Development of radioactive ion beam production systems for Tokai Radioactive Ion Acceleration Complex; High temperature ion source for short-lived isotopes

放射性核種用イオン源の開発; 短寿命核種生成のための高温型イオン源

乙川 義憲 ; 長 明彦  ; 佐藤 哲也   ; 松田 誠  ; 市川 進一; Jeong, S. C.*

Otokawa, Yoshinori; Osa, Akihiko; Sato, Tetsuya; Matsuda, Makoto; Ichikawa, Shinichi; Jeong, S. C.*

JAEA東海タンデム加速施設に設置しているオンライン同位体分離(ISOL)は、JAEA-KEKと共同研究で運営している短寿命核分離加速実験装置(TRIAC)へ放射性核種を供給する入射器として利用している。現在、ウランの陽子誘起核分裂により生成される放射性核種を利用するために、低圧アーク放電型と表面電離型の2種類のISOLイオン源を用いている。しかし、運転温度1550Cの低圧アーク放電型ISOLイオン源では、生成から分離までの時間がインジウム(In)で7秒と長いため、半減期1秒程度の核種はイオン源内で減衰してしまいイオン化・分離が困難であった。そのため、放出時間を短くするために、より高温で運転可能な低圧アーク放電型ISOLイオン源の開発を行った。イオン源の設計・製作を完了し性能試験を行った結果、ターゲット温度で2000Cまで加熱できることを確認するとともに、半減期の短い核種として、In-129(半減期0.61秒)とSn-133(半減期1.2秒)をともに毎秒約1000個の強度で確認することに成功した。本会議では、開発したISOLイオン源における性能評価として測定した放出時間とビーム強度の結果について報告を行う。

We have developed the new ion source system in isotope separator on-line at JAEA (JAEA-ISOL), for separation short-lived isotopes produced by proton-induced fission of U. The ion source system is a forced electron beam induced arc discharge version-E (FEBIAD-E) type ion source with a target container. We successfully operated this system in 2000 C. It is achieved by reduction of volume of the ion source and the target container, introduction of heating method by electron bombardment, and improvement of heat shield. This new ion source system was tested using 640 mg/cm of U with 30 MeV, 350 nA proton primary beam. Release times were measured about Kr, In and Xe. The values of release times are 2.6 s for Kr, 1.8s for In and 4.6s for Xe. At this time, the ion source system enables us to mass-separate short-lived isotopes such as Sn( = 1.2s), I( = 2.29s), Br( = 4.40s) with the intensity of 10 ions/s.