原子力用語を知る『加速器』
原子力を知りたい
先生、加速器ってなんですか？
原子力マニア
荷電粒子に運動エネルギーを与えて加速する装置ですね。つまり、粒子を速くするための装置なんです。
原子力を知りたい
へー、面白いですね。それってどんな種類があるんですか？
原子力マニア
大きく分けると、粒子を真っ直ぐ加速する線型加速器と、円運動させて加速する円型加速器の2種類があります。
加速器とは。
「原子力用語の『加速器』とは、『ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ』とも呼ばれ、荷電粒子に運動エネルギーを与えて加速し、高エネルギーの粒子ビームを得るための装置です。原子核・素粒子物理学の実験、放射線医学、放射線化学、放射性同位元素の製造、非破壊検査などで幅広く用いられています。
加速器にはさまざまな種類がありますが、大きく分けると、粒子を直線的に加速する『線形加速器』と、粒子を円運動させながら加速する『円型加速器』があります。線形加速器にはコッククロフト型加速器やファンデグラーフ型加速器、線形加速器が含まれます。一方、円型加速器にはサイクロトロン、シンクロトロン、ベータトロンがあります。」
加速器とは？
「加速器」とは、荷電粒子を高いエネルギーに加速させる装置のことです。加速された荷電粒子は、物質の構造や性質の解明、放射性同位元素の生産、医療用途など、さまざまな分野で利用されています。加速器は大きく分けて、直線加速器と円形加速器の2種類があります。直線加速器は荷電粒子を直線に加速するもので、円形加速器は荷電粒子を円形軌道に加速するものです。
加速器の種類
-加速器の種類-
加速器は、電荷粒子を高速に加速する装置です。その種類は用途や加速する粒子の種類によって異なります。主な加速器の種類を以下に示します。
– -直線加速器（LINAC）-電荷粒子を直線的に加速するもので、医療用や粒子物理学研究などで使用されます。
– -サイクロトロン-強力な磁場を用いて電荷粒子を円形軌道上で加速するもので、医療用や放射性同位元素の生産に使用されます。
– -シンクロトロン-電荷粒子を円形軌道上で加速するもので、高速粒子を加速するために用いられます。電子シンクロトロンは放射光源として利用されています。
– -加速器複合体-複数の異なる加速器を組み合わせたもので、高エネルギー粒子の衝突実験に使用されます。
線型加速器
-線型加速器-
原子力施設で用いられる線型加速器は、荷電粒子を直線状に加速する装置です。加速器の中心部には、電極が直線状に並べられ、交流電圧により電極間に電場が形成されます。荷電粒子は電場によって加速されながら、直線状の管の中で移動します。線型加速器は、医療用のX線発生装置や、粒子物理学で使用される原子核衝突実験装置などに活用されています。
線型加速器の利点としては、直線状の形状のため、設置スペースを比較的少なく済ませられることが挙げられます。また、直線上の電極に電圧を印加するため、加速する粒子のエネルギーを自在に制御することができます。ただし、線型加速器は大きく重くなる傾向があり、エネルギーが高くなると建設や維持管理に多額の費用が必要となります。
円型加速器
–円型加速器–
原子力用語として登場する加速器の1種に、円型加速器があります。これは、荷電粒子をわずかなエネルギーで円形の経路に沿って加速するための装置です。円形加速器の主な特徴は、荷電粒子が一方向に曲がる磁場を利用して、円運動を継続的に行うことです。
加速される粒子は、加速チャンバー内の真空管内を移動します。このチャンバーは、粒子に沿って高周波電界を生成する空洞共振器によって駆動されています。共振器は、エネルギーを与えて粒子の速度を上昇させる役割を担っています。粒子が加速チャンバー内を周回するにつれて、電界によって徐々にエネルギーを獲得し、より高い速度に達していきます。
加速器の用途
加速器の用途は多岐にわたります。最もよく知られている用途は、粒子物理学の基本的な研究です。加速器は、素粒子の構造や相互作用を探るために使用されます。例えば、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）は、ヒッグス粒子の発見に貢献したことで有名です。
加速器は、医療分野でも使用されています。放射線治療では、加速器が癌細胞を破壊するのに使用されます。また、陽子線治療などの新しい治療法では、加速器が使用されています。
さらに、加速器は産業分野でも使用されています。例えば、電子線照射は、食品の殺菌やプラスチックの改質に使用されます。また、イオン注入は、半導体デバイスの製造に使用されています。