JP2002062388A - 慣性静電閉じ込め核融合装置およびラジオアイソトープ製造システム - Google Patents
慣性静電閉じ込め核融合装置およびラジオアイソトープ製造システムInfo
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】イオン源の引き出し電圧に関係なく、イオンビ
ームの初速を調整することを可能にすることによって、
イオンビームの損失を低減できる慣性静電閉じ込め装置
およびラジオアイソトープ製造システムを提供すること
にある。 【解決手段】イオン源は、プラズマを生成する放電容器
１ａと、生成されたプラズマを引出し加速する引出電極
４ａ，４ｂ，４ｃを有する。このイオン源で加速したイ
オンビームは、陽極１０に入射する直前に減速される。
ームの初速を調整することを可能にすることによって、
イオンビームの損失を低減できる慣性静電閉じ込め装置
およびラジオアイソトープ製造システムを提供すること
にある。 【解決手段】イオン源は、プラズマを生成する放電容器
１ａと、生成されたプラズマを引出し加速する引出電極
４ａ，４ｂ，４ｃを有する。このイオン源で加速したイ
オンビームは、陽極１０に入射する直前に減速される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性子または荷電
粒子発生装置に用いる慣性静電閉じ込め核融合装置およ
びこの慣性静電閉じ込め核融合装置で発生した中性子ま
たは荷電粒子を使用するラジオアイソトープ製造装置に
関する。
粒子発生装置に用いる慣性静電閉じ込め核融合装置およ
びこの慣性静電閉じ込め核融合装置で発生した中性子ま
たは荷電粒子を使用するラジオアイソトープ製造装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の慣性静電閉じ込め装置としては、
例えば、「プラズマ・核融合学会誌，第７３巻第１０
号，第１０８０頁から第１０８５頁」に記載されている
ように、次のような構成のものが知られている。この装
置では、直径数１０ｃｍの球形の陽極と、その内部に設
置した格子状の直径数ｃｍの球形の陰極との間に数１０
〜１５０ｋＶ程度の高電圧を印加し、水素ガスのグロー
放電によりイオンを生成し同時にそのイオンを陰極に向
けて加速し、格子状の陰極内部でイオン同士が衝突する
ことにより、核融合反応を起こし、中性子または荷電粒
子を発生する。陰極中心部に向かって加速されたイオン
は、核融合反応を起こさず中心部を通過した後も、高電
圧による電界に引き戻され、再び中心部に戻ることを繰
り返し、この往復運動により核融合反応の発生率が高め
られる。
例えば、「プラズマ・核融合学会誌，第７３巻第１０
号，第１０８０頁から第１０８５頁」に記載されている
ように、次のような構成のものが知られている。この装
置では、直径数１０ｃｍの球形の陽極と、その内部に設
置した格子状の直径数ｃｍの球形の陰極との間に数１０
〜１５０ｋＶ程度の高電圧を印加し、水素ガスのグロー
放電によりイオンを生成し同時にそのイオンを陰極に向
けて加速し、格子状の陰極内部でイオン同士が衝突する
ことにより、核融合反応を起こし、中性子または荷電粒
子を発生する。陰極中心部に向かって加速されたイオン
は、核融合反応を起こさず中心部を通過した後も、高電
圧による電界に引き戻され、再び中心部に戻ることを繰
り返し、この往復運動により核融合反応の発生率が高め
られる。
【０００３】加速するイオンの電流を増加することによ
って、この反応の発生率をさらに高める方法として、例
えば、「ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Journal of Applied Physics），Vol.38（1967年），
PP.4522-4534」に記載されているように、イオン源を装
置の外部に接続し、イオンビームを陽極の外部から入射
するものが知られている。
って、この反応の発生率をさらに高める方法として、例
えば、「ジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Journal of Applied Physics），Vol.38（1967年），
PP.4522-4534」に記載されているように、イオン源を装
置の外部に接続し、イオンビームを陽極の外部から入射
するものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここで、慣性静電閉じ
込め装置に入射されたイオンの軌道は、次のようにな
る。すなわち、陽極から陰極に向けて加速されたイオン
は、陰極の孔を透過し、陰極内部を通り過ぎた後陽極に
向かう途中に減速され、陽極直前で陰極に向けて方向を
変える。その後、再び陰極に向けて加速され、陰極を透
過し、その後同様の減速、加速を繰り返すことになる。
これに対して、陽極に入射された時の初速が大きすぎる
イオンビームは、陰極を透過した後陽極に向かう際の減
速が不十分であるため、そのまま陽極に衝突することに
なる。このため、イオンビームのエネルギーは核融合反
応に寄与せず損失となる。このため、このような損失が
発生しないようにイオンビームの初速を十分に低く調整
することが重要である。
込め装置に入射されたイオンの軌道は、次のようにな
る。すなわち、陽極から陰極に向けて加速されたイオン
は、陰極の孔を透過し、陰極内部を通り過ぎた後陽極に
向かう途中に減速され、陽極直前で陰極に向けて方向を
変える。その後、再び陰極に向けて加速され、陰極を透
過し、その後同様の減速、加速を繰り返すことになる。
これに対して、陽極に入射された時の初速が大きすぎる
イオンビームは、陰極を透過した後陽極に向かう際の減
速が不十分であるため、そのまま陽極に衝突することに
なる。このため、イオンビームのエネルギーは核融合反
応に寄与せず損失となる。このため、このような損失が
発生しないようにイオンビームの初速を十分に低く調整
することが重要である。
【０００５】しかし、従来の慣性静電閉じ込め装置で
は、イオン源の放電容器のプラズマ中から十分な電流量
のイオンビームを引き出すために、電極間に引き出し電
圧Ｖａｃｃが印加され、必然的にその電圧でイオンビー
ムは加速される。また、イオンビームを出射する電極と
陽極は、金属製円筒を介して同電位に短絡されているの
で、加速されたイオンビームは陽極にそのままの速度で
入射される。すなわち、このイオン源でのイオンビーム
加速によって陽極に入射するイオンビームの初速が決定
され、イオンビーム電流を上昇するために引き出し電圧
Ｖａｃｃを過度に上昇すると、イオンビームのように陽
極に衝突してイオンビームが損失するという問題があっ
た。すなわち、イオンビームの電流の上昇と損失の低減
は、相矛盾する関係にある。
は、イオン源の放電容器のプラズマ中から十分な電流量
のイオンビームを引き出すために、電極間に引き出し電
圧Ｖａｃｃが印加され、必然的にその電圧でイオンビー
ムは加速される。また、イオンビームを出射する電極と
陽極は、金属製円筒を介して同電位に短絡されているの
で、加速されたイオンビームは陽極にそのままの速度で
入射される。すなわち、このイオン源でのイオンビーム
加速によって陽極に入射するイオンビームの初速が決定
され、イオンビーム電流を上昇するために引き出し電圧
Ｖａｃｃを過度に上昇すると、イオンビームのように陽
極に衝突してイオンビームが損失するという問題があっ
た。すなわち、イオンビームの電流の上昇と損失の低減
は、相矛盾する関係にある。
【０００６】本発明の目的は、イオン源の引き出し電圧
に関係なく、イオンビームの初速を調整することを可能
にすることによって、イオンビームの損失を低減できる
慣性静電閉じ込め装置およびスループットの向上したラ
ジオアイソトープ製造システムを提供することにある。
に関係なく、イオンビームの初速を調整することを可能
にすることによって、イオンビームの損失を低減できる
慣性静電閉じ込め装置およびスループットの向上したラ
ジオアイソトープ製造システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、プラズマを生成する放電容器と、
生成されたプラズマを引出し加速する引出電極を有する
イオン源を有する慣性静電閉じ込め核融合装置におい
て、上記イオン源で加速したイオンビームを、陽極に入
射する直前に減速するようにしたものである。かかる構
成により、イオン源の引き出し電圧に関係なく、イオン
ビームの初速を調整することを可能にすることによっ
て、イオンビームの損失を低減し得るものとなる。
るために、本発明は、プラズマを生成する放電容器と、
生成されたプラズマを引出し加速する引出電極を有する
イオン源を有する慣性静電閉じ込め核融合装置におい
て、上記イオン源で加速したイオンビームを、陽極に入
射する直前に減速するようにしたものである。かかる構
成により、イオン源の引き出し電圧に関係なく、イオン
ビームの初速を調整することを可能にすることによっ
て、イオンビームの損失を低減し得るものとなる。
【０００８】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器及びイオン加速装置の外側電極
のうち少なくとも一方を接地電位とし、イオン源のイオ
ン引き出し電極に高電圧を印加し、放電容器よりイオン
ビームを引き出すようにしたものである。
上記イオン源の放電容器及びイオン加速装置の外側電極
のうち少なくとも一方を接地電位とし、イオン源のイオ
ン引き出し電極に高電圧を印加し、放電容器よりイオン
ビームを引き出すようにしたものである。
【０００９】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器とイオン加速装置の外側電極の
間に印加する電圧の絶対値より高い絶対値の電圧をイオ
ン源の放電容器と引き出し電極の間に印加し、イオンビ
ームを引き出すようにしたものである。
上記イオン源の放電容器とイオン加速装置の外側電極の
間に印加する電圧の絶対値より高い絶対値の電圧をイオ
ン源の放電容器と引き出し電極の間に印加し、イオンビ
ームを引き出すようにしたものである。
【００１０】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器，電極，フィラメント導入端子
の材料として、アルミやバナジウム等の低放射化金属材
料を用いるようにしたものである。
上記イオン源の放電容器，電極，フィラメント導入端子
の材料として、アルミやバナジウム等の低放射化金属材
料を用いるようにしたものである。
【００１１】（５）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源は、アルミナ製または石英製のマイクロ波
導入窓を使用したマイクロ波放電でプラズマを生成する
ようにしたものである。
上記イオン源は、アルミナ製または石英製のマイクロ波
導入窓を使用したマイクロ波放電でプラズマを生成する
ようにしたものである。
【００１２】（６）上記（１）において、好ましくは、
上記イオン源の放電容器として、アルミナ他のセラミッ
クスや石英を使用するとともに、アルミやバナジウム等
の低放射化金属材料製のアンテナを使った高周波放電で
プラズマを生成するようにしたものである。
上記イオン源の放電容器として、アルミナ他のセラミッ
クスや石英を使用するとともに、アルミやバナジウム等
の低放射化金属材料製のアンテナを使った高周波放電で
プラズマを生成するようにしたものである。
【００１３】（７）また、上記目的を達成するために、
本発明は、真空容器と、この真空容器内に配置された陽
極と、この陽極に向けて入射するイオンビームを生成す
るイオン源と、上記陽極内部に入射したイオンを加速す
る陰極を有する慣性静電閉じ込め核融合装置で発生した
中性子または荷電粒子を使用するラジオアイソトープ製
造装置において、上記慣性静電閉じ込め核融合装置のイ
オン源で加速したイオンビームを、陽極に入射する直前
に減速するようにしたものである。かかる構成により、
スループットを向上し得るものとなる。
本発明は、真空容器と、この真空容器内に配置された陽
極と、この陽極に向けて入射するイオンビームを生成す
るイオン源と、上記陽極内部に入射したイオンを加速す
る陰極を有する慣性静電閉じ込め核融合装置で発生した
中性子または荷電粒子を使用するラジオアイソトープ製
造装置において、上記慣性静電閉じ込め核融合装置のイ
オン源で加速したイオンビームを、陽極に入射する直前
に減速するようにしたものである。かかる構成により、
スループットを向上し得るものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図１を用いて、本発明の第
１の実施形態による慣性静電閉じ込め核融合装置を用い
たラジオアイソトープ製造システムの構成について説明
する。図１は、本発明の第１の実施形態による慣性静電
閉じ込め核融合装置を用いたラジオアイソトープ製造シ
ステムの構成を示すシステム構成図である。
１の実施形態による慣性静電閉じ込め核融合装置を用い
たラジオアイソトープ製造システムの構成について説明
する。図１は、本発明の第１の実施形態による慣性静電
閉じ込め核融合装置を用いたラジオアイソトープ製造シ
ステムの構成を示すシステム構成図である。
【００１５】本実施形態では、イオン源より出射したイ
オンビーム８は、慣性静電閉じ込め核融合装置の陽極１
０に入射する直前に減速して、低速イオンビーム９とし
て陽極１０内部に入射する装置構成としている。
オンビーム８は、慣性静電閉じ込め核融合装置の陽極１
０に入射する直前に減速して、低速イオンビーム９とし
て陽極１０内部に入射する装置構成としている。
【００１６】イオン源は、プラズマを生成する放電容器
１ａと、プラズマよりイオンビームを引き出す電極４
ａ，４ｂ，４ｃと、電極を絶縁支持する絶縁筒５ａ，５
ｂ等から構成されている。イオン源は、絶縁筒５ｃを介
して陽極１０に設けられたポート１０ｂに固定される。
陽極１０のポート１０ｃには、絶縁スペーサー５ｄを介
して真空排気装置１６ａが接続され、陽極１０の内部を
真空排気する。
１ａと、プラズマよりイオンビームを引き出す電極４
ａ，４ｂ，４ｃと、電極を絶縁支持する絶縁筒５ａ，５
ｂ等から構成されている。イオン源は、絶縁筒５ｃを介
して陽極１０に設けられたポート１０ｂに固定される。
陽極１０のポート１０ｃには、絶縁スペーサー５ｄを介
して真空排気装置１６ａが接続され、陽極１０の内部を
真空排気する。
【００１７】ポート１０ｂの側面には、真空配管１７を
介して、真空排気装置１６ｂを接続し、イオン源の内部
を真空引きする。放電容器１ａには、ガス導入配管１
９，流量調整バルブ１８ｃ，減圧弁１８ｂを通して、ガ
スボンベ１８ａより放電用のガス（重水素ガス，３重水
素ガス，ヘリウムガス（3Ｈｅ）の何れか、またはそれ
らの混合ガス）を導入する。導入したガスは、電極４ａ
〜４ｄの孔と電極支持円筒６のガス抜き孔６ａを通し
て、真空排気装置１６ｂで排気される。一方、流量調整
バルブ１８ｃを用いてガス流量を調整することによっ
て、放電容器１ａのガス圧を適切な値（数ｍＴｏｒｒ程
度）に制御する。
介して、真空排気装置１６ｂを接続し、イオン源の内部
を真空引きする。放電容器１ａには、ガス導入配管１
９，流量調整バルブ１８ｃ，減圧弁１８ｂを通して、ガ
スボンベ１８ａより放電用のガス（重水素ガス，３重水
素ガス，ヘリウムガス（3Ｈｅ）の何れか、またはそれ
らの混合ガス）を導入する。導入したガスは、電極４ａ
〜４ｄの孔と電極支持円筒６のガス抜き孔６ａを通し
て、真空排気装置１６ｂで排気される。一方、流量調整
バルブ１８ｃを用いてガス流量を調整することによっ
て、放電容器１ａのガス圧を適切な値（数ｍＴｏｒｒ程
度）に制御する。
【００１８】放電容器１ａの内部には、導入端子７を使
って放電容器１ａと絶縁するとともに、電源Ｖfと接続
されたフィラメント２が設置されている。フィラメント
２と放電容器１ａとの間には電圧Ｖaが印加され、直流
放電によりガスを電離してプラズマを生成する。放電容
器１ａの周囲には、互いに隣り合った磁石極性の異なる
プラズマ閉じこめ用磁石３が複数個設置されている。例
えば、放電容器１ａが円筒形状の場合、円筒周囲に３０
度ごとに磁石を設置すれば、１２個の磁石が設置され
る。その磁石により、放電容器１ａの壁面上に局所的な
カスブ磁場が形成され、プラズマが閉じこめられ、プラ
ズマ損失を低減している。
って放電容器１ａと絶縁するとともに、電源Ｖfと接続
されたフィラメント２が設置されている。フィラメント
２と放電容器１ａとの間には電圧Ｖaが印加され、直流
放電によりガスを電離してプラズマを生成する。放電容
器１ａの周囲には、互いに隣り合った磁石極性の異なる
プラズマ閉じこめ用磁石３が複数個設置されている。例
えば、放電容器１ａが円筒形状の場合、円筒周囲に３０
度ごとに磁石を設置すれば、１２個の磁石が設置され
る。その磁石により、放電容器１ａの壁面上に局所的な
カスブ磁場が形成され、プラズマが閉じこめられ、プラ
ズマ損失を低減している。
【００１９】生成されたプラズマ中のイオンは、３枚の
電極４ａ〜４ｃで引き出され、イオンビーム８が生成さ
れる。この場合、イオン源の放電容器１ａは接地電位に
あり、電極４ａは抵抗Ｒを通して放電容器と接続され、
負の数Ｖの電位になる。これに対して、電極４ｂには接
地電位に対して負の高電圧Ｖdec（例えば、−２０ｋ
Ｖ）を印加し、電極４ａと電極４ｂ間のギャップにはイ
オンを引き出す電界を発生する。電極４ｃには 高電圧
Ｖdecより若干低い電圧（例えば、−１８ｋＶ）を印加
し、電極４ｂの電位が電極４ｃより若干負になるように
する。これにより、電極４ｃの下流側から放電容器１ａ
に向かって電子が逆流することを防止する。電極４ｄ
は、金属製の電極支持円筒６を介して電極４ｃと同じ電
位に固定されている。すなわち、電極４ｃと電極４ｄの
間の空間では、イオンビーム８は加減速されることなく
走行する。
電極４ａ〜４ｃで引き出され、イオンビーム８が生成さ
れる。この場合、イオン源の放電容器１ａは接地電位に
あり、電極４ａは抵抗Ｒを通して放電容器と接続され、
負の数Ｖの電位になる。これに対して、電極４ｂには接
地電位に対して負の高電圧Ｖdec（例えば、−２０ｋ
Ｖ）を印加し、電極４ａと電極４ｂ間のギャップにはイ
オンを引き出す電界を発生する。電極４ｃには 高電圧
Ｖdecより若干低い電圧（例えば、−１８ｋＶ）を印加
し、電極４ｂの電位が電極４ｃより若干負になるように
する。これにより、電極４ｃの下流側から放電容器１ａ
に向かって電子が逆流することを防止する。電極４ｄ
は、金属製の電極支持円筒６を介して電極４ｃと同じ電
位に固定されている。すなわち、電極４ｃと電極４ｄの
間の空間では、イオンビーム８は加減速されることなく
走行する。
【００２０】電極４ｄは、電極４ｃと同じ電位（例えば
−１８ｋＶ）にあるのに対して、陽極１０は電源Ｖioに
よって設定される電極４ｃより接地電位に近い電位（例
えば１０００Ｖ〜−１０００Ｖ）にあるため、電極４ｄ
と陽極１０の間には、イオンビームを減速する電界が発
生する。イオンビーム８はその電界で減速された後、陽
極１０の孔１０ａを通して、陽極１０の内部に低速イオ
ンビーム９として入射される。
−１８ｋＶ）にあるのに対して、陽極１０は電源Ｖioに
よって設定される電極４ｃより接地電位に近い電位（例
えば１０００Ｖ〜−１０００Ｖ）にあるため、電極４ｄ
と陽極１０の間には、イオンビームを減速する電界が発
生する。イオンビーム８はその電界で減速された後、陽
極１０の孔１０ａを通して、陽極１０の内部に低速イオ
ンビーム９として入射される。
【００２１】低速イオンビーム９が陽極に入射される時
の初速は、イオンが生成される放電容器１ａと陽極１０
の電位差によって決定されるが、放電容器１ａは接地電
位にあるので、陽極１０の電位Ｖioによって調整でき
る。Ｖio＝０Ｖとすれば、陽極１０は放電容器１ａと同
電位となり、ほぼ初速は０に近くなるが、実際には陽極
１０と陰極１１間の電場の影響のため、イオンビームが
通る孔１０ａの中心付近までは０Ｖの等電位線が回り込
まず、孔１０ａの中心付近の電位は接地電位より低い電
位となるため、初速はその電位のポテンシャルエネルギ
ーに相当する値になる。Ｖioを負電圧に設定した場合
（例えば−１０ Ｖ）、初速は０Ｖの場合より大きくな
り、正に設定すれば（例えば１０Ｖ）、０Ｖの場合より
さらに小さくなる。
の初速は、イオンが生成される放電容器１ａと陽極１０
の電位差によって決定されるが、放電容器１ａは接地電
位にあるので、陽極１０の電位Ｖioによって調整でき
る。Ｖio＝０Ｖとすれば、陽極１０は放電容器１ａと同
電位となり、ほぼ初速は０に近くなるが、実際には陽極
１０と陰極１１間の電場の影響のため、イオンビームが
通る孔１０ａの中心付近までは０Ｖの等電位線が回り込
まず、孔１０ａの中心付近の電位は接地電位より低い電
位となるため、初速はその電位のポテンシャルエネルギ
ーに相当する値になる。Ｖioを負電圧に設定した場合
（例えば−１０ Ｖ）、初速は０Ｖの場合より大きくな
り、正に設定すれば（例えば１０Ｖ）、０Ｖの場合より
さらに小さくなる。
【００２２】入射されたイオンビームは、負の高電圧Ｖ
ii（例えば、−１００ｋＶ）の印加された陰極１１に向
けて加速される。Ｖioを最適値（１０００Ｖ〜−１００
０Ｖ程度）に設定することにより、陽極１０に入射する
イオンの初速が最適化され、イオンビームは陽極と陰極
の間を何回も往復する最適な軌道を描くように調整さ
れ、陽極との衝突によるイオンビーム損失が低減され
る。
ii（例えば、−１００ｋＶ）の印加された陰極１１に向
けて加速される。Ｖioを最適値（１０００Ｖ〜−１００
０Ｖ程度）に設定することにより、陽極１０に入射する
イオンの初速が最適化され、イオンビームは陽極と陰極
の間を何回も往復する最適な軌道を描くように調整さ
れ、陽極との衝突によるイオンビーム損失が低減され
る。
【００２３】以上のようにして、イオン源の電極４ａ，
４ｂ，４ｃ間には大電流のイオンビームを引き出すため
に高電圧を印加してイオンビームを加速しつつ、陽極内
部に入射するイオンビームの初速を最適化できる。これ
により、大電流のイオンビームが最適な軌道で陽極１０
と陰極１１間を往復し、慣性静電閉じ込め核融合装置の
核融合反応出力（中性子や荷電粒子の発生量）を高くす
ることができる。実際の装置運転におけるＶioの最適化
は、この核融合反応出力を中性子カウンターＮで計測
し、その出力が最大となるようにＶioを調整することに
よって実現できる。
４ｂ，４ｃ間には大電流のイオンビームを引き出すため
に高電圧を印加してイオンビームを加速しつつ、陽極内
部に入射するイオンビームの初速を最適化できる。これ
により、大電流のイオンビームが最適な軌道で陽極１０
と陰極１１間を往復し、慣性静電閉じ込め核融合装置の
核融合反応出力（中性子や荷電粒子の発生量）を高くす
ることができる。実際の装置運転におけるＶioの最適化
は、この核融合反応出力を中性子カウンターＮで計測
し、その出力が最大となるようにＶioを調整することに
よって実現できる。
【００２４】また、この例では放電容器が接地電位にあ
るため、放電電源Ｖaとフィラメント電源Ｖfを接地電位
に設置することができ、絶縁トランスが不要であるとと
もに、電源の制御を接地電位で容易に行えるという利点
がある。
るため、放電電源Ｖaとフィラメント電源Ｖfを接地電位
に設置することができ、絶縁トランスが不要であるとと
もに、電源の制御を接地電位で容易に行えるという利点
がある。
【００２５】以上述べた慣性静電閉じ込め核融合装置の
周囲には、核融合反応で発生する中性子または荷電粒子
を製造材料と反応させてラジオアイソトープを製造する
ための装置を設置している。ラジオアイソトープの製造
材料２５の貯蔵タンク２０は、配管２１を介して、陽極
１０の周囲に設置した反応容器２２に製造材料２５を供
給し、中性子または荷電粒子と製造材料の反応によりラ
ジオアイソトープが生成される。
周囲には、核融合反応で発生する中性子または荷電粒子
を製造材料と反応させてラジオアイソトープを製造する
ための装置を設置している。ラジオアイソトープの製造
材料２５の貯蔵タンク２０は、配管２１を介して、陽極
１０の周囲に設置した反応容器２２に製造材料２５を供
給し、中性子または荷電粒子と製造材料の反応によりラ
ジオアイソトープが生成される。
【００２６】反応容器２２内の製造材料２５および生成
したラジオアイソトープは、循環ポンプ２３によってラ
ジオアイソトープ回収タンク２４に導入され、ラジオア
イソトープが製造材料２５から分離して回収され、製造
材料２５は再び貯蔵タンク２０と配管２１を通って反応
容器２２に戻る。このようにして、製造材料２５を循環
するうちにラジオアイソトープの製造回収が行われる。
したラジオアイソトープは、循環ポンプ２３によってラ
ジオアイソトープ回収タンク２４に導入され、ラジオア
イソトープが製造材料２５から分離して回収され、製造
材料２５は再び貯蔵タンク２０と配管２１を通って反応
容器２２に戻る。このようにして、製造材料２５を循環
するうちにラジオアイソトープの製造回収が行われる。
【００２７】使用する製造材料２５と反応容器２２で発
生する核融合反応の例について、以下に説明する。製造
材料２５として、ＬｉＯＨ水溶液を使用した場合、反応
容器内では、核融合反応で発生する中性子ｎと水溶液中
の6Ｌｉとが、次式（１）の核反応を起こし、３重水素
Ｔを発生する。 ｎ＋6Ｌｉ → 4Ｈｅ＋3Ｔ …（１） このＴが、ＬｉＯＨ水溶液中に含まれる酸素16Ｏと次式
（２）のように反応し、ラジオアイソトープ（18Ｆ）が
生成される。3 Ｔ＋16Ｏ → ｎ＋18Ｆ …（２） 生成された18Ｆは、水溶液中にＦ-イオン，フッ化リチ
ウム（Ｌｉ18Ｆ）またはＦ2として含まれ、水溶液と共
に循環ポンプ２３によってラジオアイソトープ回収タン
ク２４に導入される。回収タンク内では、固体を吸着す
るフィルターによってＬｉ18Ｆが分離され、Ｆ-はイオ
ン交換膜によって回収される。また、Ｆ2は気体とし
て、水溶液から分離される。
生する核融合反応の例について、以下に説明する。製造
材料２５として、ＬｉＯＨ水溶液を使用した場合、反応
容器内では、核融合反応で発生する中性子ｎと水溶液中
の6Ｌｉとが、次式（１）の核反応を起こし、３重水素
Ｔを発生する。 ｎ＋6Ｌｉ → 4Ｈｅ＋3Ｔ …（１） このＴが、ＬｉＯＨ水溶液中に含まれる酸素16Ｏと次式
（２）のように反応し、ラジオアイソトープ（18Ｆ）が
生成される。3 Ｔ＋16Ｏ → ｎ＋18Ｆ …（２） 生成された18Ｆは、水溶液中にＦ-イオン，フッ化リチ
ウム（Ｌｉ18Ｆ）またはＦ2として含まれ、水溶液と共
に循環ポンプ２３によってラジオアイソトープ回収タン
ク２４に導入される。回収タンク内では、固体を吸着す
るフィルターによってＬｉ18Ｆが分離され、Ｆ-はイオ
ン交換膜によって回収される。また、Ｆ2は気体とし
て、水溶液から分離される。
【００２８】また、製造材料２５として使用できる他の
物質として、15Ｎを含む気体が考えられる。この場合、
反応容器２２内では核融合反応で発生する陽子ｐが、次
式（３）のように、15Ｎと反応し、ラジオアイソトープ
（15Ｏ）が製造される。 ｐ＋15Ｎ → ｎ＋15Ｏ …（３） このようなラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎや
陽子ｐの発生量を本実施形態による慣性静電閉じ込め核
融合装置によって増加することができ、ラジオアイソト
ープ製造のスループットを向上することができる。
物質として、15Ｎを含む気体が考えられる。この場合、
反応容器２２内では核融合反応で発生する陽子ｐが、次
式（３）のように、15Ｎと反応し、ラジオアイソトープ
（15Ｏ）が製造される。 ｐ＋15Ｎ → ｎ＋15Ｏ …（３） このようなラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎや
陽子ｐの発生量を本実施形態による慣性静電閉じ込め核
融合装置によって増加することができ、ラジオアイソト
ープ製造のスループットを向上することができる。
【００２９】なお、慣性静電閉じ込め核融合装置で発生
する中性子によるイオン源の放射化の問題を回避するた
めには、放電容器１ａ，電極４ａ〜４ｄ，フィラメント
導入端子７等に使用するイオン源の金属材料を、アルミ
やバナジウム等の低放射化金属材料製とすることによっ
て、金属材料の放射化のレベルを低減できる。
する中性子によるイオン源の放射化の問題を回避するた
めには、放電容器１ａ，電極４ａ〜４ｄ，フィラメント
導入端子７等に使用するイオン源の金属材料を、アルミ
やバナジウム等の低放射化金属材料製とすることによっ
て、金属材料の放射化のレベルを低減できる。
【００３０】また、イオン源の数は１個に限らず、複数
個のイオン源を設置して陽極１０に入射するイオンビー
ム電流を増加することにより、更に核融合反応出力を高
めることも可能である。
個のイオン源を設置して陽極１０に入射するイオンビー
ム電流を増加することにより、更に核融合反応出力を高
めることも可能である。
【００３１】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオン源からのイオンビーム
引き出し電流を減らすことなく、陽極に入射するイオン
ビームの初速を核融合出力が最大となる最適値まで低減
でき、イオンビームの損失を低減できる。また、ラジオ
アイソトープ製造に必要な中性子ｎや陽子ｐの発生量を
増加することができるので、ラジオアイソトープ製造の
スループットを向上することができる。さらに、原子炉
などで発生する中性子を用いてラジオアイソトープを製
造する場合に比べて、製造システムを小型化、低コスト
化でき、また、原子炉燃料の高レベル放射性物質を使用
する必要がなくなるものである。
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオン源からのイオンビーム
引き出し電流を減らすことなく、陽極に入射するイオン
ビームの初速を核融合出力が最大となる最適値まで低減
でき、イオンビームの損失を低減できる。また、ラジオ
アイソトープ製造に必要な中性子ｎや陽子ｐの発生量を
増加することができるので、ラジオアイソトープ製造の
スループットを向上することができる。さらに、原子炉
などで発生する中性子を用いてラジオアイソトープを製
造する場合に比べて、製造システムを小型化、低コスト
化でき、また、原子炉燃料の高レベル放射性物質を使用
する必要がなくなるものである。
【００３２】次に、図２を用いて、本発明の第２の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図２は、本発明の第２の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図２は、本発明の第２の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
【００３３】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成に対して、電源Ｖioで電位調整した陽極１０を接地
電位にし、代わりにイオン源の放電容器１ａの電位を電
源Ｖbによって陽極に入射する低速イオンビーム９の初
速を調整するようにしたものである。すなわち、図１の
実施形態におけるＶioの最適化と同様に、核融合反応出
力が最大となるようにＶbを最適化する。そのために、
イオン源の放電電源Ｖaとフィラメント電源Ｖfの出力を
接地電位から絶縁するための電源の絶縁架台３０と、電
源ＶaとＶfに交流電圧を供給する絶縁トランス３１を備
えている。かかる構成とすることにより、陽極１０は接
地電位にあるので、陽極内部を真空引きする真空排気装
置１６ａと陽極１０のポート１０ｃを絶縁する必要がな
いという利点がある。
構成に対して、電源Ｖioで電位調整した陽極１０を接地
電位にし、代わりにイオン源の放電容器１ａの電位を電
源Ｖbによって陽極に入射する低速イオンビーム９の初
速を調整するようにしたものである。すなわち、図１の
実施形態におけるＶioの最適化と同様に、核融合反応出
力が最大となるようにＶbを最適化する。そのために、
イオン源の放電電源Ｖaとフィラメント電源Ｖfの出力を
接地電位から絶縁するための電源の絶縁架台３０と、電
源ＶaとＶfに交流電圧を供給する絶縁トランス３１を備
えている。かかる構成とすることにより、陽極１０は接
地電位にあるので、陽極内部を真空引きする真空排気装
置１６ａと陽極１０のポート１０ｃを絶縁する必要がな
いという利点がある。
【００３４】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
【００３５】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
【００３６】次に、図３を用いて、本発明の第３の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図３は、本発明の第３の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図３は、本発明の第３の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
【００３７】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成におけるイオン源のイオンビーム引き出し用の３枚
電極４ａ，４ｂ，４ｃのうち１枚の電極４ｂを省くとと
もに、減速電極４ｄと陽極１０のビーム入射孔ａの部分
を取り除き、構成を簡略化したものである。この場合、
電極４ｄと電極支持円筒６がないため、イオンビームを
減速する電界が電極４ｃ側に回り込み、電極４ｃの孔か
ら出射されるイオンビーム８はその減速電界によって、
電極４ｃと陽極１０の間において一旦大きく広がる。そ
の後、陽極１０の近傍で集束されながら陽極１０内部に
入射される。このため、入射するイオンビームの断面直
径が拡大され、イオンビーム電流密度が低くなり、イオ
ンの空間電荷によるビームの発散の効果が緩和される。
構成におけるイオン源のイオンビーム引き出し用の３枚
電極４ａ，４ｂ，４ｃのうち１枚の電極４ｂを省くとと
もに、減速電極４ｄと陽極１０のビーム入射孔ａの部分
を取り除き、構成を簡略化したものである。この場合、
電極４ｄと電極支持円筒６がないため、イオンビームを
減速する電界が電極４ｃ側に回り込み、電極４ｃの孔か
ら出射されるイオンビーム８はその減速電界によって、
電極４ｃと陽極１０の間において一旦大きく広がる。そ
の後、陽極１０の近傍で集束されながら陽極１０内部に
入射される。このため、入射するイオンビームの断面直
径が拡大され、イオンビーム電流密度が低くなり、イオ
ンの空間電荷によるビームの発散の効果が緩和される。
【００３８】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
【００３９】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
【００４０】次に、図４を用いて、本発明の第４の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図４は、本発明の第４の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図４は、本発明の第４の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
【００４１】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成に対して、慣性静電閉じ込め核融合装置の陽極１０
を真空容器として使用することなく、陽極１０の外側に
真空容器１２を設置したものである。このような構成と
することによって、真空容器１２を接地電位として、そ
の内部の陽極１０の電位だけを調整することができる。
構成に対して、慣性静電閉じ込め核融合装置の陽極１０
を真空容器として使用することなく、陽極１０の外側に
真空容器１２を設置したものである。このような構成と
することによって、真空容器１２を接地電位として、そ
の内部の陽極１０の電位だけを調整することができる。
【００４２】このような構成とすることによって、図１
に示した実施形態では、真空容器でもある陽極１０を大
気中で絶縁支持する絶縁スペーサー５ｄが必要であった
が、本実施形態では、真空容器１２を絶縁支持するスペ
ーサーは不要となる。また、真空容器１２に直接に真空
排気装置１６ｂを接続し排気速度を高くすることによっ
て、陽極１０内部に流入するガスを低減し、陽極１０の
真空度を高くし、イオンとガスの衝突によるイオンの損
失を低減できる。
に示した実施形態では、真空容器でもある陽極１０を大
気中で絶縁支持する絶縁スペーサー５ｄが必要であった
が、本実施形態では、真空容器１２を絶縁支持するスペ
ーサーは不要となる。また、真空容器１２に直接に真空
排気装置１６ｂを接続し排気速度を高くすることによっ
て、陽極１０内部に流入するガスを低減し、陽極１０の
真空度を高くし、イオンとガスの衝突によるイオンの損
失を低減できる。
【００４３】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
【００４４】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
【００４５】次に、図５を用いて、本発明の第５の実施
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図５は、本発明の第５の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
形態による慣性静電閉じ込め核融合装置の構成について
説明する。図５は、本発明の第５の実施形態による慣性
静電閉じ込め核融合装置の構成を示すシステム構成図で
ある。なお、図１と同一符号は、同一部分を示してい
る。
【００４６】本実施形態では、図１に示した実施形態の
構成における直流放電を発生する放電容器１ａを、高周
波放電を発生する放電容器１ｂに置き換えたものであ
る。放電容器１ｂは、アルミナや石英などの絶縁物材料
で生成され、そのまわりにはコイル１４を巻いている。
コイルの両端には、整合器１５を介して高周波電源Ｖrf
によって高周波電圧が印加され、放電容器１ｂの内部に
は高周波放電が発生し、プラズマが生成される。
構成における直流放電を発生する放電容器１ａを、高周
波放電を発生する放電容器１ｂに置き換えたものであ
る。放電容器１ｂは、アルミナや石英などの絶縁物材料
で生成され、そのまわりにはコイル１４を巻いている。
コイルの両端には、整合器１５を介して高周波電源Ｖrf
によって高周波電圧が印加され、放電容器１ｂの内部に
は高周波放電が発生し、プラズマが生成される。
【００４７】この場合、放電発生のために、図１の示し
たフィラメント２が不要となるため、フィラメント寿命
によるイオン源連続運転時間の制限がなくなるととも
に、フィラメント交換のメインテナンスが不要となる。
慣性静電閉じ込め核融合装置において発生する中性子に
よる装置放射化を考慮すると、メインテナンスには放射
化のレベルが低下するまでの長い待ち時間が必要であ
る。このため、メインテナンスが不要となることによ
り、装置の稼働率を大きく向上することができる。
たフィラメント２が不要となるため、フィラメント寿命
によるイオン源連続運転時間の制限がなくなるととも
に、フィラメント交換のメインテナンスが不要となる。
慣性静電閉じ込め核融合装置において発生する中性子に
よる装置放射化を考慮すると、メインテナンスには放射
化のレベルが低下するまでの長い待ち時間が必要であ
る。このため、メインテナンスが不要となることによ
り、装置の稼働率を大きく向上することができる。
【００４８】また、コイル１４，電極４ａ〜４ｄ，電極
支持筒６他のイオン源の金属材料をアルミやバナジウム
等の低放射化金属材料製とすることによって、中性子に
よる放射化のレベルを低減でき、イオン源のメインテナ
ンスが容易になる。
支持筒６他のイオン源の金属材料をアルミやバナジウム
等の低放射化金属材料製とすることによって、中性子に
よる放射化のレベルを低減でき、イオン源のメインテナ
ンスが容易になる。
【００４９】なお、以上の説明では、コイルを使った高
周波放電でプラズマを生成しているが、高周波電源とコ
イルを使用する代わりに、マグネトロンと導波管とマイ
クロ波導入窓を使って放電容器にマイクロ波を導入し、
マイクロ波放電でプラズマを発生するイオン源を使用す
ることによってもフィラメントを不要にすることができ
る。
周波放電でプラズマを生成しているが、高周波電源とコ
イルを使用する代わりに、マグネトロンと導波管とマイ
クロ波導入窓を使って放電容器にマイクロ波を導入し、
マイクロ波放電でプラズマを発生するイオン源を使用す
ることによってもフィラメントを不要にすることができ
る。
【００５０】なお、図２に示した実施形態では、ラジオ
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
アイソトープを製造するための装置の構成の図示を省略
しているが、図１と同様に、慣性静電閉じ込め核融合装
置の周囲に、ラジオアイソトープの製造材料２５の貯蔵
タンク２０，反応容器２２，循環ポンプ２３，ラジオア
イソトープ回収タンク２４を備えることにより、核融合
反応で発生する中性子または荷電粒子を製造材料と反応
させてラジオアイソトープを製造することができるもの
である。
【００５１】以上説明したように、イオン源の引き出し
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
電圧に関係なく、イオンビームの初速を調整することを
可能にすることによって、イオンビームの損失を低減で
きる。また、ラジオアイソトープ製造に必要な中性子ｎ
や陽子ｐの発生量を増加することができるので、ラジオ
アイソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
【００５２】高周波放電やマイクロ波放電によってプラ
ズマを生成するイオン源を使用することにより、フィラ
メントが不要になり、フィラメント消耗，切断に伴うイ
オン源のメインテナンスが不要になる。このため、放射
化レベル低減に要する時間のため長時間必要なイオン源
メインテナンスを減らし、慣性静電閉じ込め核融合装置
の稼働率を向上することができる。
ズマを生成するイオン源を使用することにより、フィラ
メントが不要になり、フィラメント消耗，切断に伴うイ
オン源のメインテナンスが不要になる。このため、放射
化レベル低減に要する時間のため長時間必要なイオン源
メインテナンスを減らし、慣性静電閉じ込め核融合装置
の稼働率を向上することができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、慣性静電閉じ込め装置
において、イオン源の引き出し電圧に関係なく、イオン
ビームの初速を調整することを可能にすることによっ
て、イオンビームの損失を低減できる。また、ラジオア
イソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
において、イオン源の引き出し電圧に関係なく、イオン
ビームの初速を調整することを可能にすることによっ
て、イオンビームの損失を低減できる。また、ラジオア
イソトープ製造のスループットを向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置を用いたラジオアイソトープ製造システム
の構成を示すシステム構成図である。
め核融合装置を用いたラジオアイソトープ製造システム
の構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による慣性静電閉じ込
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
め核融合装置の構成を示すシステム構成図である。
１ａ…放電容器 ２…フィラメント ３…磁石 ４ａ〜４ｃ…イオンビーム引き出し用電極 ４ｄ…イオンビーム減速用電極 ８…イオンビーム ９…イオンビーム（減速後陽極入射時） １０…陽極 １１…陰極 １２…真空容器 １４…高周波放電用コイル ２０…ラジオアイソトープ製造材料貯蔵タンク ２４…ラジオアイソトープ回収タンク ２５…ラジオアイソトープ製造材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川久保 幸雄 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Ｆターム(参考） 5C030 DD02 DD05 DE01 DE10 DG09
Claims (7)
- 【請求項１】プラズマを生成する放電容器と、生成され
たプラズマを引出し加速する引出電極を有するイオン源
を有する慣性静電閉じ込め核融合装置において、 上記イオン源で加速したイオンビームを、陽極に入射す
る直前に減速することを特徴とする慣性静電閉じ込め核
融合装置。 - 【請求項２】請求項１記載の慣性静電閉じ込め核融合装
置において、 上記イオン源の放電容器及びイオン加速装置の外側電極
のうち少なくとも一方を接地電位とし、イオン源のイオ
ン引き出し電極に高電圧を印加し、放電容器よりイオン
ビームを引き出すことを特徴とする慣性静電閉じ込め核
融合装置。 - 【請求項３】請求項１記載の慣性静電閉じ込め核融合装
置において、 上記イオン源の放電容器とイオン加速装置の外側電極の
間に印加する電圧の絶対値より高い絶対値の電圧をイオ
ン源の放電容器と引き出し電極の間に印加し、イオンビ
ームを引き出すことを特徴とする慣性静電閉じ込め核融
合装置。 - 【請求項４】請求項１記載の慣性静電閉じ込め核融合装
置において、 上記イオン源の放電容器，電極，フィラメント導入端子
の材料として、アルミやバナジウム等の低放射化金属材
料を用いたことを特徴とする慣性静電閉じ込め核融合装
置。 - 【請求項５】請求項１記載の慣性静電閉じ込め核融合装
置において、 上記イオン源は、アルミナ製または石英製のマイクロ波
導入窓を使用したマイクロ波放電でプラズマを生成する
ことを特徴とする慣性静電閉じ込め核融合装置。 - 【請求項６】請求項１記載の慣性静電閉じ込め核融合装
置において、 上記イオン源の放電容器として、アルミナ他のセラミッ
クスや石英を使用するとともに、アルミやバナジウム等
の低放射化金属材料製のアンテナを使った高周波放電で
プラズマを生成することを特徴とする慣性静電閉じ込め
核融合装置。 - 【請求項７】真空容器と、この真空容器内に配置された
陽極と、この陽極に向けて入射するイオンビームを生成
するイオン源と、上記陽極内部に入射したイオンを加速
する陰極を有する慣性静電閉じ込め核融合装置で発生し
た中性子または荷電粒子を使用するラジオアイソトープ
製造装置において、 上記慣性静電閉じ込め核融合装置のイオン源で加速した
イオンビームを、陽極に入射する直前に減速することを
特徴とするラジオアイソトープ製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000250290A JP2002062388A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 慣性静電閉じ込め核融合装置およびラジオアイソトープ製造システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000250290A JP2002062388A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 慣性静電閉じ込め核融合装置およびラジオアイソトープ製造システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002062388A true JP2002062388A (ja) | 2002-02-28 |
Family
ID=18739894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000250290A Pending JP2002062388A (ja) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 慣性静電閉じ込め核融合装置およびラジオアイソトープ製造システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002062388A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010223941A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223942A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223943A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223944A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223940A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223935A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| US20110096887A1 (en) * | 2008-05-02 | 2011-04-28 | Gregory Piefer | Device and method for producing medical isotopes |
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| JP2021193646A (ja) * | 2020-06-08 | 2021-12-23 | 株式会社センリョウ | プラズマ加熱装置 |
| JP7005069B1 (ja) * | 2021-08-19 | 2022-02-14 | 株式会社センリョウ | プラズマ加熱装置 |
| US11361873B2 (en) | 2012-04-05 | 2022-06-14 | Shine Technologies, Llc | Aqueous assembly and control method |
-
2000
- 2000-08-21 JP JP2000250290A patent/JP2002062388A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110096887A1 (en) * | 2008-05-02 | 2011-04-28 | Gregory Piefer | Device and method for producing medical isotopes |
| US11830637B2 (en) | 2008-05-02 | 2023-11-28 | Shine Technologies, Llc | Device and method for producing medical isotopes |
| US9734926B2 (en) * | 2008-05-02 | 2017-08-15 | Shine Medical Technologies, Inc. | Device and method for producing medical isotopes |
| JP2014044214A (ja) * | 2008-05-02 | 2014-03-13 | Shine Medical Technologies Inc | 医療用アイソトープ産生のための装置および方法 |
| JP2011522226A (ja) * | 2008-05-02 | 2011-07-28 | フェニックス ニュークリア ラブズ エルエルシー | 医療用アイソトープ産生のための装置および方法 |
| JP2010223940A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223935A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223941A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223944A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223943A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| JP2010223942A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Japan Atomic Energy Agency | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
| US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US11894157B2 (en) | 2010-01-28 | 2024-02-06 | Shine Technologies, Llc | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| US11361873B2 (en) | 2012-04-05 | 2022-06-14 | Shine Technologies, Llc | Aqueous assembly and control method |
| JP2021193646A (ja) * | 2020-06-08 | 2021-12-23 | 株式会社センリョウ | プラズマ加熱装置 |
| JP7005069B1 (ja) * | 2021-08-19 | 2022-02-14 | 株式会社センリョウ | プラズマ加熱装置 |
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