特許 6143149 液体金属ターゲット形成装置及び中性子発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6143149

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】液体金属ターゲット形成装置及び中性子発生装置

(51)【国際特許分類】

   G21K 5/08 20060101AFI20170529BHJP

   G21K 5/02 20060101ALI20170529BHJP

【ＦＩ】

   G21K5/08 N

   G21K5/02 N

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-114930(P2012-114930)

(22)【出願日】2012年5月18日

(65)【公開番号】特開2013-242207(P2013-242207A)

(43)【公開日】2013年12月5日

【審査請求日】2015年4月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工メカトロシステムズ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】久利 修平

(72)【発明者】

【氏名】松下 出

(72)【発明者】

【氏名】堀池 寛

(72)【発明者】

【氏名】村田 勲

(72)【発明者】

【氏名】帆足 英二

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 幸子

(72)【発明者】

【氏名】加藤 逸郎

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０６４０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４９４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９９３９１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 近藤 浩夫, ほか9名，「IFMIF液体金属リチウムターゲット流に関する実験研究」，プラズマ・核融合学会誌，日本，社団法人プラズマ・核融合学会，２００８年 ９月２５日，Vol. 84, No. 9，p. 600-605

【文献】 近藤 浩夫, ほか9名，IFMIF液体金属リチウムターゲット流に関する実験研究，プラズマ・核融合学会誌，日本，社団法人プラズマ・核融合学会，２００８年 ９月２５日，Vol. 84, No. 9，600-605ページ

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｋ １／００−３／００

Ｇ２１Ｋ ５／００−７／００

Ｈ０５Ｈ ３／００−１５／００

Ｈ０５Ｇ １／００−２／００

Ｂ２６Ｆ １／００−３／１６

Ｂ０５Ｃ ７／００−２１／００

Ｂ０５Ｄ １／００−７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、
起動又は停止時に、前記ノズル及び受け部を液体金属の噴出方向であって且つノズル先端がターゲット形成位置から受け部に至るまで相対移動させるように、前記ノズル及び受け部の一方又は双方を支持する第一の移動支持手段と、
前記ノズル側又は受け部側に設けられ且つ液体金属の噴出方向に伸縮可能な伸縮筒体と、
を備えたことを特徴とする液体金属ターゲット形成装置。

【請求項2】

液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、
前記ノズル及び受け部との間の下方に配置されると共に、前記ノズル及び受け部の間隔より長く且つ前記ターゲットの幅より広い幅を有するトレイと、
前記陽子ビームの照射時に前記トレイを前記ノズル及び受け部との間の下方から退避させる退避手段と、
を備え、
前記ノズルは、前記受け部と水平に配置されることを特徴とする液体金属ターゲット形成装置。

【請求項3】

液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、
前記受け部側に設けられ且つ液体金属の噴出方向に伸縮可能な伸縮筒体と、
起動又は停止時に、当該伸縮筒体の先端をターゲット形成位置からノズル先端に至るまで移動可能に支持する第二の移動支持手段と、
を備えたことを特徴とする液体金属ターゲット形成装置。

【請求項4】

液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、
起動又は停止時に前記ノズル及び受け部を前記液体金属の噴出方向が鉛直方向になる姿勢に移動させる第三の移動支持手段と、
を備えたことを特徴とする液体金属ターゲット形成装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一つに記載の液体金属ターゲット形成装置を有することを特徴とする中性子発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体金属を噴出させて陽子ビームを照射するターゲットを形成する液体金属ターゲット形成装置及び中性子発生装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図８は、従来の液体金属ループを示す構成図である。この液体金属ループ９００は、陽子ビームを照射して中性子を得るためのターゲット形成部９０１と、ターゲット形成部９０１の下流に配置されたクエンチタンク９０２と、クエンチタンク９０２に接続された循環ポンプ９０３と、循環ポンプ９０３の下流に配置された熱交換器９０４とを有する。これらは配管９０６により接続されて全体としてループを構成する。前記ターゲット９０１は、湾曲したバックプレート９０５に液体リチウムを遠心力で押しつけ、当該バックプレート９０５上に液体リチウム膜流を形成する形式のものである。従来の液体金属ループ９００としては、特許文献１に記載されているようなものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−３３６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液体金属ループ９００の運転を開始すると、バックプレート９０５上に液体リチウムが流れ、液体リチウムの膜流が形成される。液体リチウムはその噴射時には遠心力が働かないことから、ターゲット形成部９０１の周囲にこぼれたり或いは飛散するという問題点があった。この発明はかかる問題点を解決するためになされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１の発明に係る液体金属ターゲット形成装置は、液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、前記ノズル及び受け部を液体金属の噴出方向であって且つノズル先端がターゲット形成位置から受け部に至るまで相対移動させるように、前記ノズル及び受け部の一方又は双方を支持する第一の移動支持手段と、前記ノズル側又は受け部側に設けられ且つ液体金属の噴出方向に伸縮可能な伸縮筒体とを備えたことを特徴とする。

【0006】

この発明ではターゲット形成装置の起動又は停止時において、前記第一の移動支持手段によりノズルと受け部とを当該ノズル先端が受け部に至るように相対移動させる。ノズルと受け部との相対移動は伸縮筒体により吸収される。これにより、ノズルから噴出する液体金属が受け部に直接噴射される。起動時には、ノズル先端を受け部に近づけておき、液体金属の噴射の勢いが安定したら前記第一の移動支持手段により受け部から前記ノズルをターゲット形成位置まで離す。停止時には、移動支持手段によりノズルを受け部まで近づけてから停止する。このようにすれば、液体金属がこぼれたり飛散することがない。

【0007】

第２の発明に係る液体金属ターゲット形成装置は、液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、前記ノズル及び受け部との間の下方に配置されると共に、前記ノズル及び受け部の間隔より長く且つ前記ターゲットの幅より広い幅を有するトレイと、前記トレイを前記ノズル及び受け部との間の下方から退避させる退避手段とを備えたことを特徴とする。

【0008】

この発明ではターゲット形成装置の起動又は停止時において、ノズルから噴出した液体金属がノズルと受け部との間にこぼれ落ちても前記トレイにより受けられる。陽子ビームの照射時は、前記退避手段によりトレイをノズル及び受け部の間の下方から退避させる。このようにすれば、液体金属がこぼれたり或いは飛散することがない。

【0009】

第３の発明に係る液体金属ターゲット形成装置は、液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、前記受け部側に設けられ且つ液体金属の噴出方向に伸縮可能な伸縮筒体と、当該伸縮筒体の先端をターゲット形成位置からノズル先端に至るまで移動可能に支持する第二の移動支持手段とを備えたことを特徴とする。

【0010】

この発明ではターゲット形成装置の起動又は停止時において、前記第二の移動支持手段により伸縮筒体の先端をノズル先端まで移動させる。先端の移動により伸縮筒体が伸びて受け部とノズル先端とが伸縮筒体により接続される。このため、ノズルから噴出した液体金属がノズルと受け部との間にこぼれ落ちても前記伸縮筒体により受けられる。液体金属の噴射の勢いが安定したら前記第二の移動支持手段により伸縮筒体の先端を前記ノズルからターゲット形成位置まで離す。停止時には、移動支持手段により伸縮筒体の先端をノズル先端まで近づけてから停止する。このようにすれば、液体金属がこぼれたり飛散することがない。伸縮筒体は、例えばベローズやテレスコ構造の筒体である。

【0011】

第４の発明に係る液体金属ターゲット形成装置は、液体金属を噴射するノズルと当該ノズルから噴射した液体金属を受ける受け部とを有すると共に、前記ノズルと受け部との間の陽子ビームの照射空間に液体金属ターゲットを形成するターゲット形成部と、前記ノズル及び受け部を前記液体金属の噴出方向が鉛直方向になる姿勢に移動させる第三の移動支持手段とを備えたことを特徴とする。

【0012】

この発明ではターゲット形成のための装置の起動又は停止時において、前記第三の移動支持手段によりノズル及び受け部を前記液体金属の噴出方向が鉛直方向になる姿勢に移動させる。この状態で液体金属を噴出することで液体金属は受け部に鉛直に落下するので、液体金属がこぼれることがない。液体金属の噴射の勢いが安定したら前記第三の移動支持手段によりノズル及び受け部を所定位置（水平方向等）に移動させる。停止時には、第三の移動支持手段により、液体金属を噴出した状態で前記姿勢に移動させ、液体金属が受け部に鉛直に落下する状態にする。この状態で液体金属の噴出を停止しても、ノズル先端からこぼれる液体金属は受け部に落ちる。係る構成によれば、液体金属がこぼれたり飛散することがない。

【0013】

第５の発明に係る中性子発生装置は、上記いずれか一つに記載の液体金属ターゲット形成装置を有することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】この発明の実施の形態１にかかる液体金属ループを示す構成図である。

【図2】図１に示した液体金属ループの別の例を示す構成図である。

【図3】この発明の実施の形態２に係る液体金属ループを示す構成図である。

【図4】図３に示した液体金属ループのターゲット形成部付近を示す平面図である。

【図5】この発明の実施の形態３に係る液体金属ループを示す構成図である。

【図6】図６に示した液体金属ループの別の例を示す構成図である。

【図7】この発明の実施の形態４に係る液体金属ループを示す構成図である。

【図8】従来の液体金属ループを示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかる液体金属ループを示す構成図であり、（ａ）は起動及び停止時、（ｂ）は運転時の状態を示す。この液体金属ループ１００は、液体リチウムのターゲットＴを形成するターゲット形成部１と、ターゲット形成部１に接続されたクエンチタンク２と、クエンチタンク２から延出した配管４に接続した循環ポンプ３とを備え、循環ポンプ３から延出した配管４は再びターゲット形成部１に接続される。

【0016】

このターゲット形成部１は、陽子ビームＢの照射領域を横切るように液体リチウムを平面的に噴射するノズル１１と、噴射された液体リチウムを受ける受け部１２とから構成される。ノズル１１には、先端に例えば各辺が直線又は平滑な短冊状又は長方形の吐出口が形成される（図示省略）。この吐出口から高圧で噴射された液体リチウムは、膜状の噴流となり前記受け部１２により緩衝されつつ受けられる。

【0017】

受け部１２はクエンチタンク２の上部側面に対して略水平方向に接続されている。なお、受け部１２は、配管を介してクエンチタンク２に接続されても良い。また、受け部１２の開口は前記ノズル１１の先端が挿入可能な形状及び寸法となる。ノズル１１は液体リチウムの噴出方向に移動する移動支持部１３により支持されている。この移動支持部１３は、液体リチウムの噴出方向にレールが配置されたリニアガイド１４のブロック１５により、前記ノズル１１を支持する構成である。その他、スライド式の直動ガイドを採用しても良い。ノズル１１の移動は、油圧シリンダー或いはボールネジとサーボモータの組み合わせ等からなる直動アクチュエータにより行う（図示省略）。直動アクチュエータは、コントローラ１６により制御される。

【0018】

また、ノズル１１には、伸縮可能なベローズ１７が前記液体リチウムの噴出方向に設けられている。このベローズ１７の伸縮可能なスパンは、液体リチウムによるターゲット形成時におけるターゲット長に略等しい。ベローズ１７は、複数のリング状部材から構成され、隣接するリング状部材の外周同士又は内周同士を溶接して伸縮可能な構造にしたものである。

【0019】

次に、この液体金属ループ１００の動作について説明する。運転していない起動前や停止時においては、図１（ａ）に示すように、ベローズ１７が伸びて前記ノズル１１の先端が受け部１２に挿入された状態にある。この状態で前記循環ポンプ３を運転して液体リチウムをターゲット形成部１のノズル１１に供給することで、当該ノズル１１から液体リチウムが噴出する。起動時には液体リチウムがノズル１１の吐出口から受け部１２に直接噴射された状態になる。そして、噴射開始後、前記コントローラ１６により前記直動アクチュエータを動かし、ベローズ１７を縮め、ノズル１１を受け部１２から次第に離す。ノズル１１の吐出口からは液体リチウムが所定の流速で噴出しているので、ノズル１１を受け部１２から離しても、液体リチウムがノズル１１と受け部１２との間にこぼれることがない。

【0020】

ノズル１１はターゲットＴを形成するための所定位置（ターゲット形成位置）まで移動して停止する。この状態で、ノズル１１と受け部１２との間に膜状の液体リチウムによる所定長さを持ったターゲットＴが形成される。この膜状の液体リチウムのターゲットＴに陽子ビームＢを照射するとその背後に中性子Ｎが生成される。陽子ビームＢの照射により加熱された液体リチウムは受け部１２から入り、クエンチタンク２に導入される。

【0021】

一方、運転を停止する際は、コントローラ１６が直動アクチュエータを駆動し、ベローズ１７を伸ばしてノズル１１を受け部１２方向に移動させる。ノズル１１の先端が受け部１２に挿入された後、コントローラ１６は、循環ポンプ３の運転を停止し、ノズル１１への液体リチウムの供給を停止させる。ノズル１１の吐出口から吐出を停止した際にこぼれる液体リチウムは受け部１２により受けられるので、液体リチウムがノズル１１と受け部１２との間にこぼれることがない。

【0022】

上記のように、ターゲット形成部１は、ノズル１１と受け部１２との間に液体リチウムの噴流を飛ばしてターゲットＴを形成するものであり、従来のように湾曲したバックウォールに液膜を形成する構成ではないので、当該ノズル１１と受け部１２との間に構造物がない。このため、起動時及び停止時においてノズル１１と受け部１２との間で液体リチウムがこぼれることになるところ、上記のように起動時及び停止時にノズル１１の先端を受け部１２に挿入しておくことで、これを防止できる。

【0023】

また、ターゲット形成部２０を、図２に示すように、受け部１２が移動する形態としても良い。この液体金属ループ１５０では、図２に示すように、受け部１２とクエンチタンク２との間に上記同様の伸縮可能なベローズ１７を配置する。ベローズ１７の伸縮可能なスパンは、液体リチウムによるターゲット形成時におけるターゲット長に略等しい。受け部１２は、上記同様の移動支持部１３により支持される。

【0024】

この液体金属ループ１５０では、運転していない起動前や停止時においては、ベローズ１７が伸びて前記受け部１２がノズル１１の先端に挿入された状態にある。起動時には、循環ポンプ３を運転して液体リチウムをターゲット形成部２０のノズル１１に供給することで、液体リチウムがノズル１１の吐出口から受け部１２に直接噴射される。そして、噴射開始後、前記コントローラ１６により直動アクチュエータを動かしてベローズ１７を縮め、受け部１２をノズル１１から次第に離す。液体リチウムは、ノズル１１の吐出口から所定の流速で噴出しているので、受け部１２をノズル１１から離しても、液体リチウムがノズル１１と受け部１２との間にこぼれることがない。

【0025】

受け部１２はターゲットＴを形成するための所定位置（ターゲット形成位置）まで移動して停止する。この状態で、ノズル１１と受け部１２との間に膜状の液体リチウムによる所定長さを持ったターゲットＴが形成される。この膜状の液体リチウムのターゲットＴに陽子ビームＢを照射するとその背後に中性子Ｎが生成される。陽子ビームＢの照射により加熱された液体リチウムは受け部１２から入り、ベローズ１７内を通ってクエンチタンク２に導入される。

【0026】

一方、運転を停止する際は、コントローラ１６が直動アクチュエータを駆動してベローズ１７を伸ばし、受け部１２をノズル１１方向に移動させる。受け部１２がノズル１１の先端に挿入された後、コントローラ１６は、循環ポンプ３の運転を停止し、ノズル１１への液体リチウムの供給を停止させる。ノズル１１の吐出口から吐出を停止したときにこぼれる液体リチウムは受け部１２により受けられるので、液体リチウムがノズル１１及び受け部１２の間にこぼれることがない。

【0027】

（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２に係る液体金属ループを示す構成図であり、（ａ）は起動及び停止時、（ｂ）は運転時の状態を示す。図４は、この液体金属ループのターゲット形成部付近を示す平面図である。この液体金属ループ２００は、液体リチウムのターゲットＴを形成するターゲット形成部２１と、ターゲット形成部２１に接続されたクエンチタンク２と、クエンチタンク２から延出した配管４に接続した循環ポンプ３とを備え、循環ポンプ３から延出した配管４は再びターゲット形成部２１に接続される。

【0028】

このターゲット形成部２１は、陽子ビームＢの照射領域を横切るように液体リチウムを平面的に噴射するノズル１１と、噴射された液体リチウムを受ける受け部１２とから構成される。ノズル１１には、先端に例えば各辺が直線又は平滑な短冊状又は長方形の吐出口が形成される。この吐出口から高圧で噴射された液体リチウムは、膜状の噴流となる。噴流となった液体リチウムは受け部１２により緩衝される。前記受け部１２はクエンチタンク２の上部側面に対して水平方向に連結して接続されている。なお、受け部１２は、配管４を介してクエンチタンク２に接続されても良い。

【0029】

ターゲット形成部２１は、ノズル１１と受け部１２との間に液体リチウムの噴流を飛ばしてターゲットＴを形成するものであるから当該ノズル１１と受け部１２との間に構造物がない。このため、起動時及び停止時においてノズル１１と受け部１２との間で液体リチウムがこぼれることになるので、こぼれ防止構造２２をノズル１１と受け部１２との間の下方に設ける。

【0030】

こぼれ防止構造２２は、短辺方向断面が凹状の樋状のトレイ２３と、トレイ２３を回動させる回動装置２４と、トレイ２３で受けた液体リチウムをクエンチタンク２に入れるドレン配管２５とから構成される。トレイ２３の長さは、ターゲットＴ形成時の前記ノズル１１と受け部１２との間隔より大きな寸法とする。トレイ２３の幅は、形成されるターゲットＴ（ノズル１１の吐出口）の幅より大きく設定する。また、トレイ２３の端部には排出管２６が設けられている。

【0031】

前記回動装置２４は、液体リチウムへの磁力の影響がない油圧ロータリーアクチュエータを用いるのが好ましい。回転軸はトレイ２３のノズル１１側に設けられる。回動装置２４への油圧供給等はコントローラ１６により制御される。クエンチタンク２に接続するドレン配管２５の先端は上方に曲げられその端部に受け皿２７が設けられている。

【0032】

次に、この液体金属ループ２００の動作について説明する。運転していない起動前や停止時においては、図３（ａ）に示すように、トレイ２３が液体リチウムの噴出方向に沿ってノズル１１と受け部１２との空間の下方に位置している。起動時に前記循環ポンプ３を運転して液体リチウムをターゲット形成部２１のノズル１１に供給すると、ノズル１１から下方にこぼれた液体リチウムがトレイ２３上に落ちる。トレイ２３上の液体リチウムは、排出管２６から排出され、受け皿２７で集められてドレン配管２５を通じてクエンチタンク２に導入される。

【0033】

起動後、一定時間経過すると、液体リチウムの噴流が膜状になり受け部１２に直接入るようになる。液体リチウム噴流によりターゲットＴが形成された後は、液体リチウムが下方にこぼれることはないので、図３（ｂ）に示すように、コントローラ１６は回動装置２４を駆動してトレイ２３を９０度回転させる。これにより、ターゲットＴの下方からトレイ２３が退避される。このターゲットＴに陽子ビームＢを照射するとその背後に中性子Ｎが生成される。陽子ビームＢの照射により加熱された液体リチウムは受け部１２から入り、クエンチタンク２に導入される。なお、陽子ビームＢは、ターゲットＴの上方及び下方のいずれの方向からでも照射できる。

【0034】

一方、運転を停止する際は、コントローラ１６が回動装置２４を駆動して、図３（ａ）に示すように、前記トレイ２３を９０度回転させ再びターゲットＴの下方に位置させる。この状態で前記コントローラ１６は、循環ポンプ３の運転を停止し、ノズル１１への液体リチウムの供給を停止させる。ノズル１１の吐出口から吐出を停止したときにこぼれる液体リチウムはトレイ２３により受けられ、クエンチタンク２に導入されるので、液体リチウムがノズル１と受け部１２との間にこぼれることがない。

【0035】

（実施の形態３）
図５は、この発明の実施の形態３に係る液体金属ループを示す構成図であり、（ａ）は起動及び停止時、（ｂ）は運転時の状態を示す。この液体金属ループ３００は、実施の形態２の液体金属ループ２００のこぼれ防止構造２２をベローズ３１により構成した点に特徴がある。この液体金属ループ３００のこぼれ防止構造３２は、伸縮自在のベローズ３１により構成され、当該ベローズ３１の一端が受け部１２に接続され、他端３１ａが可動状態とされる。他端３１ａは、液体リチウムの噴出方向に移動する移動手段３３により支持される。この移動手段３３は、液体リチウムの噴出方向にレールが配置されたリニアガイド３４のブロック３５によりノズル１１の他端を支持する構成である。その他、スライド式の直動ガイドを採用しても良い。ノズル１１の移動は、油圧シリンダー或いはボールネジとサーボモータの組み合わせ等からなる直動アクチュエータにより行う。直動アクチュエータはコントローラ１６により制御される。

【0036】

このベローズ３１の伸縮可能なスパンは、液体リチウムによるターゲット形成時におけるターゲット長に略等しい。ベローズ３１は、ターゲットＴを囲むような複数のリング状部材から構成され、隣接するリング状部材の外周同士又は内周同士を溶接して伸縮可能な構造にした一般的なものである。

【0037】

次に、この液体金属ループ３００の動作について説明する。運転していない起動前や停止時においては、図５（ａ）に示すように、ベローズ３１が伸び、その他端３１ａがノズル１１の先端に挿入された状態になる。循環ポンプ３を運転して液体リチウムをターゲット形成部３０のノズル１１に供給すると、当該ノズル１１から液体リチウムが噴出する。噴出時には液体リチウムが受け部１２に直接届かないためベローズ３１により受けられる。このため、液体リチウムがノズル１１と受け部１２との間にこぼれることがない。

【0038】

噴出から所定時間経過後、ノズル１１と受け部１２との間に膜状の液体リチウムによる所定長さを持ったターゲットＴがベローズ３１内に形成される。コントローラ１６は、ベローズ３１の他端３１ａを直動アクチュエータにより動かして当該他端３１ａをノズル１１から離し、所定位置まで退避させる。これによりベローズ３１の退避によりターゲットＴが現れる。この膜状の液体リチウムのターゲットＴに陽子ビームＢを照射するとその背後に中性子Ｎが生成される。陽子ビームＢの照射により加熱された液体リチウムは受け部１２から入り、クエンチタンク２に導入される。

【0039】

一方、運転を停止する際は、コントローラ１６が直動アクチュエータを駆動してベローズ３１の他端３１ａをターゲットＴに被せるように移動させる。ベローズ３１の他端３１ａをノズル１１の先端に被せた後、コントローラ１６は、循環ポンプ３の運転を停止し、ノズル１１への液体リチウムの供給を停止させる。ノズル１１の吐出口から吐出を停止した際にこぼれる液体リチウムはベローズ３１により受けられるので、液体リチウムがノズル１１と受け部１２との間にこぼれることがない。

【0040】

なお、上記ベローズ３１に代えて、図６に示すようなテレスコ構造の筒体３６を用いても良い。この液体金属ループ３５０の場合、筒体３６の一端が受け部１２に接続され、他端３６ａが前記移動手段３３により支持される。テレスコ構造の筒体３６によりこぼれ防止構造３２を構成した場合でも、図６（ａ）に示すように、起動又は停止時に、筒体をノズル１１まで伸ばして被せることで液体リチウムのこぼれを防止できる。運転時（ビーム照射時）には、図６（ｂ）に示すように、筒体３６を縮めてターゲットＴを露出し、陽子ビームＢを照射する。かかる構成においても、上記同様の効果が得られる。

【0041】

（実施の形態４）
図７は、この発明の実施の形態４に係る液体金属ループを示す構成図であり、（ａ）は起動及び停止時、（ｂ）は運転時の状態を示す。この液体金属ループ４００は、液体リチウムのターゲットを形成するターゲット形成部４０と、ターゲット形成部４０から配管４を通して接続されたクエンチタンク２と、クエンチタンク２から延出した配管４に接続した循環ポンプ３とを備え、循環ポンプ３から延出した配管４は再びターゲット形成部４０に接続される。

【0042】

このターゲット形成部４０は、陽子ビームＢの照射領域を横切るように液体リチウムを平面的に噴射するノズル１１と、噴射された液体リチウムを受ける受け部１２とから構成される。ノズル１１には、先端に例えば各辺が直線又は平滑な短冊状又は長方形の吐出口が形成される。この吐出口から高圧で噴射された液体リチウムは、膜状の噴流となる。噴流となった液体リチウムは受け部１２により緩衝される。

【0043】

また、ターゲット形成部４０は、液体リチウムの噴出方向を水平方向と鉛直方向とに切り換え可能な構造である。具体的には、ノズル１１及び受け部１２は、水平方向に対して４５度の角度を有する回転軸４１に配管４を介して軸支されている。ノズル１１及び受け部１２に接続される配管４には、回転継ぎ手４２が設けられる。回転継ぎ手４２は、配管４上において、前記回転軸４１を中心として回転可能な位置に設けられる。ターゲット形成部４０の回転は、図示しないアクチュエータにより行う。

【0044】

次に、この液体金属ループ４００の動作について説明する。運転していない起動前や停止時においては、図７（ａ）に示すように、ターゲット形成部４０の液体金属の噴出方向が鉛直方向となるように前記ノズル１１及び受け部１２が鉛直方向に位置する。循環ポンプ３を運転して液体リチウムをターゲット形成部４０のノズル１１に供給することで、当該ノズル１１から液体リチウムが下方に噴出する。下方には受け部１２が位置しているため、噴出時には液体リチウムが受け部１２に直接落ちることになる。このため、液体リチウムがこぼれることがない。

【0045】

噴出から所定時間経過後、ノズル１１と受け部１２との間に膜状の液体リチウムによるターゲットＴが形成される。コントローラ１６は、図７（ｂ）に示すように、アクチュエータを駆動して前記ターゲット形成部４０の液体リチウムの噴出方向が水平方向になるまで前記ノズル１１及び受け部１２を前記回転軸４１を中心として回転させる。液体リチウムは高速で噴出しているので、回転させても噴出状態を維持できる。そして水平方向となったターゲットＴに陽子ビームＢを照射するとその背後に中性子Ｎが生成される。陽子ビームＢの照射により加熱された液体リチウムは受け部１２から入り、クエンチタンク２に導入される。

【0046】

一方、運転を停止する際は、コントローラ１６がアクチュエータを駆動し、前記回転軸４１を中心にターゲット形成部４０を再び回転させ、液体リチウムの噴出方向が鉛直方向となるようにする。この状態で、コントローラ１６は、循環ポンプ３の運転を停止し、ノズル１１への液体リチウムの供給を停止させる。ノズル１１の吐出口から吐出を停止したときにこぼれる液体リチウムはそのまま受け部１２に落下して受けられるので、液体リチウムがこぼれることがない。

【0047】

また、図７（ａ）に示す状態において、水平方向から陽子ビームＢを照射することで中性子Ｎを発生させても良い。この場合、患者は座った又は立った状態で治療を受けることになる。例えば、顔や体の側面の治療を行う際に有用である。

【0048】

なお、上記実施の形態１〜４のターゲット形成部は、陽子ビームＢを照射することで中性子Ｎを発生させる中性子発生装置と観念できる。また、液体金属は、上記実施の形態において開示した液体リチウムに限定されない。

【符号の説明】

【0049】

１００ 液体金属ループ
１ ターゲット形成部
２ クエンチタンク
３ 循環ポンプ
４ 配管
１１ ノズル
１２ 受け部
１３ 移動支持部
１６ コントローラ
１７ ベローズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】