(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性同位体を原子炉内で迅速かつ容易に生成及び回収するターゲット保持システムを提供する。【解決手段】実施形態は、動作中の原子炉内部で発生する中性子束に照射ターゲットを暴露するために原子炉容器において従来見られる計装管を使用して、商業炉及び関連装置の中で所望の同位体を製造する方法に関する。実施形態は、原子炉及びその計装管５０の中で放射性同位体を保持し且つ製造する構体を含む。実施形態は、１つ以上の照射ターゲットを収納し且つ照射ターゲットを送り出す送り出しシステムと共に使用可能である１つ以上の保持構体を含む。実施形態は、照射ターゲット及び照射ターゲットから製造される所望の同位体を収納しつつ、送り出しシステム及び従来の計装管５０を通って不都合なく移動するように大きさ及び形状を規定され、製造され且つ構成されてもよい。【選択図】図２
2011047937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉計装管（５０）の中に嵌合し且つ送り出しシステム（１０００）の管（２００）の中に嵌合するような寸法に形成され、且つ、前記原子炉計装管（５０）の中へ移動自在であるように前記送り出しシステム（１０００）に接合するように構成された少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）と；
前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）の中に収納され、動作中の原子炉内部で中性子束に暴露された場合、放射性同位体にほぼ変換するように構成された少なくとも１つの照射ターゲット（１３０）とを具備することを特徴とする照射ターゲット保持システム。
【請求項２】
前記照射ターゲット保持構体（１２２）は、動作中の原子炉内部で中性子束に暴露された場合に物理的特性及び中性子特性をほぼ維持するように調製された材料から製造されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）は、前記少なくとも１つの照射ターゲットから製造されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記照射ターゲット（１２２）はモリブデン‐９８、クロム‐６３、銅‐６３、ジスプロシウム‐１６４、エルビウム‐１６８、ホルミウム‐１６５、鉄‐５８、ルテチウム‐１７６、パラジウム‐１０２、リン‐３１、カリウム‐４１、レニウム‐１８５、サマリウム‐１５２、セレン‐７４、ナトリウム‐２３、ストロンチウム‐８８、イッテルビウム‐１６８、イッテルビウム‐１７６、イットリウム‐８９、イリジウム‐１９１及びコバルト‐５９のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）は、前記照射ターゲット保持構体（１２２）を貫通する少なくとも１つの穴（１３６）を規定し、前記穴（１３６）は、前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）を前記送り出しシステム（１０００）のワイヤ（１２４）に固着するように構成された直径を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）は、ジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、ケイ素、黒鉛及びインコネルのうち少なくとも１つから製造されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
ケーブル（１００）と；
前記ケーブル（１００）に接合され、動作中の原子炉内部で中性子束に暴露された場合に放射性同位体にほぼ変換する少なくとも１つの照射ターゲット（１３０）を収納するように構成された少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）と；
前記ケーブル（１００）及び前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）を前記原子炉の計装管（５０）に挿入するように構成された駆動システム（３００）と；
前記原子炉の前記計装管（５０）に対して接離させるために、前記ケーブル（１００）及び前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）を案内するように構成されたガイド（４００／５００）とを具備する同位体送り出しシステム（１０００）。
【請求項８】
前記ケーブル（１００）は駆動部分（１１０）及びターゲット部分（１２０）を含み、前記ターゲット部分（１２０）は前記少なくとも１つの照射ターゲット保持構体（１２２）に直接接合されることを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
原子炉内部で照射ターゲット保持システムによって同位体を製造する方法において、
動作中の前記原子炉内部で中性子束に暴露された場合に放射性同位体にほぼ変換するように構成された少なくとも１つの照射ターゲット（１３０）を照射ターゲット保持構体（１２２）に挿入する工程と；
前記照射ターゲット保持構体（１２２）を原子炉の計装管（５０）に挿入する工程と；
前記少なくとも１つの照射ターゲット（１３０）を照射する工程と；
前記照射ターゲット保持構体（１２２）を前記原子炉から取り出す工程と；
照射済みの前記少なくとも１つの照射ターゲット（１３０）から生成された生成同位体を前記照射ターゲット保持構体（１２２）から回収する工程とから成る方法。
【請求項１０】
前記照射ターゲット保持構体（１２２）を前記計装管（５０）に挿入する工程は、前記照射ターゲット保持構体（１２２）をケーブル（１００）に装着する工程と、駆動システムを使用して第１のガイド（４００）を介して前記ケーブル（１００）を前記計装管（５０）の中へ押し込む工程とを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に同位体並びに原子炉において同位体を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性同位体は、妥当な量及び種類の電離放射線を放射し且つ有用な娘生成物を形成する能力があるために医療用及び工業用として種々の用途に使用されている。放射性同位体は、例えば、癌関連治療、医療分野での撮影及びラベル付け、癌及び他の疾患の診断、並びに医療滅菌に有用である。
【０００３】
数日程度の半減期を有する放射性同位体は、医療施設、工業施設又は付近の製造施設に設置された粒子加速器又は低出力研究用原子炉の中で安定した親同位体に現場で中性子を衝突させることにより従来製造されていた。それらの放射性同位体の崩壊時間は相対的に短く、特定の用途に対して厳密な量の放射性同位体が必要とされるので、放射性同位体は迅速に搬送される。更に、現場で放射性同位体を製造するには、操作が煩雑で高価な照射抽出機器が一般に必要であり、コスト、スペース及び／又は安全性の面で、同位体の最終使用施設での製造はきわめて難しいだろう。
【０００４】
短期間放射性同位体の製造及び寿命に問題があるため、特に癌治療などの放射性同位体が絶えず求められている分野で医療用及び工業用として価値の高い放射性同位体については、需要が供給をはるかに上回っている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、商業炉及び関連装置の中で所望の同位体を製造する方法に関する。動作中の原子炉内部で発生する中性子束に照射ターゲットを暴露するために、本発明の方法は、原子炉容器の中で従来見られる計装管を利用する。中性子束によって、照射ターゲットの中に短期間放射性同位体が生成されてもよい。生成後、原子炉の動作を停止せずに又は化学的抽出処理を必要とせずに照射ターゲットを計装管及び原子炉格納容器から取り出すことにより、短期間放射性同位体は相対的に迅速且つ容易に回収されてもよい。その後、短期間放射性同位体は直ちに最終使用施設へ搬送されてもよい。
【０００６】
本発明の実施形態は、原子炉及びその計装管の中で放射性同位体を保持し且つ製造する構体を含んでもよい。実施形態は、１つ以上の照射ターゲットを収納する１つ以上の保持構体を含んでもよい。実施形態は、照射ターゲットを送り出す送り出しシステムと共に使用可能であってもよい。実施形態は、照射ターゲット及び照射ターゲットから製造される所望の同位体を収納しつつ、送り出しシステム及び従来の計装管を通って不都合なく移動するような大きさ及び形状に規定され、製造され且つ構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
単に例示を目的として示され、従って、実施形態を限定しない添付の図面を詳細に説明することにより、実施形態は更に明らかになるだろう。図面中、同じ要素は同一の図中符号により示される。
【図１】図１は計装管を有する従来の原子炉を示した図である。
【図２】図２は実施形態の照射ターゲット保持構体 を原子炉の計装管の中へ送り出すシステムの一実施形態を示した図である。
【図３】図３は図２の実施形態のシステムを詳細に示した図である。
【図４】図４は図３の実施形態のシステムを詳細に示した図である。
【図５】図５は従来の原子炉のＴＩＰシステムを示した図である。
【図６】図６は実施形態の照射ターゲット保持構体 を原子炉の計装管の中へ送り出すシステムの別の実施形態を示した図である。
【図７】図７は照射ターゲット保持構体の第１の実施形態を示した図である。
【図８】図８は一実施形態の送り出しシステムの中のいくつかの実施形態の照射ターゲット保持構体を示した図である。
【図９】図９は照射ターゲット保持構体の第２の実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態のうち例示的な実施形態を詳細に開示する。しかし、以下に開示される特定の構造及び機能の詳細は、実施形態を説明するために示される代表的な構造及び機能であるにすぎない。しかし、実施形態は多くの代替形態で実施されてもよく、以下に説明される実施形態にのみ限定されると解釈されるべきではない。
【０００９】
本明細書において、種々の要素を説明するために「第１の」、「第２の」などの用語が使用されてもよいが、それらの要素はそれらの用語により限定されてはならないことが理解されるだろう。それらの用語は単に１つの要素を別の要素と区別するために使用されるだけである。例えば、実施形態の範囲から逸脱せずに第１の要素を第２の要素と呼び、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことは可能だろう。本明細書において使用される場合の用語「及び／又は」は、関連して挙げられている項目のうち１つ以上の項目のあらゆる組み合わせを含む。
【００１０】
１つの要素が別の要素「に接続される」、「に結合される」、「と嵌合する」、「に装着される」又は「に固定される」と説明される場合、その要素は他方の要素に直接接続又は結合されてもよいが、それらの２つの要素の間に介在する要素が存在してもよいことが理解されるだろう。これに対し、１つの要素が別の要素「に直接接続される」又は「に直接結合される」と説明される場合、介在する要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉も同様に解釈されるべきである（例えば、「の間に」と「の間に直接」、「に隣接する」と「に直接隣接する」など）。
【００１１】
本明細書において使用される用語は特定の実施例を説明するために便宜上使用され、実施形態を限定することを意図しない。本明細書における単数形は、特に明示して指示のない限り複数形も含むことを意図する。更に、本明細書において使用される場合の用語「具備する」及び／又は「含む」は、そこに挙げられている特徴、数字、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらの集合の存在又は追加を除外しないことが理解されるだろう。
【００１２】
尚、いくつかの代替実現形態において、そこに挙げられている機能／動作は、図中に示される順序以外の順序で実行されてもよい。例えば、続けて示される２つの図は、関連する機能／動作に応じて、実際には実質的に同時に実行されてもよいし、場合によっては逆の順序で実行されてもよい。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態及び実施例の方法と共に使用可能な従来の原子炉圧力容器１０を示した図である。原子炉圧力容器１０は、世界中で発電用として従来使用されている少なくとも１００Ｍｗｅの商業軽水炉において使用されてもよい。原子炉圧力容器１０は、事故発生時に放射能を格納し且つ動作中の原子炉圧力容器１０へのアクセスを防止する働きをする格納構造４１１の内部に配置されてもよい。ドライウェル２０として周知である原子炉圧力容器１０の下方の空胴は、ポンプ、ドレイン、計装管及び／又は制御棒駆動機構などの容器の動作に関わる機器を収納するために使用される。図１に示されるように、少なくとも１つの計装管５０は原子圧力納容器１０の中へ垂直に延出し、炉心１５の内部まで到達するか又は炉心１５を貫通する。炉心１５は核燃料及び動作中に発生する相対的に大量の中性子束を収納する。計装管５０は一般に円筒形であり、原子炉圧力容器１０の高さに沿って幅が広がっていてもよいが、原子炉においては他の構造の計装管も一般に見られる。計装管５０は、例えば、約０．３インチの内径及び／又は空隙を有してもよい。
計装管５０は原子炉圧力容器１０の下方のドライウェル２０の中で終端してもよい。従来、計装管５０は、ドライウェル２０の中に位置する下端の開口を通して中性子検出器及び他の種類の検出器を挿入するために使用されてもよい。それらの検出器は、炉心１５内部の状態を監視するために計装管５０を通って上方へ延出してもよい。従来のモニタの種類は、例えば、広範囲領域検出器（ＷＲＮＭ）、中性子源領域モニタ（ＳＲＭ）、中間領域モニタ（ＩＲＭ）及び／又は局所出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）を含む。
原子炉圧力容器１０は商業沸騰水型軽水炉で一般に見られる構成要素と共に示されるが、本発明の実施形態及び方法は、計装管５０又は原子炉の中へ延出する他の進入管を有するいくつかの異なる種類の原子炉と共に使用可能であってもよい。例えば、１００ＭＷｅ以下〜数ＧＷｅの範囲の出力定格を有し且つ図１に示される位置とは異なるいくつかの位置に計装管を有する加圧水型軽水炉、重水炉、黒鉛減速炉などが本発明の実施形態及び方法と共に使用されてもよい。従って、実施例の方法において使用可能な計装管は、炉心の周囲にあって、封入された状態で種々の種類の原子炉の炉心で発生する中性子束に接近可能な任意の形状の任意の突起構造であってもよい。
化学的分離又は同位体分離の必要なく且つ／又は商業炉の動作停止を待つ必要なく所望の同位体を迅速且つ継続的に大量に製造するために計装管を使用可能であると出願人は認識した。実施例の方法は、照射ターゲットを計装管の中に挿入することと、動作中に照射ターゲットを炉心に暴露することにより、動作中の炉心において一般に発生する中性子束に照射ターゲットを暴露することとを含んでもよい。炉心の中性子束は、医療分野で使用可能な短期間放射性同位体を含む有用な放射性同位体に照射ターゲットの大部分を変換してもよい。変換後、炉心の動作が継続中であっても、照射ターゲットは計装管から抜き取られ、医療用及び／又は工業用として取り出されてもよい。
送り出しシステムの実施例
後に詳細に説明される本発明の照射ターゲット保持構体の実施形態及びそれと共に使用可能な照射ターゲットと関連させて、送り出しシステムの実施例を以下に説明する。以下に説明される送り出しシステム以外の種類の送り出しシステムと組み合わせて実施形態の照射ターゲット保持構体が使用されてもよいことが理解される。
【００１４】
図２〜図６は、本出願と同日に出願され且つ全内容が参考として本出願に取り入れられている名称「CABLE DRIVEN ISOTOPE DELIVERY SYSTEM」の同時係属出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号に記載されている実施形態の照射ターゲット保持構体及び照射ターゲットを原子炉の中へ送り出すための関連システムを示した図である。実施形態の照射ターゲット保持構体は、図２〜図６に示される関連システムと共に使用可能であるが、実施形態の照射ターゲット保持構体と共に他の送り出しシステムが使用されてもよいことが理解される。
【００１５】
図２は、実施形態の照射ターゲット保持構体を原子炉圧力容器１０（図１）の中へ送り出すために計装管５０を使用してもよい関連するケーブル駆動同位体送り出しシステム１０００を示す。ケーブル駆動同位体送り出しシステム１０００は、照射ターゲット保持構体を挿入／取り出し領域２０００から原子炉圧力容器１０の計装管５０へ搬送し且つ／又は原子炉圧力容器１０の計装管５０から挿入／取り出し領域２０００へ搬送することが可能であってもよい。図２に示されるように、ケーブル駆動同位体送り出しシステム１０００はケーブル１００、管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄ、駆動機構３００、第１のガイド４００及び／又は第２のガイド５００を含んでもよい。管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄは、ケーブル１００をそれらの管の中へ滑り込ませることができるような大きさ及び構成を有してもよい。従って、管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄは、ケーブル駆動同位体送り出しシステム１０００の１つの場所からケーブル駆動同位体送り出しシステム１０００の別の場所へケーブルを案内するように機能してもよい。例えば、管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄは、格納構造４１１（図１）の外側のある場所から格納構造４１１の内側の計装管５０中のある場所までケーブル１００を案内してもよい。
【００１６】
ケーブル１００の一実施例が図３及び図４に示される。実施例のケーブル１００は少なくとも２つの部分、すなわち、１）相対的に長い駆動部分１１０及び２）ターゲット部分１２０を有してもよい。ケーブル１００の駆動部分１１０は、アルミニウム、ケイ素及び／又はステンレス鋼などの核反応断面積が小さい材料から製造されてもよい。ケーブル１００の屈曲を更に容易にし且つケーブル１００をリールなどに巻き付けられるようにケーブル１００の可撓性及び／又は強度を向上するために、ケーブル１００の駆動部分１１０は編組ケーブルであってもよい。ケーブル１００を曲げるのは容易であるが、ケーブル１００を座屈させずに管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄに挿入できるように、ケーブル１００は更に軸方向に十分な剛性を有してもよい。
【００１７】
図４に示されるように、実施例のケーブル１００のターゲット部分１２０は、複数の実施形態の照射ターゲット保持構体１２２を含んでもよい。ターゲット部分１２０は駆動部分１１０の第１の端部１１４に装着されてもよい。照射ターゲットの材料、実施形態の照射ターゲット保持構体の大きさ、ターゲットが暴露されると予測される放射線の量及び／又は計装管５０の構造を含むいくつかの要因に応じて、ターゲット部分１２０は種々の長さを有してもよい。一例として、ターゲット部分１２０は約１２フィートの長さであってもよい。
【００１８】
図３及び図４を参照すると、ターゲット部分１２０は、ターゲット部分１２０の第１の端部１２７に第１のエンドキャップ１２６を含み且つターゲット部分１２０の第２の端部１２９に第２のエンドキャップ１２８を含んでもよい。第１のエンドキャップ１２６は駆動部分１１０の第１の端部１１４に装着されるように構成されてもよい。第１のエンドキャップ１２６及び駆動部分１１０の第１の端部１１４は、急速脱着接続部を形成してもよい。例えば、第１のエンドキャップ１２６は、雌ねじ１２６ａを有する中空部分を含んでもよい。駆動部分１１０の第１の端部１１４は、第１のエンドキャップ１２６の雌ねじ１２６ａと係合するように構成された雄ねじを有するコネクタ１１３を含んでもよい。図３及び図４に示される実施例の接続部は螺合接続部として説明されるが、当業者は、ケーブル１００のターゲット部分１２０をケーブル１００の駆動部分１１０に接続する他の種々の方法を認識しているだろう。
【００１９】
操作員は、ケーブル１００を所望の目的場所、例えば、挿入／取り出し領域２００と計装管５０との間の場所まで進入させるように第１のガイド４００及び第２のガイド５００を構成してもよい。
【００２０】
第１のガイド４００及び第２のガイド５００を構成した後、ケーブル１００の駆動部分１１０の第１の端部１１４を挿入／取り出し領域２００に配置するために、操作員は、管２００ａ、第１のガイド４００及び第２の管２００ｂを通してケーブル１００を進入させるように駆動機構３００を操作してもよい。操作員は、ケーブル１００と係合する駆動機構３００のウォーム歯車を制御することにより、ケーブル１００を進入させてもよい。ケーブル１００に付されたマーク１１６によって、ケーブル１００の駆動部分１１０の第１の端部１１４の場所を追跡してもよい。あるいは、駆動機構３００に接続された変換器から収集される情報から、ケーブル１００の駆動部分１１０の第１の端部１１４の位置を知ってもよい。
【００２１】
ケーブル１００が挿入／取り出し領域２０００に位置決めされた後、実施形態の照射ターゲット保持構体１２２は、以下に実施形態の保持構体に関連して説明されるようにケーブル１００に接続されてもよい。操作員は、挿入／取り出し領域２０００から管２００ｂ及び第１のガイド４００を通してケーブル１００を引っ張るように駆動機構３００を操作してもよい。次に、ケーブル１００及び実施形態の照射ターゲット保持構体１２２を原子炉圧力容器１００内部へ送り込むために、操作員は第１のガイド４００を再構成してもよい。第１のガイド４００が再構成された後、操作員は、第３の管２００ｃ、第２のガイド５００及び第４の管２００ｄを通してケーブル１００を所望の計装管５０の中に進入させてもよい。ケーブル１００に付されたマーク１１６によって、ケーブル１００の駆動部分１１０の第１の端部１１４の場所を追跡してもよい。あるいは、駆動機構３００に接続された変換器から収集される情報から、ケーブル１００の駆動部分１１０の第１の端部１１４の位置を知ってもよい。
【００２２】
実施形態の照射ターゲット保持構体１２２が装着されたケーブル１００が計装管５０の中の適切な場所まで進入した後、操作員は計装管５０の中でケーブル１００を停止してもよい。この時点で、実施形態の照射ターゲット保持構体１２２の中の照射ターゲットは、原子炉内で適正な時間照射されてもよい。照射後、計装管５０、第４の管２００ｄ、第２のガイド５００、第３の管２００ｃ及び／又は第１のガイド４００からケーブル１００を引き抜くために、操作員は駆動機構３００を操作してもよい。
【００２３】
ケーブル１００の駆動部分１１０の第１の端部１１４及び実施形態の照射ターゲット保持構体１２２を挿入／取り出し領域２０００に配置するように、操作員は、第１のガイド４００及び第２の管２００ｂを通してケーブル１００を進めるように駆動機構３００を操作してもよい。実施形態の照射ターゲット保持構体１２２はケーブル１００から取り出され、搬送用キャスク又は別の所望の場所に格納されてもよい。照射済みターゲットを適切に遮蔽するために、搬送用キャスクの一実施例は鉛、タングステン及び／又は劣化ウランから製造されてもよい。操作員が動作中の機器を目視検査できるように挿入／取り出し領域２０００に配置されたカメラを使用することにより、実施形態の照射ターゲット保持構体１２２の着脱を容易にしてもよい。
【００２４】
別の送り出しシステムは、従来のトランスバースインコアプローブ（ＴＩＰ）システム３０００の使用を含む。従来のＴＩＰシステム３０００は図５に示される。図５に示されるように、ＴＩＰシステム３０００は、ケーブル３１００を駆動する駆動機構３３００、駆動機構３３００とチャンバシールド３４００との間の管３２００ａ、チャンバシールド３４００と弁３６００との間の管３２００ｂ、弁３６００とガイド３５００との間の管３２００ｃ及びガイド３５００と計装管５０との間の管３２００ｄを含んでもよい。ケーブル３１００は、先に図２〜図４を参照して説明したケーブル１００に類似していてもよい。従来のＴＩＰシステム３０００のガイド３５００は、ＴＩＰセンサを所望の計装管５０の中まで案内してもよい。チャンバシールド３４００は、鉛ペレットで充填された樽に類似していてもよい。チャンバシールド３４００は、原子炉圧力容器１０内でＴＩＰセンサが利用されない場合にＴＩＰセンサを格納してもよい。弁３６００はＴＩＰシステム３０００と共に利用される安全機能である。
【００２５】
ＴＩＰシステム３０００は、ケーブル３１００を計装管５０の中まで案内する管系３２００ａ、３２００ｂ、３２００ｃ及び３２００ｄ及び／又はガイド３５００を含むので、それらのシステムは、実施形態の照射ターゲット保持構体及びその中に格納されている照射ターゲットを送り出す機構の一実施例として使用されてもよい。
【００２６】
図６は、変形ＴＩＰシステム４０００を含む送り出しシステムの一実施例を示す。図６に示されるように、変形ＴＩＰシステム４０００は図５に示される従来のＴＩＰシステム３０００に類似するが、従来のＴＩＰシステム３０００のチャンバシールド壁３４００と弁３６００との間にガイド４１００が挿入されている。ガイド４１００は、例えば、ケーブル１００などのケーブルを変形ＴＩＰシステム４０００の中へ挿入するための導入場所として機能してもよい。図６に示されるように、変形ＴＩＰシステム４０００の駆動機構３３００と並列して駆動機構３００（図２）が配置されてもよい。駆動機構３００は、ケーブル１００を巻き付けるためのケーブル保管リール３２０を含んでもよい。管２００ａは、駆動機構３３００からケーブル１００を所望の場所まで誘導する第１のガイド４００まで延出してもよい。例えば、管２００ｂの第２の端部を適切な出口と整列するように第１のガイド４００の回転シリンダを制御することにより、操作員は、管２００ｂを介してケーブル１００を挿入／取り出し領域２０００まで案内するように第１のガイド４００を構成してもよい。ケーブル１００を第２のガイド５００（図２）まで誘導する取り出し場所を有するのではなく、ケーブル１００をガイド４１００まで誘導するように、変形ＴＩＰシステム４０００の第１のガイド４００は構成されてもよい。このように、第１のガイド４００は、ガイド４１００を介してケーブル１００をＴＩＰシステムの管３２００ａ、３２００ｂ、３２００ｃ及び３２００ｄの中へ案内してもよい。
【００２７】
ケーブル１００は、実施例の送り出しシステムの既存の管と共に機能し且つ実施形態の照射ターゲット保持構体の通過を可能にするような大きさに形成される。例えば、管３２００ａ、３２００ｂなどの内径は約０．２７インチであってもよい。従って、ケーブル１００は、ケーブル１００の横方向寸法が０．２７インチを超えないような大きさに規定されてもよい。
照射ターゲット保持構体の実施形態
送り出しシステムの実施例を説明したので、次に、送り出しシステムと共に使用可能な照射ターゲット保持構体の実施形態を説明する。実施形態の照射ターゲット保持構体は、先に説明した実施例の送り出しシステムと相互に作用するように構成され／大きさを規定され／形状を規定されるなどしてもよいが、原子炉内で照射ターゲットを照射するために、照射ターゲット保持構体が他の送り出しシステム及び他の送り出し方法で使用されてもよいことが理解される。
【００２８】
図７は、第１の実施形態に係る照射ターゲット保持構体１２２ａを示した図である。図７に示されるように、照射ターゲット保持構体１２２ａは、従来の原子炉で使用される計装管５０（図１）に挿入可能であり且つ／又は送り出しシステムで使用される管を通過可能な寸法を有する。例えば、照射ターゲット保持構体１２２ａは１インチ以下の最大外径１３７を有してもよい。照射ターゲット保持構体１２２ａは円筒形として示されるが、照射ターゲット保持構体１２２ａとして、六面体、円錐及び／又は三角柱を含む種々の適正に寸法を規定された形状が使用されてよい。
【００２９】
本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａは、上端／上面１３８から軸方向に構体１２２ａの中まで一部延出する１つ以上の孔１３５を含んでもよい。あるいは、孔１３５は周囲から又は他の位置から構体１２２ａの中へ延出してもよい。実施形態の照射ターゲット保持構体の構造の一体性が維持されるならば、孔１３５は任意のパターン及び任意の数で配置されてよい。孔１３５自体は種々の寸法及び形状を有してもよい。例えば、孔１３５は上面１３８から次第に先細になる形状であってもよく且つ／又は孔の底部及び縁部に丸みが付けられていてもよい。実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａは、動作中の原子炉で発生する中性子束に暴露された場合に構造の一体性を保持するように調製された材料から製造されてもよい。例えば、実施形態の保持構体１２２ａはジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、ケイ素、黒鉛及び／又はインコネルなどから製造されてもよい。
【００３０】
照射ターゲット１３０は、任意の数及び／又は任意のパターンで１つ以上の孔１３５に挿入されてもよい。照射ターゲット１３０は種々の形状及び物理的形態を有してもよい。例えば、照射ターゲット１３０は小さな充填材、丸形ペレット、ワイヤ、液体及び／又は気体であってもよい。照射ターゲット１３０は孔１３５に嵌合するような寸法を有してもよく且つ／又は孔１３５の形状及び寸法は照射ターゲット１３０を収納するように規定される。更に、実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａは、それ自体が照射ターゲットになるように照射ターゲット材料から製造され且つ／又は内部に照射ターゲット材料を収納してもよい。更に、照射ターゲット１３０は、動作中の原子炉内で中性子束に暴露された場合に物理的特性及び／又は中性子特性をほぼ維持するように調製された材料から成る密封容器であってもよい。実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａの中の照射ターゲット１３０に対して第３の格納層を形成するように、容器は固体、液体及び／又は気体の照射ターゲット及び／又は生成された放射性同位体を格納してもよい。
【００３１】
キャップ１３１は上端／上面１３８に装着され、孔１３５の中に照射ターゲット１３０を密封してもよい。キャップ１３１はいくつかの周知の方法で上端１３８に装着されてもよい。例えば、キャップ１３１は上面１３８に直接溶接されてもよい。あるいは、キャップ１３１は、実施形態の保持構体１２２ａに形成されたねじ山及び／又は個々の孔１３５の内側に形成されたねじ山によって上端１３８にねじ留めされてもよい。キャップ１３１は１つの孔１３５を覆うような大きさで示されているが、複数の孔１３５の中にある照射ターゲット１３０を密封するように、キャップがいくつかの孔１３５又はすべての孔１３５を覆ってもよいことが理解される。例えばキャップ１３１は環状であってもよく、実施形態の保持構体１２２ａに半径方向に配置されたすべての孔１３５を密封するが、中央に密封されないままの孔１３５又は穴１３６を残してもよい。これらの装着方法のいずれにおいても、照射ターゲット１３０から生成される所望の固体、液体又は気体状の放射性同位体及び娘生成物の格納及び回収のために、キャップ１３１は照射ターゲット１３０を孔１３５の中に保持し且つキャップ１３１の取り外しは容易である。
【００３２】
図７に示されるように、第１の実施形態に係る照射ターゲット保持構体１２２ａは、構体１２２ａを貫通する穴１３６を更に含んでもよい。穴１３６は、ワイヤ１２４（図４）を捕捉し且つワイヤ１２４に沿って実施形態の保持構体１２２ａを滑り込ませることができるような大きさに形成されてもよい。同様に、穴１３６は、照射ターゲット保持構体１２２ａをケーブル１００（図２）に接合し且つ／又はケーブル１００に沿って照射ターゲット保持構体１２２ａを移動するためのねじ山又は他の内側形状を有してもよい。このような構造によって、図２〜図６に示されるように、１つ以上の照射ターゲット保持構体１２２ａが送り出しシステムに配置され、照射ターゲットを照射するために計装管５０の中へ問題なく送り出されてもよい。
【００３３】
図８は、組み合わせて使用されてもよい複数の実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａを示した図である。図８に示されるように、いくつかの照射ターゲット保持構体１２２ａは、ワイヤ１２４又は送り出しシステムに装着するための他の装着機構に連続して配置されてもよい。実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａは、ワイヤ１２４に沿って他の照射ターゲット保持構体１２２ａと密接に積み重ねられてもよい。更に、可撓性接着テープ１３９により実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａが可撓性をもって一体に保持されてもよい。可撓性接着テープ１３９は、管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄにおける屈曲に対応して実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａの若干の相対運動を可能にしてもよい。更に、実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ａは、摩擦によって管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄの中で詰まることなく管の屈曲部を通り抜けられるような長さを有してもよい。
【００３４】
実施形態の保持構体１２２ａのスタックがケーブル１２４に沿って互いにほぼ平らに並んでいる場合、孔１３５は照射ターゲット保持構体１２２ａを貫通していないので、すぐ下に積み重ねられている別の照射ターゲット保持構体１２２ａに対して格納シールを容易に形成するように、各構体の底面はほぼ平坦であってもよい。このように、追加のキャップ１３１の使用の有無に関わらず、照射ターゲット１３０は孔１３５の中に格納されてもよい。
【００３５】
図９は、第２の実施形態に係る照射ターゲット保持構体１２２ｂを示した図である。図９に示されるように、本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ｂは、１つ以上の照射ターゲット１３０を格納するほぼ中空の密封管であってもよい。更に高いレベルの格納を実現し且つ／又は異なる種類のターゲット及び生成される娘生成物を分離するように、照射ターゲット１３０は照射ターゲット保持構体１２２ｂの中に配置された格納装置により更に密封されてもよい。照射ターゲット１３０を所定の場所に保持するために、照射ターゲット１３０は照射ターゲット保持構体１２２ｂの側壁１３３に装着されてもよい。照射ターゲット１３０を側壁１３３に接合するために、任意の種類の周知の固着／接合装置が使用されてよい。
【００３６】
本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ｂは、従来の原子炉で使用される計装管５０（図１）に挿入可能であり且つ／又は送り出しシステムで使用される任意の管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄを通り抜けられるような寸法を有する。例えば、照射ターゲット保持構体１２２ｂは１インチ以下の最大外径を有してもよい。照射ターゲット保持構体１２２ｂは円筒形として示されるが、照射ターゲット保持構体１２２ｂとして、六面体、円錐及び／又は三角柱を含む種々の適正に寸法を規定された形状が使用されてよい。同様に、照射ターゲット保持構体１２２ｂは、管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄの中で詰まることなく管の任意の屈曲部を通り抜けられるような長さを有してもよい。
【００３７】
本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ｂは、動作中の原子炉内部で発生する中性子束に暴露された場合に構造の一体性を保持するように調製された材料から製造されてもよい。例えば、照射ターゲット保持構体１２２ｂはアルミニウム、ケイ素、ステンレス鋼などから製造されてもよい。あるいは、本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ｂは、例えば高温プラスチックを含めて、管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄの屈曲部を通るときに若干の屈曲／変形を可能にする可撓性材料から製造されてもよい。あるいは、本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ｂは照射ターゲット材料自体から製造されてもよい。
【００３８】
本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ｂは、照射ターゲット保持構体１２２ｂをケーブル１００（図３）の駆動部分１１０に接合するように構成された第１のエンドキャップ１２６を更に含んでもよい。例えばケーブル１００の対応するねじ端部コネクタ１１３に接合するために、第１のエンドキャップ１２６に雌ねじ１２６ａが形成されてもよい。このように、本実施形態の照射ターゲット保持構体１２２ｂは、図３に示される実施例の送り出しシステムに接合され、動作中の原子炉内部で照射ターゲットを照射するために計装管５０の中へ送り込まれてもよい。
【００３９】
照射ターゲット保持構体１２２の実施形態において、各構体１２２にいくつかの異なる種類及び段階の照射ターゲット１３０が配置されてもよい。いくつかの照射ターゲット保持構体１２２ａ、１２２ｂは計装管５０の中の厳密な軸方向高さに配置可能であるので、計装管５０の中の特定の軸方向高さに配置される照射ターゲット１３０の量／種類を更に正確に規定してもよい。動作中の原子炉の内部の軸方向中性子束プロファイルはわかっているので、実施形態の照射ターゲット保持構体の中に配置された照射ターゲット１３０において有用な放射性同位体を更に精密に生成し且つ測定することが可能になるだろう。照射ターゲット保持構体の実施形態を説明したので、保持構体の中で使用可能な照射ターゲットの実施例を以下に説明する。
照射ターゲットの実施例
照射ターゲットは、放射性同位体を生成するために照射されるターゲットである。従って、原子炉により照射されて放射性同位体を生成する場合もあるセンサは、放射性同位体の生成ではなく原子炉の状態を検出することを目的としているので、本明細書において使用される場合の用語「ターゲット」の範囲内に含まれない。
【００４０】
本発明の実施形態及び方法において、いくつかの異なる放射性同位体が生成されてもよい。実施形態及び方法は、商業炉の動作停止、多くの費用を必要とする可能性がある処理並びに危険で長時間を要する同位体処理及び／又は化学的抽出処理の必要なく、生成される放射性同位体の半減期と比較して相対的に短い時間で短期間放射性同位体を生成し且つ回収することが可能であるという特定の利点を有してもよい。本発明に係る構体及び方法によって、診断及び／又は治療に応用される短期間放射性同位体を生成可能であるが、工業用の放射性同位体及び／又は半減期の長い放射性同位体が生成されてもよい。更に、動作中の商業炉の炉心で起こる核連鎖反応を実質的に妨害しないように、照射ターゲット１３０は相対的に小さな核反応断面積に基づいて選択されてもよい。
【００４１】
例えば特定の量の中性子束に暴露された場合、モリブデン‐９８が約２．７日の半減期を有するモリブデン‐９９に変換されることは周知である。モリブデン‐９９は約６時間の半減期を有するテクネチウム‐９９ｍに崩壊する。テクネチウム‐９９ｍは医療の分野において撮影及び癌診断を含むいくつかの特殊な用途に使用され、その半減期は短時間である。モリブデン‐９８から製造され且つ照射ターゲット１３０の大きさに基づいて動作中の原子炉の中で中性子束に暴露された照射ターゲット１３０を使用して、実施形態の保持構体及び方法において、Ｍｏ‐９８を格納する放射ターゲットの質量、動作中の原子炉の炉心における照射ターゲットの軸方向位置、動作中の原子炉の炉心の軸方向プロファイル及び照射ターゲットの暴露時間の長さを判定することにより、モリブデン‐９９及び／又はテクネチウム‐９９ｍが生成され且つ回収されてもよい。
【００４２】
以下の表１は、本発明の方法において適切な照射ターゲット１３０を使用して生成されるいくつかの短期間放射性同位体を示す。表に示される短期間放射性同位体のうち最長の半減期は約７５日であってもよい。原子炉の動作停止及び使用済み核燃料の抽出が頻繁ではなく、２年おきなどの間隔で実行され、核燃料からの放射性同位体の抽出及び回収が著しく長い処理時間及び冷却時間を必要とすると仮定すると、表に示される放射性同位体を従来の使用済み核燃料から生成し且つ回収することは不可能だろう。
【表１】
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表１は、本発明の実施形態及び方法において生成可能な放射性同位体を網羅したリストではなく、癌治療を含む医療の分野で使用可能ないくつかの放射性同位体の例を示すにすぎない。ターゲットを適正に選択すれば、本発明の実施形態及び方法により、使用可能なほぼすべての放射性同位体を生成及び回収できるだろう。
【００４３】
本発明の実施形態を説明したが、日常的な実験作業を通して、更なる発明的活動を伴わずに実施形態が変形されてもよいことは当業者には理解されるだろう。変形は本発明の精神及び範囲からの逸脱とみなされるべきではなく、当業者には自明であると考えられるそのようなすべての変形は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることを意図する。
【符号の説明】
【００４４】
１０    原子炉圧力容器、容器
１５    管
２０    ドライウェル
５０    計装管
１００    ケーブル
１１０    駆動部分
１１３    コネクタ
１１４    第１の端部
１１６    マーク
１２０    ターゲット部分
１２２    照射ターゲット保持構体
１２２ａ    照射ターゲット保持構体、構体
１２２ｂ    照射ターゲット保持構体、構体
１２４    ワイヤ
１２６    第１のエンドキャップ
１２６ａ    雌ねじ
１２７    第１の端部
１２９    第２の端部
１３０    照射ターゲット
１３１    キャップ
１３３    側壁
１３５    孔
１３６    穴
１３７    最大外径
１３８    上面
１３９    可撓性接着テープ
２００ａ    管
２００ｂ    管
２００ｃ    管
２００ｄ    管
３００    駆動機構
４００    第１のガイド
４１１    格納構造
５００    第２のガイド
１０００    同位体送り出しシステム
２０００    挿入／取り出し領域
３０００    トランスバースインコアプローブ（ＴＩＰ）システム、ＴＩＰシステム
３１００    ケーブル
３２００ａ    管系、管
３２００ｂ    管系、管
３２００ｃ    管系、管
３２００ｄ    管系、管
３３００    駆動システム
３４００    チャンバシールド、チャンバシールド壁
３５００    ガイド
３６００    弁
４０００    変形ＴＩＰシステム
４１００    ガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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