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【発明の名称】 中性子遮へい装置
【発明者】 【氏名】小川 雪郎

【氏名】友部 剛志

【氏名】道下 秀紀

【氏名】小林 薫

【氏名】神永 雅紀

【氏名】羽賀 勝洋

【氏名】麻生 智一

【氏名】木下 秀孝

【氏名】粉川 広行

【氏名】日野 竜太郎
【要約】 【課題】高エネルギー中性子の透過およびストリーミングの低減を図り、生体遮へい体の物量低減を図ることが可能な中性子遮へい装置を提供する。

【解決手段】中性子を発生する中性子発生装置１と、この中性子発生装置を包囲し、中性子発生装置にて発生した中性子を取り出す中性子ビーム孔を有する生体遮へい体７と、この生体遮へい体の内部に設けられ、前記中性子ビーム孔を開閉する中性子遮へい体５とを備え、前記中性子遮へい体５が、その内部にビーム貫通孔６を有するとともに、前記生体遮へい体の内部に設けられている移動溝内を中性子ビーム孔と直角な方向に移動可能に形成され、その移動により中性子ビーム孔４を開閉するように形成されている中性子遮へい装置において、前記生体遮へい体７の移動溝の端部および前記中性子遮へい体の移動方向端部を、前記中性子ビームの取りだし方向に向かうにしたがい中性子ビーム孔に近づく傾斜部に形成した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 中性子を発生する中性子発生装置と、該中性子発生装置を包囲するとともに、前記中性子発生装置にて発生した中性子を取り出す中性子ビーム孔を有する生体遮へい体と、該生体遮へい体の内部に設けられ、前記中性子ビーム孔を開閉する中性子遮へい体とを備え、前記中性子遮へい体が、その内部にビーム貫通孔を有するとともに、前記生体遮へい体の内部に設けられている移動溝内を中性子ビーム孔と直角な方向に移動可能に形成され、その移動により中性子ビーム孔を開閉するように形成されている中性子遮へい装置において、前記生体遮へい体の移動溝の端部および前記中性子遮へい体の移動方向端部を、前記中性子ビームの取りだし方向に向かうにしたがい中性子ビーム孔に近づく傾斜部に形成したことを特徴とする中性子遮へい装置。
【請求項２】 前記中性子遮へい体が、中性子ビームの進行方向に対し複数個に分割形成されたものである請求項１記載の中性子遮へい装置。
【請求項３】 前記ビームの進行方向に沿って下流側に設置された中性子遮へい体の幅が、上流に設置された中性子遮へい体よりも広く形成されたものである請求項２記載の中性子遮へい装置。
【請求項４】 前記中性子遮へい体の端部の傾斜が、直線傾斜，階段状傾斜または曲面傾斜に形成されたものである請求項１，２または３記載の中性子遮へい装置。
【請求項５】 中性子を発生する中性子発生装置と、該中性子発生装置を包囲するとともに、前記中性子発生装置にて発生した中性子を取り出す中性子ビーム孔を有する生体遮へい体と、該生体遮へい体の内部に設けられ、前記中性子ビーム孔を開閉する中性子遮へい体とを備え、前記中性子遮へい体が、その内部にビーム貫通孔を有するとともに、前記生体遮へい体の内部に設けられている移動溝内を中性子ビーム孔と直角な方向に移動可能に形成され、その移動により中性子ビーム孔を開閉するように形成されている中性子遮へい装置において、前記生体遮へい体の移動溝の端部と前記中性子遮へい体の移動方向端部とを、かみ合わせ構造に形成したことを特徴とする中性子遮へい装置。
【請求項６】 前記中性子遮へい体の移動動作範囲が、中性子遮へい体に設けられているビーム貫通孔と高エネルギー中性子の進行方向が一致しないように形成されたものである請求項１乃至５いずれかに記載の中性子遮へい装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は中性子遮へい装置に係わり、特に中性子遮へい体が中性子ビーム孔と直角な方向に移動可能に形成され、その中性子遮へい体の移動により中性子ビーム孔を開閉するように形成されている中性子遮へい装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に知られているこの種の中性子遮へい装置としては、例えば英国ラザフォード・アップルトン研究所から公表されている報告書、スポレーション ニュートロン ソース ディスクリプション オブ アクセラレータ アンド ターゲット ステーション（1982年）第５７頁から第５８頁（SPALLATION NEUTRONSOURCE. Description of Accelerator and Target Station,RL−82−006（1982））に記載されているようなものがある。
【０００３】図８にはその中性子遮へい装置が示され、（ａ）には、中性子発生装置１から発生する中性子を利用する施設の配置例の横断平面図構成が、また（ｂ）には縦断側面図構成が示されている。
【０００４】中性子発生装置１で発生した中性子はビーム孔４を通って引き出され、外側の実験室で利用される。中性子発生装置１の周囲には実験者を放射線から保護することを目的として生体遮へい体７が設置されている。中性子発生装置は高エネルギー中性子発生源２と中性子源３により構成されている場合も、一体となっている場合もある。
【０００５】中性子ビームを使わないときは中性子ビームを止めるために上下に駆動する可動式遮へい体５が設置されている。可動式遮へい体５は矩形の鋼板に中性子を通すための孔が設けられており、ビームを使うときには生体遮へい体のビーム孔４と可動式遮へい体のビーム孔６の高さを一致させて中性子ビームを通す。中性子ビームを使わないときは可動式遮へい体５を動かして、可動式遮へい体のビーム孔６と生体遮へい体のビーム孔４の高さをずらし鋼板でビーム孔をふさぐ。なお、図８（ｂ）の側面図で右側のビーム孔は開いている状態、左側のビーム孔は閉じている状態を示している。
【０００６】高エネルギー中性子は透過力が非常に強いので生体遮へい体には大量の鉄が使われる。陽子加速器で高エネルギーに加速した陽子ビームを重金属ターゲットに入射して核破砕反応により中性子を発生させる核破砕中性子源のように、数１００MeVから数GeVの高エネルギー中性子が高エネルギー中性子発生源２で発生する施設では必要な鉄遮へいの厚さは生体遮へい体の半径が４〜６ｍ、可動式遮へい体の長さは２〜３ｍになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来、可動式遮へい体（中性子遮へい体）５を上下駆動させ、中性子を遮へいする中性子遮へい装置は、図８（ｂ）に示されているように上下移動ストローク（生体遮へい体の溝の端部と中性子遮へい体の移動方向端部との間）に対して遮へい欠損８が存在している。
【０００８】この遮へい欠損の存在のため、図８（ｂ）の矢印Ａ、Ｃの経路のように生体遮へい体７の斜め上方、下方に広い範囲で中性子の抜けやすい方向が存在することや、図８（ｂ）の矢印Ｂの経路のように遮へい欠損８の周囲で散乱された中性子が遮へい欠損の空間を通って抜けやすくする現象（ストリーミング）など遮へい上問題が生じる。特に水平方向のストリーミングは生体遮へい体７の外側にいる実験者を放射線から保護する上で問題となる。中性子源の強度が向上するほど中性子ビームを止めるのに必要な可動式遮へい体５の長さが長くなるため、水平方向の遮へい欠損が大きくなり、それを補うため生体遮へい体全体が大きくなる問題があった。
【０００９】水平方向のストリーミングを低減する上では、遮へい欠損の水平方向の長さを短くすることが有効である。また高エネルギー中性子の上方、あるいは下方への透過を低減する上では、高エネルギー中性子発生源２から見て遮へい欠損８の厚さを薄くすること、あるいは図８（ｂ）の矢印Ｃの経路のように高エネルギー中性子の透過する方向を垂直に近くし、中性子が透過する欠損部分の長さを短くすることが有効である。
【００１０】本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、高エネルギー中性子の透過およびストリーミングの低減を図り、生体遮へい体の物量低減を図ることが可能なこの種の中性子遮へい装置を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、中性子を発生する中性子発生装置と、この中性子発生装置を包囲するとともに、前記中性子発生装置にて発生した中性子を取り出す中性子ビーム孔を有する生体遮へい体と、この生体遮へい体の内部に設けられ、前記中性子ビーム孔を開閉する中性子遮へい体とを備え、前記中性子遮へい体が、その内部にビーム貫通孔を有するとともに、前記生体遮へい体の内部に設けられている移動溝内を中性子ビーム孔と直角な方向に移動可能に形成され、その移動により中性子ビーム孔を開閉するように形成されている中性子遮へい装置において、前記生体遮へい体の移動溝の端部および前記中性子遮へい体の移動方向端部を、前記中性子ビームの取りだし方向に向かうにしたがい中性子ビーム孔に近づく傾斜部に形成し所期の目的を達成するようにしたものである。
【００１２】また、この場合、前記中性子遮へい体を、中性子ビームの進行方向に対し複数個に分割形成するようにしたものである。また、前記ビームの進行方向に沿って下流側に設置された中性子遮へい体の幅を、上流に設置された中性子遮へい体よりも広く形成するようにしたものである。また、前記中性子遮へい体の端部の傾斜を、直線傾斜，階段状傾斜あるいは曲面傾斜に形成したものである。
【００１３】また本発明は、中性子を発生する中性子発生装置と、この中性子発生装置を包囲するとともに、前記中性子発生装置にて発生した中性子を取り出す中性子ビーム孔を有する生体遮へい体と、この生体遮へい体の内部に設けられ、前記中性子ビーム孔を開閉する中性子遮へい体とを備え、前記中性子遮へい体が、その内部にビーム貫通孔を有するとともに、前記生体遮へい体の内部に設けられている移動溝内を中性子ビーム孔と直角な方向に移動可能に形成され、その移動により中性子ビーム孔を開閉するように形成されている中性子遮へい装置において、前記生体遮へい体の移動溝の端部と前記中性子遮へい体の移動方向端部とを、かみ合わせ構造に形成したものである。
【００１４】また、この場合、前記中性子遮へい体の移動動作範囲を、中性子遮へい体に設けられているビーム貫通孔と高エネルギー中性子の進行方向が一致しないように形成したものである。
【００１５】すなわちこのように形成された中性子遮へい装置であると、生体遮へい体の移動溝の端部および中性子遮へい体の移動方向端部が、中性子ビームの取りだし方向に向かうにしたがい中性子ビーム孔に近づく傾斜部に形成されているので、すなわち遮へい欠損部が傾斜して設けられているので、遮へい欠損の水平方向の長さが短くなり、水平方向のストリーミングを低減することができ、また、高エネルギー中性子発生源から見た遮へい欠損の厚さが薄く（中性子が透過する欠損部分の長さが短く）なるため、高エネルギー中性子の上方、あるいは下方への透過を低減することができ、したがって高エネルギー中性子の透過およびストリーミングの低減が図られ、生体遮へい体の物量低減を図ることが可能となるのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはその中性子遮へい装置が断面で示されている。１が中性子を発生する中性子発生装置であり、２が高速中性子源、３が中性子源、７が中性子発生装置１を包囲するとともに、中性子発生装置にて発生した中性子を取り出す中性子ビーム孔４を有する生体遮へい体、５が中性子ビーム孔４を開閉する可動式中性子遮へい体（中性子遮へい体）で、この中性子遮へい体は、その内部にビーム貫通孔６を有し、生体遮へい体７の内部に設けられている移動溝内を中性子ビーム孔４と直角な方向（ここでは上下方向）に移動可能に形成されている。
【００１７】この実施例では、上下に駆動される可動式遮へい体５ａ、５ｂを中性子ビームの進行方向に対して複数配置され、合計で必要な遮へい長を確保するように形成されている。また、ビーム方向に対し下流側の遮へい体５ｂの高さが前方の遮へい体５ａよりも低く形成されている。すなわち、生体遮へい体７の移動溝の端部および中性子遮へい体５の移動方向端部が、中性子ビームの取りだし方向に向かうにしたがい中性子ビーム孔に近づく階段状の傾斜に形成されている。なお、図１（ｂ）の側面図で右側のビーム孔は遮へい体が開いている状態、左側のビーム孔は閉じている状態を示している。
【００１８】このように生体遮へい体７の移動溝の端部および中性子遮へい体５の端部を、階段状の傾斜に形成することで遮へい欠損が分散される。また、このようにすることで水平方向の遮へい欠損を短くすることができ、また水平方向の遮へい欠損の長さが短くなることで高エネルギー中性子が透過する方向が垂直に近くなるので、実効的に遮へい欠損を薄くすることが可能となる。なお、可動式遮へい体の形状は図１では矩形であるが、上下に駆動しさえすれば円柱でも角柱でも球形でも良い。
【００１９】図２にもう一つの実施例が示されている。図中のＡ矢印は、高エネルギー中性子が生体遮へい体を透過する経路の例、Ｂ矢印はストリーミング中性子が透過する経路の例を示している。この例では可動式遮へい体の駆動のための遮へい欠損８は、水平面に対し直線状の斜めに配置されるか、あるいは曲面で構成されている。なお、図２の右側の可動式遮へい体は遮へい欠損が斜めに配置された状態、左側の可動式遮へい体は遮へい欠損が曲面で構成されている場合である。
【００２０】このようにすることによりストリーミング中性子が通過する水平方向の遮へい欠損の長さＬ３を短くし、かつ可動式遮へい体の駆動に必要なストロークＬ１よりも高エネルギー中性子が通過する欠損の長さＬ２を短くすることができる。
【００２１】図３にもう一つの実施例が示されている。この実施例では可動式遮へい体５は生体遮へい体７とかみ合わせ構造をとっている。この場合、かみ合わせ部は図の右側の可動式遮へい体のように平面で構成されていても、図の左側の可動式遮へい体のように曲面で構成されていても良い。かみ合わせ構造とすることにより遮へい欠損８は水平方向に分断され、高エネルギー中性子発生源２からみた厚さが実効的に薄くなる。
【００２２】以上いくつかの実施例を挙げ説明してきたが、これらはそれぞれ単独で用いても、２つあるいは３つを組み合わせて使用するようにしても良いことは勿論である。以下にこの組み合わせた場合の例を挙げると、図５は図１の実施例と図２の実施例を組み合わせて使用した例であり、図６は図２の実施例と図３の実施例を組み合わせて使用した例である。図７は図１の実施例と図３の実施例を組み合わせて使用した例である。
【００２３】また、もう一つの実施例としては、可動式遮へい体の駆動のために周囲に設けられた空隙によるストリーミングの低減を目的として、図１（ａ）に示されているように後方に配置された可動式遮へい体５ｂの幅を前方に配置された可動式遮へい体５ａよりも広くするようにすると有効にストリーミングの低減を図ることが可能と成る。すなわち、可動式遮へい体５ａ、５ｂを動かすためには生体遮へい体７との間に隙間を必要とするが、可動式遮へい体５ａの両脇をすり抜けるストリーミング中性子は後方の可動式遮へい体５ｂに当たるようになっているので、ストリーミングの低減に効果があるのである。
【００２４】次に、もう一つの実施例について説明する。中性子発生装置１が高エネルギー中性子発生源２と中性子源３により構成されている場合には、可動式遮へい体のビーム孔が高エネルギー中性子発生源の近傍を通過する際に高エネルギーの中性子の遮へい長が不足する問題が生じる。これを解決するのが次の実施例である。
【００２５】すなわち、図４のように可動式遮へい体の移動方向を中性子源の位置により変える。すなわち右側のビーム孔のように高エネルギー中性子発生源より上方に配置された中性子源からビームを取り出す場合には可動式遮へい体を上方から下方に移動することでビーム孔の位置を合わせ、左側のビーム孔のように高エネルギー中性子発生源の下方に配置された中性子源からビームを取り出す場合には可動式遮へい体を下方から上方に移動させることでビーム孔の位置を合わせるようにする。図４ではいずれのビーム孔も開状態であるが、ビーム孔を閉じる際には可動式遮へい体のビーム孔６が高エネルギー中性子源発生源２から離れる向きに移動する。このようにすることで高エネルギー中性子の漏洩を低減することが可能となるのである。
【００２６】以上説明してきたようにこのように形成された中性子遮へい装置であると、遮へい欠損の水平方向の長さが短くなり、水平方向のストリーミングを低減することができ、また、高エネルギー中性子発生源から見た遮へい欠損の厚さが薄くなるので、高エネルギー中性子の上方、あるいは下方への透過を低減することができ、生体遮へい体の物量を低減することができるのである。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれば、高エネルギー中性子の透過およびストリーミングの低減が図られ、生体遮へい体の物量低減を図ることが可能なこの種の中性子遮へい装置を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００００４０９７
【氏名又は名称】日本原子力研究所
【出願日】 平成１２年６月２２日（２０００．６．２２）
【代理人】 【識別番号】１０００６８５０４
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男 （外１名）
【公開番号】 特開２００２−６０９０（Ｐ２００２−６０９０Ａ）
【公開日】 平成１４年１月９日（２００２．１．９）
【出願番号】 特願２０００−１９２６９６（Ｐ２０００−１９２６９６）