特許 5798306 照射ターゲットシステム、同位体送り出しシステム及び同位体を生成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5798306

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】照射ターゲットシステム、同位体送り出しシステム及び同位体を生成する方法

(51)【国際特許分類】

   G21K 5/08 20060101AFI20151001BHJP

   G21G 1/02 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   G21K5/08 R

   G21G1/02

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2010-185695(P2010-185695)

(22)【出願日】2010年8月23日

(65)【公開番号】特開2011-47938(P2011-47938A)

(43)【公開日】2011年3月10日

【審査請求日】2013年8月13日

(31)【優先権主張番号】12/547,282

(32)【優先日】2009年8月25日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508177046

【氏名又は名称】ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナジー・アメリカズ・エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】デビッド・アラン・リッカード

(72)【発明者】

【氏名】ブラッドレー・ブルームクィスト

(72)【発明者】

【氏名】メリッサ・アレン

(72)【発明者】

【氏名】ニコラス・アール・ギルマン

(72)【発明者】

【氏名】ジェニファー・エム・ボウイ

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム・アール・ラッセル，ザ・セカンド

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭３６−００７９９０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５０−０５８４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１２０８９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｇ １／０２

Ｇ２１Ｋ ５／０８

Ｇ２１Ｃ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に接続された複数の照射ターゲット（１２２）を具備し、
前記照射ターゲット（１２２）は、
原子炉計装管（５０）の中に嵌合し且つ送り出しシステム（４０００）の管（２００）の中に嵌合するような寸法に形成され、
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（４０００）に接合するように構成され、
動作中の原子炉の中で中性子束に暴露された場合、異なる娘生成物に変換するように構成されたこと、
を特徴とする照射ターゲットシステム。

【請求項2】

前記照射ターゲット（１２２）は、前記送り出しシステム（４０００）のターゲット部分（１２０）の前端に配置された第１の照射ターゲット（１２２ａ）を含み、
前記第１の照射ターゲットの端部（１２５ａ）は前記前端に向かって先細に形成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記照射ターゲット（１２２）は、前記前端から見て前記第１の照射ターゲット（１２２ａ）の後に配置された第２の照射ターゲット（１２２ｃ）を更に含み、
前記第２の照射ターゲット（１２２ｃ）は、前記送り出しシステム（４０００）の駆動部分（１１０）に取り外し自在に接合するように構成される、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記照射ターゲット（１２２）は、
前記第１の照射ターゲット（１２２ａ）と前記第２の照射ターゲット（１２２ｃ）との間に配置された少なくとも１つの第３の照射ターゲット（１２２ｂ）を更に含み、且つ
前記第１の照射ターゲット（１２２ａ）、前記第２の照射ターゲット（１２２ｃ）及び前記第３の照射ターゲット（１２２ｂ）は円筒形であり且つ同様の外径を有する、
請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記照射ターゲット（１２２）は、７５日以下の半減期を有する異なる娘生成物に変換する材料から製造される請求項１から４のいずれかに記載のシステム。

【請求項6】

前記照射ターゲット（１２２）を貫通し且つ前記照射ターゲット（１２２）を前記ターゲット部分（１２０）に接合するワイヤ（１２４）を更に具備し、
前記照射ターゲット（１２２）は、前記照射ターゲット（１２２）を貫通する穴（１２３）を規定し、前記穴（１２３）は、前記照射ターゲットを前記ワイヤ（１２４）に固着するように構成された直径を有する、
請求項２から４のいずれかに記載のシステム。

【請求項7】

前記ワイヤ（１２４）は、７５日以下の半減期を有する異なる娘生成物に変換する材料から製造される請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

ケーブル（１２４）と、
前記ケーブル（１２４）に接合され、動作中の原子炉の中で中性子束に暴露された場合、異なる娘生成物に変換する、直列に接続された複数の照射ターゲット（１２２）と、
前記ケーブル（１２４）及び前記照射ターゲット（１２２）を前記原子炉の計装管（５０）の中へ移動させるように構成された駆動システム（３００）と、
前記ケーブル（１２４）及び前記照射ターゲット（１２２）を前記原子炉の前記計装管（５０）に対して接離するために案内するように構成されたガイド（４００）と、
を具備する、同位体送り出しシステム。

【請求項9】

照射ターゲット送り出しシステムによって原子炉内部で同位体を生成する方法において、
前記照射ターゲット送り出し装置（１００）のターゲット部分（１２０）の前端に配置され且つ端部（１２５ａ）が前記前端に向かって先細に形成されている第１の照射ターゲット（１２２ａ）を含み、動作中の原子炉の中で中性子束に暴露された場合、異なる娘生成物に変換するように構成された、直列に接続された複数の照射ターゲット（１２２）を前記照射ターゲット送り出し装置（１００）の中に配置する工程と、
前記照射ターゲット送り出し装置（１００）を原子炉の計装管（５００）の中に挿入する工程と、
前記照射ターゲット（１２２）を照射する工程と、
前記照射ターゲット送り出し装置（１００）を前記原子炉から取り出す工程と、
前記照射ターゲット（１２２）から前記娘生成物を回収する工程と、
を含む、方法。

【請求項10】

前記照射ターゲット（１２２）を前記照射ターゲット送り出し装置（１００）の中に配置する工程は、
前記照射ターゲット（１２２）をワイヤ（１２４）に装着する工程と、
駆動システム（３００）を使用して第１のガイド（４００）を通して前記ワイヤ（１２４）を前記計装管（５００）の中へ押し込む工程と、
を含む、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、同位体および同同位体を原子炉にて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、妥当な量及び種類の電離放射線を放出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、医療分野での撮像及びラベル付け、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は相対的に急速に崩壊するため、迅速に搬送され、特定の用途に対して厳密な量が必要とされる。更に、現場で放射性同位体を生成するには、操作が繁雑で且つ高価な照射抽出装置が一般に必要であり、最終的に同位体が使用される施設でこれを実行するのはコスト、スペース及び／又は安全性の面で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、そのような放射性同位体の需要は供給を大きく上回り、特に医療用及び工業用として価値の高い放射性同位体は、例えば、癌治療などの分野で絶えず求められている。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、商業炉において所望の同位体を生成する方法及び関連する照射ターゲットに関する。本発明の方法は、動作中の原子炉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圧力容器内で従来見られる計装管を利用してもよい。中性子束によって、照射ターゲットの中で所望の同位体が生成されてもよい。所望の同位体は、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迅速且つ容易に回収されてもよい。生成された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で使用するための照射ターゲットを含む。実施形態は、照射ターゲットを送り出すことが可能な実施例の送り出しシステムと共に使用可能な１つ以上の照射ターゲットを含んでもよい。実施形態は、実施例の送り出しシステム及び従来の計装管を通して順次挿入できるように大きさを規定され、形状を規定され、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、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、同様の要素は同じ図中符号により示される。

【図1】図１は複数の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は原子炉の計装管の中へ実施形態の照射ターゲットを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示した詳細図である。

【図4】図４は図３の実施形態のシステムを示した詳細図である。

【図5】図５は従来の原子炉ＴＩＰシステムを示した図である。

【図6】図６は原子炉の計装管の中へ実施形態の照射ターゲットを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は実施形態に係る送り出しシステムと組み合わされたいくつかの照射ターゲットの実施形態を示した図である。

【図8】図８は照射ターゲットの一実施形態を示した図である。

【図9】図９は照射ターゲットの別の実施形態を示した図である。

【図10】図１０は照射ターゲットの別の実施形態を示した図である。

【図11】図１１は送り出しシステムの別の実施例と組み合わされたいくつかの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】

【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、本明細書において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種々の構造及び機能を代表するものとして示されるにすぎない。しかし、実施形態は多くの代替形態で実施されてもよく、本明細書に記載される実施形態のみに限定されると解釈されてはならない。

【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るが、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、本発明の範囲から逸脱せずに第１の要素は第２の要素と呼ばれてもよく、同様に第２の要素は第１の要素と呼ばれてもよい。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方法の実施例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、事故が起こった場合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の中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は原子炉圧力容器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。

【0014】

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にある計装管の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）などを含む。

【0015】

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、原子炉の中へ延出する計装管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において使用可能であってもよい。例えば、１００ＭＷ以下〜数ＧＷまで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５０を有する加圧水型軽水炉、重水炉、黒鉛減速炉などが実施形態及び方法と組み合わされて使用されてもよい。従って、実施例の方法において使用可能な計装管５０は、炉心１５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の中性子束に接近できる任意の形状の任意の突起構造であればよい。

【0016】

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生成するために計装管５０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５０に挿入することと、動作中に照射ターゲットを炉心１５に暴露することにより、動作中の炉心１５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。その後、炉心１５の動作が継続中であっても、照射ターゲットは、医療用及び／又は工業用として計装管５０から引き抜かれ、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送り出しシステムと共に使用可能な照射ターゲットの実施形態と関連させて、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とは異なる種類の送り出しシステムと組み合わせても、実施形態の照射ターゲットが使用可能であることが理解される。

【0017】

図２〜図６は、本出願と同日に出願され、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を原子炉内部へ送り込む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装置は、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装置と組み合わせて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。

【0018】

図２は、実施形態の照射ターゲットを原子炉圧力容器１０（図１）の中へ送り込むために計装管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を挿入／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１０００、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をそれらの管の中に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１００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の中のある場所までケーブル１００を案内してもよい。

【0019】

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、１）相対的に長い駆動部分１１０及び２）ターゲット部分１２０の少なくとも２つの部分を有してもよい。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リールなどにケーブル１００を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／又は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。

【0020】

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１２２の大きさ及び形状、ターゲットが暴露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。

【0021】

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と嵌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、当業者には、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が実現可能だろう。

【0022】

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２０００と計装管５０との間の場所まで進めるように第１のガイド４００及び第２のガイド５００を構成してもよい。

【0023】

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システム３００を操作してもよい。操作員は、ケーブル１００と嵌合する駆動システム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、駆動システム３００に接続された変換器から収集される情報に基づいて、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。

【0024】

ケーブル１００が挿入／取り出し領域２０００に位置決めされた後、以下に実施形態の照射ターゲットに関連して説明されるように、実施形態の照射ターゲット１２２はケーブル１００に接続されてもよい。操作員は、ケーブルを挿入／取り出し領域２０００から管２００ｂ及び第１のガイド４００を通して引っ張るように駆動システム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１２２を原子炉圧力容器１００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の中へ進入させてもよい。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、例えば、ウォーム歯車に接続された変換器から収集される情報に基づいて、ケーブル１００の駆動部分１１０の第１の端部１１４の場所を知ってもよい。

【0025】

実施形態の照射ターゲット１２２が装着されたケーブル１００が計装管５０の中の適切な場所に進入した後、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、照射ターゲット１２２は原子炉の中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、操作員は駆動システム３００を操作してもよい。

【0026】

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１２２を挿入／取り出し領域２０００に挿入するために、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システム３００を操作してもよい。実施形態の照射ターゲット１２２はケーブル１００から取り外され、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１２２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。操作員が動作中に機器を目視検査できるように挿入／取り出し領域２０００に配置される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１２２の脱着を容易にしてもよい。

【0027】

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を駆動する駆動システム３３００、駆動システム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の中へ案内してもよい。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、ＴＩＰセンサが原子炉圧力容器１０で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システムと共に利用される安全機能である。

【0028】

ＴＩＰシステムはケーブル１００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１２２の送り出し機構として使用されてもよい。

【0029】

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３００に類似し、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に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と平行に駆動機構３００（図２）が配置されてもよい。駆動機構３００は、ケーブル１００が巻き付けられる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を所望の場所へ誘導するガイド４００まで延出してもよい。変形ＴＩＰシステム４０００の第１のガイド４００は、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構成されてもよい。従って、第１のガイド４００は、ガイド４１００を介してケーブル１００を変形ＴＩＰシステム４０００の管まで誘導してもよい。

【0030】

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１２２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０．３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０．３インチを超えないような大きさに形成されてもよい。
照射ターゲットの実施形態
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の実施形態を説明する。実施例のターゲット装置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、実施形態のターゲットを原子炉内部で照射するために、ターゲットが他の送り出しシステム及び他の方法において使用されてもよいことが理解される。

【0031】

図７は、実施形態の照射ターゲット１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃ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１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃは、先に説明した実施例の送り出し装置と関連して図４に示されるいくつかの特徴を伴って使用可能であり且つ／又は図４に示されるいくつかの特徴と置き換えられてもよい。特に、ターゲット部分１２０は、ターゲット部分１２０の一端の第２のエンドキャップ１２８の代わりに実施形態の照射ターゲット１２２ａを含んでもよい。ターゲット部分１２０は、駆動部分１１０（図３）に接続するための雌ねじ１２６ａが形成されたエンドキャップ１２６を有する第１の端部１２７の代わりに、実施形態の照射ターゲット１２２ｃを更に含んでもよい。あるいは、第２のエンドキャップ１２８及び／又は第１のエンドキャップ１２６が設けられ、実施形態の照射ターゲット１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃと共に使用可能であってもよい。

【0032】

図８〜図１０を参照して、実施形態の照射ターゲット１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃを以下に個別に説明する。種々の実施形態の照射ターゲット１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、中性子束に暴露された場合に所望の娘生成物に変換する１つ以上の材料からそれぞれ製造されるか又はそのような材料を含んでもよい。照射ターゲットは放射性同位体を生成する目的で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且つ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。

【0033】

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１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃの材料及び計装管５０内部における暴露時間の長さが選択されてもよい。すなわち、動作中の原子炉内部における軸方向中性子束レベルはわかっており、実施形態では、実施例の送り出し装置で使用される照射ターゲット１２２の軸方向位置を精密に制御できるので、生成される放射性同位体及びその濃度を判定するために、照射ターゲット１２２の種類及び大きさ並びに暴露時間が使用されてもよい。従来の崩壊及び断面積のグラフを参照することにより、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１２２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、動作中の商業炉の炉心内部の既知の軸方向位置で発生する中性子束に有益な影響を及ぼすように又は中性子束を妨害しないように、中性子吸収断面積に基づいて照射ターゲット１２２が選択されてもよい。

【0034】

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は約２．７日の半減期を有するモリブデン‐９９に変換することが知られている。更に、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、医療分野で撮像及び癌診断を含むいくつかの特殊な用途に使用され、半減期は短期間である。モリブデン‐９８から製造され且つ照射ターゲット１２２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１２２を使用して、Ｍｏ‐９８を含む照射ターゲットの質量、動作中の原子炉の炉心におけるターゲットの軸方向位置、動作中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、実施形態の構体及び方法においてモリブデン‐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。更に、Ｍｏ‐９８及びＴｃ‐９９ｍは共に固体であるので、液体又は気体状のターゲット及び娘生成物の場合に必要とされるような追加の格納構造を必要とせずに、実施形態のターゲット全体がＭｏ‐９８又は天然モリブデンから製造されてもよい。例えば、イリジウム／プラチナを含めて他の固体ターゲット／固体娘生成物の組み合わせも、追加の格納構造を必要とせず且つ最大限のターゲット／娘生成物質量を実現できるという利点を有する。

【0035】

図８は、一実施形態の照射ターゲット１２２ａを示した図である。実施形態の照射ターゲット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任意の管を通り抜けられる寸法を有する。例えば、照射ターゲット１２２ａは１インチ以下の最大外径を有してもよい。同様に、一定の最大外径／周長を有するターゲット部分１２０（図７）を形成するように、照射ターゲット１２２ａは他の照射ターゲット１２２ｂ及び１２２ｃとほぼ等しい最大外径／周長を有してもよい。実施形態の照射ターゲット１２２ａは円筒形であってもよい。あるいは、実施形態の照射ターゲット１２２ａは、球体、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であってもよい。

【0036】

実施形態の照射ターゲット１２２ａは、穴１２３ａ及び先細部分１２５ａを含む。穴１２３ａは照射ターゲット１２２ａを貫通し、実施例の保持装置のワイヤ１２４（図７）又は別の接合機構が穴を貫通して照射ターゲット１２２ａを保持できるような位置及び直径を有する。穴１２３ａの大きさは、捕捉されたワイヤ１２４に沿って実施形態の照射ターゲット１２２ａが自在に摺動可能であるか又は静止位置で捕捉されたワイヤ１２４に照射ターゲット１２２ａが摩擦によって接合するように規定されてもよい。

【0037】

先細部分１２５ａは、ターゲット部分１２０（図７）に関して実施形態の照射ターゲット１２２ａの前端に配置される。先細部分１２５ａは滑らかであり、ターゲット部分１２０の前端が楔形になるように穴１２３ａまで又は穴１２３ａの手前まで所望の角度で傾斜していてもよい。先細部分１２５ａは、実施例の送り出しシステムの管及び計装管５０にターゲット部分１２０を通しやすいような形状に形成され且つターゲット部分１２０の前端に配置される。先細部分１２５ａは、ターゲット部分１２０が管又は計装管５０を通って進入する間に管及び計装管５０に引っかかるか又は挟まる危険を軽減又は防止してもよい。

【0038】

実施形態の照射ターゲット１２２ａは１つ以上の丸形縁部又は面取り縁部１２１ａを更に含んでもよい。縁部１２１ａは、実施例の送り出し装置の管を強く屈曲させたような場合に縁部又は突起部が外側の管又は計装管５０に引っかかるか又は擦れ合うと思われる任意の場所で丸形に形成されるか、面取りされるか又は他の方法により滑らかな形状に形成されてもよい。実施形態の照射ターゲット１２２ａは、実施例の送り出し装置及び／又は計装管５０の管の屈曲部を通る動きを更に容易にするような全長を有してもよい。引っかからずに屈曲部を通り抜けるために、照射ターゲット１２２ａは、例えば、約１／２〜１インチの全長を有してもよい。

【0039】

図７に示されるように、実施形態の照射ターゲット１２２ａはワイヤ１２４の前端に配置されてもよい。前端の先細部分１２５ａの形状を維持し且つ任意の管及び計装管５０を通り抜けるターゲット部分１２０の動きを容易にするために、例えば、穴１２３ａで照射ターゲット１２２ａを捕捉し且つワイヤ１２４に対する照射ターゲット１２２ａの動きを摩擦によって阻止することにより、実施形態の照射ターゲット１２２ａはこの位置でワイヤ１２４に静止接合されてもよい。あるいは、ターゲット部分１２０の前端の先細部分１２５ａの形状を維持するために、実施形態の照射ターゲット１２２ａは他の照射ターゲット１２２ｂ／ｃ及び／又は駆動部分１１０に接合されてもよい。更に、以下に説明するように、ターゲット部分１２０の前端の先細部分１２５ａの形状を維持するために、実施形態の照射ターゲット１２２ａを固着する別の機構が使用されてもよい。

【0040】

図９は、照射ターゲット１２２ｂの一実施形態を示した図である。実施形態の照射ターゲット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を通り抜けられる寸法を有する。例えば、照射ターゲット１２２ｂは０．３インチ以下の最大外径を有してもよい。同様に、一定の最大外径／周長を有するターゲット部分１２０（図７）を形成するように、照射ターゲット１２２ｂは他の照射ターゲット１２２ａ及び１２２ｃとほぼ等しい最大外径／周長を有してもよい。実施形態の照射ターゲット１２２ｂは円筒形であってもよい。あるいは、実施形態の照射ターゲット１２２ｂは球体、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であってもよい。

【0041】

実施形態の照射ターゲット１２２ｂは１つ以上の丸形縁部又は面取り縁部１２１ｂを更に含んでもよい。実施例の送り出し装置の管を強く屈曲させたような場合に縁部又は突起部が外側の管又は計装管５０に引っかかるか又は管と擦れ合う任意の場所で、縁部１２１ｂは丸形に形成されるか、面取りされるか又は他の方法により滑らかな面に形成されてもよい。実施形態の照射ターゲット１２２ｂは、実施例の送り出し装置の管及び／又は計装管の屈曲部を通る動きを更に容易にするような全長を有してもよい。引っかからずに屈曲部を通り抜けるために、照射ターゲット１２２ｂは、例えば、約１／２〜１インチの全長を有してもよい。

【0042】

実施形態の照射ターゲット１２２ｂは穴１２３ｂを含む。穴１２３ｂは照射ターゲット１２２ｂを貫通し、実施例の保持装置のワイヤ１２４（図７）又は別の接合機構が穴を貫通して照射ターゲット１２２ｂを保持できるような位置及び直径を有する。穴１２３ｂの大きさは、捕捉されたワイヤ１２４に沿って実施形態の照射ターゲット１２２ｂが自在に摺動可能であるか又は静止位置で捕捉されたワイヤ１２４に照射ターゲット１２２ｂが摩擦によって接合できるように規定される。

【0043】

図１０は、照射ターゲット１２２ｃの一実施形態を示した図である。実施形態の照射ターゲット１２２ｃ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を通り抜けられる寸法を有する。例えば、照射ターゲット１２２ｃは約０．３インチ以下の最大外径を有してもよい。同様に、一定の最大外径／周長を有するターゲット部分１２０（図７）を形成するように、照射ターゲット１２２ｃは他の照射ターゲット１２２ａ及び１２２ｂ又は第１のエンドキャップ１２６とほぼ等しい最大外径／周長を有してもよい。実施形態の照射ターゲット１２２ｃは円筒形であってもよい。あるいは、実施形態の照射ターゲット１２２ｃは、球体、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であってもよい。

【0044】

実施形態の照射ターゲット１２２ｃは、１つ以上の丸形縁部又は面取り縁部１２１ｃを更に含んでもよい。実施例の送り出し装置の管が強く屈曲されたような場合に縁部又は突起部が外側の管又は計装管５０に引っかかるか又は管と擦れ合う危険を防止又は軽減するために、縁部１２１ｃは任意の場所で丸形に形成されるか、面取りされるか又は他の方法により滑らかな面に形成されてもよい。実施形態の照射ターゲット１２２ｃは、実施例の送り出し装置の管及び／又は計装管５０の屈曲部を通る動きを更に容易にするような全長を有してもよい。引っかからずに屈曲部を通り抜けるために、照射ターゲット１２２ｃは例えば、約１／２〜１インチの全長を有してもよい。

【0045】

実施形態の照射ターゲット１２２ｃは穴１２３ｃを含む。穴１２３ｃは照射ターゲット１２２ｃを貫通してもよく、実施例の保持装置のワイヤ１２４（図７）又は別の接合機構が穴を貫通して照射ターゲット１２２ｃを保持できるような位置及び直径を有する。実施形態の照射ターゲット１２２ｃは、照射ターゲット１２２ｃの駆動部分１１０（図３）への接続を可能にする雌ねじ１２６ａ又は他の接合機構を更に含んでもよい。更に、雌ねじ１２６ａ又は接着剤、溶接、雄ねじファスナなどの他の接合機構を使用して照射ターゲット１２２ｃが駆動部分１１０に接合された場合、照射ターゲット１２２ｃがターゲット部分１２０を実施例の送り出しシステムの駆動部分１１０に固着できるように、穴１２３ｃからワイヤ１２４が引き出されて、穴１２３ｃに固着されてもよい。ワイヤ１２４自体が照射ターゲット材料から製造されている場合、照射後、所望の娘生成物に変換された時点で、実施例の照射ターゲット１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃ並びにワイヤ１２４を含むターゲット部分全体が駆動部分１１０から取り外され、回収されてもよい。

【0046】

図７に示されるように、１つ以上の実施形態の照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃがワイヤ１２４に通されてもよい。図７において、管及び計装管５０を介する照射ターゲット１２２の挿入及び取り出しの際の引っかかり及び摩擦の軽減を容易にするために、実施形態は前端にターゲット１２２ａを有し、中央部分に１つ以上のターゲット１２２ｂを有し且つ後端で駆動部分１１０に接合されたターゲット１２２ｃを有するものとして示され且つ説明されているが、実施形態の照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃの他の順序、組み合わせ及び追加構造の介在も全て同等に可能であることが理解される。

【0047】

ターゲット部分１２０における照射ターゲットの位置を維持するために、実施形態の照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃはワイヤ１２４に通されるものとして示される。実施形態の照射ターゲット１２２の位置及び／又は順序を確保するために、いくつかの他の代替接合機構が実現されてもよいことが理解される。例えば、実施形態の照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃに示される穴１２３ａ／ｂ／ｃは、雌ねじ１２６ａにより螺合されてもよいし、あるいは照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃにワイヤ１２４を接合し且つ／又は照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃにワイヤ１２４を通すことを可能にする他の内側形状を有してもよい。あるいは、動作中の原子炉の計装管５０の内部の条件にさらされた場合に接着特性を維持するように調製された接着剤により、実施形態のターゲット１２２ａ／ｂ／ｃが一体に保持されてもよい。

【0048】

図１１に示されるように、ワイヤ１２４は１つ以上の保持部分１２４ａを更に含んでもよい。保持部分１２４ａは、保持部分１２４ａの場所でワイヤ１２４の横断面を拡張させるワイヤ１２４中の座金又は節を含んでもよい。実施形態の照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃは、ワイヤ１２４に関して照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃを静止状態で保持するように保持部分１２４ａを実施形態の照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃの中に捕捉させる穴１２３ａ／ｂ／ｃの拡大部分を更に含んでもよい。照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃをワイヤ１２４に関して静止状態で保持するために、保持部分１２４ａは照射ターゲット１２２ａ／ｂ／ｃの間に配置されてもよい。

【0049】

このように、１つ以上の照射ターゲット１２２は、図２〜図６に示される照射ターゲットのように、送り出しシステムに挿入／接合され、計装管５０の中へ順次送り出されて照射されてもよい。実施形態の照射ターゲット１２２の場合、計装管５０にいくつかの種類の異なる照射ターゲット１２２を挿入可能である。いくつかの実施形態の照射ターゲット１２２は計装管５０の中の厳密な軸方向高さに挿入されてもよいので、計装管５０の中のある特定の軸方向高さで照射ターゲット１２２の量／種類を更に厳密に規定できる。動作中の原子炉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装置に挿入された照射ターゲット１２２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。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。本発明の実施形態及び方法は、商業炉の動作停止、高価な処理、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迅速に短期間のうちに放射性同位体を生成し且つ収集できるという独自の利点を有する。本発明の装置及び方法によって、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。

【0050】

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、更なる発明的活動の必要なく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であろう。変形は実施形態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全ての変形は、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】

【0051】

１０ 従来の原子炉圧力容器
１５ 炉心
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
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ 縁部若しくは面取り縁部
１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ 照射ターゲット
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ 穴
１２４ ワイヤ
１２５ａ 先細部分
１２６ 第１のエンドキャップ
１２６ａ 雌ねじ
１２７ 第1の端部
１２８ 第２のエンドキャップ
１２９ 第2の端部
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ 管
３００ 駆動システム
３２０ ケーブル保管リール
４００ 第１のガイド
４１１ 格納構造
５００ 第２のガイド
１０００ ケーブル駆動同位体送り出しシステム
２０００ 挿入／取り出し領域
３０００ ＴＩＰシステム
３１００ ケーブル
３２００ａ、３２００ｂ、３２００ｃ、３２００ｄ 管若しくはチューブシステム
３３００ 駆動機構
３４００ チャンバシールド若しくはチャンバシールド壁
３５００ ガイド
３６００ バルブ
４０００ 変形ＴＩＰシステム
４１００ ガイド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】