(57)【要約】      （修正有）【課題】医療の分野に適用される放射性同位体及び原子炉においてそのような放射性同位体を生成する装置及び方法を提供する。【解決手段】商用原子炉１０の動作中、照射ターゲット２５０は、計装管５０に挿入され、照射終了後計装管５０から取り出される。中性子束により、照射ターゲットの中で短期間放射性同位体が生成される。その後、原子炉の動作を停止することなく又は化学的抽出処理の必要なく、計装管及び原子炉格納容器から照射ターゲットを取り出すことにより、短期間に放射性同位体が相対的に迅速且つ簡単に生成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性同位体を生成する方法において、
動作中の原子炉（１０）に出現する中性子束に暴露された場合に実質的に放射性同位体に変換する性質の少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）を、動作中の前記原子炉（１０）に出現する中性子束に暴露するために、前記照射ターゲット（２５０）を前記原子炉（１０）の計装管（５０）の中に挿入する工程と；
前記照射ターゲット（２５０）及び生成された放射性同位体を前記計装管（５０）から取り出す工程、とから成る方法。
【請求項２】
前記原子炉（１０）は、１００＋メガワットの電気原子炉であり、前記挿入する工程及び前記取り出す工程は、前記原子炉（１０）の動作中に実行される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記生成された放射性同位体は、７５日以下の半減期を有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記暴露する工程は、
既知の中性子横断面を有する照射ターゲット（２５０）を選択する工程と；
前記計装管（５０）内部の軸方向位置に、動作中の前記原子炉（１０）の軸方向中性子束プロファイルに基づく前記軸方向位置に対応する束レベルで前記照射ターゲット（２５０）のほぼ全てを放射性同位体に変換するために必要とされる時間の長さに対応する時間の長さだけ、前記照射ターゲット（２５０）を位置決めする工程とを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記原子炉（１０）を取り囲む格納容器構造（４１１）から前記照射ターゲット（２５０）及び生成された放射性同位体を取り出す工程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
原子炉（１０）の計装管（５０）への少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）の挿入及び前記計装管（５０）からの前記照射ターゲット（２５０）の取り出しが可能であるように構成された管サブシステム（２００）と；
前記原子炉（１０）の前記計装管（５０）に対する前記少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）の挿入及び取り出しを実行するように構成された照射ターゲット送り出しサブシステム（３００）と；
前記少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）を格納するように構成された照射ターゲット格納取り出しサブシステム（４００）とを具備する放射性同位体生成システム。
【請求項７】
前記管サブシステム（２００）は、前記計装管（５０）の中に挿入されたスリーブを含み、前記スリーブ（２６０）は、ほぼ一定の内径を有し、前記管サブシステム（２００）は、前記スリーブ（２６０）及び前記計装管（５０）の可変内面と結合するような形状に形成された少なくとも１つのコレット（２６６）を更に含む請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記スリーブ（２６０）は、前記計装管（５０）の開口部を越えて前記照射ターゲット送り出しサブシステム（３００）まで延出する請求項６記載のシステム。
【請求項９】
前記照射ターゲット送り出しサブシステム（３００）は、各々が前記少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）と嵌合するように位置決めされ且つ前記少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）と嵌合するような形状に形成された面を有する複数の歯車（３１０）を含み、前記複数の歯車（３１０）は、第１の歯車（３１０ａ）及び第２の歯車（３１０ｂ）を含み、前記第１の歯車及び第２の歯車（３１０）は、共用歯車装置により逆方向に同期して回転するように構成される請求項６記載のシステム。
【請求項１０】
前記照射ターゲット格納取り出しサブシステム（４００）は、保持管（４２０）と、補給管（４６０）と、前記計装管（５０）から取り出された前記照射ターゲット（２５０）を前記システムから取り出すように構成された取り出し機構（４１５）とを含む請求項６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、医療の分野に適用される放射性同位体、並びに原子炉においてそのような放射性同位体を生成する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性同位体は、個別の量及び個別の種類の電離放射線を放出する能力があるため、多様な医療分野に適用されている。この能力により、放射性同位体は、癌関連の治療、医療用撮像技術及び標識付け技術、癌及び他の疾病の診断、並びに医療滅菌において有用である。
【０００３】
数日又は数時間程度の半減期を有する短期間放射性同位体は、独特な放射プロファイルを生成でき、しかも、特定の用途において放射線量が供給された後に人体から排出される無害で安定した同位体に急速に崩壊することが可能であるので、癌治療及び他の疾病の治療において特に重要である。しかし、それらの短期間放射性同位体の半減期が短いことは、放射性同位体の入手及び取り扱いを困難にもしている。従来、短期間放射性同位体は、医療施設又は付近の生成施設の現場で加速装置又は低出力原子炉において安定した親同位体に中性子によって衝撃を加えることにより生成されていた。それらの放射性同位体の崩壊時間が相対的に短く且つ特定の用途において厳密な量の放射性同位体が必要とされるため、放射性同位体は迅速に搬送される。更に、医療用短期間放射性同位体の生成には、煩雑で高価な照射抽出機器が一般に必要であるため、医療施設においては、費用、スペース及び／又は安全性の点で、そのような機器の使用は抑制されるであろう。
【０００４】
医療の分野に適用されるいくつかの短期間放射性同位体は、核分裂を経て生成されてもよく、従って、原子力発電所において大量に生成される。例えば、核燃料におけるウラニウム‐２３５の核分裂は、多くの撮像及び癌診断の用途において有用であるテクネチウム‐９９を大量に生成できる。しかし、核燃料から生成される短期間放射性同位体は、多様な他の核分裂副産物と混ざり合ってしまう場合がある。有用な短期間放射性同位体の抽出には、許容できない放射線暴露及び化学的暴露の危険があり且つ／又は長い時間が必要であり、抽出時間中に、短期間放射性同位体は使用不可能な量まで崩壊する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００７６９５７号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００３１８１１号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０２９７５５４号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０１３３７３４号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００７／０１３３７３１号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００６／０１２６７７４号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００６／００６２３４２号
【特許文献８】米国特許出願公開第２００５／０１０５６６６号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００５／０１１８０９８号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００４／００９１４２１号
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００４／０１９６９４２号
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００４／０１９６９４３号
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００４／０１０５５２０号
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００３／０１７９８４４号
【特許文献１５】米国特許出願公開第２００３／００１２３２５号
【特許文献１６】米国特許出願公開第２００３／００１６７７５号
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００３／０１０３８９６号
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００２／００３４２７５号
【特許文献１９】米国特許第６，２３３，２９９号公報
【特許文献２０】米国特許第６，１９２，０９５号公報
【特許文献２１】米国特許第４，４９３，８１３号公報
【特許文献２２】米国特許第５，８６７，５４６号公報
【特許文献２３】米国特許第４，６６３，１１１号公報
【特許文献２４】米国特許第４，６１７，９８５号公報
【特許文献２５】米国特許第３，９４０，３１８号公報
【特許文献２６】米国特許第４，４６２，９５６号公報
【特許文献２７】米国特許第４，１９６，０４７号公報
【特許文献２８】米国特許第４，８５９，４３１号公報
【特許文献２９】米国特許第５，６８２，４０９号公報
【特許文献３０】米国特許第５，３５５，３９４号公報
【特許文献３１】米国特許第４，４７５，９４８号公報
【特許文献３２】米国特許第４，５３２，１０２号公報
【特許文献３３】米国特許第５，５９６，６１１号公報
【特許文献３４】米国特許第６，４５６，６８０号公報
【特許文献３５】米国特許第５，５１３，２２６号公報
【特許文献３６】米国特許第６，０５６，９２９号公報
【特許文献３７】米国特許第６，８０４，３１９号公報
【特許文献３８】米国特許第６，７５１，２８０号公報
【特許文献３９】米国特許第６，８９５，０６４号公報
【特許文献４０】米国特許第５，９１０，９７１号公報
【特許文献４１】米国特許第５，７５８，２５４号公報
【特許文献４２】米国特許第５，６３３，９００号公報
【特許文献４３】米国特許第５，１４５，６３６号公報
【特許文献４４】米国特許第５，０５３，１８６号公報
【特許文献４５】米国特許第４，７２９，９０３号公報
【特許文献４６】米国特許第６，８９６，７１６号公報
【特許文献４７】米国特許第６，６７８，３４４号公報
【特許文献４８】米国特許第６，１６０，８６２号公報
【特許文献４９】米国特許第５，６１５，２３８号公報
【特許文献５０】米国特許第５，４００，３７５号公報
【特許文献５１】米国特許第４，２８４，４７２号公報
【特許文献５２】米国特許第３，９９８，６９１号公報
【特許文献５３】米国特許第４，５９７，９３６号公報
【特許文献５４】米国特許第７，２３５，２１６号公報
【特許文献５５】米国特許第５，８７１，７０８号公報
【特許文献５６】米国特許第７，１５７，０６１号公報
【特許文献５７】米国特許第４，７８２，２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
短期間放射性同位体の生成及び寿命には困難な問題があるため、そのような放射性同位体、特に癌などの永続性疾病の領域における医療への適用に重要である放射性同位体に対する需要は、供給をはるかに上回っている。有効な短期間放射性同位体の価格は、癌などの疾病の通常の医療費と比較して法外に高い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、医療の分野に適用する場合に使用可能な放射性同位体を商用原子炉において生成する方法及び関連する装置に関する。本発明の方法は、動作中の原子炉において見られる中性子束に照射ターゲットを暴露するために、原子炉圧力容器において従来見られる計装管を利用してもよい。中性子束により、照射ターゲットの中で短期間放射性同位体が生成されてもよい。その後、原子炉の動作を停止することなく又は化学的抽出処理の必要なく、計装管及び原子炉格納容器から照射ターゲットを取り出すことにより、短期間放射性同位体は、相対的に迅速且つ簡単に生成されてもよい。その後、例えば癌治療に使用するために、短期間放射性同位体は、医療施設へ直ちに搬送されてもよい。
【０００８】
本発明は、原子炉及びその計装管において放射性同位体を生成する装置を含んでもよい。本発明は、動作中の商用原子炉の計装管に照射ターゲットを挿入し且つ計装管から照射ターゲットを取り出すように構成された１つ以上のサブシステムを含んでもよい。本発明は、計装管に照射ターゲットを挿入し且つ計装管から照射ターゲットを取り出すために、計装管サブシステム、照射ターゲット送り出しサブシステム及び／又は照射ターゲット格納・取り出しサブシステムを含んでもよい。本発明の照射ターゲットにおいて生成される放射性同位体の追跡及び測定を可能にするために、本発明は、使用される照射ターゲットの直線配列順序を維持してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面を詳細に説明することにより、本発明は更に明らかになるであろう。図中、同じ要素は同じ図中符号により示される。添付の図面は、単に例として提示されるものであるので、本発明を限定しない。
【図１】計装管を有する従来の原子炉を示した図である。
【図２】原子炉において短期間放射性同位体を生成するシステムの一実施形態を示した図である。
【図３】実施形態のシステムの計装管サブシステムの一実施形態を示した図である。
【図４】実施形態のシステムと共に使用可能なスリーブの実施形態を示した図である。
【図５】実施形態のシステムと共に使用可能な照射ターゲット送り出しサブシステムの一実施形態を示した図である。
【図６】実施形態のシステムと共に使用可能な照射ターゲット格納サブシステムの一実施形態を示した図である。
【図７】実施形態のシステムと共に使用可能な取り出し機構の一実施形態を示した図である。
【図８】照射ターゲット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】
【００１０】
実施形態の詳細な例示的実施形態を本明細書において開示する。しかし、本明細書において開示す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の代表例にすぎない。実施形態は、多くの代替形態で実施されてもよく、本明細書で示される実施形態にのみ限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００１１】
第１、第２などの用語が種々の要素を説明するために本明細書において使用されるが、それら要素はそれら用語により限定されるべきではないことが理解されるだろう。それらの用語は、ある要素を別の要素と区別するために使用されるにすぎない。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の要素と呼んでもよく、同様に、第２の要素を第１の要素と呼んでもよい。本明細書において使用されるように、用語「及び／又は」は、列挙される１つ以上の関連する項目の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。
【００１２】
要素が別の要素に「接続」、「結合」、「係合」、「装着」又は「固着」されるものとして示される場合、その要素はその別の要素に直接接続又は直接結合されるか、あるいは仲介する要素が存在してもよいことが理解されるだろう。それに対して、要素が別の要素に「直接接続」又は「直接結合」されるものとして示される場合、仲介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用語は、同様の方法で解釈されるべきである（例えば、「〜の間」と「〜の間に直接」、「隣接する」と「直接隣接する」など）。
【００１３】
本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、実施形態を限定することを意図しない。本明細書において使用されるように、特に指示のない限り、単数形は複数形も含むことを意図する。用語「具備する」及び／又は「含む」は、本明細書において使用される場合、記載される特徴、数字、工程、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、工程、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更に理解されるだろう。
【００１４】
尚、別のいくつかの実現例において、図示される機能／動作は、図面に示される順序と異なる順序で行われてもよい。例えば、連続して示される２つの図面は、実際には関係する機能性／動作に依存して、ほぼ同時に実行されてもよく又は逆の順序で実行されてもよい。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態及び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、世界中で発電のために従来使用されている少なくとも１００ＭＷｅの商用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封じ込め且つ原子炉１０の動作中に原子炉１０への接近を防止する働きをする格納容器構造４１１の内部に配置されてもよい。ドライウェル２０として知られる原子炉圧力容器１０の下方の空洞部は、ポンプ、ドレン、計装管及び／又は制御棒駆動装置などの容器を補助する機器類を収納する働きをする。図１に示されるように、少なくとも１つの計装管５０は、容器１０内部へ垂直に炉心１５の中まで又は炉心１５を貫通して延出する。炉心１５は核燃料を含み、炉心１５の動作中に相対的に大量の中性子束を発生する。計装管５０は、ほぼ円筒形であり、容器１０の高さに伴って幅広になっていてもよいが、業界においては、他の形状の計装管も一般に見られる。計装管５０は、例えば約１インチの内径及び／又は隙間を有してもよい。
【００１６】
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、ドライウェル２０の下端部にある開口部を通して中性子検出器及び他の種類の検出器が計装管５０に挿入されてもよい。それらの検出器は、計装管５０に沿って上方へ延出し、炉心１５内部の状態を監視してもよい。従来のモニタの種類の例には、ワイドレンジ検出器（ＷＲＮＭ）、中性子源料域モニタ（ＳＲＭ）、中間領域モニタ（ＩＲＭ）及び／又は局部出力領域モニタ（ＬＰＲＭ）などがある。封じ込めのため及び放射線被害の危険があるため、動作停止に至るまで、計装管５０及びその内部に挿入された全ての監視装置に対する接近は従来制限されている。
【００１７】
容器１０は、商用沸騰水型軽水炉において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、原子炉の中まで延出する計装管５０又は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ろう。例えば、１０ＭＷｅ以下〜数ＧＷｅ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、黒鉛減速原子炉などは、本発明の実施形態及び方法と共に使用可能であろう。従って、本発明の方法において使用可能な計装管は、種々の原子炉の炉心の線束に対して封じ込め状態での接近を可能にする炉心の周囲の任意の構造の任意の突出した形状であってもよい。
【００１８】
化学的分離又は同位体分離の必要なく及び／又は商用原子炉の原子炉動作停止を待つ必要なく、迅速且つ連続的に大規模に短期間放射性同位体を生成するために、計装管５０を使用可能であることを本出願人は認識した。本発明の方法は、計装管５０の中に照射ターゲットを挿入することと、動作中の炉心１５に照射ターゲットを暴露し、それにより、動作中の炉心１５において一般に出現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。炉心束は、照射ターゲットの大部分を、医療の用途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変換してもよい。その後、炉心１５の動作が継続している間であっても、照射ターゲットは、計装管５０から引き抜かれ、医療用及び／又は産業用に使用するために取り出されてもよい。本発明の方法を可能にする実施形態を、本実施形態により可能になる本発明の方法の更なる詳細を含めて、以下に説明する。
【００１９】
図２は、原子炉において放射性同位体を生成するシステムの一実施形態を示した図である。図２に示されるように、本実施形態の放射性同位体生成システム１００は、原子炉圧力容器１０の下方のドライウェル２０の中の計装管５０の下方に配置される。本実施形態の放射性同位体生成システム１００は、動作中の容器１０の中で照射するために照射ターゲット２５０を計装管５０に挿入し且つ照射ターゲット２５０を計装管５０から取り出してもよい。本実施形態の放射性同位体生成システム１００は、以下にそれぞれ説明される３つの異なるサブシステム、すなわち計装管サブシステム２００、照射ターゲット送り出しサブシステム３００及び／又は照射ターゲット格納取り出しサブシステム４００を含んでもよい。本発明の実施形態及び方法における照射ターゲット２５０及びその使用に関しては、最後に説明する。
計装管サブシステム
図３は、計装管サブシステム２００の一実施形態を示した図である。図３に示されるように、計装管５０は、図１及び図２にも示される通り、ドライウェル２０中の下方位置から原子炉圧力容器１０及び核燃料を含む炉心１５の中まで延出する。照射ターゲット２５０は、計装管開口部５１を経て照射ターゲット送り出しサブシステム３００（図５）により直線的に計装管５０の中へ押し込まれ且つ計装管５０から取り出されてもよい。
【００２０】
計装管５０は、炉心１５の最上部１６の付近まで延出してもよい。従って、照射ターゲット２５０は、計装管５０において炉心１５の垂直長さに沿って直線的に位置決めされ且つ保持されてもよい。炉心１５における中性子束は周知であり、管５０の内部の照射ターゲット２５０のうち相当な量を有用な短期間放射性同位体に変換するのに十分な高いレベルであってもよい。図８Ａ及び図８Ｂを参照して以下に説明するように、ターゲット２５０の種類及び炉心１５における垂直位置により、放射性同位体の生成及び放射能を最大限にするための正確な暴露時間及び放射性同位体生成速度を計算できる。
【００２１】
照射ターゲット２５０の更なる封じ込め、遮蔽及び形状整合を実現するために、計装管５０にスリーブ２６０が挿入されてもよい。スリーブ２６０は、通常剛性であり、動作中の炉心１５に暴露された場合に物理的特性をほぼ維持する材料から製造されてもよい。スリーブ２６０は、例えばステンレス鋼、アルミニウム、ジルコニウム合金、インコネル、ニッケル、チタンなどから製造されてもよい。
【００２２】
計装管５０を越えて案内及び整列を実現するために、スリーブ２６０は、計装管５０の開口部５１を越えて延出してもよい。例えば、開口部５１より更に容器１０の下方に配置されてもよい照射ターゲット送り出しサブシステム３００の内部及び外部に照射ターゲット２５０を適切に案内するために、スリーブ２６０は下方へ延出し、照射ターゲット送り出しサブシステム３００に近接する場所で終端してもよい。
【００２３】
照射ターゲット２５０の計装管５０への挿入及び計装管５０からの取り出しを助長するために、スリーブ２６０は、滑らかで均一な内面を形成してもよい。前述のように、計装管５０は、多様な形状を有し且つ／又は容器１０に進入する垂直距離に従って幅を変えてもよい。計装管５０の形状を考慮するために、スリーブ２６０の外径は可変であってもよいが、照射ターゲット２５０の大きさと関連する均一な内径を有してもよい。例えば、照射ターゲットの順序を維持するため、順序に基づく識別を可能にするためなどの理由により、スリーブ２６０は、計装管５０に沿った１列に並んだ照射ターゲット２５０の位置のずれ又は変位を防止するような充分に小さな内径を有してもよい。
【００２４】
一実施形態において、スリーブ２６０はモジュール構造であってもよく、組み立て及び計装管５０への挿入を可能にするいくつかの部材から構成されてもよい。図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、いくつかの異なる構成要素が１つのモジュールスリーブ２６０を形成してもよい。図４Ａには、スリーブ２６０のセグメント２６１が示される。各セグメント２６１は、係合要素２６４及び／又は２６５を含んでもよい。係合要素は、各セグメント２６１を別のセグメント２６１に接合し且つ中空であることにより照射ターゲット２５０がセグメント２６１を通過できるようにしてもよい。係合要素２６４及び２６５は、例えば中空のねじ端部及び穴、あるいは中空の突出端部及び受け入れ凹部を含んでもよい。セグメント２６１は、計装管５０の形状に適合又は類似するが開口部５１を通れるほどには十分に小さいそれぞれ異なる外径２６２を有してもよい。セグメント２６１は、相対的に一定であり且つ照射ターゲット２５０を受け入れるのに適合する幅を有する内径２６３を含んでもよい。従って、セグメント２６１が個々に計装管５０に挿入された場合、計装管５０及びスリーブ２６０に挿入された照射ターゲット２５０に対して連続した直線的な内径を規定するように、セグメント２６１は、計装管５０の内側で組み立てられてもよい。
【００２５】
あるいは、図４Ｂに示されるように、スリーブ２６０は、ほぼ一定の内径及び外径を有してもよく、１つ以上のモジュールコレット２６６がスリーブ２６０に結合されることにより、計装管５０とスリーブ２６０／コレット２６６との嵌合が実現されてもよい。従って、計装管５０及びモジュールコレット２６６により取り囲まれたスリーブ２６０に挿入された照射ターゲット２５０に対して連続する内径を規定するように、コレット２６６は、計装管５０の中でスリーブ２６０の周囲に挿入され且つ組み立てられてもよい。
照射ターゲット送り出しサブシステム
図５は、照射ターゲット送り出しサブシステム３００の一実施形態を示した図である。図５に示されるように、２つの駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、照射ターゲット２５０を受け入れ且つ／又は計装管５０のスリーブ２６０又は開口部５１との間で照射ターゲット２５０を搬送してもよい。駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、互いに対向して位置決めされてもよい。駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、容器１０の下方のドライウェル２０の中で計装管５０の両側且つ計装管５０の下方に位置するように配置されてもよい。容器１０の下方のドライウェル２０における空間の広さに基づいて駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂ、並びにターゲット送り出しサブシステム３００の大きさ及び位置を規定することにより、放射性同位体生成システム１００は、世界中の現在稼働中の多くの原子炉のドライウェル２０に完全に嵌合してもよい。
【００２６】
駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂの間に進んで来る照射ターゲット２５０を確実に把持し且つ保持又は嵌合するように、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、照射ターゲット２５０の形状に対して相補形を成す特殊な形状の円周面又は側面３１１ａ及び／又は３１１ｂを有してもよい。例えば、図５に示されるように、面３１１ａ及び３１１ｂは、球形の照射ターゲット２５０とかみ合うためにスカラップ形状を有してもよい。計装管５０に出入りする際の照射ターゲット２５０の直線配列順序を同一に維持しつつ、駆動歯車３１０ａ及び３１１ｂの間に進んで来る照射ターゲット２５０を確実に保持し且つ移動するために、面３１１ａ及び３１１ｂのスカラップは、照射ターゲット２５０の半径とほぼ同様の半径を有してもよい。あるいは、図示される照射ターゲットの形状に代わり当業者により使用されるような代替形状の照射ターゲットと整合し且つ／又はかみ合うために、面３１１ａ及び３１１ｂは、別の形状を有してもよい。
【００２７】
駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂの間を通過する照射ターゲット２５０を上下動させるように、駆動歯車は、計装管５０に対して垂直な平行軸に関して互いに逆方向に回転してもよい。例えば、図５に示されるように、駆動歯車３１０ａが時計回り方向に回転し且つ駆動歯車３１０ｂが反時計回り方向に回転する場合、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂの回転軸の間及び下方にある照射ターゲット２５０は、格納取り出しサブシステム４００から計装管サブシステム２００の中へ引き上げられてもよい。駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂがそれとは逆の方向に回転する場合、すなわち駆動歯車３１０ａが反時計回り方向に回転し且つ駆動歯車３１０ｂが時計回り方向に回転する場合、照射ターゲット２５０は、計装管サブシステム２００から取り出しサブシステム４００の中へ降下されてもよい。
【００２８】
照射ターゲット送り出しサブシステム３００において使用可能な駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂ、並びに他の例の駆動機構は、計装管サブシステム２００と照射ターゲット格納取り出しサブシステム４００との間を通過する照射ターゲット２５０の直線配列順序を維持してもよい。このように、実施形態のシステム１００を通して照射ターゲット２５０の直線配列順序全体が維持されてもよく、計装管５０内部における照射ターゲット２５０の垂直方向順序に従った照射ターゲットの監視は、いずれも適切に実行される。
【００２９】
図５に示されるように、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂの同期運動を可能にする駆動力サブシステム３９０により駆動されてもよい。図５に示される実施形態は、動力駆動軸３２５から駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂへ運動を伝達する複数の個別の歯車を示す。動力駆動軸３２５は、下部伝動歯車３９１ａ及び３９１ｂに結合してもよい。下部伝動歯車３９１ａ及び３９１ｂは、上部伝動歯車３９２ａ及び３９２ｂの歯付き領域と歯合するので、上部伝動歯車３９２ａ及び３９２は、動力駆動軸３２５の回転により回転されてもよい。上部伝動歯車３９２ａ及び３９２ｂは、ねじ端部又は連動端部３９３ａ及び３９３ｂをそれぞれ含んでもよく、それらの端部は、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂとそれぞれかみ合うか又はその他の方法により連動する。このように、双方の駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、動力駆動軸３２５の回転により回転されてもよい。
【００３０】
図５に示される通り、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂを前述のように逆方向に回転するように、下部伝動歯車３９１ａ及び３９１ｂは、駆動歯車３１０ｂ及び３１０ａと逆の向きでそれぞれかみ合ってもよい。駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂに対称な角運動を与えるように（駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、互いに負の角運動を有してもよい）、上部伝動歯車３９２ａ及び３９２ｂは、同様の半径を有し且つ同様の半径で駆動歯車３１０ｂ及び３１０ａとかみ合ってもよい。従って、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂの面３１１ａ及び３１１ｂが同様の外径を有する場合、照射ターゲット２５０は、面３１１ａ及び３１１ｂの中に一定の周囲方向位置で嵌合するので、前述のように、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂを介して照射ターゲット２５０を保持し且つ嵌合することが可能になる。
【００３１】
本実施形態において、歯車を配列し且つ／又は駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂに動力を供給するに際して任意の周知の方法が使用されてもよいことは理解される。例えば、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂを駆動するために、上部伝動歯車３９２ａ及び３９２ｂにおいてウォーム歯車系が示されるが、従来の歯車及び／又は摩擦板境界面を含む他の境界面が使用されてもよい。あるいは、例えば、駆動力サブシステム３９０及び動力駆動軸３２５を必要とせずに、電動機により駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂに動力が直接供給されてもよい。
【００３２】
動力駆動軸３２５は、モータ９２１を含む多様な手段により、一次循環ポンプから外れた伝動装置から局所的に動力を供給されてもよく、あるいは遠隔場所から動力を供給されてもよい。図５に示されるように、動力駆動軸３２５は、動力駆動軸３２５を回転可能なモータ９２１に結合されてもよい。動力駆動軸３２５の位置、回転数及び／又は角速度を検出するために、動力駆動軸３２５にデジタルカウンタ９１１が更に接続されてもよい。デジタルカウンタ９１１及びモータ９２１の双方は、コンピュータ９００に通信可能に接続されてもよい。
【００３３】
コンピュータ９００は、例えば、本実施形態のシステム１００において使用される歯車の半径及びそれらの結合関係、他のサブシステム２００及び４００における歯車及び照射ターゲットの位置、原子炉軸方向束プロファイル、照射ターゲットの寸法、組成及び直線配列順序及び／又はデジタルカウンタ９１１及びモータ９２１からの情報を含む関連システム情報によって適切にプログラムされるか、そのような情報を入力されるか又はそのような情報にアクセス可能であってもよい。この情報に基づき、コンピュータ９００は、モータ９２１を自動的に動作させ且つ本実施形態のシステム１００を通して照射ターゲット２５０を移動してもよい。そのような自動動作は、オンライン状態を含む既知のシステム情報及び原子炉情報に基づいてもよい。このように、本実施形態のシステム１００全体を通して同期動作を可能にするように、コンピュータ９００は、以下に説明する照射ターゲット格納取り出しサブシステム４００を含む他のサブシステムと接続し且つそれらのサブシステムを調整してもよい。
【００３４】
照射ターゲット送り出しサブシステム３００は、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂの回転速度及び駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂの半径に応じて、所望の速度で計装管サブシステム２００に照射ターゲット２５０を挿入し且つ計装管サブシステム２００から照射ターゲット２５０を取り出してもよい。更に、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、計装管サブシステム２００内での照射ターゲット２５０の軸方向位置を維持する働きをしてもよい。例えば、上部伝動歯車３９２ａ及び３９２ｂのねじ端部３９３ａ及び３９３ｂ、並びに駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂで使用されるウォーム歯車系により、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは所定の場所に保持されるので、ロックされた駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂと計装管５０及び／又はスリーブ２６０との間から照射ターゲット２５０が抜け出す余地なく、照射ターゲット２５０の軸方向位置は保持される。すなわち、ねじ端部又は連動端部３９３ａ及び３９３ｂは、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂに運動を伝達し且つ駆動歯車を回転するが、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂが駆動力サブシステム３９０を駆動するのは阻止するように駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂと協働するねじを含んでもよい。
【００３５】
計装管５０内部における照射ターゲット２５０の軸方向順序及び炉心１５に挿入された照射ターゲット２５０又は炉心１５から取り出される照射ターゲット２５０の順序の双方を維持することにより、照射ターゲット送り出しサブシステム３００を通過する照射ターゲット２５０の追跡及び識別が可能になる。
【００３６】
図５において、照射ターゲット送り出しサブシステムは、一連の歯車として示されるが、当業者には理解されるように、サブシステム２００及び４００の間で照射ターゲット２５０を上昇及び／又は降下させる他の機構が使用されてもよい。例えば、サブシステム２００及び４００の間のアクチュエータ又は空気圧駆動装置により、それらのサブシステムの間で照射ターゲット２５０を移動し且つ保持してもよい。このように、照射ターゲットを動作中の原子炉の計装管５０に挿入し且つ計装管５０から取り出す場合の本実施形態の放射性同位体生成システム１００の機能を維持したまま、ターゲット送り出しサブシステム３００に他の機構が使用されてもよい。
照射ターゲット格納取り出しサブシステム
図６は、照射ターゲット格納取り出しサブシステム４００の一実施形態を示した図である。図６に示されるように、照射ターゲット２５０は、格納取り出しサブシステム４００の最上部付近で照射ターゲット送り出しサブシステム３００に入るか又はサブシステム３００から出てもよい。照射ターゲット２５０は、照射ターゲット送り出しサブシステム３００の出口からドライウェル２０の中の下部位置まで下降する保持管４２０から、格納サブシステム３００に出入りしてもよい。保持管４２０は、動作中の原子炉の付近に存在する放射線に暴露された場合に物理的特性をほぼ維持するように設計された材料、例えばステンレス鋼、ニッケル系合金、チタンなどの材料から製造された剛性の管であってもよい。
【００３７】
未照射（未使用）の照射ターゲット２５０は、保持管４２０に沿って上昇し、照射ターゲット送り出しサブシステム３００に装填されてもよく且つ／又は照射済み照射ターゲット２５０（短期間放射性同位体を炉心の中性子束に暴露されないように格納している）は、照射ターゲット送り出しサブシステム３００により動作中の原子炉から取り出された後、保持管４２０に沿って降下し、保持管４２０の中に格納されてもよい。保持管４２０は、保持管４２０の空隙の付近に配置された排出管４１０及び取り出し機構４１５を含んでもよい。取り出し機構４１５に関しては、以下に図７を参照して説明する。
【００３８】
取り出し機構４１５は、保持管４２０から排出管４１０の中へ照射ターゲット２５０を押し出してもよい。排出管４１０は、格納容器４１１を貫通して外部の保持領域４１２まで延出してもよい。保持領域４１２において、照射ターゲット２５０は、放射性同位体として使用するために得られてもよい。排出管４１０は、格納容器４１１から出るドライウェル２０内の周知の配管及び／又は蓋付き出入り口を通す方法及び／又は格納容器４１１を貫通する特別に設計された通路を通す方法を含む多様な方法で、格納容器４１１を貫通してもよい。そのような通路は、格納容器の加圧及び／又は安全性を維持するように特別に設計されてもよい。
【００３９】
図７は、取り出し機構４１５の一実施形態を示した図である。図７に示されるように、本実施形態の取り出し機構４１５は、ピストン／ホイール構成で軸４１７及び駆動ホイール４１６に結合された押し棒４１８を含んでもよい。照射ターゲット２５０を回転し、保持管４２０から排出管４１０の中へ押し出すために、駆動ホイール４１６は、取り出し伝動装置４１４により駆動されてもよい。
【００４０】
取り出し伝動装置４１４は、駆動ホイール４１６に結合された従来のはめ歯であってもよく又は図７に示されるようなねじ及びウォーム歯車構成であってもよい。照射ターゲットが照射ターゲット送り出しサブシステム３００により移動される間に照射ターゲットを同期して取り出すために、取り出し伝動装置４１４は、所望の時点で駆動力サブシステム３９０及び／又は動力駆動軸３２５（図５）に結合されてもよい。このように、照射ターゲット２５０の順序を維持し且つ／又は本実施形態の放射性同位体生成システム１００を通してターゲット２５０を同期移動することにより、サブシステム間において、厳密な場所及び照射ターゲット２５０の識別が可能になる。あるいは、コンピュータ９００に回転場所及びタイミングを提供するために、モータ９２２及び／又はデジタルカウンタ９１２が駆動軸３２５に装着されてもよい。そのようなシステムは、先に図５において説明されたモータ９２１／デジタルカウンタ９１１の組み合わせに類似してもよく、照射ターゲット２５０の移動と本実施形態のシステム１００内部の／からの取り出しとの同期を容易にするために、共用コンピュータ９００へ同様の情報を中継してもよい。
【００４１】
本実施形態の取り出し機構４１５はピストン／ホイール構成として示されるが、本実施形態と共に、他の種類の取り出し機構も使用可能であろう。例えば、取り出し機構４１５は、起動時に照射ターゲット２５０を排出管４１０の中まで単純に押し出す遠隔操作アクチュエータを含んでもよい。当業者には周知であろうが、当該技術において周知である他の種類の取り出し機構が取り出し機構４１５の代わりに使用されてもよい。
【００４２】
図６に示されるように、照射ターゲット２５０は、下方の流れ制御機構４５０に至るまで保持管４２０に充満してもよい。補給管４６０は、サブシステム４００及び／又は３００の周囲で螺旋状に上方へ延出し、照射ターゲット貯蔵部４１９に至る。このように、重力によって、照射ターゲット２５０は、補給管４６０を通り、流れ制御機構４５０まで押し流されてもよい。補給管４６０は螺旋として示されるが、照射ターゲットを流れ制御機構４５０まで押し出すための追加駆動系により補助された貯蔵部４１９から出る直線状の経路又は上向き経路を含む任意の数の構成が使用されてもよい。
【００４３】
流れ制御機構４５０は、照射ターゲット送り出しサブシステム３００（図５）の駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂに類似する一組の歯車及び／又は特殊な面形状を有する歯車であってもよく、重複する部分の説明は省略される。流れ制御機構は、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂのように縦に配置されるのではなく、水平に配置された１対の歯車を含んでもよい。歯車３１０ａ及び３１０ｂと同様に、流れ制御機構４５０は、結合歯車により駆動軸に結合されたウォーム歯車により動かされてもよい。駆動軸は、共にコンピュータ９００に接続されるモータ及び／又はカウンタに接続されてもよい。コンピュータ９００は、流れ制御機構４５０による照射ターゲット２５０の移動を更に調整し且つ制御してもよい。
【００４４】
流れ制御機構４５０は、補給管４６０と保持管４２０との間で照射ターゲットを保持し且つ／又は移動してもよい。補給管４６０及び保持管４２０は、共に、流れ制御機構４５０の付近に開口部を有してもよい。照射ターゲットは、重力によって貯蔵部４９０から押し出されるので、流れ制御機構４５０は、望ましくない時点で照射ターゲットが保持管４２０の中へ押し上げられるのを阻止する働きをしてもよい。本実施形態の放射性同位体生成システム１００を単純化し且つその同期性を維持するように、流れ制御機構４５０は、照射ターゲット送り出しサブシステム３００（図５）と同一の歯車群３２０及び／又は動力駆動軸３２５により駆動されてもよい。流れ制御機構４５０を制御するコンピュータ９００のソフトウェアは、全てのサブシステム２００、３００及び４００の間の同期性を維持してもよい。
【００４５】
流れ制御機構４５０は、１組の歯車として示されるが、補給管４６０と保持管４２０との間の照射ターゲットの移動を制御するために、アクチュエータ、弁などのいくつかの異なる種類のブロック装置が使用されてもよい。
【００４６】
本実施形態の格納取り出しサブシステム４００の構成により、本実施形態の放射性同位体生成システム１００への挿入から取り出しに至るまで、照射ターゲット２５０の順序及び直線性は維持される。例えば、炉心において照射された後、照射ターゲット２５０が照射ターゲット送り出しサブシステム３００から保持管４２０の中へ送り込まれる場合、全ての照射ターゲットが計装管サブシステム２００から取り出されるまで、ターゲットは停滞し且つ／又は補給管４６０の中へ押し出されてもよい。補給管４６０は重力によってターゲットを押し出す構成であるので、流れ制御機構４５０は、照射済み照射ターゲット２５０を取り出し機構４１５に戻すことができ、取り出し機構４５０は、待機中の照射済み照射ターゲット２５０を排出管４１０へ同期して取り出す。このように、照射済み照射ターゲット２５０が格納容器４１１の外側へ搬送される間、計装管５０の最上部から最下部に至るまで、照射ターゲットの厳密な垂直方向順序を維持できる。
【００４７】
炉心１５の内部の中性子束は、当業者には通常周知であるか又は当業者により判定可能である。炉心内での照射ターゲットの直線配列順序を維持することにより、本実施形態のシステム１００は、照射ターゲット２５０の最大比放射能を提供してもよい。このように、医療用途及び／又は産業用途に使用するために要求される照射ターゲット２５０の比放射能を生成するために、中性子束を導通する状態で軸方向位置に排出可能なターゲットを配置させることにより、照射ターゲット２５０の比放射能を最大限にできる。
【００４８】
更に、図６に示される構成により、補給管４６０は、計装管５０の長さとほぼ等しい長さを有してもよいので、照射ターゲットのカウントミス又は照射ターゲットの照射ターゲット送り出しサブシステム３００又は計装管サブシステム２００への溢れ出しを防止できる。貯蔵部４１９は、追加の照射ターゲットを格納してもよく、先の照射済み照射ターゲット２５０が全て保持管４２０へ送り出された後、それらの追加照射ターゲットは、補給管４６０の中へ放出されてもよい。このように、貯蔵部４１９は、本実施形態の放射性同位体生成システム１００に照射ターゲット２５０を提供し続け、放射性同位体の生成を最大限にできる。
【００４９】
貯蔵部４１９は、ターゲット補給用格納庫及び積み重ねループ４６０から出たターゲット２５０を配置するための格納庫の双方の機能を果たしてもよい。サブシステム３００及び／又は流れ制御機構４５０がターゲットを炉心の中へ送り出している場合、重力によって、新たなターゲット２５０が貯蔵部４１９から出て、補給管４６０に入ってもよい。ターゲットが炉心から取り出される場合、ターゲットは、貯蔵部４１９に戻るように移動されてもよい。貯蔵部４１９は、例えば漏斗形貯蔵部を含めて、そのような照射ターゲットの移動を可能にする多様な形状であってもよい。
【００５０】
図６に示される本実施形態の照射ターゲット格納取り出しサブシステム４００は、医療用途及び産業用途において使用可能な短期間放射性同位体を含む照射ターゲット２５０の順序正しい取り出し及び／又は格納を容易にしてもよい。しかし、他の実施形態のサブシステムは、放射性同位体生成システム１００からの照射済み照射ターゲット２５０の取り出しを適切に実行してもよい。例えば、照射ターゲット２５０が照射ターゲット送り出しサブシステムから容器１０を直接出るように及び／又は照射ターゲット２５０が容器１０内部に直接装填されるように、取り出しサブシステム４００の全体が、格納容器の外側に向けられた排出管から構成されてもよい。
放射性同位体生成システムの動作
以上、本発明の放射性同位体生成システムの実施形態を説明したので、本発明の方法を実現するためのそのような実施形態の動作を要約することが可能である。未使用の照射ターゲット２５０は、貯蔵部４１９（図６）に格納され且つ／又は流れ制御機構４５０により補給管４６０に保持されてもよい。流れ制御機構４５０が解除又は起動されると、貯蔵部４１９が保持管４２０より上に位置しているために、重力によって又は流れ制御機構により、照射ターゲット２５０は、保持管４２０に沿って上昇してもよい。
【００５１】
十分な量の照射ターゲット２５０が保持管４２０の中へ送り込まれた後、照射ターゲット２５０は、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂ（図５）の付近で保持管４２０から出てもよい。駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、保持管４２０から出て来る照射ターゲット２５０とかみ合うように回転されてもよい。駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、照射ターゲット２５０の順序を維持しつつ、照射ターゲット２５０をスリーブ２６０（図３）の中へ順次移動してもよい。照射ターゲット２５０は、開口部５１を通って計装管５０に進入し、炉心１５まで上昇するように、スリーブ２６０の中へ連続して押し込まれてもよい。計装管５０及びスリーブ２６０が照射ターゲットで充満された状態になると、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、照射ターゲットを計装管５０内の所定の場所に保持してもよい。
【００５２】
計装管５０及び炉心１５に照射ターゲットが保持されている間に、任意の時点で炉心１５は動作されてもよい。炉心１５の軸方向束プロファイル及び照射ターゲット２５０の組成は周知であるので、照射ターゲット２５０を所望の放射性同位体にほぼ変換するための時間だけ、照射ターゲットは、炉心１５内部に保持されてもよい。
【００５３】
所望の時間が終了した時点で、照射ターゲット２５０をスリーブ２６０から保持管４２０の中へ送り戻すために、駆動歯車３１０ａ及び３１０ｂは、計装管５０及びスリーブ２６０の中にターゲット２５０を保持することを停止し且つ／又は方向を反転してもよい。このような照射ターゲット２５０の押し下げは、保持管４２０又は補給管４６０内の他の照射ターゲットを更に補給管４６０に戻すのを助長する。保持機構４５０は、照射ターゲットを補給管４６０に戻すのを更に補助してもよいし、あるいは任意の照射ターゲットが保持管に侵入するのを阻止するか又は保持管に侵入した照射ターゲット２５０を取り除いてもよい。その結果、照射済み照射ターゲット２５０が保持管４２０まで降下した場合、保持管４２０は空の状態になっている。
【００５４】
全ての照射済み照射ターゲット２５０がスリーブ２６０から保持管４２０の中へ排出された後、保持機構４５０の動作又は重力の作用によって、照射済み照射ターゲット２５０は、排出管４１０（図７）の中へ押し出されてもよい。取り出し機構４１５は、保持機構４５０による照射ターゲット２５０の移動と同期して、照射ターゲット２５０を排出管４１０の中へ押し出してもよい。
【００５５】
排出管４１０を経て、照射済み照射ターゲット２５０は、格納容器４１１から取り出され、医療用又は産業用として得られてもよい。本実施形態のシステムの動作全体を通して、照射ターゲット２５０は、直線配列順序を維持する。前述の処理過程全体は、遠隔場所のユーザにより又は先に各サブシステムに関して説明したように種々のサブシステムを駆動する遠隔コンピュータ９００により自動化されてもよい。例えば、遠隔コンピュータ９００は、炉心１５へのターゲット２５０の挿入を開始し、炉心１５の軸方向束プロファイル及び炉心１５に挿入されるべき照射ターゲット２５０の中性子特性を計算してもよい。炉心における照射ターゲットの直線配列順序、従ってターゲットの軸方向配置関係がわかれば、コンピュータは、所望の暴露時間を計算できる。暴露時間が経過した後、コンピュータは、炉心からのターゲット２５０の取り出しを開始してもよく、全てのターゲット２５０が炉心１５から取り出された後、コンピュータ９００は、本実施形態のシステム及び格納容器４１１からのターゲット２５０の取り出しを開始してもよい。各照射ターゲット２５０の厳密な放射能及び放射特性は、取り出しの時点で直線配列順序に従って計算されるので、照射済み照射ターゲット２５０に存在する放射性同位体を生成し且つ使用することが可能になる。
照射ターゲット
図８Ａ及び図８Ｂは、照射ターゲット２５０ａ及び２５０ｂの実施形態を示した図である。図８Ａに示されるように、回転でき且つ本発明の装置を通過しながら転がることができるように、照射ターゲット２５０ａは、ほぼ球形であってもよい。しかし、前述のように、照射ターゲットは、他の形状であってもよい。例えば、任意の方向又は全方向への転がりを阻止するために、あるいは異なる計装管５０の形状及び／又は場所に対応するために、照射ターゲット２５０として六面体及び／又は円筒が使用可能であろう。異なる照射ターゲットの形状に適合するように、駆動歯車の面及び管の形状が変更されてもよい。
【００５６】
図８Ａに示されるように、照射ターゲット２５０ａは、ほぼ中実であってもよく、動作中の商用原子炉に存在する中性子束に暴露された場合に有用な放射性同位体に変換する材料から製造されてもよい。あるいは、照射ターゲット２５０ａの取り扱い及び照射ターゲット２５０からの放射性同位体の生成を更に容易にするために、照射ターゲット２５０上にそれぞれ異なる半径で異なる材料がめっき又は積層されてもよい。
【００５７】
あるいは、図８Ｂに示されるように、照射ターゲット２５０ｂは、ほぼ中空であってもよく、動作中の商用原子炉に存在する中性子束に暴露された場合に有用な気体放射性同位体、液体放射性同位体及び／又は固体放射性同位体に変換する液体材料、気体材料及び／又は固体材料を含んでもよい。固体、液体又は気体のターゲット材料２５２をシェル２５１が取り囲み且つ封じ込めていてもよく、シェル２５１は、中性子束に暴露された場合に無視できるほどの物理的変化しか示さない。これは、例えば、ステンレス鋼及び／又はアルミニウムを含む。照射ターゲット２５０ｂにおいて生成された放射性同位体を生成するために、シェル２５１を貫通する取り出し口２５３が設けられてもよい。例えば、気体／液体／固体ターゲット材料２５２及び生成された放射性同位体に対してシールを形成するように、取り出し口２５３は、シェル２５１に溶接又はねじ止めされてもよい。取り出し口２５３は、気体／液体／固体放射性同位体を生成できる状態になった場合に外側からの適切な力にさらされると容易に破損するか、容易に穴をあけられるような脆い領域２５５を含んでもよい。
【００５８】
本実施形態の放射性同位体生成システム１００は、短期間同位体を生成し且つ生成する本発明の方法を実行するために使用可能な装置として詳細に説明されたが、本発明の方法を実行するために他の装置が使用されてもよいことは理解される。例えば、使用可能な短期間放射性同位体を生成するのに十分なように照射ターゲットを中性子束に適正に暴露するために、照射ターゲットを格納する密閉スリーブが、「カートリッジ」のように、動作中の商用原子炉の計装管に種々の間隔で挿入され且つ計装管から取り出されてもよい。
【００５９】
本実施形態及び本発明の方法において、いくつかの異なる放射性同位体が生成されてもよい。本実施形態及び本発明の方法は、商用原子炉の動作を停止せずに、費用がかさむと思われる処理なしに且つ危険で長時間を要する同位体抽出処理及び／又は化学的抽出処理なしに、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の中で短期間放射性同位体を生成し且つ生成できるという点で特に有利である。本発明の装置及び方法によって、診断及び／又は治療に適用可能な短期間放射性同位体を生成できるが、産業用途に適用される放射性同位体及び／又は半減期が長い放射性同位体が生成されてもよい。
【００６０】
本発明の方法及び装置において、生成される放射性同位体の種類及び濃度を判定するために、照射ターゲット２５０及び計装管５０における暴露時間の長さが選択されてもよい。すなわち、前述のように、動作中の原子炉の中で軸方向束レベルは周知であり且つ本実施形態の装置及び方法において使用される照射ターゲット２５０の軸方向位置を精密に制御できるので、照射ターゲット２５０の種類及び大きさ、並びに暴露時間は、生成後の放射性同位体及びその濃度を判定するために使用されてもよい。従来の崩壊図及び横断面図を参照することにより、ある特定の量の中性子束に暴露された場合に、どの種類の照射ターゲット２５０が所望の放射性同位体を生成するかは当業者には周知である。更に、動作中の商用原子炉の炉心において起こる核分裂連鎖反応を実質的に妨害しないように、照射ターゲット２５０は、相対的に小さな中性子横断面に基づいて選択されてもよい。
【００６１】
例えば、ある特定の量の中性子束に暴露された場合、モリブデン‐９９が約６時間の半減期を有するテクネチウム‐９９ｍに変換されることは周知である。テクネチウム‐９９ｍは、医療用撮像及び癌診断を含むいくつかの特殊な医療分野に使用され、短い半減期を有する。モリブデン‐９９から製造された照射ターゲット２５０を使用し、ターゲット２５０の大きさに基づいて動作中の原子炉において中性子束に暴露する場合、本発明の装置及び方法において、Ｍｏ‐９９を含む照射ターゲットの大きさ、動作中の原子炉におけるターゲットの軸方向位置、動作中の原子炉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、テクネチウム‐９９ｍが生成され且つ生成される。
【００６２】
以下の表１は、適切な照射ターゲット２５０を使用して、本発明の方法において生成できるいくつかの短期間放射性同位体を示す。表に挙げられている短期間放射性同位体の最長の半減期は、約７５日である。原子炉の動作停止及び使用済み燃料の抜き取りが２年程度の長い間隔で実行されるとすれば、放射性同位体の燃料からの取り出し及び生成は、非常に長い処理時間及び冷却時間を必要とするので、以下に挙げら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生成することは実行不可能であろう。
【００６３】
【表１】
2009198500.tif 000003
表１は、本発明の実施形態及び方法において生成できる放射性同位体の全てを網羅したリストではなく、癌治療を含む医療と組み合わせて使用可能ないくつかの放射性同位体を例示する。適正にターゲットを選択すれば、本発明の実施形態及び方法によって、ほぼ全ての短期間放射性同位体を生成でき且つ生成できるであろう。
【００６４】
以上、本発明を説明したが、定期的実験を通して、更なる発明活動なしに実施形態を変形できることは当業者には理解されるであろう。変形は、本発明の趣旨の範囲からの逸脱とみなされるべきではなく、当業者には明らかであろうと考えられるそのような全ての変形は、添付の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】
【００６５】
１０    原子炉格納容器
１５    炉心
５０    計装管
１００    放射性同位体生成システム
２００    計装管サブシステム
２５０    照射ターゲット
２６０    スリーブ
２６６    コレット
３００    照射ターゲット送り出しサブシステム
３１０ａ    駆動歯車
３１０ｂ    駆動歯車
４００    照射ターゲット格納取り出しサブシステム
４１１    格納容器構造
４１０    排出管
４１５    取り出し機構
４２０    保持管
４６０    補給管
【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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