(57)【要約】【課題】ビーム窓の構造健全性を効果的に向上できる加速器駆動核変換システム、照射装置およびフローガイドを提供すること。【解決手段】この加速器駆動核変換システム１は、未臨界炉と、照射装置と、フローガイドとを含み構成される。未臨界炉は、燃料集合体１０１により囲まれて成るとともに核破砕ターゲット１００の流路となるターゲット流路２７を有する。照射装置は、陽子ビームの照射孔となるビーム窓３３を有するとともに、ビーム窓３３をターゲット流路２７内に挿入して設置される。フローガイド５１は、ターゲット流路２７内であってビーム窓３３の上流側に配置されるとともに、核破砕ターゲット１００をビーム窓３３に導く。【選択図】      図２
2005024457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料集合体により囲まれるとともに核破砕ターゲットの流路となるターゲット流路を有する未臨界炉と、
陽子ビームの照射孔となるビーム窓を有するとともに、前記ビーム窓を前記ターゲット流路内に挿入して設置される照射装置と、
前記ターゲット流路内であって前記ビーム窓の上流側に配置されるとともに、核破砕ターゲットを前記ビーム窓に導くフローガイドと、
を含むことを特徴とする加速器駆動核変換システム。
【請求項２】
前記フローガイドが、前記ビーム窓に一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の加速器駆動核変換システム。
【請求項３】
前記フローガイドが、内部にオリフィスを有することを特徴とする請求項１または２に記載の加速器駆動核変換システム。
【請求項４】
前記オリフィスは、前記核破砕ターゲットの流出方向が前記ビーム窓上における前記核破砕ターゲットの流れの淀み点が生じ易い部分に向けて形成されることを特徴とする請求項３に記載の加速器駆動核変換システム。
【請求項５】
前記オリフィスが、乱流発生構造を有することを特徴とする請求項３または４に記載の加速器駆動核変換システム。
【請求項６】
燃料集合体により囲まれるとともに核破砕ターゲットの流路となるターゲット流路を有する未臨界炉と、
ビーム導入管を有するとともに、前記ビーム導入管を前記ターゲット流路内に挿入して設置される照射装置と、
前記ビーム導入管と前記燃料集合体との間に介在し、前記ビーム導入管を前記燃料集合体に対して固定的に保持する振動抑制手段と、
を含むことを特徴とする加速器駆動核変換システム。
【請求項７】
前記振動抑制手段が、前記燃料集合体側に設けられる第１パットと、前記ビーム導入管側に設けられる第２パットとを含んで構成され、かつ、前記第１パットおよび前記第２パットが、前記ビーム導入管の設置状態で、相互に当接することを特徴とする請求項６に記載の加速器駆動核変換システム。
【請求項８】
陽子ビームの照射孔となるビーム窓を有するとともに、前記ビーム窓をターゲット流路内に挿入して設置される照射装置において、
前記ターゲット流路内であって前記ビーム窓の上流側に配置されるとともに、核破砕ターゲットを前記ビーム窓に導くフローガイドを有し、かつ、当該フローガイドが前記ビーム窓に一体形成されることを特徴とする照射装置。
【請求項９】
ターゲット流路内であって陽子ビームの照射孔となるビーム窓の上流側に配置されるとともに、前記ターゲット流路内を流れる核破砕ターゲットを前記ビーム窓に導くことを特徴とするフローガイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加速器駆動核変換システム、照射装置およびフローガイドに関し、さらに詳しくは、ビーム窓の構造健全性を効果的に向上できる加速器駆動核変換システム、照射装置およびフローガイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、加速器駆動核変換システム（ＡＤＳ：Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）に関する研究が進められている。加速器駆動核変換システムは、長寿命の放射性廃棄物を短寿命化し、また、安定的な核種に変換することにより、その放射性毒性を低減させるシステムである。かかる加速器駆動核変換システムには、特許文献１、２に記載される技術が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２１６００号公報
【特許文献２】
特開２０００−３２１３８９号公報
【０００４】
ここで、従来の加速器駆動核変換システムでは、システムの稼働時に、陽子ビームの照射や核破砕ターゲットの核破砕の影響により、照射装置のビーム窓が発熱して高温となる。その結果、ビーム窓が熱破損するという問題点があった。しかしながら、かかる課題を解決する手段は、従来の加速器駆動核変換システムでは解決されておらず、また、上記した特許文献１、２においても、記載も示唆もされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、ビーム窓の構造健全性を効果的に向上できる加速器駆動核変換システム、照射装置およびフローガイドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明に係る加速器駆動核変換システムは、燃料集合体により囲まれるとともに核破砕ターゲットの流路となるターゲット流路を有する未臨界炉と、陽子ビームの照射孔となるビーム窓を有するとともに、前記ビーム窓を前記ターゲット流路内に挿入して設置される照射装置と、前記ターゲット流路内であって前記ビーム窓の上流側に配置されるとともに、核破砕ターゲットを前記ビーム窓に導くフローガイドと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
この発明では、ターゲット流路内であってビーム窓の上流側にフローガイドを設け、このフローガイドにより、ターゲット流路内の核破砕ターゲットをビーム窓に導く。これにより、核破砕ターゲットによりビーム窓が積極的に冷却されるので、ビーム窓の構造健全性を効果的に向上できる利点がある。
【０００８】
また、この発明に係る加速器駆動核変換システムは、前記加速器駆動核変換システムにおいて、前記フローガイドが、前記ビーム窓に一体形成されることを特徴とする。
【０００９】
この発明では、フローガイドがビーム窓に一体形成されるので、ビーム窓の定期的な交換にあたり、併せてフローガイドを交換できる利点がある。
【００１０】
また、この発明に係る加速器駆動核変換システムは、前記加速器駆動核変換システムにおいて、前記フローガイドが、内部にオリフィスを有することを特徴とする。
【００１１】
この発明では、フローガイドが内部にオリフィスを有するので、フローガイド内における核破砕ターゲットの流速が増加する。これにより、ビーム窓の冷却効率を高められる利点がある。
【００１２】
また、この発明に係る加速器駆動核変換システムは、前記加速器駆動核変換システムにおいて、前記オリフィスは、前記核破砕ターゲットの流出方向が前記ビーム窓上における前記核破砕ターゲットの流れの淀み点が生じ易い部分に向けて形成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、オリフィスが、核破砕ターゲットの流出方向をビーム窓上の淀み点が生じ易い部分に向けるので、淀み点の発生が抑制されて、ビーム窓が効果的に冷却される利点がある。
【００１４】
また、この発明に係る加速器駆動核変換システムは、前記加速器駆動核変換システムにおいて、前記オリフィスが、乱流発生構造を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明では、オリフィスが、乱流発生構造を有するので、ビーム窓上における淀み点の発生が抑制されて、ビーム窓が効果的に冷却される利点がある。
【００１６】
また、この発明に係る加速器駆動核変換システムは、燃料集合体により囲まれるとともに核破砕ターゲットの流路となるターゲット流路を有する未臨界炉と、ビーム導入管を有するとともに、前記ビーム導入管を前記ターゲット流路内に挿入して設置される照射装置と、前記ビーム導入管と前記燃料集合体との間に介在し、前記ビーム導入管を前記燃料集合体に対して固定的に保持する振動抑制手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この発明では、振動抑制手段が、燃料集合体とビーム導入管との間に介在して設けられ、ビーム導入管を燃料集合体に対して固定するので、ビーム導入管の振動による破損を効果的に抑制できる利点がある。
【００１８】
また、この発明に係る加速器駆動核変換システムは、前記加速器駆動核変換システムにおいて、前記振動抑制手段が、前記燃料集合体側に設けられる第１パットと、前記ビーム導入管側に設けられる第２パットとを含んで構成され、かつ、前記第１パットおよび前記第２パットが、前記ビーム導入管の設置状態で、相互に当接することを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係る照射装置は、陽子ビームの照射孔となるビーム窓を有するとともに、前記ビーム窓をターゲット流路内に挿入して設置される照射装置において、前記ターゲット流路内であって前記ビーム窓の上流側に配置されるとともに、核破砕ターゲットを前記ビーム窓に導くフローガイドを有し、かつ、当該フローガイドが前記ビーム窓に一体形成されることを特徴とする。
【００２０】
また、この発明に係るフローガイドは、ターゲット流路内であって陽子ビームの照射孔となるビーム窓の上流側に配置されるとともに、前記ターゲット流路内を流れる核破砕ターゲットを前記ビーム窓に導くことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的同一のものが含まれる。
【００２２】
（加速器駆動核変換システム）
図１は、この発明の実施の形態に係る加速器駆動核変換システムを示す構成図である。図２は、図１に記載した加速器駆動核変換システムの要部を示す構成図である。図３は、図２に記載したビーム窓冷却手段を示すＡ−Ａ視断面図である。この加速器駆動核変換システム（ＡＤＳ：Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）１は、長寿命の放射性廃棄物を短寿命化し、また、安定的な核種に変換することにより、その放射性毒性を低減させるシステムである。加速器駆動核変換システム１は、かかる技術特性により高い公益性を有するとともに、将来の実現に向けて各国において研究開発が進められている。この加速器駆動核変換システム１は、未臨界炉２と、照射装置３と、発電系４とを含み構成される。
【００２３】
まず、未臨界炉２は、原子炉容器２１と、炉心槽２２と、蒸気発生器２３と、循環ポンプ２４とを含み構成される（図１参照）。原子炉容器２１は、内部に炉心槽２２、循環ポンプ２４および蒸気発生器２３を収容し、また、底部に炉内構造物２５を有する。また、原子炉容器２１内には、陽子ビームの照射対象となる核破砕ターゲット１００が充填される。ここで、核破砕ターゲットには、主として重核からなる液体金属が採用される。このような液体金属には、例えば、鉛−ビスマス（Ｐｂ−Ｂｉ）がある。核破砕ターゲット１００は、原子炉容器２１内にて、循環ポンプ２４により圧力を付加されて炉心槽２２と蒸気発生器２３との間を循環する。また、原子炉容器２１は、上部を回転プラグ２６により封止される。
【００２４】
炉心槽２２は、原子炉容器２１の炉内構造物２５上に配置され、原子炉容器２１内の略中央に位置する。炉心槽２２は、内部に複数の燃料集合体１０１を配列して構成される（図２および図３参照）。この燃料集合体１０１は、例えば、マイナーアクチノイド（ＭＡ）や長寿命核種（ＬＬＦＰ）から成る。燃料集合体１０１は、断面正六角形を有する長尺のダクト１０２内に充填される。燃料集合体１０１は、下端部を炉内構造物２５に差し込み、炉内構造物２５上にその長手方向を立てて配置される。また、燃料集合体１０１は、ダクト１０２の下端部外周に設けられた第１パット６１を有する。燃料集合体１０１は、この第１パット６１を介して隣接する燃料集合体１０１との間隔を拘束され、炉心槽２２内においてガタつかないように固定的に配列される。言い換えれば、この第１パット６１は、燃料集合体１０１、１０１間の隙間を詰めるグリッドスペーサとして機能する。このように配列された燃料集合体１０１群は、平面視にて、ハニカム状に配列される（図３参照）。なお、図２および図３では、ビーム窓の周辺付近に係る燃料集合体１０１のみを図示し、その外周に配列される燃料集合体１０１の図示を省略する。
【００２５】
炉心槽２２の中央には、これらの燃料集合体１０１を壁面とするターゲット流路２７が形成される。ターゲット流路２７は、燃料集合体１０１群のうち中心部の７体分を除いて設けられ、周辺を１２体の燃料集合体１０１で囲まれる（図３参照）。なお、中心部の７体分を除くのは設計の一例であり、設計によっては、例えば中心部を１９体除く等の配置もあり得る。これにより、ターゲット流路２７は、平面視にて、六角星形を有する断面十八角形の壁面を有する。核破砕ターゲット１００は、このターゲット流路２７内を、下方の炉内構造物２５側から上方のプレナム２８に向かって上昇し、蒸気発生器２３側に流入する（図２および図３参照）。
【００２６】
蒸気発生器２３は、原子炉容器２１の回転プラグ２６に固定されて、原子炉容器２１内に吊り下げられる（図１参照）。蒸気発生器２３は、炉心槽２２から流出する核破砕ターゲット１００をプレナム２８内で吸入し、熱交換を行って下方の炉内構造物２５側に排出する。ここで、蒸気発生器２３は、未臨界炉２外部の発電系４に接続され、熱交換により得られたエネルギーを発電系４に供給する。
【００２７】
循環ポンプ２４は、原子炉容器２１の回転プラグ２６に固定されて、原子炉容器２１内に吊り下げられる（図１参照）。循環ポンプ２４は、蒸気発生器２３から排出された核破砕ターゲット１００を吸い上げ、圧力を与えて炉心槽２２側に送る。これにより、核破砕ターゲット１００は、原子炉容器２１内を循環する。
【００２８】
次に、照射装置３は、陽子加速器３１と、ビーム導入管３２とを含み構成される。陽子加速器３１は、陽子を加速してビーム導入管３２に送る。ビーム導入管３２は、長尺の円筒形状を有する真空管であり、陽子加速器３１から延出して設けられる。ビーム導入管３２は、回転プラグ２６に設けられた開口部から原子炉容器２１内に引き込まれ、その先端部を上方のプレナム２８側から炉心槽２２のターゲット流路２７内に挿入して設置される。また、ビーム導入管３２は、その中腹を回転プラグ２６に固定して支持される。また、ビーム導入管３２は、その先端部にビーム窓３３を有する。ビーム窓３３は、陽子加速器３１からの陽子ビームを照射する窓である。
【００２９】
ビーム導入管３２は、ターゲット流路２７内において、この陽子ビームの照射方向が下方の炉内構造物２５側に向くように設置される。なお、このビーム窓３３は、半球形状を有するが、円錐形状や半楕円形状を有してもよい。これにより、核破砕ターゲット１００により高温かつ高圧となるターゲット流路２７内で、外圧に対するビーム窓３３の構造上の強度を確保できる利点がある。
【００３０】
この加速器駆動核変換システム１において、核破砕ターゲット１００は、炉心槽２２のターゲット流路２７内を下方の炉内構造物２５側から上方のプレナム２８側に向かって通過する。このとき、核破砕ターゲット１００は、照射装置３のビーム窓３３から陽子ビームを照射されて核破砕し、中性子を発生させる。すると、この中性子が炉心槽２２内の燃料集合体１０１内の燃料に衝突して、当該燃料が核分裂する。これにより、燃料集合体１０１内の燃料が短寿命化し、また、安定的な核種に変換される。また、このとき、核破砕ターゲット１００は、核破砕及び燃料集合体１０１の核分裂により発熱する。そして、核破砕ターゲット１００は、プレナム２８から蒸気発生器２３内に吸入され、熱交換を行って冷却される。蒸気発生器２３は、この熱交換により得られたエネルギーを発電系４に供給して発電に用いる。これにより得られた電力は、加速器駆動核変換システム１の駆動に用いられ、また、余剰電力は、商用電力として売電される。そして、核破砕ターゲット１００は、循環ポンプ２４により流体力を得て未臨界炉２内を循環し、上記作用を繰り返す。
【００３１】
（ビーム窓冷却手段）
図４は、図１〜図３に記載したビーム窓冷却手段を示す斜視図である。図５は、図４に記載したビーム窓冷却手段の設置状態を示す側面断面図である。このビーム窓冷却手段５は、フローガイド５１と、オリフィス部材５２とを含み構成される。このビーム窓冷却手段５は、ターゲット流路２７内の核破砕ターゲット１００を照射装置３のビーム窓３３に導き、これにより、ビーム窓３３を冷却する点に特徴を有する。ここで、核破砕ターゲット１００は、核破砕中性子源であるとともに、ビーム窓３３に当たるときは、冷却材として用いられる。
【００３２】
フローガイド５１は、ＳＵＳ３１６その他のステンレス鋼、９Ｃｒ１Ｍｏ鋼、あるいは１２Ｃｒ鋼などの、核破砕ターゲット１００との共存性に優れた高温高強度材で製造される。また、フローガイド５１は、略円筒形状を有し、その一方の開口部（ターゲット１００の流入側）をラッパ状に拡張して形成される（図４および図５参照）。また、フローガイド５１は、他方の開口部付近に複数の流出孔５３を有する。これらの流出孔５３は、フローガイド５１の周方向に６個設けられる。なお、この流出孔５３の数は、６個に限定されない。
【００３３】
フローガイド５１は、その流出孔５３側の開口部で、ビーム導入管３２の先端部に取り付けられる（図２および図５参照）。このとき、フローガイド５１は、その軸方向をビーム導入管３２の軸方向に揃え、ビーム導入管３２のビーム窓３３を覆って設置される。また、フローガイド５１は、ビーム導入管３２がターゲット流路２７内に設置された状態で、ビーム導入管３２から炉内構造物２５側に吊り下げられるとともに、核破砕ターゲット１００の流れに対してビーム窓３３よりも上流側に位置するように配置される。また、フローガイド５１は、そのラッパ状の開口部を核破砕ターゲット１００の流れに対して上流側に向けて配置される。
【００３４】
一方、オリフィス部材５２は、円柱部材から成り、その中心に軸方向に向けて形成された円形断面のオリフィス５４を有する（図３および図５参照）。オリフィス部材５２は、フローガイド５１の内側に設置されて、そのオリフィス５４により流路を構成する。これにより、フローガイド５１内の流路が元の径よりも狭められる。なお、この実施の形態では、オリフィス部材５２が別部品としてフローガイド５１に取り付けられるが、これに限らず、当初からフローガイド５１とともに一体形成されても良い。前者は、その加工が簡易かつ安価である点で好ましく、後者は、その構造上の強度を高められる点で好ましい。オリフィス部材５２は、設置状態でオリフィス５４の出口をビーム窓３３の中心に向ける。言い換えれば、オリフィス部材５２は、オリフィス５４の出口を、核破砕ターゲット１００の流速分布により淀み点が生じ易いビーム窓３３の外側部分に向けて設置される。さらに言い換えれば、オリフィス部材５２は、オリフィス５４の出口を、陽子ビームの照射を受けた場合においてビーム窓３３が最も発熱し易い部分に向けて設置される。
【００３５】
このビーム窓冷却手段５において、フローガイド５１は、加速器駆動核変換システム１の稼働時にて、ターゲット流路２７内を流れる核破砕ターゲット１００を効率的に集め、ビーム窓３３に導いてビーム窓３３を積極的に冷却する。また、フローガイド５１は、ビーム窓３３に当たる核破砕ターゲット１００の流量を増加させて、ビーム窓３３上における淀み点の発生を効果的に抑制する。さらに、フローガイド５１は、ビーム窓３３表面における核破砕ターゲット１００の流速を高めて、ビーム窓３３の冷却効率が高める。これらにより、ビーム窓３３の構造健全性を効果的に向上できる利点がある。なお、核破砕ターゲット１００は、ビーム窓３３を冷却した後、フローガイド５１から流出孔５３を通って外部に流出する（図５参照）。
【００３６】
また、このビーム窓冷却手段５において、オリフィス部材５２は、加速器駆動核変換システム１の稼働時にフローガイド５１内を流れる核破砕ターゲット１００の流速を高めて、ビーム窓３３をより効率的に冷却する。また、オリフィス部材５２は、フローガイド５１内の核破砕ターゲット１００をビーム窓３３上の淀み点が生じ易い部分に積極的に導き、淀み点の発生を効果的に抑制する。これらにより、ビーム窓３３の構造健全性をより効果的に向上できる利点がある。
【００３７】
また、ターゲット流路２７内における核破砕ターゲット１００の流量は、加速器駆動核変換システム１の稼働時には一定ではない。この点において、このビーム窓冷却手段５では、フローガイド５１およびオリフィス部材５２の寸法および形状を設計変更することにより、ビーム窓３３に導かれる核破砕ターゲット１００の流量を任意に調整できる。これにより、必要十分な流量の核破砕ターゲット１００をビーム窓３３に供給できるので、ビーム窓３３を適切に冷却できる利点がある。
【００３８】
また、加速器駆動核変換システム１は、いわゆるダクトレス燃料集合体を採用する場合がある。このような加速器駆動核変換システム１では、燃料集合体１０１を収めるダクト１０２が用いられず、燃料集合体１０１が直接的に原子炉容器２１の炉心槽２２内に配列される。かかる構成では、ターゲット流路２７がダクト１０２により区切られていないので、ターゲット流路２７から燃料集合体１０１群内を通って上方のプレナム２８に抜けるバイパス流が生じる。すると、このバイパス流により、ターゲット流路２７内の核破砕ターゲット１００が奪われて、ビーム窓３３の冷却効率が低下するという問題点がある。この点において、このビーム窓冷却手段５では、フローガイド５１により核破砕ターゲット１００を上流側から集めてビーム窓３３側に積極的に導くので、ビーム窓３３を確実に冷却できる利点がある。
【００３９】
なお、この加速器駆動核変換システム１では、ビーム窓冷却手段５がビーム窓３３に取り付けられて設置される。このため、ビーム窓冷却手段５は、ビーム窓３３とともに、容易に交換可能である。特に、ビーム窓冷却手段５は、ターゲット流路２７内に配置されるので、核燃料集合体の核破砕により生ずる中性子によって劣化し易い。この点において、このビーム窓冷却手段５は、定期的な交換が容易な点で好ましい。なお、ビーム窓３３の交換は、ビーム導入管３２を上方に引き上げて行われる。このため、このビーム窓にビーム窓冷却手段５を設ければ、炉心槽２２や炉内構造物２５に設ける場合と比較して、その交換作業が容易である。
【００４０】
（振動抑制手段）
図６は、図２に記載した振動抑制手段を示すＢ−Ｂ視断面図である。この加速器駆動核変換システム１では、照射装置３のビーム導入管３２が、回転プラグ２６にて側方から支持され、原子炉容器２１内に吊り下げられて設置される（図１および図２参照）。このため、ビーム導入管３２の先端（もしくはビーム窓３３）が、システム稼働時の振動により、疲労損傷するおそれがある。この点において、この加速器駆動核変換システム１は、ビーム導入管３２の振動を抑制する振動抑制手段６を有する点に特徴を有する。なお、振動によるビーム導入管３２の破損に係る課題は、この加速器駆動核変換システム１の構成に起因する特有の課題である。また、この課題は、未だ関連する研究が為されておらず、新規である。
【００４１】
この振動抑制手段６は、第１パット６１と、第２パット６２とを含み構成される。第１パット６１は、燃料集合体１０１のダクト１０２の外周であって、ビーム導入管３２の先端付近に対応する位置に取り付けられる。また、第１パット６１は、上記したように隣接する燃料集合体１０１、１０１の間隔を規制するグリッドスペーサとして機能する。なお、グリッドスペーサとしてのパッドは、すべての燃料集合体１０１に取り付けられるが、図２および図６では、これらと第１パッド６１との混同を防止するために、他のパッドの図示を省略している。また、第１パッド６１は、ダクトレスの燃料集合体１０１が採用される場合は、燃料集合体１０１の外周に直接取り付けられる。
【００４２】
一方、第２パット６２は、突起形状あるいは凸型形状を有し、ビーム導入管３２の先端付近に設けられる。第２パッド６２は、３体を一組として構成され、ビーム導入管３２の周面上に固定設置される。なお、第２パット６２の数は、この数に限定されない。これらの第２パット６２は、平面視でビーム導入管３２を中心として放射状に配列される（図６参照）。また、これらの第２パット６２は、第１パット６１に対応する高さに設けられ、ビーム導入管３２の設置状態で第１パット６１にそれぞれ当接する。これにより、第１パッド６１および第２パッド６２は、ビーム導入管３２と燃料集合体１０１との間に介在して、ビーム導入管３２を燃料集合体１０１に対して固定的に支持する。
【００４３】
この振動抑制手段６において、第１パッド６１および第２パット６２は、ビーム導入管３２を固定的に支持し、その振動を効果的に抑制する。特に、これらのパット６１、６２は、振動し易いビーム導入管３２の先端付近に設けられるので、その振動をより効果的に抑制できる。これにより、ビーム導入管３２の疲労損傷を抑制できる利点がある。特に、加速器駆動核変換システム１では、照射装置３のビーム窓３３がビーム導入管３２の先端に設けられ、また、ビーム導入管３２は数メートルの長さを有するため、システム稼働時の振動により、疲労損傷するおそれがある。さらに、ビーム窓３３は、陽子ビームを照射する機能から一般に薄肉構造を有するため、衝撃や外圧に対して極めて破損し易い。また、ビーム窓３３が配置されるターゲット流路２７内は、システム稼働時にて高温かつ高圧となるため、ビーム窓３３が破損し易い環境となる。これらの点において、この振動抑制手段は、ビーム窓３３の破損を効果的に抑制できる点で好ましい。
【００４４】
また、この振動抑制手段６は、上記したビーム窓冷却手段５との関係において、相乗的に有利な効果を有する。すなわち、この振動抑制手段６は、ビーム導入管３２の振動を抑制することにより、その先端に取り付けられたビーム窓冷却手段５の振動も抑制する。これにより、ビーム窓冷却手段５が、冷却材である核破砕ターゲット１００を安定してビーム窓３３に導ける利点がある。また、ビーム窓冷却手段５の振動が併せて抑制されることにより、ビーム窓冷却手段５の破損も抑制できる利点がある。特に、ビーム導入管３２は、設けられたビーム窓冷却手段５の質量および流体ガイド機能により振動し易い。また、取り付けられたビーム窓冷却手段５が破損して、その破片が炉内構造物２５上に落下すると、重大な事故が発生するおそれもある。これらの点において、この振動抑制手段６は、極めて有益である。
【００４５】
（変形例１）
図７は、この実施の形態の変形例１に係るビーム窓冷却手段を示す斜視図である。図８は、図７に記載したビーム窓冷却手段の作用を示す説明図である。上記した実施の形態では、フローガイド５１に円形の流出孔５３を複数設けて、核破砕ターゲット１００がフローガイド５１内から外部へ流出する流路を確保した（図４および図５参照）。この変形例１では、かかる流出孔５３に代えて、フローガイド５１がスリット５５を有する（図７（ａ）参照）。または、フローガイド５１が開口部から延出した柱状部５６を有し（図７（ｂ）参照）、この柱状部５６にてビーム導入管３２に取り付けられる。かかるフローガイド５１では、内部に導かれてビーム窓３３に当たった核破砕ターゲット１００が、ビーム窓３３の半球面に沿って流れつつ、スリット５５から、又は、柱状部５６の隙間から外部に流出する。これにより、フローガイド５１内の核破砕ターゲット１００を滑らかに外部に逃がし得る利点がある。また、これにより、ビーム窓３３近傍における核破砕ターゲット１００の流れを円滑化して、淀み点の発生を効果的に抑制できる利点がある。
【００４６】
（変形例２）
図９は、この実施の形態の変形例２に係るビーム窓冷却手段を示す斜視図である。同図は、ビーム窓冷却手段５のオリフィス部材５２の変形例を示している。なお、図９に示すオリフィス部材５２の変形例は、単なる例示であり、当業者自明の範囲内にて、これらと同様の作用効果を有するオリフィス部材５２を適宜構成しても良い。
【００４７】
図９（ａ）が示すオリフィス部材５２は、中央に設けられたオリフィス５４に加えて、その外周に複数（３つ）の小オリフィス５７が設けられる点に特徴を有する。かかるオリフィス部材５２では、これらの小オリフィス５７からも核破砕ターゲット１００が噴出して、ビーム窓３３に導かれるので、ビーム窓３３付近において、よりビーム窓３の冷却に好適な流速分布を得られる利点がある。これにより、ビーム窓３３付近における淀み点の発生を効果的に抑制できる利点がある。
【００４８】
また、図９（ｂ）が示すオリフィス部材５２は、図９（ａ）に記載されたオリフィス部材５２と比較して、小オリフィス５７がより多く（６つ）設けられ、かつ、これらの小オリフィス５７がフローガイド５１の内壁面に沿って形成される点に特徴を有する。かかるオリフィス部材５２では、核破砕ターゲット１００が、フローガイド５１の壁面に沿って流れるので、フローガイド５１内において、より好適な流速分布を得られる利点がある。これにより、ビーム窓３３付近における淀み点の発生を効果的に抑制できる利点がある。
【００４９】
また、図９（ｃ）が示すオリフィス部材５２は、図９（ｂ）に記載されたオリフィス部材５２と比較して、小オリフィス５７が渦状に形成される点に特徴を有する。かかるオリフィス部材５２では、核破砕ターゲット１００が、これらの小オリフィス５７から旋回流となって流出して、ビーム窓３３に導かれる。これにより、ビーム窓３３近傍に乱流が発生するので、淀み点の発生を効果的に抑制できる利点がある。
【００５０】
（変形例３）
さらに、図９（ｄ）、（ｅ）に示すオリフィス部材５２のように、オリフィス５４の中心Ｃ’をオリフィス部材５２の中心Ｃからずらしてもよい。このような構成によって、オリフィス５４から流出する核破砕ターゲット１００を、ビーム窓３３の頂点部分ＳＰからずらして衝突させることができる。このようにすることで、ビーム窓３３の最も温度が高くなる頂点部分ＳＰの表面を、常に核破砕ターゲット１００が流れるので、当該部分の冷却効率が向上する。また、図示はしないが、ビーム窓冷却手段５内に、棒状の部材をターゲット１００の流れ方向に対して直交するように配置して、当該棒状の部材の後方にターゲット１００の渦流れを発生させてビーム窓３３に衝突させてもよい。このように、渦流れを形成することでビーム窓３３の表面における熱伝達効率を向上させ、ビーム窓３３の冷却効率を高めるようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明に係る加速器駆動核変換システムによれば、ターゲット流路内であってビーム窓の上流側にフローガイドを設け、このフローガイドによりターゲット流路内の核破砕ターゲットをビーム窓に導くので、核破砕ターゲットによりビーム窓が積極的に冷却されて、ビーム窓の構造健全性を効果的に向上できる利点がある。
【００５２】
また、この発明に係る加速器駆動核変換システムによれば、振動抑制手段が、燃料集合体とビーム導入管との間に介在して設けられ、ビーム導入管を燃料集合体に対して固定するので、ビーム導入管の振動による破損を効果的に抑制できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る加速器駆動核変換システムを示す構成図である。
【図２】図１に記載した加速器駆動核変換システムの要部を示す構成図である。
【図３】図２に記載したビーム窓冷却手段を示すＡ−Ａ視断面図である。
【図４】図１〜図３に記載したビーム窓冷却手段を示す斜視図である。
【図５】図４に記載したビーム窓冷却手段の設置状態を示す側面断面図である。
【図６】図２に記載した振動抑制手段を示すＢ−Ｂ視断面図である。
【図７】この実施の形態の変形例１に係るビーム窓冷却手段を示す斜視図である。
【図８】図７に記載したビーム窓冷却手段の作用を示す説明図である。
【図９】この実施の形態の変形例２に係るビーム窓冷却手段を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  加速器駆動核変換システム
２  未臨界炉
３  照射装置
５  ビーム窓冷却手段
６  振動抑制手段
２７  ターゲット流路
３２  ビーム導入管
３３  ビーム窓
５１  フローガイド
５４  オリフィス
５５  スリット
５６  柱状部
５７  小オリフィス
６１  パット
６２  パッド
１００  核破砕ターゲット
１０１  燃料集合体
【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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