JP6091999B2 - サイクロトロン - Google Patents
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Description
このサイクロトロンによれば、クエンチ用支持部材が真空容器に対して固定されている場合と比べて、通常時(超伝導時)に外部の熱がクエンチ用支持部材に伝わることが避けられ、クエンチ用支持部材を介した超伝導コイルへの伝熱を抑制できる。すなわち、熱容量が大きいクエンチ用支持部材を高温側(真空容器側)に固定すると、輻射によりクエンチ用支持部材から超伝導コイルへ伝熱してしまうため、クエンチ用支持部材を超伝導コイルに対して固定する構成とすることで、超伝導コイルへの伝熱を抑制できる。このことは、超伝導コイルの超伝導状態の維持に有利である。
このサイクロトロンによれば、クエンチ用支持部材を中実の部材とする場合と比べて、超伝導コイルを支えるために十分な強度を確保しつつ、クエンチ用支持部材の伝熱面積を低減することができる。
このサイクロトロンによれば、基本支持部材及びクエンチ用支持部材を別々に配置する場合と比べて、外側のヨークに形成すべき支持部材配置用の孔部の数を少なくすることができる。従って、このサイクロトロンによれば、ヨークの加工コストを低減することができる。また、サイクロトロンの設計の自由度を高めることもできる。
このサイクロトロンによれば、棒状や紐状の基本支持部材を採用する場合と比べて、容易に基本支持部材(引張型支持部材)の取り付けを行うことができる。
このサイクロトロンによれば、通常時(超伝導時)においては、剛性部材及び弾性部材を有する基本支持部材によって超伝導コイルを適切に支持することができる。一方、クエンチにより真空容器内の超伝導コイルに荷重が加わって超伝導コイルがクエンチ用支持部材側へ移動すると、弾性部材が第1の方向に圧縮変形し、クエンチ用支持部材が超伝導コイル及び真空容器の両方に当接して支えとなることで、超伝導コイルを適切に支持することができる。また、このサイクロトロンによっても、通常時(超伝導時)においては、クエンチ用支持部材が真空容器及び超伝導コイルの何れか一方に対して所定の隙間を形成する構成とすることで、外部の熱がクエンチ用支持部材を通じて超伝導コイルに伝わることを避けることができる。更に、基本支持部材がクエンチにより生じた荷重の全てを支える必要がないので、その分、基本支持部材を小型化するなどして通常時(超伝導時)の伝熱面積の低減を図ることができる。
このサイクロトロンによれば、弾性部材が第1の方向及び第2の方向に弾性変形可能とされていることにより、極低温への冷却による超伝導コイルの収縮(第1の方向及び第2の方向の両方の方向への収縮)を許容し、超伝導コイルを適切に支持することが可能となる。
このサイクロトロンによれば、ハウジングによって弾性部材の変形量を所定の弾性範囲内に制限することができるため、弾性部材が弾性限界を超えて変形して元の状態に戻らなくなるといった不具合を抑制することができる。また、ハウジングが超伝導コイル及び真空容器のうち他方と離間しているので、通常時において外部の熱がハウジングを通じて超伝導コイルに伝わることを避けることができる。
図1に示す第1の実施形態のサイクロトロン1は、イオン源(図示せず)から供給される荷電粒子を加速して荷電粒子線(荷電粒子ビーム)を出力する円形加速器である。荷電粒子としては、例えば陽子、重粒子(重イオン)、電子などが挙げられる。
図3に示す第2の実施形態のサイクロトロン21は、引張型支持部材11、12とクエンチ用支持部材13,14と別々に配置されている点のみが第1の実施形態のサイクロトロン1と比べて異なっている。
図4に示す第3の実施形態のサイクロトロン31は、第1の実施形態のサイクロトロン1と比べて、引張型支持部材11,12がそれぞれ基本支持部材32,33に置き換わった点が異なっている。
Claims (6)
- 真空容器内に配置された超伝導コイルと前記超伝導コイルを冷却する冷却手段とを備えたサイクロトロンであって、
前記真空容器に対して取付けられ、前記真空容器内の前記超伝導コイルを支持する基本支持部材と、
前記超伝導コイル及び前記真空容器のうち一方に対して固定されると共に、他方との間に所定の隙間を形成するクエンチ用支持部材と、
を備え、
前記クエンチ用支持部材は中空の部材であり、
前記基本支持部材は、中空の前記クエンチ用支持部材の内側に配置されている、サイクロトロン。 - 前記クエンチ用支持部材は、前記超伝導コイルに対して固定されると共に、前記真空容器との間に所定の隙間を形成する、請求項1に記載のサイクロトロン。
- 前記基本支持部材は、前記真空容器側に固定された第1の掛止部と、前記超伝導コイル側に固定された第2の掛止部と、前記第1の掛止部及び前記第2の掛止部に掛け止めされた環状体と、を有する引張型支持部材である、請求項1又は2に記載のサイクロトロン。
- 前記基本支持部材は、前記超伝導コイル及び前記真空容器のうち一方に対して固定された剛性部材と、前記超伝導コイル及び前記真空容器のうち他方と前記剛性部材との間に設けられた弾性部材と、を有し、
前記弾性部材は、前記剛性部材及び前記弾性部材を介して前記超伝導コイルと前記真空容器とが対向する第1の方向に弾性変形可能とされている、請求項1又は2に記載のサイクロトロン。 - 前記弾性部材は、前記第1の方向に直交する第2の方向に弾性変形可能とされている、請求項4記載のサイクロトロン。
- 前記基本支持部材は、前記剛性部材と接続され、前記弾性部材の前記剛性部材側を収容すると共に、前記超伝導コイル及び前記真空容器のうち他方と離間するハウジングを更に有し、
前記ハウジングは、前記第2の方向において前記弾性部材と離間している、請求項5記載のサイクロトロン。
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