特許 7478736 炉内に適用される中性子遮蔽体付きの電子部品収容体

(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】2024-04-24

(45)【発行日】2024-05-07

(54)【発明の名称】炉内に適用される中性子遮蔽体付きの電子部品収容体

(51)【国際特許分類】

   G21C 5/00 20060101AFI20240425BHJP

   G21C 17/10 20060101ALI20240425BHJP

   G21F 3/00 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

G21C5/00 A

G21C17/10 300

G21F3/00 N

【請求項の数】 25

(21)【出願番号】P 2021532123

(86)(22)【出願日】2019-11-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-31

(86)【国際出願番号】 US2019059959

(87)【国際公開番号】W WO2020117415

(87)【国際公開日】2020-06-11

【審査請求日】2022-10-12

(31)【優先権主張番号】16/210,407

(32)【優先日】2018-12-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521219442

【氏名又は名称】ウェスティングハウス エレクトリック カンパニー エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＷＥＳＴＩＮＧＨＯＵＳＥ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１０００ Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ Ｄｒｉｖｅ， Ｓｕｉｔｅ １４１， Ｃｒａｎｂｅｒｒｙ Ｔｏｗｎｓｈｉｐ， Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ １６０６６ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジェフリー エル． アーント

(72)【発明者】

【氏名】ジョージ ブイ． カルバハル

(72)【発明者】

【氏名】ショーン シー． スタッフォード

(72)【発明者】

【氏名】メリッサ エム． ヒージー

(72)【発明者】

【氏名】ジョン アール． アベル

(72)【発明者】

【氏名】ロバート ダブリュ． フラマン

(72)【発明者】

【氏名】マイケル アール． イッキーズ

【審査官】後藤 慎平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１２１４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４４７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１０４７０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３６７５６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８１８０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０４６３９３４９（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８０８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０４１６９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １７／００ － １７／１４

Ｇ２１Ｃ ３／００

Ｇ２１Ｆ ３／００

Ｇ０１Ｔ １／００ － １／１６

Ｇ０１Ｔ １／１６７－ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非有機性の電子部品のための収容体（１０）であって、
原子炉炉心内に配置される前記電子部品を収容するための内部キャビティ（１８）を画定する支持構造体（２６）と、
前記内部キャビティ（１８）内に収容された電子部品を遮蔽するための中性子障壁（２０）であって、中性子反射材料（２２）及び中性子吸収材料（２４）から形成され、前記電子部品を取り囲む中性子障壁（２０）と、
を備える、収容体。

【請求項2】

前記中性子障壁は、前記中性子吸収材料を取り囲む固体中性子反射層である、請求項１に記載の収容体（１０）。

【請求項3】

前記固体中性子反射層（２２）は、前記支持構造体である、請求項２に記載の収容体（１０）。

【請求項4】

前記中性子吸収材料（２４）が前記内部キャビティ（１８）に隣接するとともに取り囲む固体内部層を含む、請求項３に記載の収容体（１０）。

【請求項5】

前記中性子吸収材料は、前記内部キャビティ（１８）を充填し、使用時に前記電子部品を取り囲む粉末を含む、請求項３に記載の収容体（１０）。

【請求項6】

前記支持構造体（２６）が、前記固体中性子反射層（２２）を取り囲む中性子透過性材料である、請求項２に記載の収容体（１０）。

【請求項7】

前記中性子吸収材料（２４）が前記内部キャビティ（１８）に隣接するとともに取り囲む固体内部層を含む、請求項６に記載の収容体（１０）。

【請求項8】

前記中性子吸収材料（２４）は、前記内部キャビティ（１８）を充填し、使用時に前記電子部品を取り囲む粉末を含む、請求項６に記載の収容体（１０）。

【請求項9】

前記支持構造体（２６）が固体中性子透過性材料であり、前記中性子反射材料（２２）及び前記中性子吸収材料（２４）が、前記内部キャビティ（１８）内に含まれる粉末を含む、請求項１～８のいずれかに記載の収容体（１０）。

【請求項10】

前記中性子反射材料（２２）に含まれる粉末及び前記中性子吸収材料（２４）に含まれる粉末が、前記内部キャビティ（１８）を満たし、使用時に前記電子部品を取り囲む混合物を形成する、請求項９に記載の収容体（１０）。

【請求項11】

前記中性子反射材料（２２）に含まれる粉末及び前記中性子吸収材料（２４）に含まれる粉末は、層状に配置され、前記中性子吸収材料に含まれる粉末の層は、前記内部キャビティ（１８）に隣接して配置されるとともにその周囲に配置され、前記中性子反射材料に含まれる粉末の層は、前記固体中性子透過性材料の層と前記中性子吸収材料に含まれる粉末の層との間に配置される、請求項９に記載の収容体（１０）。

【請求項12】

前記中性子反射材料（２２）に含まれる粉末及び前記中性子吸収材料に含まれる粉末（２４）は、複数の交互層に配置される、請求項９に記載の収容体（１０）。

【請求項13】

前記中性子反射材料（２２）に含まれる粉末は、前記固体中性子透過性材料の層に隣接する層に配置され、前記中性子吸収材料（２４）に含まれる粉末は、前記内部キャビティ（１８）を満たし、使用時に前記電子部品を取り囲む、請求項９に記載の収容体（１０）。

【請求項14】

前記支持構造体（２６）がアルミナから形成される、請求項９に記載の収容体（１０）。

【請求項15】

前記中性子反射材料（２２）は、ベリリウム又はベリリウム含有セラミックス化合物を含む、請求項１～１４のいずれかに記載の収容体（１０）。

【請求項16】

前記中性子吸収材料（２４）が、ガドリニウム又はガドリニウム含有セラミックス化合物を含む、請求項１～１５のいずれかに記載の収容体（１０）。

【請求項17】

前記中性子吸収材料（２４）が、ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウム；ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウムのうちの１つ以上を含有するセラミックス化合物；ガドリニウムを含有する金属化合物；並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１～１６のいずれかに記載の収容体（１０）。

【請求項18】

前記収容体（１０）は、下端と上端とを有し、前記下端と前記内部キャビティ（１８）との間に配置された前記中性子吸収材料（２４）の障壁をさらに備える、請求項１～１７のいずれかに記載の収容体（１０）。

【請求項19】

核燃料を収容するための区画を有する核燃料棒（４０）に使用するための非有機性の電子部品のための収容体であって、
前記非有機性の電子部品を使用時に受け入れるための内部キャビティ（１８）を画定する外部構造層（２６）と、
前記外部構造層（２６）と前記内部キャビティ（１８）との間に配置された中性子障壁（２０）であって、少なくとも１つの中性子反射材料（２２）の層及び少なくとも１つの中性子吸収材料（２４）の層を含む中性子障壁（２０）と、
前記核燃料を収容するための区画と前記内部キャビティ（１８）との間に配置された前方中性子吸収層（３８）と、
を備える、収容体。

【請求項20】

前記外部構造層（２６）は、外側アルミナ層を含む、請求項１９に記載の収容体（１０）。

【請求項21】

前記中性子反射材料（２２）の層は、ベリリウム又はベリリウム含有セラミックス化合物を含む、請求項１９又は２０に記載の収容体（１０）。

【請求項22】

前記中性子障壁（２０）が、前記内部キャビティ（１８）内に配置された粉末中性子反射材料と粉末中性子吸収材料との混合物を、前記内部キャビティ（１８）を充填し、使用時に電子部品を取り囲むのに十分な体積で含む、請求項１９に記載の収容体（１０）。

【請求項23】

前記中性子障壁（２０）は、粉末中性子反射材料の層と粉末中性子吸収材料の層とを含み、前記粉末中性子反射材料の層は、前記外部構造層（２６）に隣接し、これと接触するように配置され、前記粉末中性子吸収材料（２４）の層は、前記中性子反射材料（２２）の層と前記内部キャビティとの間に配置される、請求項１９に記載の収容体（１０）。

【請求項24】

前記中性子障壁（２０）は、前記外部構造層（２６）に隣接し接触して配置された粉末中性子反射材料（２２）の層と、前記内部キャビティ（１８）を満たし、使用時に前記電子部品を取り囲むのに十分な体積で前記内部キャビティ（１８）内に配置された粉末中性子吸収材料とを含む、請求項１９に記載の収容体（１０）。

【請求項25】

前記中性子障壁（２０）及び前記前方中性子吸収層（３８）の前記中性子吸収材料（２４）は同一又は異なり、それぞれが、ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウム；ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウムのうちの１つ以上を含有するセラミックス化合物；ガドリニウムを含有する金属化合物；並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１９～２４のいずれかに記載の収容体（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炉内の電子部品を遮蔽するために核燃料棒内で使用される収容体に関する。

【背景技術】

【0002】

センサは、原子炉内の状態を監視するために、原子炉内及び原子炉の周りに配置される。非有機性のコンデンサ、インダクタ、サージ アレスタ ガス放電管などの電子センサのいくつかは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）で見られる高温・高放射線環境と同等の条件で作動するが、その作動パラメータの長期安定性やドリフトが経時的に劣化することが試験によって示されている。例えば、キャパシタのキャパシタンス、インダクタのインダクタンス、又はガス放電管の降伏電圧は、原子炉内に存在する条件下で劣化する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

原子炉に置かれたセンサは、中性子とガンマ線の両方からの電離放射線に曝される。経時的に、放射線は、センサの電子部品内の材料と相互作用して、性能に衝撃を与え、多くの場合、センサに損傷を与える。しかしながら、ガンマ線の効果は、本質的に主に過渡的であるか、又は照射野が存在し、微細構造への累積損傷が最小である場合にのみ存在することが見出されている。中性子暴露の効果は、材料内に永久的な空隙及び格子間原子の損傷カスケードを生じさせ、場合によっては、変換反応を生じさせる。センサに使用される材料に対する中性子の影響は、永久的なものと累積的なものの両方であるが、ガンマ照射の影響は主に一時的であり非累積的である。

【0004】

したがって、原子炉で使用されるセンサにおける電子部品を中性子曝露の影響から保護する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

以下の概要は、開示される実施形態に固有の革新的な特徴のいくつかの理解を容易にするために提供され、完全な説明であることを意図しない。実施形態の様々な態様の完全な理解は、明細書全体、特許請求の範囲、及び要約を全体として採用することによって得ることができる。

【0006】

上述の中性子曝露の損傷効果は、完全には回避されないとしても、本明細書に記載の中性子遮蔽体を備えた電子部品収容体内に原子炉の運転及び監視に必要なセンサの非有機性の構成要素を封入することによって、大幅に遅延又は低減することができる。このような中性子遮蔽体を有することは、センサの性能を安定化させ、中性子相互作用による構成要素の長期劣化を遅らせることになる。最適な機能のために、種々の態様において、収容体は、典型的な核燃料棒の内径内に存在するであろう。種々の態様において、収容体は、商用ＰＷＲ原子炉の炉心に典型的に見られる中性子束レベルに耐えることができるであろう。種々の態様において、収容体は、３５０℃を超える温度に耐えるべきである。

【0007】

本明細書に記載される実施形態のいずれかに従う中性子遮蔽特性を有する電子部品収容体は、新しい燃料及び被覆管設計の試験中、及び原子炉の実際の運転中に、リアルタイムのデータ回収を可能にするであろう。種々の態様において、本明細書に記載される中性子遮蔽特性を有する電子部品収容体は、電子部品を導電性燃料棒から隔離してもよい。種々の態様において、本明細書に記載される中性子遮蔽特性を有する電子部品収容体は、非有機性の電子部品を中性子から遮蔽し、標的粒子のフルエンスに到達するために必要な時間を延ばす機会を提供し得る。

【0008】

種々の態様による非有機性の電子部品のための収容体は、非有機性の電子部品を収容するための内部キャビティを画定する支持構造体と、中性子反射材料及び中性子吸収材料から形成される中性子障壁と、を含む。中性子障壁は、原子炉の炉心で発生するような中性子から、部品がキャビティ内に収納されるときに電子部品を遮蔽する。

【0009】

中性子障壁は、中性子吸収材料をとり囲む固体中性子反射層を含んでもよく、ある態様では、固体中性子反射層は支持構造体であってもよい。中性子吸収材料は、中性子反射層とキャビティとの間に配置された、キャビティに隣接しかつその周囲を取り囲む中性子内部層の形態であってもよい。あるいは、中性子吸収材料は、使用時に電子部品を取り囲む、キャビティを充填する粉末の形態であってもよい。

【0010】

ある態様では、支持構造体は、中性子を反射又は吸収しない固体セラミック材料のような、中性子透過性材料で作られた外側構造層であってもよい。

【0011】

様々な態様において、支持構造体は、固体中性子反射層を取り囲むことができ、この固体中性子反射層は、さらに、キャビティを取り囲む固体中性子吸収材料、又はキャビティ内の粉末中性子吸収材料のいずれかを取り囲むことができる。

【0012】

代替的な態様では、支持構造体は、キャビティを取り囲み、中性子障壁は、キャビティ内に収容された粉末の形態の中性子反射材料及び中性子吸収材料から構成されてもよい。中性子反射粉末及び中性子吸収粉末は、キャビティを満たし、使用時に電子部品を取り囲む混合物を形成することができる。ある態様では、中性子反射粉末及び中性子吸収粉末は、層状に配置されてもよく、中性子吸収粉末層は、キャビティに隣接してその周囲に配置され、中性子反射粉末層は、固体セラミックス支持構造体と中性子吸収粉末層との間に配置されている。

【0013】

特定の態様において、中性子反射粉末及び中性子吸収粉末は、キャビティ内の複数の交互の層に配置することができる。

【0014】

ある態様では、中性子反射粉末は、中性子セラミックス層に隣接するキャビティ内の層内に配置されてもよく、中性子吸収粉末はキャビティを満たし、使用時において電子部品を取り囲んでもよい。

【0015】

本明細書に記載される収容体の実施形態は、燃料棒が核燃料を収容するための区画を有する核燃料棒において使用するためのものであってもよい。収容体は、使用時に、非有機性の電子部品を受け入れるための内部キャビティを画定する外部構造層と、前記構造層と前記キャビティとの間に配置された中性子障壁と、を備え、前記中性子障壁は、少なくとも１つの中性子反射層と少なくとも１つの中性子吸収層とを有しており、さらに、前記核燃料を収容するための前記区画と前記キャビティとの間に配置される一つの前方中性子吸収層とを、備える。

【0016】

本開示の特徴及び利点は、添付の図面を参照することによって、より良く理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1A】図１Ａは、本明細書に記載される電子部品収容体の形態の実施形態を示す。

【0018】

【図1B】図１Ｂは、図１Ａに示される電子部品収容体の実施形態の線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。

【0019】

【図1C】図１Ｃは、図１Ａに示される電子部品収容体の実施形態の線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。

【0020】

【図2】固体中性子反射層と、電子部品用キャビティをとり囲む固体中性子吸収層とを有する支持構造体として機能する中性子障壁を示す、電子部品収容体の一実施形態の概略図である。

【0021】

【図3】図２の固体中性子反射及び吸収障壁層を囲む別個の固体支持構造体の概略図である。

【0022】

【図4】電子部品（図示せず）によって占有されないキャビティ内の空間を充填するために粉末状に形成された中性子吸収材料で充填された電子部品用キャビティをとり囲む固体反射障壁を有する中性子障壁を備える中性子透明材料から形成された固体支持構造体を示す、電子部品収容体の一実施形態の概略図である。

【0023】

【図5】燃料棒内に配置された電子部品収容体の実施形態を有する核燃料棒の概略断面図であり、上記の燃料ペレットは、電子部品収容体が、電子部品（図示せず）によって占有されないキャビティ内のそれらの空間を満たす粉末状の反射性及び吸収性障壁材料の形態の第１の中性子障壁と、電子部品キャビティと燃料ペレットの積層体との間に配置された第２の中性子障壁とを含む。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本明細書で使用されるように、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の参照を含む。したがって、冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書では、冠詞の文法オブジェクトの１つ又は複数（すなわち、少なくとも１つ）を指すために使用される。例として、「要素」は、１つの要素又は複数の要素を意味する。

【0025】

本明細書で使用される方向表現は、例えば、上、下、左、右、下、上、前、後、及びそれらの変形例などであり、それらに限定されないが、添付の図面に示される要素の向きに関係し、特に明記しない限り、特許請求の範囲を限定しない。

【0026】

請求項を含む本願においては、別段の指示がない限り、量、値又は特性を表すすべての数字は、すべての場合において「約」という用語によって修正されるものと理解されるべきであり、したがって、「約」という用語がその数字で明示的に表されていなくても、数字は、「約」という用語の前にあるかのように読み取ることができる。したがって、反対に示されない限り、以下の説明に記載される任意の数値パラメータは、本開示による組成物及び方法において得ようとする所望の特性に応じて変化し得る。最低限でも、特許請求の範囲への均等論の適用を限定する試みとしてではなく、本明細書に記載される各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の数に照らして、かつ通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。

【0027】

さらに、本明細書に列挙される任意の数値範囲は、その中に包含されるすべてのサブ範囲を含むことが意図される。例えば、「１～１０」の範囲は、規定された最小値である「１」と、規定された最大値である「１０」との間の（及びこれらを含む）、すなわち、１以上の最小値及び１０以下の最大値を有する、任意のすべてのサブ範囲を含むことが意図される。

【0028】

核燃料アセンブリに必要な敏感な電子部品は、本明細書に記載する種々の実施形態に従う中性子障壁２０を備えた電子部品収容体１０内にその部品を封入することによって、中性子への曝露から保護することができる。

【0029】

図１Ａ～Ｃを参照すると、電子部品収容体１０の実施形態は、収容体本体１４及び蓋１２を含む。内部キャビティ１８は、種々の計装及び測定用途にとって重要な非有機性のセンサ及び他の電子部品（図示せず）を収容する。センサは、例えば、炉内放射能センサ、熱電対センサ、温度センサ、圧力センサ等のような環境条件を測定するための送信機、コンデンサ、及び検出器を含むことができる。キャビティ１８は、収容体１０内に配置される特定の非有機性の要素を収容するのに最も適した任意の形状に作ることができる。

【0030】

特定の態様では、図１Ａ～Ｃに示すように、キャビティ１８は、異なる構成要素を収容するために、異なるサイズの１つ又は複数の別個の区画３２を含むことができる。区画３２は、壁３４によってキャビティ１８から分離されていてもよいし、連続していてもよい。キャビティ１８は、また、電子部品のためのワイヤが、それぞれ、収容体１０から出て通過し得る通路２８及び３６を含んでいる。蓋１２は、電子部品の移動又はシフトを防止するために、キャビティ１８内の適所に電子部品を保持するためのネジ（図示せず）の配置のためにキャビティ１８に通じるネジ孔３０を含むことができる。使用時には、特定の態様において、センサ又は他の電子部品がキャビティ１８内に挿入された後、蓋１２がネジ又は他の締結具１６で本体１４に取り付けられる。また、キャビティ１８は、均一又は不均一な寸法を有する単一キャビティであってもよい。

【0031】

様々な態様において、収容体１０は、セラミックスベースの材料で作られる。収容体１０は、図５に示すように、核燃料棒４０の内径内に適合するように設計され、好ましくは、上部プレナム領域の燃料棒４０の頂部付近に軸方向に沿って配置される。

【0032】

また、電子部品収容体１０は、電子部品を取り囲む中性子障壁２０を含む。中性子障壁２０は、中性子反射材料及び中性子吸収材料を含む。

【0033】

中性子が電子部品収容体１０と相互作用すると、中性子反射材料２２は中性子障壁２０の第１層として作用し、電子部品を中性子から遮蔽する。例えば、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）は、非常に低い熱及び高速の核吸収断面積を有するが、比較的高い散乱断面積を有するので、中性子反射材料として適している。中性子がＢｅＯと相互作用するとき、大部分は、敏感な電子部品から弾性的に離れて散乱するであろう。多くの中性子は、減速材に反射して戻される。本明細書で使用される減速材は、燃料棒を取り囲み、中性子を熱化又は減速させる材料を意味する。加圧水型原子炉では、例えば、減速材は水である。中性子吸収材料２４は、電子部品を中性子から遮蔽するために中性子障壁２０の第２の層を提供する。ガドリニウム（Ｇｄ）含有材料は、適切な中性子吸収材料の例である。酸化ガドリニウム又はガドリニウム同位体Ｇｄ－１５５及びＧｄ－１５７の形態のガドリニウムは、それぞれ６１，０００及び２５４，０００バーンの熱吸収断面積を有する任意の安定同位体の中性子捕獲率が最も高い。これらの材料は熱中性子を吸収し、高感度電子部品を保護するのに非常に有効であろう。

【0034】

中性子反射及び中性子吸収材料にはＢｅＯとＧｄ₂Ｏ₃は必須ではなく、例示的にのみ列挙されていることに注意することが重要である。高い反射性及び吸収性を有する他の商業的に入手可能なセラミックスがある。中性子障壁２０に有用な中性子反射材料の例としては、ベリリウム、ベリリウム酸化物、ベリリウム窒化物又はベリリウム炭化物が挙げられる。中性子吸収材料の例には、ガドリニウム金属、酸化ガドリニウム、ガドリニウム同位体、ガドリニウムのセラミックス化合物、カドミウム金属、酸化カドミウム、ホウ素金属、酸化ホウ素、ハフニウム金属、酸化ハフニウムなどが含まれる。材料は、最も好ましくは、高温動作を保証するために、また、導電性エレクトロニクスのための電気絶縁バリアとして作用するために、ベース材料のセラミックス形態から作られる。

【0035】

中性子障壁２０の反射及び吸収層２２、２４に中性子が経時的に照射されると、機械的性質及び構造が劣化する。支持構造体２６の使用は、ある実施形態では、主支持構造体として、又はある実施形態では、追加の支持構造体として、劣化が中性子障壁２０を弱める場合に、収容体１０のための構造を提供する。支持構造体２６は、中性子反射材料でもなく中性子吸収材料でもない中性子透過性材料で作ることができる。様々な態様において、中性子透過性材料は、セラミックス材料であってもよく、好ましくはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）で作られてもよい。

【0036】

中性子障壁２０の種々の構成は、キャビティ１８内の電子部品を保護するために中性子遮蔽機能を満たすことができる。一態様では、収容体本体１４は、支持構造体２６及び１つ以上の中性子障壁層から形成されてもよい。この実施形態では、中性子障壁２０は、固体中性子吸収層２４を囲む固体中性子反射層２２から形成されてもよい。両方ともキャビティ１８を取り囲んでいる。

【0037】

一態様では、中性子反射層２２は、単独又は中性子吸収層２４と共に、支持構造体を提供することができ、追加の又は別個の支持構造体２６を排除することができる。図２は、中性子障壁２０の構成を示しており、中性子反射層２２及び中性子吸収層２４は、電子部品収容体１０の支持構造体及び中性子遮蔽体の両方として働く。固体中性子反射層２２は、単独で、収容体本体１４にその固体構造を与える支持構造体として機能してもよい。この実施形態では、収容体本体１４は、固体中性子吸収層２４をとり囲む固体中性子反射層２２を含む。様々な態様では、中性子反射層は、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）などのベリリウム又はベリリウム含有化合物で作ることができる。様々な態様において、中性子吸収層は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂Ｏ₃）などのガドリニウム又はガドリニウムを含む化合物から作製されてもよい。

【0038】

図３は、最外層が、セラミックス材料のような中性子透過性材料で作られた支持構造体２６である、収容体１０の代替実施形態を概略的に示す。支持構造体２６に使用されるセラミックス材料は、アルミナであってもよい。アルミナの使用は、原子力用途においてよく理解されており、収容体１０の主要な構造的支持又は追加の構造的支持のいずれかを提供する。図３に示される実施形態において、支持構造体２６は、固体中性子反射層２２を包囲し、次いで、それは、キャビティ１８を包囲する固体中性子吸収層２４を包囲する。

【0039】

様々な態様において、中性子吸収材料２４は、電子部品がキャビティ１８内に挿入された後に残るキャビティ１８内の空間を満たす粉末の形態であってもよい。粉末形態の中性子吸収材料２４は、キャビティ１８及び他のキャビティ３２又は通路２８及び３６に充填され、電子部品によって充填されていないキャビティを充填する。例えば、図４は、粉末状の中性子吸収材料２４で満たされたキャビティ１８を取り囲む中性子反射層２２をさらに取り囲む、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックス支持構造体２６を有する収容体１０の構成を概略的に示す。あるいは、粉末中性子吸収材料２４は、電子部品を取り囲むキャビティ１８の内部をライニングするプレスされた粉末層の形態であってもよい。

【0040】

中性子障壁２０の別の実施形態では、反射層及び吸収層は両方とも、非反射性の非吸収性支持構造体２６によって取り囲まれた粉末形態であってもよい。たとえば、ＢｅＯとＧｄ₂Ｏ₃の両方が粉末形式で利用できる。粉末は、均質な混合物の形態であってもよいし、中性子反射材料２２及び中性子吸収材料２４の各々の少なくとも１つの層の交互の層を有するプレスされた粉末層の形態であってもよい。図５は、収容体１０の１つの構成を示しており、ここで、中性子障壁２０は、高感度電子部品（図示せず）の周囲に充填された粉末状である。

【0041】

別の実施形態では、中性子障壁２０の第１の部分を含む固体反射層２２は、支持構造体２６として作用し、キャビティ１８を取り囲むことができる。中性子障壁２０の第２の部分を含む中性子吸収材料は、電子部品の周囲に充填され、ワイヤ通路３６及び２８のような電子部品によって占有されていないキャビティ１８内の空間を充填する粉末の形態であってもよい。あるいは、粉末中性子吸収材料２４は、電子部品を取り囲むキャビティ１８の内部をライニングするプレスされた粉末層の形態であってもよい。

【0042】

図５に示す実施形態では、収容体１０内の異なる位置に少なくとも２つの中性子吸収層が存在してもよい。初期の又は前方中性子吸収層３８が示されている。前方中性子吸収層３８は、核燃料棒４０から来る中性子に対して初期の遮蔽を与えることができる。例えば、前方中性子吸収層３８は、原子炉の炉心の中心と高感度電子部品との間の電子部品キャビティ１８の下方に配置することができる。核燃料棒４０のプレナム領域の中性子は、全ての方向から得られるが、矢印４６で示される方向に上方バイアスを有することが理解される。この実施形態では、収容体１０は、この上方バイアスを有する炉心の中心から来る中性子から電子部品を遮蔽する。中性子流の経路内に前方中性子吸収層３８を配置すると、図５に例示されているように電子部品上に「中性子影」４４を投げかけ、そうでなければ影４４の領域に向かっていたかもしれない中性子を吸収する。前方中性子吸収層３８は、ガドリニウム含有材料又は上述の中性子吸収材料のいずれかのような固体材料の障壁（block）であってもよい。上述したように、酸化ガドリニウムは、中性子障壁２０に使用することができるいくつかの材料のうちの１つにすぎない。前方中性子吸収層３８として、Ｇｄ金属（又は高中性子断面積を有する別の材料）を使用することができる。

【0043】

前方中性子吸収層３８の利点は、収容体１０の一部を形成する吸収層よりも厚くすることができること、又はキャビティ１８内に充填されることである。したがって、より厚い層３８は、より多くの中性子を吸収することができるであろう。

【0044】

この構成では、中性子障壁２０は、電子部品から分離することができるので、電子部品のいずれも短絡させることなく、カドミウム、ホウ素、ハフニウム、及びガドリニウムなどの導電性金属から作製することができる。

【0045】

本発明は、いくつかの例に従って説明されており、これらの例は、限定ではなくすべての態様で例示することを意図している。したがって、本発明は、詳細な実施において多くの変形が可能であり、それらは、当業者によって本明細書に含まれる説明から導き出すことができる。

【0046】

本明細書で言及される全ての特許、特許出願、刊行物、又は他の開示材料は、それぞれの個々の参考文献がそれぞれ参照により明確に組み込まれているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。参照によって本明細書に組み込まれると言われるすべての参照、及び任意の材料、又はその一部は、組み込まれる材料が、本開示で説明される既存の定義、ステートメント、又は他の開示材料と矛盾しない範囲でのみ本明細書に組み込まれる。したがって、必要な範囲で、本明細書に記載される開示は、参照により本明細書に組み込まれる任意の矛盾する材料、及び本出願の制御に明示的に記載される開示に取って代わる。

【0047】

本発明は、様々な例示的かつ例示的な実施形態を参照して説明されてきた。本明細書に記載された実施形態は、開示された発明の様々な実施形態の様々な詳細の例示的な特徴を提供するものとして理解され、したがって、特に指定されない限り、可能な範囲で、開示された実施形態の１つ又は複数の特徴、要素、構成要素、構成要素、成分、構造、モジュール、及び／又は態様は、開示された発明の範囲から逸脱することなく、開示された実施形態の１つ又は複数の他の特徴、要素、構成要素、構成要素、成分、構造、モジュール、及び／又は態様と組み合わされ、分離され、交換され、及び／又は再配置され得ることを理解されたい。したがって、本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態のいずれかの様々な置換、修正、又は組み合わせを行うことができることが、当業者には理解されよう。さらに、当業者は、本明細書を検討する際に、本明細書に記載される本発明の様々な実施形態と同等の多くを認識するか、又は日常的な実験のみを使用して確かめることができるであろう。したがって、本発明は、様々な実施形態の説明によって限定されず、むしろ請求項の範囲によって限定される。
以下の項目［１］～[２５]は、国際出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
［１］非有機性の電子部品用の収容体（１０）であって、
前記非有機性の電子部品を収容するための内部キャビティ（１８）を画定する支持構造体（２６）と、
前記キャビティ（１８）内に収容された電子部品を遮蔽するための中性子障壁（２０）であって、中性子反射材料（２２）及び中性子吸収材料（２４）から形成された中性子障壁（２０）と、
を備える、収容体。
［２］前記中性子障壁は、前記中性子吸収材料を取り囲む固体中性子反射層である、［１］に記載の収容体（１０）。
［３］前記固体中性子反射層（２２）は、前記支持構造体である、［２］に記載の収容体（１０）。
［４］前記中性子吸収材料（２４）が前記キャビティ（１８）に隣接するとともに取り囲む固体内部層を含む、［３］に記載の収容体（１０）。
［５］前記中性子吸収材料は、前記キャビティ（１８）を充填し、使用時に前記電子部品を取り囲む粉末を含む、［３］に記載の収容体（１０）。
［６］前記支持構造体（２６）が、前記固体中性子反射層（２２）を取り囲む中性子透過性材料である、［２］に記載の収容体（１０）。
［７］前記中性子吸収材料（２４）が前記キャビティ（１８）に隣接するとともに取り囲む固体内部層を含む、［６］に記載の収容体（１０）。
［８］前記中性子吸収材料（２４）は、前記キャビティ（１８）を充填し、使用時に前記電子部品を取り囲む粉末を含む、［６］に記載の収容体（１０）。
［９］前記支持構造体（２６）が固体中性子透過性材料であり、前記中性子反射材料（２２）及び前記中性子吸収材料（２４）が、前記内部キャビティ（１８）内に含まれる粉末を含む、［１］に記載の収容体（１０）。
［１０］前記中性子反射粉末（２２）及び中性子吸収粉末（２４）が、前記キャビティ（１８）を満たし、使用時に前記電子部品を取り囲む混合物を形成する、［９］に記載の収容体（１０）。
［１１］前記中性子反射粉末（２２）及び前記中性子吸収粉末（２４）は、層状に配置され、前記中性子吸収粉末層は、前記キャビティ（１８）に隣接して配置されるとともにその周囲に配置され、前記中性子反射粉末層は、前記固体セラミックス層と前記中性子吸収粉末層との間に配置される、［９］に記載の収容体（１０）。
［１２］前記中性子反射粉末（２２）及び前記中性子吸収粉末（２４）は、複数の交互層に配置される、［９］に記載の収容体（１０）。
［１３］前記中性子反射粉末（２２）は、固体中性子透過性層に隣接する層に配置され、前記中性子吸収粉末（２４）は、前記キャビティ（１８）を満たし、使用時に前記電子部品を取り囲む、［９］に記載の収容体（１０）。
［１４］前記支持構造体（２６）がアルミナから形成される、［９］に記載の収容体（１０）。
［１５］前記中性子反射材料（２２）は、ベリリウム又はベリリウム含有セラミックス化合物を含む、［１］に記載の収容体（１０）。
［１６］前記中性子吸収材料（２４）が、ガドリニウム又はガドリニウム含有セラミックス化合物を含む、［１］に記載の収容体（１０）。
［１７］前記中性子吸収材料（２４）が、ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウム；ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウムのうちの１つ以上を含有するセラミックス化合物；ガドリニウムを含有する金属化合物；並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、［１］に記載の収容体（１０）。
［１８］前記収容体（１０）は、下端と上端とを有し、前記下端と前記キャビティ（１８）との間に配置された前記中性子吸収材料（２４）の障壁をさらに備える、［１］に記載の収容体（１０）。
［１９］燃料棒（４０）が、核燃料を収容するための区画を有する、核燃料棒（４０）に使用するための非有機電子部品のための収容体であって、
前記非有機性の電子部品を使用時に受け入れるための内部キャビティ（１８）を画定する外部構造層（２６）と、
前記外部構造層（２６）と前記キャビティ（１８）との間に配置された中性子障壁（２０）であって、少なくとも１つの中性子反射層（２２）及び少なくとも１つの中性子吸収層（２４）を含む中性子障壁（２０）と、
前記核燃料を収容するための区画と前記キャビティ（１８）との間に配置された前方中性子吸収層（３８）と、
を備える、収容体。
［２０］前記外部構造層（２６）は、外側アルミナ層を含む、［１９］に記載の収容体（１０）。
［２１］前記中性子反射層（２２）は、ベリリウム又はベリリウム含有セラミックス化合物を含む、［１９］に記載の収容体（１０）。
［２２］前記中性子障壁（２２）が、前記キャビティ（１８）内に配置された粉末中性子反射材料（２２）と粉末中性子吸収材料（２４）との混合物を、前記キャビティ（１８）を充填し、使用時に前記電子部品を取り囲むのに十分な体積で含む、［１９］に記載の収容体（１０）。
［２３］前記中性子障壁（２０）は、粉末中性子反射材料（２２）の層と粉末中性子吸収材料（２４）の層とを含み、前記中性子反射材料（２２）の層は、前記構造層（２６）に隣接し、これと接触するように配置され、前記中性子吸収材料（２４）の層は、前記中性子反射材料（２２）と前記キャビティとの間に配置される、［１９］に記載の収容体（１０）。
[２４]前記中性子障壁（２０）は、前記構造層（２６）に隣接し接触して配置された粉末中性子反射材料（２０）の層と、前記キャビティ（１８）を満たし、使用時に前記電子部品を取り囲むのに十分な体積で前記キャビティ（１８）内に配置された粉末中性子吸収材料（２４）とを含む、［１９］に記載の収容体（１０）。
[２５]前記中性子障壁（２０）及び前方中性子吸収層（３８）の前記中性子吸収材料（２４）は同一又は異なり、それぞれが、ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウム；ガドリニウム、カドミウム、ホウ素及びハフニウムのうちの１つ以上を含有するセラミックス化合物；ガドリニウムを含有する金属化合物；並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、［１９］に記載の収容体（１０）。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】