特許 7426327 放射性同位体の製造装置及び放射性同位体の製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-01-24

(45)【発行日】2024-02-01

(54)【発明の名称】放射性同位体の製造装置及び放射性同位体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G21G 1/02 20060101AFI20240125BHJP

   G21K 5/08 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

G21G1/02

G21K5/08 A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020183272

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022073340

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-01-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中塚 淳次朗

(72)【発明者】

【氏名】小林 高揚

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 大器

(72)【発明者】

【氏名】八谷 尚子

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１４０１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００７５１８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０２５１２０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｇ １／００

Ｇ２１Ｇ ４／０８

Ｇ２１Ｋ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性同位体の原料であるＲＩ原料を原子炉内に移動させる放射性同位体の製造装置であって、
前記ＲＩ原料を含有する少なくとも１つのＲＩ原料集合体と、
前記ＲＩ原料集合体を前記原子炉に接続された管の内部を移動させ、かつ、前記ＲＩ原料集合体に対して離間可能な搬送機構と、を含み、
複数の前記ＲＩ原料集合体が前記管の内部で直列に配置され、隣接する前記ＲＩ原料集合体に対して移動自在であり、
前記ＲＩ原料集合体の前記管の進行方向の端部に配置された磁石を有し、
前記磁石は、隣接する他の前記ＲＩ原料集合体に配置された磁石と反発する向きで配置される放射性同位体の製造装置。

【請求項2】

前記搬送機構は、前記ＲＩ原料集合体を前記原子炉に向けて押し込む押し棒を含む請求項１に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項3】

前記ＲＩ原料集合体と前記押し棒の間に配置された弾性部材をさらに備える請求項２に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項4】

前記押し棒の前記ＲＩ原料集合体側とは反対側の端部に配置され、前記管の端部に装着され、前記押し棒を前記管の内部に閉じ込める封止栓を有する請求項２または請求項３に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項5】

前記搬送機構は、前記ＲＩ原料集合体を空気の力で搬送し、前記原子炉に接続された管の内部を移動させる空気搬送装置を含む請求項１に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項6】

前記管の内部に配置されたＲＩ原料集合体を吸引し、前記管から取り出す回収装置を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項7】

前記磁石は、前記ＲＩ原料集合体よりも外形が大きい請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項8】

前記磁石は、前記管よりも柔らかい材質である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項9】

複数の前記ＲＩ原料集合体は、管の内部で転動する球体である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項10】

前記ＲＩ原料集合体は、前記管に対してＲＩ原料が露出している請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放射性同位体の製造装置。

【請求項11】

放射性同位体の原料であるＲＩ原料を原子炉内に移動させる放射性同位体の製造方法であって、
前記ＲＩ原料を含有する複数のＲＩ原料集合体を、前記ＲＩ原料集合体に対して離間可能な搬送機構を用いて、前記ＲＩ原料集合体を前記原子炉に接続された管の内部を移動させ、前記原子炉に設けられた計装管に挿入することで、前記ＲＩ原料に中性子束を照射させて放射性同位体を製造し、
前記搬送機構を、前記放射性同位体に変換されたＲＩ原料集合体から離間させ、前記放射性同位体を前記計装管から回収し、
複数の前記ＲＩ原料集合体は、前記管の内部で直列に配置され、隣接する前記ＲＩ原料集合体に対して移動自在であり、
前記ＲＩ原料集合体の前記管の進行方向の端部に配置された磁石を有し、
前記磁石は、隣接する他の前記ＲＩ原料集合体に配置された磁石と反発する向きで配置される放射性同位体の製造方法。

【請求項12】

前記ＲＩ原料集合体を前記計装管に挿入する前に、前記計装管の内部に付着する異物を除去する請求項１１に記載の放射性同位体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、放射性同位体の製造装置及び放射性同位体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

医療用や工業用などの用途に、放射性同位体を用いることが知られている。特許文献１には、原料を原子炉の計装管に挿入して、原料に中性子を照射させることで、放射性同位体を製造する旨が記載されている。特許文献１では、原料が収納された保持構体を送り出しシステムの管から計装管に移動させることで、放射性同位体を製造する旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７９８３０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、計装管は、長く形成されていたり、湾曲して形成されていたりするため、原料が収納された保持構体を計装管に適切に挿入して放射性同位体を製造するには、改善の余地がある。例えば特許文献１では、保持構体の構造について詳細構成が開示されておらず、保持構体を計装管に適切に挿入できないおそれもある。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、放射性同位体の原料を計装管に適切に挿入可能な放射性同位体の製造装置及び放射性同位体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る放射性同位体の製造装置は、放射性同位体の原料であるＲＩ原料を原子炉内に移動させる放射性同位体の製造装置であって、前記ＲＩ原料を含有する少なくとも１つのＲＩ原料集合体と、前記ＲＩ原料集合体を前記原子炉に接続された管の内部を移動させ、かつ、前記ＲＩ原料集合体に対して離間可能な搬送機構と、を含む。

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る放射性同位体の製造装置は、放射性同位体の原料であるＲＩ原料を原子炉内に移動させる放射性同位体の製造装置であって、前記ＲＩ原料を含有する少なくとも１つのＲＩ原料集合体と、前記ＲＩ原料集合体に連結し、前記ＲＩ原料集合体を前記原子炉に接続された管の内部を移動させる搬送機構と、を含み、前記ＲＩ原料集合体は、前記管に対してＲＩ原料が露出している。

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る放射性同位体の製造方法は、放射性同位体の原料であるＲＩ原料を原子炉内に移動させる放射性同位体の製造装置であって、前記ＲＩ原料を含有する少なくとも１つのＲＩ原料集合体を、前記ＲＩ原料集合体に対して離間可能な搬送機構を用いて、前記ＲＩ原料集合体を前記原子炉に接続された管の内部を移動させ、前記原子炉に設けられた計装管に挿入することで、前記ＲＩ原料に中性子束を照射させて放射性同位体を製造し、前記搬送装置を、前記放射性同位体に変換されたＲＩ原料集合体から離間させ、前記放射性同位体を前記計装管から回収する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、放射性同位体の原料を計装管に適切に挿入することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態に係る原子炉容器の模式的な一部断面図である。

【図2】図２は、計装管を説明する概略側面図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る放射性同位体製造装置の模式図である。

【図4】図４は、放射性同位体製造装置を計装管内に挿入する方法を説明するための模式図である。

【図5】図５は、他の実施形態に係る放射性同位体製造装置の模式図である。

【図6】図６は、放射性同位体製造装置を計装管内に挿入する方法を説明するための模式図である。

【図7】図７は、ＲＩ原料集合体の一例を示す模式図である。

【図8】図８は、図７に示すＲＩ原料集合体を計装管内に挿入する方法を説明するための模式図である。

【図9】図９は、ＲＩ原料集合体の一例を示す模式図である。

【図10】図１０は、ＲＩ原料集合体の一例を示す模式図である。

【図11】図１１は、本実施形態に係るカプセルの模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

【0012】

（原子炉容器）
図１は、本実施形態に係る原子炉容器の模式的な一部断面図である。本実施形態に係る原子炉容器１０１は、原子力発電プラントの加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる。ただし、原子炉容器１０１は、加圧水型原子炉に用いられることに限られず、例えば沸騰水型原子炉に用いられてもよい。図１に示すように、原子炉容器１０１は、原子炉容器本体１０１ａの内部に、燃料集合体１２０を含む炉内構造物を有している。

【0013】

図２は、計装管を説明する概略側面図である。また、原子炉容器本体１０１ａは、複数の計装管１４７Ａが接続されている。計装管１４７Ａは、原子炉容器本体１０１ａの下部の複数個所に配置される。計装管１４７Ａは、計装管台１４６と、炉内計装案内管１４７と、コンジットチューブ１４８と、シンブルチューブ１５１と、を含む。計装管台１４６は、下部鏡１０１ｅを貫通する。計装管台１４６は、炉内側の上端部に炉内計装案内管１４７が連結される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ１４８が連結されている。炉内計装案内管１４７は、計装管台１４６に接続され、炉心内部の燃料集合体１２０が配置される領域まで伸びている。コンジットチューブ１４８は、原子炉容器本体１０１ａの外側に配置され、計装管台１４６とシールテーブル１５６とに接続される。シンブルチューブ１５１は、コンジットチューブ１４８、計装管台１４６及び炉内計装案内管１４７に挿入される管である。シンブルチューブ１５１は、中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が挿入されるが挿通される。シンブルチューブ１５１は、コンジットチューブ１４８、計装管台１４６及び炉内計装案内管１４７に挿入されることで燃料集合体１２０が配置される領域まで挿入可能となっている。

【0014】

計装管１４７Ａは、中性子束検出器が挿入される。計装管１４７Ａは、炉心１２９まで延在することで、挿入された中性子束検出器が、中性子束に晒されて中性子束を検出する。

【0015】

図２に示すように、コンジットチューブ１４８は、原子炉容器１０１の外部まで延出される。原子炉格納容器１００は、原子炉容器１０１の下方に配管室１５５が形成されている。複数のコンジットチューブ１４８は、下部鏡１０１ｅにある計装管台１４６から原子炉容器１０１の外部に引き出され、配管室１５５を湾曲して上方に引き回された後、端部が別室のシールテーブル１５６に固定されている。シンブルチューブ１５１は、この固定されたコンジットチューブ１４８の端部から挿通される。そして、このシンブルチューブ１５１に中性子束検出器が挿入される。

【0016】

シールテーブル１５６は、板状に形成され、コンジットチューブ１４８の端部が下から上に貫通された状態で固定されている。複数のコンジットチューブ１４８は、シールテーブル１５６の上面から林立されている。

【0017】

このように、計装管１４７Ａは、コンジットチューブ１４８がシンブルチューブ１５１を挿入する構成であるが、それに限られず、中性子束検出器や後述のＲＩ原料集合体１２が挿入される任意の形状の管、また、内部空間が細長い通路となる中空部材であってよい。

【0018】

（放射性同位体製造装置）
図３は、本実施形態に係る放射性同位体製造装置の模式図である。本実施形態に係る放射性同位体製造装置１０は、ＲＩ原料集合体１２と、ワイヤ１４と、駆動機構１６と、を含む。ＲＩ原料集合体１２は、ＲＩ（Ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ）原料の集合体である。本実施形態のＲＩ原料集合体１２は、ＲＩ原料を焼結した円柱構造物である。ＲＩ原料集合体１２は、ＲＩ原料を所定の形状に維持する構造物であればよく、ＲＩ原料をバインダ等で固化してもよい。本実施形態のＲＩ原料集合体１２は、ＲＩ原料が露出した構造物、つまり周囲を他の部材で覆われていない構造物である。ＲＩ原料集合体１２は、挿入される管となる計装管１４７Ａよりも径が小さい構造物である。

【0019】

（ＲＩ原料）
ＲＩ原料は、放射性同位体の原料である。ＲＩ原料は、計装管１４７Ａの原子炉容器１０１内に位置する箇所内で、中性子束に暴露されることで、放射性同位体に変換される。ＲＩ原料Ｍは、粉末が焼き固められたブロック状となっているが、それに限られない。ＲＩ原料は、例えば、モリブデン‐９８、クロム‐５０、銅‐６３、ジスプロシウム‐１６４、エルビウム‐１６８、ホルミウム‐１６５、ヨウ素-１３０、イリジウム-１９１、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、のうち少なくとも１つであってよい。そして、それらのＲＩ原料に中性子束が照射されることで、放射性同位体として、それぞれ、モリブデン‐９９、クロム‐５１、銅‐６４、ジスプロシウム‐１６５、エルビウム‐１６９、ホルミウム‐１６６、ヨウ素-１３１、イリジウム-１９２、鉄‐５９、ルテチウム‐１７７、パラジウム‐１０３、リン‐３２、カリウム‐４２、レニウム‐１８６、サマリウム‐１５３、セレン‐７５、ナトリウム‐２４、ストロンチウム‐８９、イッテルビウム‐１６９、イッテルビウム‐１７７、イットリウム‐９０、が製造される。

【0020】

ワイヤ１４は、計装管１４７Ａに挿入される。ワイヤ１４は、挿入される管の内部で、ＲＩ原料集合体１２を移動させることが可能な剛性を備え、かつ、管に沿って変形する可撓性を備える。ワイヤ１４は、一端がＲＩ原料集合体１２に固定され、他方が駆動装置１６に巻き取られている。

【0021】

駆動機構１６は、ワイヤ１４の引き出し量を制御する。駆動機構１６は、ワイヤ１４を引き出して、ＲＩ原料集合体１２を管の先端側に移動させ、ワイヤ１４を巻き取ることで
ＲＩ原料集合体１２を管の基端側に移動させる。

【0022】

（放射性同位体の製造方法）
次に、放射性同位体製造装置でＲＩ原料集合体を放射化し、放射性同位体を製造する方法を説明する。図４は、放射性同位体製造装置を計装管内に挿入する方法を説明するための模式図である。本実施形態の放射性同位体製造装置１０は、シールテーブル１５６の上面から突出した計装管１４７Ａの端部の開口から、計装管１４７Ａ内に、ワイヤ１４が接続されたＲＩ原料集合体１２を挿入する。具体的には、シンブルチューブ１５１に、ＲＩ原料集合体１２を挿入する。

【0023】

本実施形態では、駆動装置１６で、ワイヤ１４を引き出し、ワイヤ１４をシンブルチューブ１５１内に送り出すことで、図４に示すように、ワイヤ１４に連結されているＲＩ原料集合体１２を、原子炉容器１０１内の所定の位置まで移動させる。ＲＩ原料集合体１２には、中性子束が照射されて、放射性同位体が製造される。放射性同位体が製造されたら、駆動装置１６を用いて、ワイヤ１４を巻き取り、放射性同位体に変換されたＲＩ原料集合体１２を計装管１４７Ａから引き出して、回収する。これにより、管路から放射性同位体が取り出される。なお、ＲＩ原料集合体１２を計装管１４７Ａに挿入している際には、計装管１４７Ａ内を二酸化炭素雰囲気とすることが好ましい。

【0024】

（効果）
本実施形態に係る放射性同位体製造装置１０は、ＲＩ原料集合体１２を計装管１４７Ａに移動させ、原子炉容器１０１内で中性子束を照射することで、放射性同位体を製造することができる。また、放射性同位体製造装置１０は、ＲＩ原料集合体１２を、ＲＩ原料が露出した構造体とすることで、中性子線を遮蔽する材料が少ない状態で計装管１４７ＡにＲＩ原料を配置することができる。これにより、より好適に放射性同位体を製造することができる。本実施形態のように１つのＲＩ原料集合体１２とすることで、連結部が少ない状態とすることができ、搬送時に装置が損傷する恐れを低減できる。

【0025】

ここで、放射性同位体製造装置１０は、ＲＩ原料を計装管１４７Ａに挿入する前に、使用するシンブルチューブ１５１、計装管１４７Ａの内部を清掃することが好ましい。これにより、ＲＩ原料集合体１２に異物が付着することを抑制できる。

【0026】

また、放射性同位体製造装置１０は、本実施形態のように、ＲＩ原料集合体の焼結体とすることが好ましいが、ＲＩ原料の焼結体等の表面に被膜を形成してもよい。つまり、ＲＩ原料を保持する筐体ではなく、ＲＩ原料の固形の表面に被膜を形成した場合も同様の効果を得ることができる。本実施形態では、ＲＩ原料の表面に被膜を形成する構造もＲＩ原料に沿った形状であるのため、露出しているものと言える。なお、被膜は、０．５ｍｍの厚み以下とする。

【0027】

（他の実施形態）
図５は、他の実施形態に係る放射性同位体製造装置の模式図である。図６は、放射性同位体製造装置を計装管内に挿入する方法を説明するための模式図である。図５に示す放射性同位体製造装置２００は、複数のＲＩ原料集合体２０２と、弾性部材２０４と、押し棒２０６と、封止栓２０８と、回収装置２１０と、を含む。

【0028】

複数のＲＩ原料集合体２０２は、計装管１４７Ａに直列で挿入される。ＲＩ原料集合体２０２は、ＲＩ原料集合体１２と大きさ、形状は異なるが材料構成等は同様である。

【0029】

ＲＩ原料集合体２０２の外径は、挿入されるシンブルチューブ１５１の内径よりも小さく形成されており、例えば４ｍｍ以上５ｍｍ以下程度となっている。また、ＲＩ原料集合体２０２のＸ方向に沿った長さは、例えば５０ｍｍ以上６０ｍｍ以下程度となっている。Ｘ方向は、ＲＩ原料集合体２０２の軸方向である。なお、ＲＩ原料集合体２０２の外径や長さは、以上の数値範囲に限られず、ＲＩ原料集合体２０２が計装管１４７Ａに適切に挿入可能となるように、計装管１４７Ａのレイアウトに応じて任意に設定されてよい。

【0030】

弾性部材２０４は、ばね部２２０と接触面２２２、２２４とを、含む。弾性部材２０４は、ＲＩ原料集合体２０２と、押し棒２０６との間に配置される。弾性部材２０４は、ばね部２２０の一方の端部に接触面２２２が配置され、他方の端部に接触面２２４が配置される。接触面２２２、２２４は、挿入される管の径より小さい、円形の板である。接触面２２２は、搬送方向下流側の端部のＲＩ原料集合体２０２と対面する。接触面２２４は、押し棒２０６の先端と対面する。弾性部材２０４は、ばね部２２０が押し棒２０６で押され、圧縮されることで、ＲＩ原料集合体２０２を計装管１４７Ａ側に押す。

【0031】

押し棒（搬送機構）２０６は、棒部２３２と、接触面２３４、２３６とを含む。押し棒２０６は、弾性部材２０４のＲＩ原料集合体２０２とは反対側に配置される。棒部２３２は、コンジットチューブ１４８に沿って変形可能であり、かつ、弾性部材２０４、ＲＩ原料集合体２０２を、炉内計装案内管１４７側に移動させる力を作用可能な剛性を備える構造物である。棒部２３２は、一方の端部に接触面２３４が配置され、他方の端部に接触面２３６が配置される。接触面２３４、２３６は、挿入される管の径より小さい、円形の板である。接触面２３４は、弾性部材２０４の接触面２２４と対面する。接触面２３６は、封止栓２０８と対面する。

【0032】

封止栓２０８は、シールユニット１５６に配置され、放射性同位体製造装置２００が挿入される計装管１４７Ａとつながる管を塞ぐ。封止栓２０８は、管に対して着脱可能である。

【0033】

回収装置２１０は、計装管１４７ＡにあるＲＩ原料集合体２０２を回収する。回収装置２１０は、回収駆動源２４２と、配管２４４と、ノズル２４６と、を備える。回収駆動源２４２は、ＲＩ原料集合体２０２を回収する動力を発生させる。本実施形態の回収駆動源２４２は、ＲＩ原料集合体２０２を吸着する吸引力と、配管２４４、ノズル２４６を移動させる駆動力を発生させる。配管２４４は、ノズル２４６と、回収駆動源２４２とを接続する。配管２４４は、計装管１４７Ａを移動可能な剛性と可撓性を備える。ノズル２４６は、吸引口であり、ＲＩ原料集合体２０２を吸引する。

【0034】

（放射性同位体の製造方法）
次に、放射性同位体製造装置２００でＲＩ原料集合体を放射化し、放射性同位体を製造する方法を説明する。本実施形態の放射性同位体製造装置２００は、シールテーブル１５６の上面から突出した計装管１４７Ａの端部の開口から、計装管１４７Ａ内に、複数のＲＩ原料集合体２０２を挿入する。これにより、計装管１４７Ａの内部には、複数のＲＩ原料集合体２０２が直列で配置された状態となる。次に、計装管１４７Ａ内に、弾性部材２０４を挿入し、さらに、押し棒２０６を挿入する。これにより、計装管１４７Ａには、複数のＲＩ原料集合体２０２、弾性部材２０４、押し棒２０６が、直列に配置された状態となる。押し棒２０６で、複数のＲＩ原料集合体２０２、弾性部材２０４を押すことで、複数のＲＩ原料集合体２０２を中性子線が照射される位置、つまり、原子炉容器１０１内の所定の位置まで移動させる。放射性同位体製造装置２００は、押し棒２０６の全域を計装管１４７Ａ内に挿入した後、封止栓２０８で管を塞ぐ。これにより、押し棒２０６の基端を封止栓２０８で抑えることができ、複数のＲＩ原料集合体２０２を所定の位置に維持することができる。封止栓２０８で管を塞ぐことで、ＲＩ原料集合体２０２が配置される領域から管を伝わって各種物質が漏洩することを抑制できる。

【0035】

放射性同位体製造装置２００は、封止栓２０８で押し棒２０６を所定位置に指示した状態を維持することで、ＲＩ原料集合体２０２に中性子束が照射されて、放射性同位体が製造される。放射性同位体製造装置２００は、放射性同位体が製造されたら、封止栓２０８を取り外し、押し棒２０６を計装管１４７Ａから取り除き、弾性部材２０４を取り除く。次に、放射性同位体製造装置２００は、回収装置２１０を計装管１４７Ａに挿入し、回収装置２１０で、放射性同位体が製造されたＲＩ原料集合体２０２を回収する。回収装置２１０による回収方法は限定されないが、本実施形態の回収装置２１０は、基端側にあるＲＩ原料集合体２０２を吸着して回収する方法、計装管１４７Ａ内のＲＩ原料集合体２０２をノズル２４６で吸引し、配管２４４内を移動させて回収する方法を用いることができる。

【0036】

（効果）
放射性同位体製造装置２００は、搬送する機構に連結していないＲＩ原料集合体２０２を押し棒２０６、弾性部材２０４で移動させることで、ＲＩ原料集合体２０２に対して所定位置で中性子線を照射することができる。また、ＲＩ原料集合体２０２同士を連結しない構造とすることで、連結構造の損傷の発生を抑制することができる。また、ＲＩ原料集合体２０２に対して、搬送機構も着脱自在とすることで、装置構成を簡単にすることができる。

【0037】

また、本実施形態のように、押し棒２０６を用いて、封止栓２０８で封止することで、ＲＩ原料集合体２０２の位置を所定位置に支持しつつ、計装管１４７Ａを封止した状態とすることができる。なお、本実施形態では、封止栓２０８を用いたが、シールユニットで押し棒２０６を支持しつつ、シールすることで、ＲＩ原料集合体２０２を所定位置に支持してもよい。

【0038】

また、放射性同位体製造装置２００は、押し棒を用いた搬送機構としたが、本発明はこれに限定されない。放射性同位体製造装置２００は、押し棒に変えて、空気搬送で、ＲＩ原料集合体２０２を計装管１４７Ａに送る構造としてもよい。搬送機構は、計装管１４７ＡにＲＩ原料集合体２０２を移動させ、かつ、ＲＩ原料集合体２０２に対して着脱可能であればよい。搬送機構は、ＲＩ原料集合体２０２を計装管１４７Ａから回収する機構を備えていない。つまり、搬送機構は、ＲＩ原料集合体２０２をシールテーブル１５６から燃料集合体１２０と対面する位置に移動させるが、計装管１４７Ａに配置されたＲＩ原料集合体２０２をシールテーブル１５６から外側に取り出す機構を備えていない。また、回収装置として吸引による方法にて説明したが、炉内案内計装管の先端側のＲＩ原料集合体２０２にワイヤ状部材を取り付けておき、それを引っ張ることで回収することとしてもよい。さらに、本実施形態のコンジットチューブ１４８は、シールユニット側で、鉛直方向上側を向いた配置としたが、鉛直方向下側に向いた構造としてもよい。そうすることでＲＩ原料集合体２０２をその自重で計装管１４７Ａ外への回収をすることができる。

【0039】

図７は、ＲＩ原料集合体の一例を示す模式図である。図８は、図７に示すＲＩ原料集合体を計装管内に挿入する方法を説明するための模式図である。図７に示す原料ユニット３０２は、ＲＩ原料集合体３１２と、スペーサ３１４、３１６と、を含む。ＲＩ原料集合体３１２は、円柱形状であり、円柱の軸方向が、管（コンジットチューブ１４８、炉内計装案内管１４７）の延びる方向と一致する向きで配置される。ＲＩ原料集合体３１２は、移動方向の一方の端部にＲＩ原料集合体３１２よりも外径の大きいスペーサ３１４が配置され、他方に同様のスペーサ３１６が配置される。スペーサ３１４，３１６の素材は、計装管の摩耗を抑制するために、計装管よりも柔らかい材質であることが望ましい。

【0040】

図８に示す放射性同位体製造装置２００Ａは、ＲＩ原料を含むＲＩ原料集合体を原料ユニットとする以外は、図６に示す放射性同位体製造装置２００と同様の構成である。放射性同位体製造装置２００Ａは、複数の原料ユニット３０２が管の内部で直列に配置される。放射性同位体製造装置２００Ａは、ＲＩ原料集合体３１２よりも外径の大きいスペーサ３１４，３１６が計装管に接しながら進行方向に挿入される。このため、ＲＩ原料集合体３１２の損傷を抑制することができる。

【0041】

また、スペーサ３１４、３１６は、磁石であってもよい。この場合、磁石であるスペーサ３１４、３１６はＲＩ原料集合体３１２の端面に固定され、ＲＩ原料集合体３１２と接する面が同じ極となる。つまり、図７において、スペーサ３１４の露出している側の面３１４ａと、スペーサ３１６の露出している側の面３１６ａとが、同じ極、例えばＮ極でとなり、スペーサ３１４のＲＩ原料集合体３１２と接する面３１４ｂと、スペーサ３１６のＲＩ原料集合体３１２と接する面３１６ｂとが同じ極、例えばＳ極でとなる。なお、スペーサ３１４、３１６自体が磁石でなくてもよく、スペーサ３１４、３１６の各面に磁石を埋め込んだりすることにより、磁性を持たせてもよい。スペーサ３１４、３１６を磁石とすることで、進行方向における前後の面をいずれも同じ極とした磁石を配置した原料ユニット３０２を直列に並べることで、それぞれの原料ユニット３０２を磁石３１４、３１６の反発力で非接触に維持しつつ、管内を移動させることができる。これにより、原料ユニット３０２同士が接触して、原料ユニット３０２が損傷することを抑制できる。また、ＲＩ原料集合体３０２の間に隙間を設けることができる。

【0042】

図９は、ＲＩ原料集合体の一例を示す模式図である。図９に示す放射性同位体製造装置２００Ｂは、ＲＩ原料を含むＲＩ原料集合体の形状以外は、図６に示す放射性同位体製造装置２００と同様の構成である。放射性同位体製造装置２００Ｂは、複数のＲＩ原料集合体３５２を原子炉容器内に搬送する。複数のＲＩ原料集合体３５２は、球体形状である。なお、ＲＩ原料集合体３５２は、形状が異なるのみで、基本的にＲＩ原料集合体２０２と同様の構成である。

【0043】

図９に示す放射性同位体製造装置２００Ｂは、ＲＩ原料集合体３５２を球体とすることで、管路内を搬送しやすくできる。また、角部のない球体とすることで、ＲＩ原料集合体３５２同士が接触した場合でも、ＲＩ原料が損傷することを抑制できる。

【0044】

図１０は、ＲＩ原料集合体の一例を示す模式図である。図１１は、本実施形態に係るカプセルの模式的な断面図である。ここで、上記実施形態では、いずれもＲＩ原料集合体をＲＩ原料が露出した構造としたが、これに限定されない。放射性同位体製造装置は、ＲＩ原料集合体を着脱可能な機構で、原子炉容器内に移動させる構造の場合、ＲＩ原料集合体の構造をＲＩ原料が筐体に収容した構造としてもよい。

【0045】

図１０に示すように、カプセルユニット４１０は、複数のカプセル４１２を備える。カプセル４１２は、図１１に示すように、ＲＩ原料Ｍが収納されるケース部４２０と、ケース部４２０の端部に取り付けられる接触部４２２と、有する。カプセルユニット４１０は、１つのカプセル４１２の接触部４２２が、他のカプセル４１２の接触部４２２と接触する。

【0046】

図１０に示すように、ケース部４２０は、ＲＩ原料Ｍが収納される収納空間が内部に形成される中空の部材である。ケース部４２０は、筒部と蓋部とを有する。筒部は、筒状、ここでは円筒状の部材である。筒部の内周面に囲われる空間が、ＲＩ原料Ｍの収納空間となる。蓋部は、筒部の軸方向における一方の端部と他方の端部とに設けられる部材である。蓋部は、筒部の端部に形成される開口を覆うことで、収納空間を閉塞する。蓋部は、本実施形態では円板状の部材であるが、形状はそれに限られず任意であってよい。蓋部は、例えば、表面が筒部の端部に接触した状態で溶接されることで、筒部に対して固定される。この場合例えば、ケース部４２０の収納空間にＲＩ原料Ｍを収納した後で、蓋部が筒部に固定されて、収納空間が閉塞される。

【0047】

ケース部４２０の外径は、カプセル１２が挿入されるシンブルチューブ１５１の内径よりも小さく形成されており、例えば４ｍｍ以上５ｍｍ以下程度となっている。また、ケース部４２０のＸ方向に沿った長さは、例えば５０ｍｍ以上６０ｍｍ以下程度となっている。Ｘ方向は、ケース部４２０の軸方向である。なお、ケース部４２０の外径や長さは、以上の数値範囲に限られず、カプセル４１２がシンブルチューブ１５１に適切に挿入可能となるように、計装管１４７Ａのレイアウトに応じて任意に設定されてよい。

【0048】

ケース部４２０は、例えば、アルミニウム、ケイ素、ステンレス鋼などある程度の強度を有する材料で製造されることが好ましいが、それに限られず、任意の材料で製造されてよい。

【0049】

接触部４２２は、ケース部４２０のＸ方向における端部に取り付けられる部材である。接触部４２２は、ケース部４２０に対して固定されている。接触部４２２は、ケース部４２０のＸ方向における一方側の端部と他方側の端部とのそれぞれに取り付けられる。接触部４２２は、ケース部２０に接触する表面から、ケース部４２０から離れる方向に向かうに従って、外径が小さくなっている。また、接触部４２２は、先端に向かうに従って外径の減少率が大きくなっている。言い換えれば、接触部４２２は、Ｘ方向において表面と反対側の表面が、放射方向外側に凸となる曲面形状となっており、より具体的には、半球面形状となっている。このように、接触部４２２は、エッジを有さない曲面形状となっている。ケース部４２０と接触部４２２とを別部材として説明したが、一つの部材で形成してもよい。

【0050】

図１０及び図１１に示すように、ＲＩ原料Ｍをケース部４２０に収納することで、露出している場合よりも遮蔽物が増加するが、上記形態の移動機構を用いること、また、カプセル同士を連結しない構造とすることで、連結構造の損傷の発生を抑制することができる。

【0051】

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0052】

１０、２００ 放射性同位体製造装置
１２、２０２、３１２ ＲＩ原料集合体
１４ ワイヤ
１６ 駆動機構
１０１ 原子炉容器
１４７Ａ 計装管
２０４ 弾性部材
２０６ 押し棒（搬送機構）
２０８ 封止栓
２１０ 回収装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】