断する（図７参照）。すると、クランプチェーン１５を締め付けていた力が解かれ、ターゲット装置５とビームダクト１１との接続が解かれる（図８参照）。クランプチェーン１５及びボルト１９によって固定手段２０が構成され、固定手段２０、形状記憶合金部２１及びヒータ部２３によって主接続手段１３が構成される。
【００２５】
ターゲット装置５の冷却部５ｂ（図９参照）には、冷却水の導入のための上流側短管３１が固定されており、上流側短管３１は、副接続手段４１によって、冷却水導入のために敷設された上流管３３に着脱自在に接続されている。また、冷却部５ｂには、冷却水の排出のための下流側短管３５が固定されており、下流側短管３５は、副接続手段４１によって、冷却水排出のために敷設された下流管３７に着脱自在に接続されている。上流管３３と上流側短管３１とはフランジ同士が当接しており、同様に、下流管３７と下流側短管３５とはフランジ同士が当接している。副接続手段４１は、主接続手段１３と同様な構成によって上流管３３と上流側短管３１とを接続し、また、下流管３７と下流側短管３５とを接続している。
【００２６】
図２及び図３に示されるように、中性子減速装置７は、レールＲ１に沿って前後に移動可能であり、最も後方に移動した状態が、ターゲット装置５を収容室８ａ内に収容した収容位置Ａ１となる。中性子減速装置７は、収容位置Ａ１から前方に移動することで、ターゲット装置５を収容室８ａ内から露出させることができ、この状態は退避位置Ａ２となる。中性子減速装置７は、収容位置Ａ１と退避位置Ａ２との間を往復動でき、この往復動によって中性子減速装置７が通過する領域は、中性子減速装置７の軌道Ｃになる。
【００２７】
ターゲット回収装置２は、ターゲット装置５を回収する回収容器（回収部）４３と、回収容器４３を平行移動可能に保持する回収容器駆動手段（回収部駆動手段）４５とを備える。回収容器４３には、上部開口４３ａが形成されている。中性子減速装置７が設置されている床面には、中性子減速装置７の軌道Ｃに沿った前後方向に対して直交するように延在するレールＲ２が敷設されている。回収容器駆動手段４５は、回収容器４３が固定されたテーブル４５ａと、テーブル４５ａをレールＲ２に沿って移動させるＬＭガイド４５ｂを備える。回収容器駆動手段４５は、中性子減速装置７の軌道Ｃから外れた待機位置Ｂ２にて回収容器４３を保持し、中性子減速装置７が前進して退避位置Ａ２にある場合には、中性子減速装置７の軌道Ｃ上に回収容器４３を進入させ、ターゲット装置５の鉛直下方である回収位置Ｂ１にて回収容器４３を保持する。
【００２８】
図３に示されるように、ターゲット回収装置２は、待機位置Ｂ２の回収容器４３の上方に配置された容器封鎖装置４７を備える。容器封鎖装置４７は、回収容器４３の上部開口４３ａを封鎖する蓋部４６を保持する蓋保持部４７ａと、蓋保持部４７ａを上下方向に駆動する駆動部４７ｂとを備えている。駆動部４７ｂは、回収容器４３の上部開口４３ａを塞ぐように蓋部４６を回収容器４３に装着する
【００２９】
ターゲット回収装置２は、中性子減速装置７を移動させるＬＭガイド１０、主接続手段１３に電力を供給する電源回路２６、回収容器駆動手段４５及び容器封鎖装置４７の駆動部４７ｂに有線または無線によって接続された制御手段４８を備える。制御手段４８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどが実装された制御基板、入出力装置及び外部記憶装置などを備えており、ＣＰＵやＲＡＭなどのハードウェア上に所定のソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵの制御のもとで入出力装置が動作して、所定の機能が実現される。
【００３０】
すなわち、制御手段４８は、収容位置Ａ１と退避位置Ａ２との間での中性子減速装置７の往復動を制御する。また、制御手段４８は、回収容器駆動手段４５の駆動を制御し、中性子減速装置７が収容位置Ａ１にある場合には、中性子減速装置７の軌道Ｃから外れた待機位置Ｂ２にて回収容器４３を待機させ、中性子減速装置７が退避位置Ａ２にある場合には、回収容器４３をターゲット装置５の鉛直下方である回収位置Ｂ１まで進入させる。また、制御手段４８は、電源回路２６を制御して主接続手段１３のヒータ部２３に通電してボルト１９を破断させ、ターゲット装置５とビームダクト１１との接続を解く。さらに、制御手段４８は、落下したターゲット装置５を受け入れた回収容器４３を待機位置Ｂ２まで移動させ、容器封鎖装置４７を駆動して蓋部４６で回収容器４３の上部開口４３ａを封鎖する。ターゲット回収装置２は、ＬＭガイド１０、主接続手段１３、副接続手段４１、回収容器４３、回収容器駆動手段４５、容器封鎖装置４７、制御手段４８を備えて構成される。
【００３１】
次に、図２、図３及び図９〜図１１を参照して、ターゲット回収装置２によるターゲット装置５の回収方法について説明する。ターゲット装置５は、陽子線Ｐが照射されて中性子Ｎを発生するターゲット６を備えており、放射化して強い放射能を有する物資になるため、通常、寿命は１年程度に過ぎず、適宜に交換を必要とする。本実施形態では、ターゲット６単体ではなく、ターゲット装置５ごと交換している。ターゲット装置５を交換する際には、まず、放射化したターゲット装置５を回収し、新たなターゲット装置５を設置する必要がある。
【００３２】
ターゲット装置５を回収する際には、作業員による遠隔操作または所定の動作シーケンスに基づく自動運転により、制御手段４８が中性子減速装置７を前進させ、放射化したターゲット装置５を露出させる。さらに、制御手段４８は、待機位置Ｂ２にある回収容器４３をターゲット装置５の下方の回収位置Ｂ１に向けて進入させ、回収位置Ｂ１で停止させる（図９参照）。
【００３３】
次に、副接続手段４１により接続を解き、まず、冷却水の流路になっている上流管３３及び下流管３７をターゲット装置５から切り離す（図１０参照）。次に、制御手段４８は、主接続手段１３に通電して接続を解き、ターゲット装置５をビームダクト１１から離脱させる。その結果、ターゲット装置５は、落下し、回収容器４３内に収容される（図１１参照）。
【００３４】
図３に示されるように、制御手段４８は、ターゲット装置５を収容した回収容器４３を待機位置Ｂ２まで移動させ、容器封鎖装置４７を駆動して回収容器４３の上部開口４３ａに蓋部４６を装着する。その後、制御手段４８は、回収容器駆動手段４５によって回収容器４３を更に移動させ、放射化された物質を格納する格納エリアまで回収容器４３を搬送する。
【００３５】
ＢＮＣＴ装置１が設置された室内から放射化されたターゲット装置５が搬出されると、その室内では、放射線の被曝の虞がなくなるため、作業員はＢＮＣＴ装置１が設置されている室内に入り、新たなターゲット装置５をビームダクト１１に取り付ける。なお、この取り付け作業を自動化するようにしてもよい。
【００３６】
以上のターゲット回収装置２では、ＬＭガイド１０がビームダクト１１に対して中性子減速装置７を相対移動させてターゲット装置５を収容室８ａから露出させ、ターゲット装置５を中性子減速装置７から離間させている。ビームダクト１１、冷却水の上流管３３及び下流管３７とターゲット装置５とは主接続手段１３、副接続手段４１によって着脱自在に接続されており、主接続手段１３及び副接続手段４１による接続を解くことで、ターゲット装置５はビームダクト１１から外れ、ターゲット装置５を容易に回収できる。特に、ターゲット装置５の鉛直下方には、回収容器４３が配置されており、ビームダクト１１から外れたターゲット装置５は回収容器４３内に自然落下して収まり、ターゲット装置５は回収容器４３と一緒に回収される。その結果として、ビームダクト１１からターゲット装置５を取り外して回収容器４３に治めるまでの工程を容易に自動化でき、放射線の被曝を防止しながらターゲット装置５を容易に回収できる。
【００３７】
さらに、主接続手段１３は、ヒータ部２３による加熱によって熱膨張する形状記憶合金部２１を備えており、形状記憶合金部２１が加熱されると、ボルト１９は形状記憶合金部２１に引っ張られる。その結果、ボルト１９の締結力は緩められ、ターゲット装置５がビームダクト１１から外れ易くなる。特に、本実施形態では、ボルト１９にノッチ１９ｂが形成されており、形状記憶合金部２１によって軸方向に引っ張られると、ボルト１９はノッチ１９ｂで破断する。すると、ボルト１９で締結されていたクランプチェーン１５は完全に解かれ、ターゲット装置５はビームダクト１１から外れて、ターゲット装置５を容易に回収できる。
【００３８】
さらに、中性子減速装置７が退避位置Ａ２にある場合には、回収容器４３が待機位置Ｂ２から回収位置Ｂ１まで移動するので、中性子減速装置７の移動に支障をきたすことなくターゲット装置５を回収できる。
【００３９】
（第２実施形態）
図１２を参照し、第２実施形態に係るターゲット回収装置について説明する。図１２は、第２実施形態に係るターゲット回収装置の接続手段の中心に示す斜視図である。第２実施形態では、第１実施形態に比較してターゲット装置５１をビームダクト１１に着脱自在に接続する接続手段５３が主として相違する。そこで、第２実施形態に係るターゲット回収装置の説明では、相違点を中心に説明し、同等の要素や部材などについては、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
ターゲット装置５１は、内部にターゲット６が固定されたターゲットホルダー５１ａを備えている。ターゲットホルダー５１ａには、ビームダクト１１に接続される接続用短管５１ｂが設けられており、接続用短管５１ｂの外周には、冷却水を導入し、また排出する銅管５１ｃが巻き付けられている。接続用短管５１ｂには、ビームダクト１１の固定側フランジ１１ｃに当接する受け側フランジ５１ｄが設けられている。受け側フランジ５１ｄには、ねじ孔が形成されており、固定側フランジ１１ｃには、ねじ孔に対応した挿通孔が形成されている。挿通孔に通されてねじ孔に螺合するボルト５５は、第１実施形態に係るボルトと同様の構成を備えており、ボルト５５の軸部にはノッチが形成されている。さらにボルト５５の軸部の周囲には形状記憶合金部が装着され、形状記憶合金部の周囲にはヒータ部が装着され、ヒータ部の周囲にはカバー部５７が装着されている。ノッチが形成された複数のボルト５５、ボルト５５に装着された形状記憶合金部及びヒータ部によって接続手段５３が形成される。ヒータ部を通電することにより、形状記憶合金部はボルト５５の軸線方向に熱膨張し、ボルト５５を軸線方向に引っ張る。その結果、ボルト５５はノッチで破断する。すべてのボルト５５が破断すると、ターゲット装置５１は、ビームダクト１１から離脱して自然落下し、回収容器４３に収容される。
【００４１】
第２実施形態に係るターゲット回収装置も、第１実施形態に係るターゲット回収装置２と同様に、ビームダクト１１からターゲット装置５１と一緒にターゲット６を取り外して容易に回収で、特にターゲットを回収容器４３に治めるまでの工程を容易に自動化でき、放射線の被曝を防止しながらターゲット装置５１を容易に回収できる。
【００４２】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ターゲット部は中性子減速部の収容室内に収容された状態で加速粒子の照射を受けて中性子を発生する態様に限定されず、ターゲット部が中性子減速部に近接した状態で加速粒子の照射を受けて中性子を発生させ、ターゲット部を回収する際には、ターゲット部を離間させるように中性子減速部を移動させるような形態であってもよい。また、ターゲット部とダクト管とを着脱自在に接続する接続手段は、ボルトとナットとによって固定側フランジと受け側フランジとを締結する構造であってもよい。また、ターゲット部とダクト管との接続を解く態様は遠隔操作や自動制御に限定されず、手動であってもよく、その都度、作業者が台車に載せた回収容器を所定位置に設置してターゲット部の回収を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るターゲット回収装置及びＢＮＣＴ装置の側面図である。
【図２】ＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の平面図である。
【図３】ＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の背面図である。
【図４】第１実施形態に係るターゲット回収装置の接続手段を中心に示す斜視図である。
【図５】ボルトによって締結された状態でのクランプチェーンを示す側面図断面図である。
【図６】ボルトによって締結された状態でのクランプチェーンの両端部を拡大して示す断面図である。
【図７】ボルトが破断した状態でのクランプチェーンの両端部を拡大して示す断面図である。
【図８】ボルトが破断した直後のクランプチェーンを示す側面図である。
【図９】中性子減速装置が前進して退避位置に到達し、ターゲット装置が露出した状態を示す斜視図である。
【図１０】副接続手段による接続を解いた状態を示す斜視図である。
【図１１】主接続手段による接続を解き、ターゲット装置が回収容器に収容された状態を示す斜視図である。
【図１２】第２実施形態に係るターゲット回収装置の接続手段を中心に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ＢＮＣＴ装置（中性子発生装置）、２…ターゲット回収装置、５ｃ…接続用短管（管部）、５ｄ…受け側フランジ、６…ターゲット（ターゲット部）、７…中性子減速装置（中性子減速部）、８ａ…収容室、１０…ＬＭガイド（駆動手段）、１１…ビームダクト、１１ａ，１１ｃ…固定側フランジ、１３…主接続手段（接続手段）、１５…クランプチェーン、１９…ボルト（ボルト部）、２１…形状記憶合金部（熱膨張部）、２３…ヒータ部、４３…回収容器（回収部）、４５…回収容器駆動手段（回収部駆動手段）、５１ｄ…受け側フランジ、５３…接続手段、Ａ１…収容位置、Ａ２…退避位置、Ｂ１…回収位置、Ｂ２…待機位置、Ｐ…陽子線（加速粒子）、Ｎ…中性子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子などの加速粒子の照射を受けて中性子を発生するターゲット部を備えた中性子発生装置からターゲット部を回収するターゲット回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん治療等において、放射線治療は高い評価を受けている。特に、中性子捕捉療法（ＮＣＴ：Neutron Capture Therapy）は、原理的に細胞レベルの選択的な治療の可能性があり、注目されている。ＮＣＴでは、中性子を照射したときに飛程が短く高ＬＥＴ（LinearEnergy Trasfer）の重荷電粒子などを発生する安定同位元素を、あらかじめ治療すべきがん細胞に取り込ませておく。その後、中性子を照射し、重荷電粒子の飛散によってがん細胞だけを選択的に破壊する。ＮＣＴに用いられる安定同位元素は、中性子と反応して高ＬＥＴの重荷電粒子を発生する１０Ｂや６Ｌｉなどであり、中性子はこれらに対して大きな反応断面積を持つ低エネルギー中性子である。現在では、ＮＣＴとして、１０Ｂ及び熱中性子や熱外中性子が用いられており硼素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：BoronNCT）と呼ばれることもある。
【０００３】
特許文献１には、ＮＣＴなどに用いられる中性子を発生させる装置が開示されている。この種の装置では、２０ＭｅＶ以上のエネルギーを持つ陽子が照射されて中性子を発生するターゲット部と、ターゲット部から発生した中性子を減速する中性子減速部（通称「モデレータ」）とを備えている。ターゲット部と中性子減速部とは、中性子減速材や中性子遮蔽体内に固定されており、装置から外部に漏れる中性子量を極小にするように構成される。
【特許文献１】特開２００６−４７１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターゲット部は、Ｂｅ（ベリリウム）などからなり、陽子の照射を受けて放射化して疲弊するため、その寿命は１年程度であり、中性子を安定して発生させるためには、古いターゲット部を回収し、新たなターゲット部に交換する必要がある。しかしながら、従来の装置では、ターゲット部の回収について配慮されておらず、放射線の被曝を防止する必要もあって、ターゲット部を回収することは難しかった。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、中性子発生装置のターゲット部を、容易に回収できる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】
本発明は、加速粒子が通るダクト管と、ダクト管の終端に接続されると共に、加速粒子の照射を受けて中性子を発生するターゲット部と、ターゲット部で発生した中性子を減速させる中性子減速部と、を備える中性子発生装置からターゲット部を回収するターゲット回収装置であって、ダクト管に対して中性子減速部を相対移動させ、ターゲット部を中性子減速部から離間させる駆動手段と、ダクト管とターゲット部とを着脱自在に接続する接続手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るターゲット回収装置では、駆動手段がダクト管に対して中性子減速部を相対移動させ、中性子減速部からターゲット部を離間させる。ダクト管とターゲット部とは接続手段によって着脱自在に接続されており、手動、遠隔操作または自動制御などによって接続手段による接続を解くことでターゲット部をダクト管から容易に回収できる。特に、本発明によれば、ダクト管からターゲット部を取り外して回収するまでの工程を遠隔操作または自動制御で簡単に実行でき、放射線の被曝の低減にも有効である。
【０００８】
さらに、中性子減速部は、ターゲット部を収容する収容室を有し、駆動手段は、ターゲット部を中性子減速部から離間させ、収容室内からターゲット部を露出させると好適である。中性子減速部の収容室内にターゲット部が収容されていたとしても、本発明によれば収容室内からターゲット部を露出させた後で接続手段による接続を解くことができるため、ターゲット部を容易に回収できる。
【０００９】
さらに、ターゲット部をダクト管の終端に連結させる管部を更に備え、接続手段は、管部とダクト管の終端とを締結する固定手段と、熱膨張によって固定手段の締結力を緩める熱膨張部と、熱膨張部を加熱するヒータ部と、を有すると好適である。ヒータ部で熱膨張部を加熱することで、固定手段の締結力は弱まるため、ダクト管からターゲット部を容易に回収できる。
【００１０】
さらに、ダクト管の終端には固定側フランジが設けられ、管部には、固定側フランジに当接する受け側フランジが形成され、固定手段は、固定側フランジ及び受け側フランジを取り囲むように掛け回されるクランプチェーンと、クランプチェーンの両端同士を締結するボルト部とを有し、熱膨張部は、ボルト部の周囲に装着されると共に、熱膨張してボルト部を軸方向に引っ張ることでボルト部の締結力を緩めると好適である。
【００１１】
上記構成では、固定手段のクランプチェーンは、固定側フランジ及び受け側フランジを掛け回すように配置されており、クランプチェーンをボルト部で締結すると、固定側フランジ及び受け側フランジには周方向で均等な押圧がかかる。従って、ダクト管とターゲット部とを精度良く確実に接続できる。また、ヒータ部によって熱膨張部が加熱されると、ボルト部は熱膨張部に引っ張られて締結力が緩められる。すると、固定側フランジ及び受け側フランジの接続は解かれ、ターゲット部をダクト管から簡単に外すことができ、ターゲット部を容易に回収できる。
【００１２】
さらに、接続手段による接続を解いた後のターゲット部を回収する回収部と、回収部を移動可能に保持する回収部駆動手段と、を更に備え、中性子減速部は、収容室内でターゲット部を収容している収容位置と、収容室内からターゲット部を露出させた退避位置との間を移動可能であり、回収部駆動手段は、中性子減速部が収容位置にある場合には、中性子減速部から外れた待機位置にて回収部を保持し、中性子減速部が退避位置にある場合には、ターゲット部の鉛直下方である回収位置にて回収部を保持すると好適である。
【００１３】
上記構成では、中性子減速部が退避位置にある場合には、回収部が待機位置から回収位置まで移動するので、中性子減速部の移動に支障をきたすことなくターゲット部を回収できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中性子発生装置のターゲット部を、容易に回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る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ながら説明する。図１は、本実施形態に係るターゲット回収装置及びＢＮＣＴ装置の側面図であり、図２はＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の平面図であり、図３はＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の背面図である。
【００１６】
図１〜図３に示されるように、ＢＮＣＴ装置（中性子発生装置）１は、中性子捕捉療法（ＮＣＴ：Neutron Capture Therapy）によってがん治療等を行うための装置である。ＢＮＣＴ装置１は、患者が治療を受けるために座る治療台３と、サイクロトロンでつくられる高速の陽子（以下、「陽子線」という）Ｐを受けて中性子を発生させるターゲット（ターゲット部）６（図４及び図５参照）を保持するターゲット装置５と、ターゲット６で発生した中性子Ｎを減速させ、低エネルギーの中性子Ｎとして患者に照射する中性子減速装置（「モデレータ」ともいう）７と、を備えている。陽子線Ｐは、加速粒子に相当する。なお、以下の説明では、図１における中性子減速装置７の治療台３側を前、逆側を後として説明する。
【００１７】
中性子減速装置（中性子減速部）７は、減速材を収容した本体部８を備える。本体部８の後側には、ターゲット装置５を受け入れる円筒状の空洞が形成された収容室８ａが形成されており、収容室８ａの前方には減速材として鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、ＣａＦ２が順番に配置されている。また、収容室８ａ及び減速材の周囲には、中性子Ｎの漏洩を防止するために、鉛からなる反射材が配置されている。本体部８の前方には、中性子Ｎの照射方向を整えるコリメータ９が配置されている。
【００１８】
中性子減速装置７の下には、前後方向に沿って延在する左右一対のレールＲ１が敷設されており、中性子減速装置７の下部には、レールＲ１に沿って前後方向に移動するＬＭガイド（駆動手段）１０が設けられている。ＬＭガイド１０の駆動により、中性子減速装置７は、前後に往復動可能である。
【００１９】
ターゲット装置５は、サイクロトロンに繋がるように敷設されたビームダクト（ダクト管）１１の終端に、着脱自在に取り付けられている。ビームダクト１１は、サイクロトロンによって加速された陽子線Ｐが通る真空ラインを形成する。ターゲット装置５（図４及び図９参照）は、陽子線Ｐの照射を受けて中性子Ｎを発生するターゲット６（ターゲット部）と、ターゲット６を保持するターゲットホルダー５ａとからなる。ターゲット６はベリリウム（Ｂｅ）からなる円板状の部材であり、陽子線Ｐの照射を受けて中性子Ｎを発生する。
【００２０】
ターゲットホルダー５ａは、銅（Ｃｕ）またはグラファイトによって製作される。ターゲットホルダー５ａは、中性子Ｎを発生するターゲット６を冷却するための冷却水流路が形成された冷却部５ｂと、ビームダクト１１に連通する接続用短管（管部）５ｃとを備えている。ターゲット６は冷却部５ｂ及び接続用短管５ｃに挟持されている。
【００２１】
図４〜図６に示されるように、接続用短管５ｃは、主接続手段（接続手段）１３によってビームダクト１１に着脱自在に接続されている。ビームダクト１１の終端には固定側フランジ１１ａが設けられており、接続用短管５ｃには、固定側フランジ１１ａに当接する受け側フランジ５ｄ（図５参照）が設けられている。受け側フランジ５ｄの外縁径は、固定側フランジ１１ａの外縁径に一致しており、受け側フランジ５ｄは、固定側フランジ１１ａに外縁を合わせた状態で当接される。
【００２２】
主接続手段１３は、固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄの両外縁に沿って掛け回すように装着される一本のクランプチェーン１５を備える。クランプチェーン１５の両端には、Ｌ字状の締結部１６，１７が設けられている。第１の締結部１６（図６参照）にはボルト（ボルト部）１９が螺合する雌ねじＨ１が形成されており、第２の締結部１７にはボルト１９が挿通する挿通孔Ｈ２が形成されている。
【００２３】
ボルト１９の軸部１９ａの周囲には、筒状の形状記憶合金部（熱膨張部）２１が装着されている。形状記憶合金部２１は、第２の締結部１７とボルト１９の頭部１９ｆとの間に挟まれるように配置され、両端が、それぞれ座金を介して第２の締結部１７またはボルト１９の頭部１９ｆを押圧する。ボルト１９を締め付けることにより、第１の締結部１６、第２の締結部１７及び形状記憶合金部２１は固定される。第１の締結部１６と第２の締結部１７とを締め付けると、クランプチェーン１５が固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄを外縁から中心方向に向けて締め付ける。クランプチェーン１５は、固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄを掛け回すように配置されているため、固定側フランジ１１ａ及び受け側フランジ５ｄには周方向で均等な押圧がかかり、ビームダクト１１とターゲット装置５とを精度良く確実に接続する。
【００２４】
形状記憶合金部２１の周囲には筒状のヒータ部２３が装着されており、ヒータ部２３の周囲にはカバー部２５が装着されている。ヒータ部２３には電源回路２６（図２参照）に接続された配線２７が接続されており、ヒータ部２３に通電すると、ヒータ部２３は形状記憶合金部２１を加熱する。形状記憶合金部２１は、ヒータ部２３からの加熱によって主としてボルト１９の軸線Ｌ方向に熱膨張し、ボルト１９を軸線Ｌ方向に引っ張る。ボルト１９の軸部１９ａには、ノッチ（切り込み部）１９ｂが形成されている。ノッチ１９ｂは、第１の締結部１６と第２の締結部１７とが接する境界近傍位置に形成されている。ボルト１９は、軸線Ｌ方向への引っ張り力を受けると、ノッチ１９ｂで破断する（図７参照）。すると、クランプチェーン１５を締め付けていた力が解かれ、ターゲット装置５とビームダクト１１との接続が解かれる（図８参照）。クランプチェーン１５及びボルト１９によって固定手段２０が構成され、固定手段２０、形状記憶合金部２１及びヒータ部２３によって主接続手段１３が構成される。
【００２５】
ターゲット装置５の冷却部５ｂ（図９参照）には、冷却水の導入のための上流側短管３１が固定されており、上流側短管３１は、副接続手段４１によって、冷却水導入のために敷設された上流管３３に着脱自在に接続されている。また、冷却部５ｂには、冷却水の排出のための下流側短管３５が固定されており、下流側短管３５は、副接続手段４１によって、冷却水排出のために敷設された下流管３７に着脱自在に接続されている。上流管３３と上流側短管３１とはフランジ同士が当接しており、同様に、下流管３７と下流側短管３５とはフランジ同士が当接している。副接続手段４１は、主接続手段１３と同様な構成によって上流管３３と上流側短管３１とを接続し、また、下流管３７と下流側短管３５とを接続している。
【００２６】
図２及び図３に示されるように、中性子減速装置７は、レールＲ１に沿って前後に移動可能であり、最も後方に移動した状態が、ターゲット装置５を収容室８ａ内に収容した収容位置Ａ１となる。中性子減速装置７は、収容位置Ａ１から前方に移動することで、ターゲット装置５を収容室８ａ内から露出させることができ、この状態は退避位置Ａ２となる。中性子減速装置７は、収容位置Ａ１と退避位置Ａ２との間を往復動でき、この往復動によって中性子減速装置７が通過する領域は、中性子減速装置７の軌道Ｃになる。
【００２７】
ターゲット回収装置２は、ターゲット装置５を回収する回収容器（回収部）４３と、回収容器４３を平行移動可能に保持する回収容器駆動手段（回収部駆動手段）４５とを備える。回収容器４３には、上部開口４３ａが形成されている。中性子減速装置７が設置されている床面には、中性子減速装置７の軌道Ｃに沿った前後方向に対して直交するように延在するレールＲ２が敷設されている。回収容器駆動手段４５は、回収容器４３が固定されたテーブル４５ａと、テーブル４５ａをレールＲ２に沿って移動させるＬＭガイド４５ｂを備える。回収容器駆動手段４５は、中性子減速装置７の軌道Ｃから外れた待機位置Ｂ２にて回収容器４３を保持し、中性子減速装置７が前進して退避位置Ａ２にある場合には、中性子減速装置７の軌道Ｃ上に回収容器４３を進入させ、ターゲット装置５の鉛直下方である回収位置Ｂ１にて回収容器４３を保持する。
【００２８】
図３に示されるように、ターゲット回収装置２は、待機位置Ｂ２の回収容器４３の上方に配置された容器封鎖装置４７を備える。容器封鎖装置４７は、回収容器４３の上部開口４３ａを封鎖する蓋部４６を保持する蓋保持部４７ａと、蓋保持部４７ａを上下方向に駆動する駆動部４７ｂとを備えている。駆動部４７ｂは、回収容器４３の上部開口４３ａを塞ぐように蓋部４６を回収容器４３に装着する
【００２９】
ターゲット回収装置２は、中性子減速装置７を移動させるＬＭガイド１０、主接続手段１３に電力を供給する電源回路２６、回収容器駆動手段４５及び容器封鎖装置４７の駆動部４７ｂに有線または無線によって接続された制御手段４８を備える。制御手段４８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどが実装された制御基板、入出力装置及び外部記憶装置などを備えており、ＣＰＵやＲＡＭなどのハードウェア上に所定のソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵの制御のもとで入出力装置が動作して、所定の機能が実現される。
【００３０】
すなわち、制御手段４８は、収容位置Ａ１と退避位置Ａ２との間での中性子減速装置７の往復動を制御する。また、制御手段４８は、回収容器駆動手段４５の駆動を制御し、中性子減速装置７が収容位置Ａ１にある場合には、中性子減速装置７の軌道Ｃから外れた待機位置Ｂ２にて回収容器４３を待機させ、中性子減速装置７が退避位置Ａ２にある場合には、回収容器４３をターゲット装置５の鉛直下方である回収位置Ｂ１まで進入させる。また、制御手段４８は、電源回路２６を制御して主接続手段１３のヒータ部２３に通電してボルト１９を破断させ、ターゲット装置５とビームダクト１１との接続を解く。さらに、制御手段４８は、落下したターゲット装置５を受け入れた回収容器４３を待機位置Ｂ２まで移動させ、容器封鎖装置４７を駆動して蓋部４６で回収容器４３の上部開口４３ａを封鎖する。ターゲット回収装置２は、ＬＭガイド１０、主接続手段１３、副接続手段４１、回収容器４３、回収容器駆動手段４５、容器封鎖装置４７、制御手段４８を備えて構成される。
【００３１】
次に、図２、図３及び図９〜図１１を参照して、ターゲット回収装置２によるターゲット装置５の回収方法について説明する。ターゲット装置５は、陽子線Ｐが照射されて中性子Ｎを発生するターゲット６を備えており、放射化して強い放射能を有する物資になるため、通常、寿命は１年程度に過ぎず、適宜に交換を必要とする。本実施形態では、ターゲット６単体ではなく、ターゲット装置５ごと交換している。ターゲット装置５を交換する際には、まず、放射化したターゲット装置５を回収し、新たなターゲット装置５を設置する必要がある。
【００３２】
ターゲット装置５を回収する際には、作業員による遠隔操作または所定の動作シーケンスに基づく自動運転により、制御手段４８が中性子減速装置７を前進させ、放射化したターゲット装置５を露出させる。さらに、制御手段４８は、待機位置Ｂ２にある回収容器４３をターゲット装置５の下方の回収位置Ｂ１に向けて進入させ、回収位置Ｂ１で停止させる（図９参照）。
【００３３】
次に、副接続手段４１により接続を解き、まず、冷却水の流路になっている上流管３３及び下流管３７をターゲット装置５から切り離す（図１０参照）。次に、制御手段４８は、主接続手段１３に通電して接続を解き、ターゲット装置５をビームダクト１１から離脱させる。その結果、ターゲット装置５は、落下し、回収容器４３内に収容される（図１１参照）。
【００３４】
図３に示されるように、制御手段４８は、ターゲット装置５を収容した回収容器４３を待機位置Ｂ２まで移動させ、容器封鎖装置４７を駆動して回収容器４３の上部開口４３ａに蓋部４６を装着する。その後、制御手段４８は、回収容器駆動手段４５によって回収容器４３を更に移動させ、放射化された物質を格納する格納エリアまで回収容器４３を搬送する。
【００３５】
ＢＮＣＴ装置１が設置された室内から放射化されたターゲット装置５が搬出されると、その室内では、放射線の被曝の虞がなくなるため、作業員はＢＮＣＴ装置１が設置されている室内に入り、新たなターゲット装置５をビームダクト１１に取り付ける。なお、この取り付け作業を自動化するようにしてもよい。
【００３６】
以上のターゲット回収装置２では、ＬＭガイド１０がビームダクト１１に対して中性子減速装置７を相対移動させてターゲット装置５を収容室８ａから露出させ、ターゲット装置５を中性子減速装置７から離間させている。ビームダクト１１、冷却水の上流管３３及び下流管３７とターゲット装置５とは主接続手段１３、副接続手段４１によって着脱自在に接続されており、主接続手段１３及び副接続手段４１による接続を解くことで、ターゲット装置５はビームダクト１１から外れ、ターゲット装置５を容易に回収できる。特に、ターゲット装置５の鉛直下方には、回収容器４３が配置されており、ビームダクト１１から外れたターゲット装置５は回収容器４３内に自然落下して収まり、ターゲット装置５は回収容器４３と一緒に回収される。その結果として、ビームダクト１１からターゲット装置５を取り外して回収容器４３に治めるまでの工程を容易に自動化でき、放射線の被曝を防止しながらターゲット装置５を容易に回収できる。
【００３７】
さらに、主接続手段１３は、ヒータ部２３による加熱によって熱膨張する形状記憶合金部２１を備えており、形状記憶合金部２１が加熱されると、ボルト１９は形状記憶合金部２１に引っ張られる。その結果、ボルト１９の締結力は緩められ、ターゲット装置５がビームダクト１１から外れ易くなる。特に、本実施形態では、ボルト１９にノッチ１９ｂが形成されており、形状記憶合金部２１によって軸方向に引っ張られると、ボルト１９はノッチ１９ｂで破断する。すると、ボルト１９で締結されていたクランプチェーン１５は完全に解かれ、ターゲット装置５はビームダクト１１から外れて、ターゲット装置５を容易に回収できる。
【００３８】
さらに、中性子減速装置７が退避位置Ａ２にある場合には、回収容器４３が待機位置Ｂ２から回収位置Ｂ１まで移動するので、中性子減速装置７の移動に支障をきたすことなくターゲット装置５を回収できる。
【００３９】
（第２実施形態）
図１２を参照し、第２実施形態に係るターゲット回収装置について説明する。図１２は、第２実施形態に係るターゲット回収装置の接続手段の中心に示す斜視図である。第２実施形態では、第１実施形態に比較してターゲット装置５１をビームダクト１１に着脱自在に接続する接続手段５３が主として相違する。そこで、第２実施形態に係るターゲット回収装置の説明では、相違点を中心に説明し、同等の要素や部材などについては、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
ターゲット装置５１は、内部にターゲット６が固定されたターゲットホルダー５１ａを備えている。ターゲットホルダー５１ａには、ビームダクト１１に接続される接続用短管５１ｂが設けられており、接続用短管５１ｂの外周には、冷却水を導入し、また排出する銅管５１ｃが巻き付けられている。接続用短管５１ｂには、ビームダクト１１の固定側フランジ１１ｃに当接する受け側フランジ５１ｄが設けられている。受け側フランジ５１ｄには、ねじ孔が形成されており、固定側フランジ１１ｃには、ねじ孔に対応した挿通孔が形成されている。挿通孔に通されてねじ孔に螺合するボルト５５は、第１実施形態に係るボルトと同様の構成を備えており、ボルト５５の軸部にはノッチが形成されている。さらにボルト５５の軸部の周囲には形状記憶合金部が装着され、形状記憶合金部の周囲にはヒータ部が装着され、ヒータ部の周囲にはカバー部５７が装着されている。ノッチが形成された複数のボルト５５、ボルト５５に装着された形状記憶合金部及びヒータ部によって接続手段５３が形成される。ヒータ部を通電することにより、形状記憶合金部はボルト５５の軸線方向に熱膨張し、ボルト５５を軸線方向に引っ張る。その結果、ボルト５５はノッチで破断する。すべてのボルト５５が破断すると、ターゲット装置５１は、ビームダクト１１から離脱して自然落下し、回収容器４３に収容される。
【００４１】
第２実施形態に係るターゲット回収装置も、第１実施形態に係るターゲット回収装置２と同様に、ビームダクト１１からターゲット装置５１と一緒にターゲット６を取り外して容易に回収で、特にターゲットを回収容器４３に治めるまでの工程を容易に自動化でき、放射線の被曝を防止しながらターゲット装置５１を容易に回収できる。
【００４２】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ターゲット部は中性子減速部の収容室内に収容された状態で加速粒子の照射を受けて中性子を発生する態様に限定されず、ターゲット部が中性子減速部に近接した状態で加速粒子の照射を受けて中性子を発生させ、ターゲット部を回収する際には、ターゲット部を離間させるように中性子減速部を移動させるような形態であってもよい。また、ターゲット部とダクト管とを着脱自在に接続する接続手段は、ボルトとナットとによって固定側フランジと受け側フランジとを締結する構造であってもよい。また、ターゲット部とダクト管との接続を解く態様は遠隔操作や自動制御に限定されず、手動であってもよく、その都度、作業者が台車に載せた回収容器を所定位置に設置してターゲット部の回収を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るターゲット回収装置及びＢＮＣＴ装置の側面図である。
【図２】ＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の平面図である。
【図３】ＢＮＣＴ装置及びターゲット回収装置の背面図である。
【図４】第１実施形態に係るターゲット回収装置の接続手段を中心に示す斜視図である。
【図５】ボルトによって締結された状態でのクランプチェーンを示す側面図断面図である。
【図６】ボルトによって締結された状態でのクランプチェーンの両端部を拡大して示す断面図である。
【図７】ボルトが破断した状態でのクランプチェーンの両端部を拡大して示す断面図である。
【図８】ボルトが破断した直後のクランプチェーンを示す側面図である。
【図９】中性子減速装置が前進して退避位置に到達し、ターゲット装置が露出した状態を示す斜視図である。
【図１０】副接続手段による接続を解いた状態を示す斜視図である。
【図１１】主接続手段による接続を解き、ターゲット装置が回収容器に収容された状態を示す斜視図である。
【図１２】第２実施形態に係るターゲット回収装置の接続手段を中心に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ＢＮＣＴ装置（中性子発生装置）、２…ターゲット回収装置、５ｃ…接続用短管（管部）、５ｄ…受け側フランジ、６…ターゲット（ターゲット部）、７…中性子減速装置（中性子減速部）、８ａ…収容室、１０…ＬＭガイド（駆動手段）、１１…ビームダクト、１１ａ，１１ｃ…固定側フランジ、１３…主接続手段（接続手段）、１５…クランプチェーン、１９…ボルト（ボルト部）、２１…形状記憶合金部（熱膨張部）、２３…ヒータ部、４３…回収容器（回収部）、４５…回収容器駆動手段（回収部駆動手段）、５１ｄ…受け側フランジ、５３…接続手段、Ａ１…収容位置、Ａ２…退避位置、Ｂ１…回収位置、Ｂ２…待機位置、Ｐ…陽子線（加速粒子）、Ｎ…中性子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速粒子が通るダクト管と、ダクト管の終端に接続されると共に、前記加速粒子の照射を受けて中性子を発生するターゲット部と、前記ターゲット部で発生した中性子を減速させる中性子減速部と、を備える中性子発生装置から前記ターゲット部を回収するターゲット回収装置であって、
前記ダクト管に対して前記中性子減速部を相対移動させ、前記ターゲット部を前記中性子減速部から離間させる駆動手段と、
前記ダクト管と前記ターゲット部とを着脱自在に接続する接続手段と、
を備えることを特徴とするターゲット回収装置。
【請求項２】
前記中性子減速部は、前記ターゲット部を収容する収容室を有し、
前記駆動手段は、前記ターゲット部を前記中性子減速部から離間させ、前記収容室内から前記ターゲット部を露出させることを特徴とする請求項１記載のターゲット回収装置。
【請求項３】
前記ターゲット部を前記ダクト管の終端に連結させる管部を更に備え、
前記接続手段は、
前記管部と前記ダクト管の終端とを締結する固定手段と、
熱膨張によって前記固定手段の締結力を緩める熱膨張部と、
前記熱膨張部を加熱するヒータ部と、を有することを特徴とする請求項１または２記載のターゲット回収装置。
【請求項４】
前記ダクト管の終端には固定側フランジが設けられ、
前記管部には、前記固定側フランジに当接する受け側フランジが形成され、
前記固定手段は、前記固定側フランジ及び前記受け側フランジを取り囲むように掛け回されるクランプチェーンと、前記クランプチェーンの両端同士を締結するボルト部とを有し、
前記熱膨張部は、前記ボルト部の周囲に装着されると共に、熱膨張して前記ボルト部を軸方向に引っ張ることで前記ボルト部の締結力を緩めることを特徴とする請求項３記載のターゲット回収装置。
【請求項５】
前記接続手段による接続を解いた後の前記ターゲット部を回収する回収部と、
前記回収部を移動可能に保持する回収部駆動手段と、を更に備え、
前記中性子減速部は、前記収容室内で前記ターゲット部を収容している収容位置と、前記収容室内から前記ターゲット部を露出させた退避位置との間を移動可能であり、
前記回収部駆動手段は、前記中性子減速部が前記収容位置にある場合には、前記中性子減速部から外れた待機位置にて前記回収部を保持し、前記中性子減速部が前記退避位置にある場合には、前記ターゲット部の鉛直下方である回収位置にて前記回収部を保持することを特徴とする請求項２記載のターゲット回収装置。
【請求項１】
加速粒子が通るダクト管と、ダクト管の終端に接続されると共に、前記加速粒子の照射を受けて中性子を発生するターゲット部と、前記ターゲット部で発生した中性子を減速させる中性子減速部と、を備える中性子発生装置から前記ターゲット部を回収するターゲット回収装置であって、
前記ダクト管に対して前記中性子減速部を相対移動させ、前記ターゲット部を前記中性子減速部から離間させる駆動手段と、
前記ダクト管と前記ターゲット部とを着脱自在に接続する接続手段と、
を備えることを特徴とするターゲット回収装置。
【請求項２】
前記中性子減速部は、前記ターゲット部を収容する収容室を有し、
前記駆動手段は、前記ターゲット部を前記中性子減速部から離間させ、前記収容室内から前記ターゲット部を露出させることを特徴とする請求項１記載のターゲット回収装置。
【請求項３】
前記ターゲット部を前記ダクト管の終端に連結させる管部を更に備え、
前記接続手段は、
前記管部と前記ダクト管の終端とを締結する固定手段と、
熱膨張によって前記固定手段の締結力を緩める熱膨張部と、
前記熱膨張部を加熱するヒータ部と、を有することを特徴とする請求項１または２記載のターゲット回収装置。
【請求項４】
前記ダクト管の終端には固定側フランジが設けられ、
前記管部には、前記固定側フランジに当接する受け側フランジが形成され、
前記固定手段は、前記固定側フランジ及び前記受け側フランジを取り囲むように掛け回されるクランプチェーンと、前記クランプチェーンの両端同士を締結するボルト部とを有し、
前記熱膨張部は、前記ボルト部の周囲に装着されると共に、熱膨張して前記ボルト部を軸方向に引っ張ることで前記ボルト部の締結力を緩めることを特徴とする請求項３記載のターゲット回収装置。
【請求項５】
前記接続手段による接続を解いた後の前記ターゲット部を回収する回収部と、
前記回収部を移動可能に保持する回収部駆動手段と、を更に備え、
前記中性子減速部は、前記収容室内で前記ターゲット部を収容している収容位置と、前記収容室内から前記ターゲット部を露出させた退避位置との間を移動可能であり、
前記回収部駆動手段は、前記中性子減速部が前記収容位置にある場合には、前記中性子減速部から外れた待機位置にて前記回収部を保持し、前記中性子減速部が前記退避位置にある場合には、前記ターゲット部の鉛直下方である回収位置にて前記回収部を保持することを特徴とする請求項２記載のターゲット回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２０４４２８（Ｐ２００９−２０４４２８Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４６６３３（Ｐ２００８−４６６３３）
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]