特許 7190361 液体容器の製造方法および液体容器

(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】

(24)【登録日】2022-12-07

(45)【発行日】2022-12-15

(54)【発明の名称】液体容器の製造方法および液体容器

(51)【国際特許分類】

   G21K 5/08 20060101AFI20221208BHJP

   G21K 5/02 20060101ALI20221208BHJP

   B23K 15/00 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

G21K5/08 N

G21K5/02 N

B23K15/00 505

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019020276

(22)【出願日】2019-02-07

(65)【公開番号】P2020128879

(43)【公開日】2020-08-27

【審査請求日】2022-01-07

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 優志

【審査官】後藤 大思

(56)【参考文献】

【文献】特許第６３５１８９７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１８－０７２２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０１９９８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｋ １／００－ ３／００

５／００－ ７／００

Ｈ０５Ｈ ３／００－１５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高エネルギーの荷電粒子線が照射される液体金属を収容する液体容器の製造方法であって、
前記液体容器は、先端外壁と前記先端外壁の内側に位置する先端内壁からなる二重壁により前記荷電粒子線が照射される先端部が形成され、前記二重壁の間に前記液体金属を流通する狭隘流路をなし、前記先端内壁と前記先端外壁とが前記狭隘流路の開口部を前記先端部の後端側に形成するように前記先端外壁の内側の一部と前記先端内壁の後端の一部とが溶接により接合されており、
前記先端内壁の前記後端の一部に同一平面上で第一平面を形成する工程と、
前記先端外壁の前記内側の一部に前記第一平面に突き合わされる第二平面を同一平面上で前記先端外壁の前記内側の面から段差を介して形成する工程と、
前記第一平面と前記第二平面とを突き合わせた部分を溶接によって接合する工程と、
を含む液体容器の製造方法。

【請求項2】

前記段差は、前記先端外壁の前記内側の面から突出する突起により設けられる、請求項１に記載の液体容器の製造方法。

【請求項3】

前記第一平面および前記第二平面の互いに突き合わせる部分に開先を形成する工程を含む、請求項１または２に記載の液体容器の製造方法。

【請求項4】

前記第一平面および前記第二平面を互いに突き合わせた状態で嵌合部を嵌め合わせる、請求項１～３のいずれか１つに記載の液体容器の製造方法。

【請求項5】

前記先端内壁と前記先端外壁との溶接部は、前記第一平面と前記第二平面とを突き合わせた部分のみである、請求項１～４のいずれか１つに記載の液体容器の製造方法。

【請求項6】

前記先端内壁と前記先端外壁との接合は、電子ビーム溶接によって施工する、請求項１～５のいずれか１つに記載の液体容器の製造方法。

【請求項7】

高エネルギーの荷電粒子線が照射される液体金属を収容する液体容器であって、
前記荷電粒子線が照射される先端部は、先端内壁と先端外壁との間に前記液体金属が流通する狭隘流路をなし、
前記先端内壁と前記先端外壁とが前記狭隘流路の開口部を前記先端部の後端側に形成するように前記先端外壁の内側の一部と前記先端内壁の後端の一部とが接合された溶接部を有し、
前記先端内壁の前記後端の一部に同一平面上で第一平面が形成され、
前記先端外壁の前記内側の一部に前記第一平面に突き合わされる第二平面が同一平面上で前記先端外壁の前記内側の面から段差を介して形成されており、
前記溶接部は、前記第一平面と前記第二平面とが突き合わされた仮想面に沿って前記先端外壁の前記内側の面から離れて配置されている、液体容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体容器の製造方法および液体容器に関する。

【背景技術】

【0002】

中性子線照射装置は、大強度の荷電粒子線（陽子ビーム）を水銀などの液体金属に照射して核破砕反応を引き起こすことで中性子を発生させる。発生した中性子は、研究に最適な中性子ビームに整えられ、物質の構造や動きを研究するために利用される。核破砕反応には、大量の発熱が伴い、その熱量を除去するため液体金属は、荷電粒子線の照射される領域で流動し続けていることが望ましい。このように液体金属を流動させるため、ターゲット（ターゲット容器）と呼ばれる装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ターゲット容器は、液体金属を流動させる液体容器があり、その外側は、万が一液体金属が漏洩した場合も閉じ込められるように保護容器で覆われている。保護容器は、二重になっており、内側保護容器は、液体容器と内側保護容器との間で液体金属の漏洩を検知するヘリウムが流れ、外側保護容器は、内側保護容器と外側保護容器との間で陽子ビームによる発熱を除去するための冷却水が流れる。ターゲット容器は、危険性の高い水銀などの液体金属を扱うため、液体金属が外部に漏れないような気密性に優れた液体容器を必要とする。各容器は、陽子ビーム入射時に瞬間的に生じる圧力および熱応力に耐え得ることを必要とする。このように、ターゲット容器は、多重に形成され、かつ漏洩を防ぎ、内圧に耐え得る構造を要することから、金属同士を溶接により接合して構成されている。金属同士の溶接に際して様々な工夫が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４３９２０９８号公報

【文献】特開昭６３－１３６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ターゲット容器の液体容器において、荷電粒子線（陽子ビーム）を照射される先端側は、液体金属の流速を上げることで陽子との核破砕反応を効率良く反応させるため、狭隘流路を有する構造となっている。即ち、液体容器は、先端側が先端内壁と先端外壁とで構成された二重構造となっている。狭隘流路は、例えば、２ｍｍ（０，－０．５）の精度が要求され、変形が少ない接合方法の適用が必要となる。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するものであり、荷電粒子線を照射されるターゲット容器における液体容器の先端側において、耐久性を確保しつつ、狭隘流路をなす構造を高い精度で形成することのできる液体容器の製造方法および液体容器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】

【0007】

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る液体容器の製造方法は、高エネルギーの荷電粒子線が照射される液体金属を収容する液体容器の製造方法であって、前記液体容器は、先端外壁と前記先端外壁の内側に位置する先端内壁からなる二重壁により前記荷電粒子線が照射される先端部が形成され、前記二重壁の間に前記液体金属を流通する狭隘流路をなし、前記先端内壁と前記先端外壁とが前記狭隘流路の開口部を前記先端部の後端側に形成するように前記先端外壁の内側の一部と前記先端内壁の後端の一部とが溶接により接合されており、前記先端内壁の前記後端の一部に同一平面上で第一平面を形成する工程と、前記先端外壁の前記内側の一部に前記第一平面に突き合わされる第二平面を同一平面上で前記先端外壁の前記内側の面から段差を介して形成する工程と、前記第一平面と前記第二平面とを突き合わせた部分を溶接によって接合する工程と、を含む。

【0008】

また、本発明の一態様に係る液体容器の製造方法では、前記段差は、前記先端外壁の前記内側の面から突出する突起により設けられることが好ましい。

【0009】

また、本発明の一態様に係る液体容器の製造方法では、前記第一平面および前記第二平面の互いに突き合わせる部分に開先を形成する工程を含むことが好ましい。

【0010】

また、本発明の一態様に係る液体容器の製造方法では、前記第一平面および前記第二平面を互いに突き合わせた状態で嵌合部を嵌め合わせることが好ましい。

【0011】

また、本発明の一態様に係る液体容器の製造方法では、前記先端内壁と前記先端外壁との溶接部は、前記第一平面と前記第二平面とを突き合わせた部分のみであることが好ましい。

【0012】

また、本発明の一態様に係る液体容器の製造方法では、前記先端内壁と前記先端外壁との接合は、電子ビーム溶接によって施工することが好ましい。

【0013】

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る液体容器は、高エネルギーの荷電粒子線が照射される液体金属を収容する液体容器であって、前記荷電粒子線が照射される先端部は、先端内壁と先端外壁との間に前記液体金属が流通する狭隘流路をなし、前記狭隘流路の開口部を後端側に形成するように前記先端外壁の内側の一部と前記先端内壁の後端の一部とが接合された溶接部を有し、前記溶接部は、前記先端外壁の前記内側の面から離れる仮想面に沿って断面の中心が配置されている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、第一平面と第二平面とが同一平面上で突き合わされた二次元で配置され、かつ、二次元の平面が段差を介して先端外壁の内側の面から離れて形成される。このため、溶接に際して二次元の軌跡で施工でき、かつ先端外壁の内側の面から離れた位置で施工できる。この結果、溶接施工が容易となり、耐久性を確保しつつ、狭隘流路をなす構造を高い精度で形成できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る液体容器が適用される中性子線照射装置の一例を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る液体容器が適用される中性子線照射装置の一例を示す模式図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る液体容器が適用されるターゲット容器の一例を示す斜視図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る液体容器が適用されるターゲット容器の一例の断面図である。

【図5】図５は、図４のＡ－Ａ断面図である。

【図6】図６は、図４のＢ－Ｂ断面図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る液体容器の製造工程を示す斜視図である。

【図8】図８は、本発明の実施形態に係る液体容器の製造工程を示す断面図である。

【図9】図９は、本発明の実施形態に係る液体容器の製造工程を示す断面図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態に係る液体容器の製造工程を示す部分拡大断面図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態に係る液体容器の製造工程の他の例を示す部分拡大断面図である。

【図12】図１２は、本発明の実施形態に係る液体容器の製造工程の他の例を示す部分拡大断面図である。

【図13】図１３は、液体容器の他の製造方法を示す部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0017】

以下の実施形態においては、中性子線照射装置１００が、機器または構造物のような検査対象物に中性子線Ｎを照射して、その検査対象物の内部を非破壊で検査する検査装置に適用される場合で説明する。中性子線照射装置１００は、放射線療法に使用することもできる。中性子線照射装置１００は、被照射体Ｓに中性子線Ｎを照射する。

【0018】

図１は、本実施形態に係る液体容器が適用される中性子線照射装置の一例を示す模式図である。図１に示すように、中性子線照射装置１００は、荷電粒子を加速して荷電粒子線（例えば、陽子ビーム）Ｐを射出する加速装置１０２と、加速装置１０２から射出された荷電粒子線Ｐの照射状態を調整する調整装置１０３と、荷電粒子線Ｐの照射により中性子線Ｎを発生するターゲット１０５と、ターゲット１０５で発生した中性子線Ｎを減速する減速装置１０６と、減速装置１０６から射出された中性子線Ｎを平行化するコリメータ１０７と、を備えている。コリメータ１０７から射出された中性子線Ｎが被照射体Ｓに照射される。

【0019】

加速装置１０２は、円形加速器または直線加速器を含む。加速装置１０２は、荷電粒子（陽子、電子、または重粒子）を加速して、荷電粒子線（陽子線、電子線、または重粒子線）Ｐを生成して射出する。

【0020】

調整装置１０３は、複数の電磁石を含み、加速装置１０２から射出された荷電粒子線Ｐの照射状態を調整する。荷電粒子線Ｐの照射状態は、荷電粒子線Ｐの進行方向の調整および荷電粒子線Ｐの整形を含む。調整装置１０３は、荷電粒子線Ｐの発散を抑制し、荷電粒子線Ｐを集束させる。調整装置１０３は、加速装置１０２から射出された荷電粒子線Ｐを走査装置１０４に導く。

【0021】

本実施形態において、中性子線照射装置１００は、荷電粒子線Ｐを走査する走査装置１０４を備える。走査装置１０４は、荷電粒子線Ｐを走査し、ターゲット１０５に対する荷電粒子線Ｐの照射位置を調整する。また、走査装置１０４は、ターゲット１０５に照射される荷電粒子線Ｐを整形する。なお、走査装置１０４は無くてもよい。

【0022】

加速装置１０２から射出され、調整装置１０３および走査装置１０４を通過した荷電粒子線Ｐは、ターゲット１０５に照射される。ターゲット１０５は、荷電粒子線Ｐの照射により、中性子線Ｎを発生する。ターゲット１０５を、中性子線発生部材、と称してもよい。ターゲット１０５は、例えばベリリウム（Ｂｅ）、リチウム（Ｌｉ）、またはそれらを含む化合物で形成された液体を含む。ターゲット１０５については後述する。

【0023】

減速装置１０６は、ターゲット１０５で発生した中性子線Ｎを減速する。減速装置１０６は、中性子線Ｎの進路において、ターゲット１０５と被照射体Ｓとの間に配置される。ターゲット１０５は、高エネルギーの高速中性子を発生する。減速装置１０６は、高速中性子のエネルギーを低減して、低速で低エネルギーの中性子（熱中性子または熱外中性子）を生成する。

【0024】

コリメータ１０７は、減速装置１０６から射出された中性子線Ｎを平行化する。コリメータ１０７により平行化され、そのコリメータ１０７から射出された中性子線Ｎが被照射体Ｓに照射される。

【0025】

次にターゲット１０５について説明する。図２は、本実施形態に係る液体容器が適用される中性子線照射装置の一例を示す模式図である。図２では、図１のターゲット１０５に関係する部分を詳細に示している。図２に示すようにターゲット１０５は、ターゲット容器２と、液体金属供給部３と、を備えている。

【0026】

ターゲット容器２は、気密・液密に形成された容器であって、その内部には液体金属Ｌ（本実施形態では水銀）が流通している。加速装置１０２で生成された荷電粒子線Ｐがターゲット容器２内の液体金属原子（水銀原子）に衝突することで核破砕反応を生じる。ターゲットとして液体金属Ｌを用いることで、液体金属Ｌ自体が冷却材としての役割を果たすため、より大強度の荷電粒子線Ｐを照射することが可能となり、より高い中性子発生効率を得られる。

【0027】

液体金属供給部３は、ターゲット容器２に接続され、ターゲット容器２に液体金属Ｌを供給する。液体金属供給部３は、液体金属Ｌを貯留するタンク４と、タンク４内の液体金属Ｌをターゲット容器２内に供給する供給流路５と、供給流路５を通じて液体金属Ｌをターゲット容器２内に圧送するポンプ６と、ターゲット容器２から排出された液体金属Ｌを回収する回収流路７と、を有する。

【0028】

ターゲット容器２の詳細な構成について説明する。図３は、本実施形態に係る液体容器が適用されるターゲット容器の一例を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る液体容器が適用されるターゲット容器の一例の断面図である。図５は、図４のＡ－Ａ断面図である。図６は、図４のＢ－Ｂ断面図である。

【0029】

図２および図３に示すように、本実施形態に係るターゲット容器２は、平面視で略長方形状の外観を呈している。以降の説明において、ターゲット容器２の長辺が延びる方向を長軸方向と呼び、ターゲット容器２の短辺が延びる方向（長軸方向に平面視で直交する方向）を短軸方向と呼ぶ。さらに、ターゲット容器２の上下方向であって長軸方向および短軸方向に直交する高さ方向を厚さ方向と呼ぶ。さらに、ターゲット容器２の短軸方向および厚さ方向に沿って、長軸方向の周り方向を周方向（長軸方向に直行する断面（例えば、図５参照）における各容器の外周に沿う方向）と呼ぶ。また、ターゲット容器２の長軸方向において、荷電粒子線Ｐが照射される側を先端側と呼び、先端側の反対側となり液体金属Ｌが供給および排出される側を後端側と呼ぶ。即ち、ターゲット容器２は、照射される荷電粒子線Ｐに長軸方向の先端側を向けて配置されている。

【0030】

ターゲット容器２は、図３～図６に示すように、三重構造の容器である。具体的に、ターゲット容器２は、液体金属Ｌが流通する液体容器２１と、液体容器２１を外側から覆う内側保護容器２２と、内側保護容器２２をさらに外側から覆う外側保護容器２３と、を有する。ターゲット容器２は、ステンレス鋼などの固体金属により形成される。なお、図３においては、ターゲット容器２の各容器２１，２２，２３の肉厚を省略して線にて示している。

【0031】

液体容器２１は、液密性・気密性を有して形成され、内部の流通空間Ｖｆに液体金属Ｌが流通する。液体容器２１は、長軸方向における後端側に、上述した液体金属供給部３の供給流路５に繋がる供給口２４と、回収流路７に繋がる回収口２５と、が形成されている。供給口２４および回収口２５は、短軸方向の各端寄りに配置されて間隔を空けて設けられ、本実施形態では互いに同じく後端側に向かって開口して形成されている。

【0032】

液体容器２１は、さらにビームダンプ２６を有している。ビームダンプ２６は、流通空間Ｖｆ内において後端側に設けられている。ビームダンプ２６は中実の部材であり、先端側から液体容器２１に入射した荷電粒子線Ｐが後端側へ漏洩することを抑制するものである。ビームダンプ２６は、供給口２４と回収口２５との間で先端側に向かって延び、その先端側の端部から液体容器２１の先端側の端部までの距離を、一例として１ｍ程度空けて配置されている。このビームダンプ２６は、液体容器２１に対して一体に形成されることが望ましいが、別の部材として設けることも可能である。

【0033】

液体容器２１は、さらに案内羽根２７を有している。案内羽根２７は、流通空間Ｖｆ内に液体金属Ｌの流れを案内するためのものである。案内羽根２７は、供給口２４および回収口２５の短軸方向の内側でビームダンプ２６を挟むように一対設けられている。一対の案内羽根２７は、後端側から先端側の途中に至り長軸方向に延在し、厚さ方向で液体容器２１の上下の内壁に当接して配置されていることで、ビームダンプ２６を間において供給口２４側と回収口２５側とを仕切るように設けられている。また、一対の案内羽根２７は、長軸方向で先端側に向かうに従って互いに漸次接近するように形成されている。

【0034】

内側保護容器２２は、液体容器２１を外側から覆っている。内側保護容器２２は、万が一液体容器２１から液体金属Ｌが漏洩した場合でも閉じ込めることができるように、液密性・気密性を有して形成されている。内側保護容器２２は、その内面と液体容器２１の外面との間に第一空間Ｖ１を有するように形成されている。第一空間Ｖ１は、不活性ガス（例えば、ヘリウム）が封入される。そして、ターゲット容器２の使用中に不活性ガスの圧力（分圧）を監視することで、不活性ガスの分圧に変化が生じた場合（例えば分圧が低下した場合）に液体容器２１から液体金属Ｌの一部が漏洩していると判断することができる。

【0035】

外側保護容器２３は、内側保護容器２２を外側から覆っている。外側保護容器２３は、液密性・気密性を有して形成されている。外側保護容器２３は、その内面と内側保護容器２２の外面との間に第二空間Ｖ２を有するように形成されている。第二空間Ｖ２は、内側保護容器２２と外側保護容器２３自体で生じる核発熱を冷却するための冷却水が流通する。

【0036】

上述したターゲット容器２において、液体容器２１は、図４～図６に示すように、荷電粒子線Ｐが照射される先端側に、液体金属Ｌを流通する狭隘流路Ｖｇが形成されている。この狭隘流路Ｖｇをなす部分は、液体容器２１において後端側と別に形成されて溶接により接合される先端部２８として形成されている。先端部２８は、椀状に形成された先端内壁２９と先端外壁３０とで二重壁をなす二重構造であり、二重壁の間である先端内壁２９の外面２９ａと先端外壁３０の内面（内側の面）３０ａとの間に狭隘流路Ｖｇをなす隙間が形成される。先端内壁２９は、液体容器２１の先端側には接合されず、後端２９ｂの一部が先端外壁３０の後端側における内側に接合されている。この先端内壁２９が先端外壁３０に接合される部分を接合部３１という。先端外壁３０は、先端内壁２９を外側から覆い、かつ後端３０ｂが液体容器２１の先端側に接合される。狭隘流路Ｖｇは、先端内壁２９の後端２９ｂが先端外壁３０に接続されていない一部において流通空間Ｖｆ内に通じる開口部Ｖｇ１が形成されている。開口部Ｖｇ１は、本実施形態では、先端内壁２９の後端２９ｂが厚さ方向の両側において先端外壁３０の内側に接続されていることで、短軸方向の両側において開口して形成されている。そのため、狭隘流路Ｖｇは、短軸方向の一側から先端部２８（液体容器２１）の先端側を経て短軸方向の他側に到り、流通空間Ｖｆ内に通じている。従って、流通空間Ｖｆ内の液体金属Ｌは、狭隘流路Ｖｇの一側の開口部Ｖｇ１から他側の開口部Ｖｇ１に流動し、流速が上がる。冷却特性上、本箇所の流速が上がることが望ましい。

【0037】

以下、液体容器２１における先端部２８の製造について説明する。図７は、本実施形態に係る液体容器の製造工程を示す斜視図である。図８は、本実施形態に係る液体容器の製造工程を示す断面図である。図９は、本実施形態に係る液体容器の製造工程を示す断面図である。図１０は、本実施形態に係る液体容器の製造工程を示す部分拡大断面図である。図１１は、本実施形態に係る液体容器の製造工程の他の例を示す部分拡大断面図である。図１２は、本実施形態に係る液体容器の製造工程の他の例を示す部分拡大断面図である。図１３は、液体容器の他の製造方法を示す部分拡大断面図である。

【0038】

先端部２８は、図７～図９に示すように、先端内壁２９と先端外壁３０とを接合部３１で接合して形成される。

【0039】

先端内壁２９は、先端外壁３０との接合前において、削り出し加工により一塊にて一体に形成されている。図７に示すように、先端内壁２９は、短軸方向に延びて厚さ方向に潰れ、先端側が閉塞し後端側が開放された腕状に形成されている。先端内壁２９は、後端２９ｂにおいて、厚さ方向の両側が一部切り欠かれて形成されている。この切り欠かれた部分は、先端外壁３０と接合される接合部３１となる。先端内壁２９の接合部３１は、厚さ方向の一方および他方において、短軸方向の両端部で、後端側から前端側に向かって長軸方向に切り欠かれ、先端側が短軸方向で連続している。長軸方向から短軸方向に変わる部分は円弧状に湾曲して形成されている。また、先端内壁２９の各接合部３１は、それぞれ第一平面３１Ａを有している。

【0040】

第一平面３１Ａは、図７～図９に示すように、厚さ方向において相反する外側に向けて形成された平坦な面である。第一平面３１Ａは、先端内壁２９の接合部３１の形状に沿って形成されている。即ち、第一平面３１Ａは、先端内壁２９の厚さ方向の一方および他方において、短軸方向の両端部で、後端側から前端側に向かって長軸方向に連なり、かつ先端側が短軸方向で連続し、長軸方向から短軸方向に変わる部分が円弧状に湾曲して形成されており、所定幅で連続する帯状に形成されている。また、第一平面３１Ａは、長軸方向から短軸方向に変わる湾曲部分を含み全てが同一平面上に形成されている。また、第一平面３１Ａは、狭隘流路Ｖｇの内外の境に形成されている。

【0041】

先端外壁３０は、先端内壁２９との接合前において、削り出し加工により一塊にて一体に形成されている。図７に示すように、先端外壁３０は、短軸方向に延びて厚さ方向に潰れ、先端側が閉塞し後端側が開放された腕状に形成されている。先端外壁３０は、内側の一部において、先端内壁２９と接合される接合部３１を有している。先端外壁３０の接合部３１は、先端内壁２９の接合部３１と一致するように形成され、厚さ方向の一方および他方において、短軸方向の両端部で、後端側から前端側に向かって長軸方向に連なり、かつ先端側が短軸方向で連続している。軸方向から短軸方向に変わる部分は円弧状に湾曲して形成されている。また、先端外壁３０の各接合部３１は、それぞれ第二平面３１Ｂを有している。

【0042】

第二平面３１Ｂは、図７～図９に示すように、厚さ方向において対向する内側に向けて形成された平坦な面である。第二平面３１Ｂは、先端外壁３０の接合部３１の形状に沿って形成されている。即ち、第二平面３１Ｂは、先端外壁３０の厚さ方向の一方および他方において、短軸方向の両端部で、後端側から前端側に向かって長軸方向に連なり、かつ先端側が短軸方向で連続し、長軸方向から短軸方向に変わる部分が円弧状に湾曲して形成されており、所定幅で連続する帯状に形成されている。また、第二平面３１Ｂは、長軸方向から短軸方向に変わる湾曲部分を含み全てが同一平面上に形成されている。

【0043】

また、第二平面３１Ｂは、図７～図９に示すように、先端外壁３０の内側の面である内面３０ａに対して段差３１Ｂａを介して設けられ、内面３０ａから厚さ方向の内側に離れて形成されている。段差３１Ｂａは、狭隘流路Ｖｇの外側となる後端側において先端外壁３０の内面３０ａに形成され、第二平面３１Ｂは、狭隘流路Ｖｇの内外の境に形成されている。図７～図９において、段差３１Ｂａは、先端外壁３０の内面３０ａから突出する突起３１Ｂｂにより段差３１Ｂａが形成されており、第二平面３１Ｂは、当該突起３１Ｂｂの突出端に形成されている。また、第二平面３１Ｂは、先端外壁３０の内面３０ａと平行に形成されていることが好ましい。

【0044】

第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとは、互いに突き合わされる。そして、第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとが突き合わされた状態で、相互が溶接により接合される。

【0045】

また、先端内壁２９および先端外壁３０は、削り出し加工の際、図１０に示すように、互いの接合部３１である第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとが突き合わされて溶接される部分に開先３１Ｃが形成される。開先３１Ｃは、Ｕ形、Ｖ形、レ形、Ｋ形、Ｊ形など様々な形態でよいが、本実施形態では図１０に示すＵ形が好ましい。開先３１Ｃを形成することで、溶接の溶け込みが良好となり溶接の接合強度を確保できる。

【0046】

また、第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとは、それぞれ湾曲部分を含み全てが同一平面上に形成されており、相互を突き合わせた状態で、相互が同一平面上に配置される。この同一平面を図１０において仮想面Ｆで示している。即ち、第一平面３１Ａおよび第二平面３１Ｂは、相互が同一平面（仮想面Ｆ）上に配置される。そして、溶接に際して、仮想面Ｆに沿って矢印Ｗの方向から二次元の軌跡により施工される。第二平面３１Ｂが先端外壁３０の内面３０ａと平行に形成されている場合、仮想面Ｆも先端外壁３０の内面３０ａと平行に配置され、溶接に際して、仮想面Ｆに沿って先端外壁３０の内面３０ａと平行な矢印Ｗの方向から二次元の軌跡により施工ができる。

【0047】

また、第二平面３１Ｂが段差３１Ｂａを介して内面３０ａから厚さ方向の内側に離れて形成されている。従って、第一平面３１Ａおよび第二平面３１Ｂが突き合わされた同一平面（仮想面Ｆ）は、段差３１Ｂａを介して内面３０ａから厚さ方向の内側に離れて形成されている。このため、溶接に際し、矢印Ｗの方向から仮想面Ｆに沿う二次元の軌跡は、内面３０ａから厚さ方向の内側に離れた位置となる。この結果、図１０に示すように、溶接後の溶接部３１Ｄの断面の中心が仮想面Ｆに沿って先端外壁３０の内面３０ａから離れる位置で連続して配置される。この結果、溶接施工が容易であり、溶接の耐久性を確保しつつ、狭隘流路Ｖｇをなす構造を高い精度で形成できる。

【0048】

なお、段差３１Ｂａは、図１０に示すような突起３１Ｂｂにより設けることに限らない。段差３１Ｂａは、図１１に示すように、先端外壁３０の内側の面である内面３０ａ自体に段が形成され、第二平面３１Ｂを先端外壁３０の内面３０ａと同じ面に形成するようにしてもよい。

【0049】

溶接は、Ｔｉｇ溶接や電子ビーム溶接により行うことができる。電子ビーム溶接は、Ｔｉｇ溶接と比較して入熱が少なく、溶接による変形が小さいため狭隘流路Ｖｇの隙間管理が容易であることから、電子ビーム溶接による溶接が好適である。

【0050】

また、接合部３１は、先端部２８において後端側となる狭隘流路Ｖｇの内外の境に形成されている。荷電粒子線Ｐの照射による液体金属Ｌとの核破砕反応による応力は、荷電粒子線Ｐが照射される先端側で高くなることから、溶接による接合部３１は、先端部２８において極力後端側に設けることが好ましい。

【0051】

本実施形態における液体容器２１の製造方法は、図７～図１０に示すように、先端内壁２９の後端２９ｂの一部に同一平面上で第一平面３１Ａを形成する工程と、先端外壁３０の内側の一部に第一平面３１Ａに突き合わされる第二平面３１Ｂを同一平面上で先端外壁３０の内面３０ａから段差３１Ｂａを介して形成する工程と、第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとを突き合わせた部分を溶接によって接合する工程と、を含む。

【0052】

従って、第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとが同一平面上で突き合わされた二次元で配置され、かつ、二次元の平面が段差３１Ｂａを介して先端外壁３０の内面３０ａから離れて形成される。このため、溶接に際して二次元の軌跡で施工でき、かつ先端外壁３０の内面３０ａから離れた位置で施工できる。この結果、溶接施工が容易となり、耐久性を確保しつつ、狭隘流路Ｖｇをなす構造を高い精度で形成できる。即ち、荷電粒子線Ｐの入射時に瞬間的に生じる圧力および熱応力に耐え、狭隘流路Ｖｇの隙間管理２ｍｍ（０，－０．５）を行うことができる。

【0053】

ここで、図１３に示すように、先端部２８を製造するにあたり、先端内壁２９の後端２９ｂを先端外壁３０の内面３０ａに突き合わせて溶接する。この場合、溶接に際し、矢印Ｗ’で示すように溶接の方向が内面３０ａに対して斜め向きとなる。そして、上述したように接合部３１は、長軸方向から短軸方向に変わる部分が円弧状に湾曲して形成されている。このため、電子ビーム溶接では、ビームを三次元的な軌跡とする必要があるため軌跡に沿ったプログラムによる溶接条件出しが難しく、溶接施工後に欠陥が生じる可能性がある。また、接合部３１が曲がっていることから、Ｔｉｇ溶接では、入熱が大きく先端部２８の変形が懸念され、かつ変形に伴い狭隘流路Ｖｇの隙間管理が困難である。また、図１３に示すように、溶接に際し、矢印Ｗ’で示すように溶接の方向が内面３０ａに対して斜め向きとなることから、溶接後の溶接部３１Ｇにおいて先端外壁３０側への溶け込みが不十分となる可能性がある。

【0054】

この点、本実施形態の液体容器の製造方法によれば、溶接に際して二次元の軌跡で施工でき、かつ先端外壁３０の内面３０ａから離れた位置で施工できることから、溶接条件出しが容易であり、電子ビーム溶接による溶接施工が可能である。この結果、入熱による変形が小さく、狭隘流路Ｖｇの隙間管理を行うことができる。しかも、溶接に際して二次元の軌跡で施工でき、かつ先端外壁３０の内面３０ａから離れた位置で施工できることから、溶接後の溶接部３１Ｄにおいて先端内壁２９および先端外壁３０への溶け込みが十分得られる。この結果、耐久性を確保できる。しかも、溶接に際して二次元の軌跡で施工でき、かつ先端外壁３０の内面３０ａから離れた位置で施工できることから、溶接施工の健全性の確認を容易に行うことができる。

【0055】

また、本実施形態における液体容器２１の製造方法では、段差３１Ｂａは、先端外壁３０の内面３０ａから突出する突起３１Ｂｂにより設けられている。

【0056】

従って、溶接の溶け込みを先端外壁３０の突起３１Ｂｂと先端内壁２９の後端２９ｂとの範囲に設けることができ、相互の溶接の接合強度を確保できる。

【0057】

また、本実施形態における液体容器２１の製造方法では、第一平面３１Ａおよび第二平面３１Ｂの互いに突き合わせる部分に開先３１Ｃを形成する工程を含む。

【0058】

従って、開先３１Ｃを形成することで、溶接の溶け込みが良好となり溶接の接合強度を確保できる。

【0059】

また、本実施形態における液体容器２１の製造方法では、図１１に示すように、第一平面３１Ａおよび第二平面３１Ｂを互いに突き合わせた状態で嵌合部３１Ｅを嵌め合わせる。

【0060】

嵌合部３１Ｅは、第一平面３１Ａおよび第二平面３１Ｂに形成された互いに嵌め合う凹凸で形成される。嵌合部３１Ｅは、第一平面３１Ａおよび第二平面３１Ｂに連続して形成されていても部分的に形成されていてもよい。

【0061】

従って、嵌合部３１Ｅにより第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとの突き合わせの位置を位置決めできる。この結果、溶接施工が容易となり、溶接の耐久性を確保しつつ、狭隘流路Ｖｇをなす構造を高い精度で形成できる。

【0062】

また、本実施形態における液体容器２１の製造方法では、先端内壁２９と先端外壁３０との溶接部は、第一平面３１Ａと第二平面３１Ｂとを突き合わせた部分のみである。即ち、先端内壁２９と先端外壁３０とは、溶接部３１Ｄ以外は、互いに削り出し加工により一塊で一体化されている。

【0063】

従って、狭隘流路Ｖｇの途中にバウンダリとなる溶接部が存在しない。この結果、溶接施工の入熱による変形や、健全性の確認不足や、狭隘流路Ｖｇの隙間管理不足を生じることがなく、荷電粒子線Ｐの入射時に瞬間的に生じる圧力および熱応力に耐える耐久性を向上できる。

【0064】

また、本実施形態における液体容器２１の製造方法では、先端内壁２９と先端外壁３０との接合は、電子ビーム溶接によって施工する。

【0065】

従って、上述したように、入熱による変形が小さい電子ビーム溶接による溶接施工により、狭隘流路Ｖｇの隙間管理を行うことができる。

【0066】

なお、本実施形態の液体容器２１の製造方法において、先端内壁２９と先端外壁３０との接合にあたり、先に電子ビーム溶接により接合する第一接合工程と、第一接合工程の上からＴｉｇ溶接により接合する第二接合工程と、を含んでもよい。

【0067】

従って、電子ビーム溶接により接合することで、裏波を確保することができ、かつスパッタを抑制することができる。そして、第一接合工程の上からＴｉｇ溶接により接合することで、細かい仕上げを行うことができる。なお、上述したように、Ｔｉｇ溶接は入熱が比較的大きいが、先に第一溶接工程で電子ビーム溶接により接合することで、全てＴｉｇ溶接により接合することと比較して入熱を抑えることができる。なお、溶接については、上記第一溶接工程および第二溶接工程に限定されるものではない。例えば、電子ビーム溶接のみ、またはＴｉｇ溶接のみであってもよく、あるいはレーザビーム溶接を適用してもよい。

【0068】

また、本実施形態における液体容器２１は、荷電粒子線Ｐが照射される先端部２８が、先端内壁２９と先端外壁３０との間に液体金属Ｌが流通する狭隘流路Ｖｇをなし、狭隘流路Ｖｇの開口部Ｖｇ１を後端側に形成するように先端外壁３０の内側の一部と先端内壁２９の後端２９ｂの一部とが接合された溶接部３１Ｄを有し、溶接部３１Ｄは、先端外壁３０の内側の面である内面３０ａから離れる仮想面Ｆに沿って断面の中心が配置されている。

【0069】

従って、溶接部３１Ｄが、先端外壁３０の内側の面である内面３０ａから離れる仮想面Ｆに沿って断面の中心が配置されているため、先端内壁２９および先端外壁３０への溶け込みが十分得られ、耐久性を確保できる。

【符号の説明】

【0070】

２ ターゲット容器
３ 液体金属供給部
４ タンク
５ 供給流路
６ ポンプ
７ 回収流路
２１ 液体容器
２２ 内側保護容器
２３ 外側保護容器
２４ 供給口
２５ 回収口
２６ ビームダンプ
２７ 案内羽根
２８ 先端部
２９ 先端内壁
２９ａ 外面
２９ｂ 後端
３０ 先端外壁
３０ａ 内面
３０ｂ 後端
３１ 接合部
３１Ａ 第一平面
３１Ｂ 第二平面
３０Ｂａ 段差
３１Ｂｂ 突起
３１Ｃ 開先
３１Ｄ 溶接部
３１Ｅ 嵌合部
３１Ｇ 溶接部
１００ 中性子線照射装置
１０２ 加速装置
１０３ 調整装置
１０４ 走査装置
１０５ ターゲット
１０６ 減速装置
１０７ コリメータ
Ｆ 仮想面
Ｌ 液体金属
Ｎ 中性子線
Ｐ 荷電粒子線
Ｓ 被照射体
Ｖ１ 第一空間
Ｖ２ 第二空間
Ｖｆ 流通空間
Ｖｇ 狭隘流路
Ｖｇ１ 開口部

【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13】