JP2013140136A - 原子炉を通して照射標的を処理するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】営利的な運転中の原子炉の炉内計装案内管内で放射性同位体を生成する装置および方法を提供すること。
【解決手段】運転中に、照射標的を炉内計装案内管に挿入し、その炉内計装案内管から取り出すことができ、普通なら営利的な原子炉の運転中には入手不可能である放射性同位体に変換することができる。例示の装置は、使用可能な放射性同位体または別の所望される材料へと変換される照射標的を、原子力プラントの運転中に、格納容器建屋、ドライウェルウォール、または、炉内計装案内管へのアクセスを防止するための別のアクセス制限などの、アクセスバリアの外側のアクセス可能な複数の異なる起点および終端点において、連続的に挿入し、取り出し、貯蔵することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、原子炉を通して照射標的を処理するためのシステムおよび方法に関する。

元素およびその特定同位元素は、母材に適切な放射線を浴びせて所望の娘同位体に変換することにより形成される。例えば、貴金属および／または放射性同位体はそのような衝撃を通して形成され得る。従来、粒子加速装置または特別に設計される非営利的な試験原子炉は、このような衝撃を引き起こして比較的少量の所望の同位体を生成するのに使用されている。

放射性同位体は、別々の量および別々のタイプの電離放射線を放射して有用な娘生成物を形成するというそれらの能力に由来する種々の医学的用途および産業用途を有する。例えば、放射性同位体は、癌関連の治療、医学的な画像処理・ラベリング技術、癌および他の病気の診断、ならびに医療用滅菌で有用である。

数日または数時間程度の半減期を有する放射性同位体は、従来、加速装置内または低出力の非発電用（ｎｏｎ−ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ）原子炉内で安定した親同位体に衝撃を加えることにより生成される。これらの加速装置または原子炉は医療施設または産業施設のオンサイト、あるいは生産施設の近くにある。特に、短寿命の放射性同位体は、崩壊時間が比較的短いことから迅速に移送されなければならず、特定の用途において正確な量の放射性同位体が必要となる。さらに、放射性同位体のオンサイト生産には、一般に、扱いにくく高価な照射・抽出設備が必要であり、これは最終使用施設のコスト、空間および／または安全性において制限を設ける可能性がある。

米国特許出願公開第２０１２／０００１０１２号公報

例示の実施形態は、照射標的から所望の同位体を生成するために、普通ならアクセス不可能である原子炉内で照射標的を搬送および回収するためのシステムを含む。例示のシステムは、起点と原子炉内の計装案内管との間を照射標的が移動するのを可能にするための、起点から原子炉内の炉内計装案内管までの貫通通路、ならびに装荷経路と脱荷経路の間で選択を行って、使用前の標的および照射された標的をそれらの状態に基づき、異なる移動先および位置へ誘導する／または異なる移動先および位置から誘導することができる装荷・脱荷システムを含む。起点および採取のための移動先は、プラント運転中の再装填または採取のためのアクセスを可能にするために、アクセス制限領域の外側にあってよい。一例として、貫通通路および装荷・脱荷システムは、横断する照射標的に、閉じられたしたがって気密性のルートを提供する管状物を有することができ、これは、例示のシステムから放射性娘核種（ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｇｅｎｙ）が外に出るのを防止するフィルタ付きの排出位置を備える。

例示のシステムは重力駆動であっても、および／または、移動先の間で照射標的を活動的に移動させることができる駆動システムを用いてさらに使用可能であっても、あるいはその駆動システムを含んでいてもよい。装荷・脱荷システムは、装荷・脱荷システムに取り付けできることによって、および貫通通路内に入る駆動システムに追加の経路を提供することによって駆動システムを収容することが可能である。例えば、駆動システムは、貫通通路を通過し、別々の照射標的を機械的に押圧するような形状のプランジャおよびケーブルと、さらに空気圧システムと、コンベアと、磁石システムとなどを有することができ、現存の可動インコアプローブ（Ｔｒａｖｅｒｓｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｅ Ｐｒｏｂｅ（ＴＩＰ））駆動装置を利用することができる。装荷・脱荷システムは、装荷ジャンクション（ｌｏａｄｉｎｇ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）、Ｔジャンクション、ターンテーブル、Ｙジャンクション、セレクタなどを使用することにより、別個の移動先までの複数の異なる経路を提供することができる。例示のシステムの全域にわたる流量絞り手段およびセンサにより、経路を自動で切り替え、駆動して、供給源から照射管まで、さらには採取領域まで例示のシステムを通して照射標的を移動させることを可能にすることができる。同様に、照射標的は、必要性およびプラント運転に応じて、リザーバから手動または自動で供給されてもよい。採取領域は、エンドユーザが使用するための所望の娘生成物を含む照射された照射標的を包含および貯蔵するためのＤｏＴおよび／またはＵＳＮＲＣ適合輸送キャスクを含んでもよい。

照射標的は、例示のシステムを通って移動することに適合するような形状であっても、サイズであっても、およびその他の形で構成されてもよい。例えば、照射標的は、炉内計装案内管内で数時間または数日にもわたって中性子放射線に露出される場合に使用可能な量の娘生成物へと変換される球形の固体材料から形成されてもよい。例えば、モリブデン−９８、天然イリジウム（ｎａｔｕｒａｌ ｉｒｉｄｉｕｍ）、あるいは液体材料または気体材料が、照射標的の所与の適切な格納容器として使用され得る。照射標的はさらに、炉内計装案内管の中に装着されるように構成され、駆動システムおよび／またはスタティックラッチ、バルブ、重力、空気圧などによって例示のシステムの炉内計装案内管内に保持され得る。

例示の方法が、照射標的が横断するための、炉内計装案内管までの貫通通路を形成すること、貫通通路を通して炉内計装案内管内へと照射標的を移動させること、炉内計装案内管内で照射標的を照射すること、炉内計装案内管とアクセスバリアの外側の採取領域との間で出口通路に切り替えること、および出口通路を通して採取領域に、照射された照射標的を移動させて、採取することを含む。

同様の要素を同様の参照符号で示している添付図面を詳細に説明することにより例示の実施形態がより明らかとなるであろう。添付図面は単に例示のために与えられ、したがって、それらが描いている条件を制限するものではない。

従来の営利的な原子炉を示す図である。 一装荷構成において、例示の実施形態の照射標的回収システムを示す図である。 例示の実施形態のシステムで使用可能なＴジャンクションを示す詳細図である。 一装荷構成において、別の例示の実施形態の照射標的回収システムを示す図である。 例示の実施形態のシステムで使用可能なプランジャを用いて修正されたＴＩＰケーブルを示す詳細図である。 標的内部を断面で示している、例示の実施形態の照射標的を示す図である。 例示のシステムおよび方法により照射標的が装填された炉内計装案内管を示す詳細図である。 原子炉の炉内計装案内管の中で照射標的を照射する例示の方法を示すフローチャートである。

本文献は特許文献であり、構成の概略の広範囲のルールは本文献を読んで理解することにより適用されるべきである。本文献で説明されて示されるあらゆるものは、添付の特許請求の範囲の範囲内にある主題の例である。本明細書で開示される任意特定の構造的詳細および機能的詳細は、単に、例示の実施形態を如何にして作って使用するかを説明することを目的とする。本明細書で特に開示されない別のいくつかの実施形態も特許請求の範囲の範囲内にあり、したがって、特許請求の範囲は多くの代替の形態で具体化され得、本明細書に記載される例示の実施形態のみに限定されると解釈されるべきではない。

本明細書では種々の要素を説明するのに、第１、第２などの用語が使用され得るが、これらの要素がこれらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は単に１つ要素を別の要素と区別するのに使用される。例えば、例示の実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素は第２の要素と称されてもよく、また同様に、第２の要素は第１の要素と称されてもよい。本明細書で使用される「および／または」という表現は、関連する列記されるアイテムのうちの１つまたは複数のアイテムの任意のおよびすべての組み合わせを含む。

要素が別の要素に「接続される」「結合される」、「対合される」、「取り付けられる」または「固定される」と示されている場合、その要素はその別の要素に直接に接続されてもまたは結合されてもよく、あるいは、介在要素が存在してもよいことを理解されたい。逆に、要素が別の要素に「直接に接続される」または「直接に結合される」と示されている場合、介在要素は存在しない。要素間の関係を説明するのに使用される他の語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」、「に隣接して」と「に直接に隣接して」など）。同様に、「通信可能に接続される（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」などの表現は、媒介デバイス、ネットワークなどを含む、無線的または非無線的に接続される２つのデバイスの間でのすべての種類の情報交換ルートを含む。

本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、その言葉が「ｏｎｌｙ」、「ｓｉｎｇｌｅ」および／または「ｏｎｅ」のような単語を用いて別の意味を示していない限り、単数形および複数形の両方を含むことを意図される。また、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」という単語は、本明細書で使用される場合、述べられる特徴、ステップ、動作、要素、発想および／または構成要素が存在することを示しており、それ自体で、１つまたは複数の別の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、発想および／またはそれらのグループが存在したり追加されたりすることを排除しないことをさらに理解されたい。

また、以下で考察される構造および動作が、説明される順序および／または図に示される順序から外れて行われ得ることに留意されたい。例えば、連続して示される２つの動作および／または図は実際には同時に実行されてもよく、または、場合によっては、関連する機能性／動作に応じて逆の順序で実行されてもよい。同様に、以下で説明される例示の方法内の個別の動作は、以下に説明される１回の動作に加えて、ルーピングまたは別の一連の動作を可能にするために、繰り返し実行されても、個別に実行されても、または、順次的に実行されてもよい。以下で説明される特徴および機能性を有する任意の実施形態が、任意の機能可能な組み合わせで例示の実施形態の範囲内にあるとみなされるべきである。

図１は、例示の実施形態および例示の方法と共に使用可能である従来の原子炉圧力容器１０の図である。原子炉圧力容器１０は、例えば、世界中で発電のために従来使用されている、１００＋ＭＷｅの営利的な軽水炉であってもよい。原子炉圧力容器１０は、従来、事故の場合に放射能を閉じ込めるように機能し原子炉１０の運転中には原子炉１０へのアクセスを防止するアクセスバリア４１１内に包含される。本明細書で定義される場合、アクセスバリアは、安全性および放射能などの運転ハザードのために、原子炉の運転中に人間がある領域にアクセスするのを防止する任意の構造体である。したがって、アクセスバリア４１１は、原子炉の運転中に密閉されてアクセス不可能である格納容器建屋、原子炉の周りの一領域を囲むドライウェルウォール、原子炉遮蔽壁、または、炉内計装案内管５０へのアクセスを防止する人間移動バリア（ｈｕｍａｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｂａｒｒｉｅｒ）などであってもよい。

ドライウェル２０として知られる原子炉容器１０の下の空洞は、ポンプ、ドレン、炉内計装案内管および／または制御棒駆動装置などの容器のために働く設備を収納する役割を有する。図１に示されるように、また、本明細書で定義されるように、炉心１５の運転中、少なくとも１つの炉内計装案内管５０は容器１０の中へと延在し、さらに、核燃料ならびに比較的高レベルの中性子束および別の放射能を含む炉心１５の近くまで、その中まで、またはそれを通過するように延在する。従来の原子力発電炉内にあるときと同様に、また、本明細書で定義されるように、炉内計装案内管５０は容器１０内に閉じ込められて容器１０の外側に開いており、それにより、炉内計装案内管５０によって原子炉および炉心の内部からなおも物理的に分離された状態で容器１０の外側から炉心１５の近傍の位置まで空間的にアクセスすることが可能となる。炉内計装案内管５０は概して円筒形であり、容器１０の高さと共に広くなっていってもよいが、当業界では別の炉内計装案内管の幾何形状も見ることができる。炉内計装案内管５０は例えば約１〜０．５インチ（２．５４〜１．２７ｃｍ）の内径を有することができる。

炉内計装案内管５０はドライウェル２０内の原子炉容器１０の下方で終端してもよい。従来、炉内計装案内管５０は、中性子検出器および別のタイプの検出器がドライウェル２０内の下側端部のところにある開口部を通して中に挿入されるのを可能にすることができる。これらの検出器は、炉内計装案内管５０を通って上方に延在して、炉心１５内の状態を監視することができる。従来のモニタの種類の例には、広範囲検出器（ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ（ＷＲＮＭ））、中性子源領域モニタ（ｓｏｕｒｃｅ ｒａｎｇｅ ｍｏｎｉｔｏｒ（ＳＲＭ））、中間領域モニタ（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｒａｎｇｅ ｍｏｎｉｔｏｒ（ＩＲＭ））、および、可動インコアプローブ（ｔｒａｖｅｒｓｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｅ ｐｒｏｂｅ（ＴＩＰ））が含まれる。炉内計装案内管５０およびその中に挿入される任意の監視デバイスへのアクセスは、従来、格納および放射線の障害のために、運転上の停止期間のときのみに制限される。

容器１０は、営利的な沸騰水型原子炉で一般に見られる構成要素を有して示されているが、例示の実施形態および方法は、原子炉内まで延在する炉内計装案内管５０または別のアクセスチューブを有するいくつかの異なるタイプの原子炉と共に使用可能である。例えば、１００メガワット電力未満から数ギガワット電力の範囲の出力定格を有しかつ図１に示されるものとは異なる複数の位置に炉内計装案内管を有する、加圧水型軽水炉、重水炉、黒鉛減速炉などが、例示の実施形態および方法と共に使用可能である。したがって、例示の方法で使用可能な炉内計装案内管は、炉心の周りにおいて、種々のタイプの原子炉の原子炉炉心中性子束への閉じられたアクセスを可能にする任意の幾何形状であってよい。

出願人らは、大きい規模において、運転を妨害することなくまたは炉心１５の燃料交換を行うことなく、比較的迅速かつ一定に短期放射性同位体を発生させるのに、炉内計装案内管５０が使用可能であり得ることを認識している。出願人らはまた、アクセスバリア４１１内の一領域にアクセスするためには、運転中の原子炉の活動を停止させる必要なく、短期放射性同位体を発生させ、それらをアクセスバリア４１１内から迅速に取り出すことが必要であることを認識している。例示の方法は、運転中または放射能の生成中に、照射標的を炉内計装案内管５０内に挿入すること、およびその照射標的を炉心１５に対して露出することを含み、それにより、照射標的が、中性子束および運転中の炉心１５内で一般に見られる別の放射能に露出される。経時炉心中性子束（ｃｏｒｅ ｆｌｕｘ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ）は照射標的の相当な部分を、医学的用途で使用可能である短期放射性同位体を含む、有用な質量の放射性同位体に変換する。その後、照射標的は、炉心１５の運転が進行中であっても炉内計装案内管５０から引き抜くことができ、医学的使用および／または産業使用のために取り出すことできる。

例示の実施形態のシステムは、プラントの運転中に上記の手法で照射標的を起点からおよびアクセス可能な終端点に供給するための貫通通路および装荷・脱荷システムを含む。駆動システムおよび別の複数の構成要素が例示の実施形態のシステムと共に使用可能であり、以下では、例示の方法により例示の実施形態が如何にして可能となるかの詳細を含めて、特定の例示の実施形態および方法を考察する。

図２は、特定のタイプの貫通通路、装荷・脱荷システムおよび駆動システムを有する、例示の実施形態の照射標的搬送・回収システム１０００の概略図である。図２は、一装荷構成における例示のシステム１０００の種々の構成要素を示しているが、別の構成も可能であり、別の構成は別の図面で一部示されている。図２に示されるように、例示の実施形態の照射標的搬送・回収システム１０００は、適時な、自動的なおよび／または消費を向上させる（ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ−ｅｎｈａｎｃｉｎｇ）ような形で、照射標的の装荷、照射および採取をし易くするための１つまたは複数の要素を含んでも、またはそれらを使用してもよい。システム１０００は、アクセスバリア４１１の外側から炉内計装案内管５０までの経路を１つまたは複数の照射標的に提供する貫通通路と、新しい照射標的が挿入されることおよび照射された標的がアクセスバリア４１１の外側で採取されることを可能にする装荷・脱荷システムと、炉内計装案内管５０と例示の実施形態のシステム１０００における装荷・脱荷との間で照射標的を移動させる駆動システムとを含む。

例示の実施形態のシステム１０００内の貫通通路は、アクセスバリア４１１の外側の脱荷領域または装荷領域などのアクセス可能な位置から炉内計装案内管５０内の間での、照射標的２５０に信頼性の高い移動経路を提供し、したがって、照射標的２５０は、運転中の原子炉炉心１５の中または近くの位置までこの通路内を移動して、照射を受けることができる。例示の通路は、例示の実施形態のシステム１０００内に、単独でまたは組み合わせで使用される多くの搬送機構を含むことができ、これには、管状物、フレーム、ワイヤ、チェーン、コンベアなどが含まれ、これは、アクセス可能な位置と運転中の原子炉炉心との間の運搬経路を照射標的に提供する。図２に示される特定の例として、貫通通路は、部分的にかまたは連続的にかのいずれかで、装荷ジャンクション１２００と原子炉の炉内計装案内管５０との間を延びる貫通管状物１１００を含むことができる。

貫通管状物１１００は可撓性であっても、または剛性であってもよく、照射標的２５０が適切に貫通管状物１１００に入ることおよび／または貫通管状物１１００を通ることを可能にし、さらにはアクセスバリア４１１の中およびアクセスバリア４１１の範囲内の種々の構造体および貫通部を誘導するようなサイズとすることが可能である。貫通管状物１１００は絶え間なく密封され得るか、または、接続ジャンクションなどに開口部を含むこともできる。貫通管状物１１００は別のチューブおよび／または構造体に接合されていても、および／または断絶されていてもよい。接合点で密封され確実に対合され、および／または任意の終端位置／起点を有する貫通管状物１１００の考えられる１つの利点は、貫通管状物１１００が、標的を引き抜くのに使用され得る空気圧を良好に維持し、さらには、照射標的２５０および例示の実施形態のシステム１０００内の照射生成物として生成される任意の生成物（ガス、流体、固体、粒子など）に、追加の格納容器を提供することができることである。

貫通管状物１１００は、運転中の原子炉の環境内でその物理学的性質を維持し、それに接触することになる照射標的２５０からの材料と著しく反応したり、または照射標的２５０から材料を取り込んだりすることがない材料で製作され得、これには、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル合金、ＰＶＣ、ＰＦＡ、ゴムなどが含まれる。貫通管状物１１００は、円筒形であっても、または照射標的２５０が貫通管状物１１００に入ることおよび／または貫通管状物１１００を通過することを可能にする任意の別の形状であってもよい。例えば、貫通管状物１１００は、滑らかな内部表面を有する０．５インチ（１．２７ｃｍ）の直径の概して円形断面を有することができ、それにより、球状の照射標的２５０が貫通管状物１１００内で回転することが可能になる。このような例示の貫通管状物１１００を使用することの考えられる１つの利点は、その中で照射標的が一貫して移動するように、直径および幾何形状を大まかに炉内計装案内管５０に合わせることができることである。しかしながら、移動を制限するものを含めて、例示の実施形態で使用される貫通管状物１１００または任意の別の貫通通路に対する代替の幾何形状、形状およびサイズが望ましい場合も、有利である場合も、また使用される場合もある。

例示の実施形態のシステム１０００で使用される貫通管状物１１００は、照射標的がアクセスバリア４１１の外側で貫通管状物１１００に入ったり／貫通管状物１１００から出たりすることができる装荷ジャンクション１２００の起点からのルートをもたらす。図２に示されるように、例えば、貫通管状物１１００は装荷ジャンクション１２００からアクセスバリア４１１まで照射標的２５０を誘導し、これは例えば、鋼でライニングした鉄筋コンクリートの格納容器壁またはドライウェルウォールあるいは従来の原子力ステーション内の任意の別のアクセス制限であってもよい。ボールシャーバルブ、ソレノイドバルブ、シンプルクランプ、ピンおよびトランスデューサなどであってもよい、貫通通路フローリミッタ１１０５が、照射標的２５０が貫通管状物１１００内で１つまたは複数の方向に移動するのを制御および／または防止するために貫通管状物１１００に配置され得る。例えば、貫通通路フローリミッタ１１０５は、図２に示される装荷作業中、貫通管状物１１００内で照射標的がアクセスバリア４１１の内側に移動するのを防止するように係合することが可能である。フローリミッタ１１０５は、装荷ジャンクション１２００からの照射標的２５０の任意の入口位置から距離Ｌ１のところに配置され得、それにより、すべての照射標的が貫通通路内に装荷されてその後にその中に移動するようになる。例えば、Ｌ１は、照射標的２５０を炉内計装案内管５０内へと移動させることを意図した等しい距離であってよい。貫通通路フローリミッタ１１０５は、また、アクセスバリア４１１の外側にある材料が誤って入るのを軽減または防止するためにさらにはアクセスバリア４１１内の領域を分離するために、アクセスバリア４１１に繋がるあらゆる外部通路を密閉することができる。

例示の実施形態のシステム１０００内で使用可能な貫通通路は、アクセスバリア４１１を通過して原子炉容器１０まで達するルートをもたらし、照射標的２５０が炉内計装案内管５０に入ることができるようになる。例えば、図２に示されるように、貫通管状物１１００はアクセスバリア４１１を貫通し、炉内計装案内管５０まで延在する。貫通管状物１１００は、現存のＴＩＰチューブ貫通部などの、アクセスバリア４１１内の現存の貫通部を通過することができ、または、貫通管状物１１００のための新たに作られた貫通部を使用することもできる。貫通管状物１１００は、炉内計装案内管５０に到達する前にアクセスバリア４１１の内側の任意の他の物体を通り抜けるかまたは通過する。環状の原子炉台座４１２が原子炉１０の下方のドライウェル２０内に存在してもよく、台座４１２内の貫通部を通過する貫通管状物１１００が図２に示される。貫通通路が任意の数の異なるコースに従うことができ、図２で貫通管状物１１００と共に示される特定の例示の経路に加えて、異なる原子炉設計における別の障害物を通り抜けることができることを理解されたい。同様に、貫通通路は不変であったりまたは均一であったりする必要はなく、例えば、貫通管状物１１００はいずれかの側では終端して台座４１２内の貫通部に接続されていてもよく、それにより、照射標的２５０が貫通管状物１１００の間においてその貫通部を通過することが可能になる。

例示の実施形態のシステム１０００内で使用可能な貫通通路は炉内計装案内管のところまたはその中で終端してもよい。図２に示されるように、貫通管状物１１００が炉内計装案内管５０の基部におけるフランジ１１１０のところで終端しており、照射標的２５０が貫通管状物１１００から炉内計装案内管５０内へと通過することが可能となる。別法として、貫通管状物１１００は、炉内計装案内管５０内にライナまたは分離チューブを形成するために、炉内計装案内管５０内までおよび／または炉内計装案内管５０全体を通過することができ、こうして、貫通管状物１１００は、貫通通路と炉内計装案内管５０との間に連続的な内径を有することができ、それにより、炉内計装案内管５０内の変形形態がいずれのものであっても、または幾何形状が望ましくないものであっても、その中での照射標的２５０の移動がほとんど妨害されることなく、同時に、照射標的２５０の格納のレベルが向上することが確実となる。

図２に示されるように、貫通管状物１１００は、炉内計装案内管５０のフランジ１１１０とアクセスバリア４１１に隣接する最下点との間で垂直距離Ｈ１だけ降下していてよい。距離Ｈ１は、すべての照射標的２５０が重力により炉内計装案内管５０から出てフランジ１１１０の下方の位置までくることができるような、十分な長さであってもよく、すなわち、Ｈ１は対応する炉内計装案内管５０の最大長さ以上であってもよい。垂直高さＨ１を有するように貫通管状物１１００を構成することにより、すべての照射標的２５０が、重力によりフランジ１１１０と、空気圧駆動流体を導入することが可能な貫通バルブ５１０との下方に確実に降下することによって、空気圧式駆動システム５００ならびに関連する構成要素５１０、５０９、５０１および５０２と共に動作するという利点が得られる。例示の空気圧式駆動システム５００は、代理人整理番号２４ＩＧ２５１１８８ （５．０００１．１）を有して本明細書と共に提出される、ＭｏｒａｌｅｓおよびＤａｙａｌによる同時係属中の出願１３／３３９，３３６で説明されており、これはその開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

例示の実施形態で使用可能な貫通通路は一部、事前に存在していてもよく、ならびに／あるいは、予め計画された停止期間中など、格納容器領域および／または原子力発電所内の制限されたアクセス領域へのアクセス時に設置されてもよい。例えば、貫通管状物１１００は停止期間中にアクセスバリア４１１内に設置され得、ここでは、貫通管状物１１００はアクセスバリア４１１および台座４１２内の貫通部を通過し、アクセスバリア４１１内および原子炉１０の下のドライウェル空間２０内の領域で移動して固定され、フランジ１１１０に対して固定される。アクセスバリア４１１の外側に延在する貫通管状物１１００の一部は何時でも装荷ジャンクション１２００のところに設置され得る。貫通管状物１１００は、照射標的２５０のための、炉内計装案内管５０までのおよび炉内計装案内管５０からの横断可能な経路を保護しながら、ドライウェル２０内またはアクセスバリア４１１によって境界を定められる別の空間内の混雑および乱雑度を最小化するために、アクセスバリア４１１内部の種々の箇所で固定され得、および／または、現存する設備の周りを迂回することができる。また、例示の実施形態では、格納容器などのアクセス制限領域の外側から運転中の原子炉の炉内計装案内管までの経路を設けるために、ワイヤガイド、メッシュ、コンパートメント、穴あけされたトンネルなどを含めた、別の貫通通路も使用可能である。

例示の実施形態の照射標的搬送・回収システム１０００は、新たな照射標的が挿入されることおよび照射された標的がアクセスバリア４１１の外側で採取されることを可能するための装荷・脱荷システムをさらに含む。例示の実施形態と共に使用可能である装荷・脱荷システムは、アクセスバリア４１１の外側の位置から照射標的２５０が供給され、貫通通路内に装荷され、最終的には炉内計装案内管５０内に装荷されるのを可能にし、さらに、照射された照射標的２５０がアクセスバリア４１１の外側で採取されるのを可能にする。したがって、装荷・脱荷システムは、例示の実施形態のシステム内の複数の移動先間に複数の経路を提供し、経路構成および標的の照射状態に基づいた移動先まで照射標的を移動させることを可能にする。装荷・脱荷システムは例示の実施形態内の貫通通路と共に機能し、貫通通路まで照射標的を送ったり貫通通路から照射標的を受け取ったりするために貫通通路に接続され得る。

図２に示されるように、例示の装荷・脱荷システムは、照射標的リザーバ１２７０およびリザーバフローリミッタ１２５０を含むことができる。リザーバ１２７０は特定の数または任意の数の照射標的２５０を保持することができ、プラントの運転状態に関係なく、追加の照射標的２５０の必要性およびスケジュールに基づいて再装荷され得る。リザーバフローリミッタ１２５０は、照射標的２５０が所望される時間にあるいは所望される速度または量でリザーバコネクタ１２２０内へと通過するのを可能にすることができる。例えば、リザーバフローリミッタ１２５０は、ストップバルブ、ゲートバルブなどであってよく、貫通管状物１１００をＬ１の長さで装填する必要がある複数の照射標的２５０のみをリザーバコネクタ１２２０に入れるのを可能にする。リザーバフローリミッタ１２５０は直接に操作されてもまたは遠隔で操作されてもよく、あるいは、特定の時間に特定の形で照射標的２５０を分配するように自動でプログラムされてもよい。

図２では、単一の照射標的リザーバ１２７０、リザーバフローリミッタ１２５０およびリザーバコネクタ１２２０が装荷ジャンクション１２００および貫通管状物１１００に接続されて示されているが、２つ以上のこのような構造物が使用されてもよいことを理解されたい。また、これらの構造物は複数の貫通通路に接続され得、したがって、単一のリザーバ１２７０が複数の貫通通路内および炉内計装案内管５０内に照射標的２５０を供給することができる。最終的に複数の炉内計装案内管５０に到達するのに複数のリザーバコネクタ１２２０が使用される場合、リザーバフローリミッタ１２５０はさらに、個々の貫通通路および炉内計装案内管に対応する適切なリザーバコネクタ１２２０内へと照射標的２５０を誘導するように構成またはプログラムされ得る。このような例は、生成される同位体を増加させることを目的として複数の炉内計装案内管５０にアクセスする複数の照射標的２５０に単一の装荷箇所を提供すればよいという追加の利点を得ることができる。

照射標的リザーバ１２７０は、リザーバコネクタ１２２０を介して、または、照射標的２５０を装荷ジャンクション１２００に供給するための任意の別の通路を介して、装荷ジャンクション１２００に接続され得る。照射標的２５０は、リザーバフローリミッタ１２５０、空気圧力、磁力、重力などを含む、任意の既知の機構により、照射標的リザーバ１２７０と装荷ジャンクション１２００との間を移動することができる。例えば、照射標的リザーバ１２７０が装荷ジャンクション１２００への入口箇所の上方の垂直高さＨ２においてリザーバコネクタ１２２０に接続する場合、照射標的２５０が重力によりリザーバコネクタ１２２０を介してまたは直接に装荷ジャンクション１２００内へと移動するように構成されているのであれば、照射標的２５０を装荷ジャンクション１２００内へと移動させるのに重力が使用され得る。リザーバコネクタ１２２０が使用される場合、リザーバコネクタ１２２０は、それに接触することになる照射標的２５０からの材料と反応したりまたは照射標的２５０からそれらの材料を取り込んだりすることがほとんどないような材料および構成で製作され得、これには、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル合金、ＰＶＣ、ＰＦＡ、炭素鋼、ゴムなどが含まれる。リザーバコネクタ１２２０は、円筒形であっても、または照射標的２５０がリザーバコネクタ１２２０に入ることおよび／またはリザーバコネクタ１２２０を通過することを可能にする任意の別の形状であってよい。例えば、リザーバコネクタ１２２０は、滑らかな内部表面を有する０．５インチ（１．２７ｃｍ）の直径の概して円形断面を有することができ、それにより、球状の照射標的２５０が照射標的リザーバ１２７０と装荷ジャンクション１２００との間で回転することが可能になる。

例示の実施形態で使用可能な装荷・脱荷システムは、照射標的の状態および／または移動先に基づいて複数の方向において照射標的を装荷／採取することを可能にする。装荷・脱荷システムは、アクセスバリア４１１によって区切られた領域へのアクセスおよび炉内計装案内管５０へのアクセスが制限される場合でも照射標的を適切に装荷、誘導および採取するようにプラント運転中に動作可能である。例示の実施形態のシステム内で照射標的２５０が所望される通りに移動することを実現するために、装荷・脱荷システムとして任意の数の異なる選別機構および／または誘導機構が使用され得る。

図２に示される例は、２つの経路を交替させることができる装荷ジャンクション１２００を含み、一方の経路は貫通管状物１１００とリザーバコネクタ１２２０との間にあり、もう一方の経路は貫通管状物１１００と回収経路１２１０との間にある。図２に示される例は、２つの経路を交替させることができるＴジャンクション１２１５をさらに含み、一方の経路は回収経路１２１０とＴＩＰチューブ１３１０との間にあり、もう一方の経路は回収経路１２１０と採取キャスク１２９０との間にある。装荷ジャンクション１２００内の経路は、それに接触することになる照射標的２５０からの材料と反応したりまたは照射標的２５０からそれらの材料を取り込んだりすることがほとんどない材料で構成および製作され得る。

装荷ジャンクション１２００はいくつかの異なる手法で具体化され得る。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００９年８月２５日に出願された、共同出願の、米国特許公開第２０１１／００５１８７５号、シリアル番号１２／５４７，２４９、で開示されている装置４００、５００および／または４１００が、照射標的２５０を収容するための適切な通路構成を有する装荷ジャンクション１２００のために使用され得、例示の実施形態の照射標的搬送・回収システム１０００の別の要素に接続され得る。別法として、通路間で経路設定するための既知のデバイスが装荷ジャンクション１２００に対して使用されてよく、これには、切換弁、ターンテーブル、ソーターなどが含まれる。

図３は、装荷・脱荷システムで使用され得るＴジャンクション１２１５の詳細図である。図３に示されるように、回収経路１２１０、ＴＩＰチューブ１３１０および装荷キャスクチューブ１２９１（または、直接に装荷キャスク１２９０）が、回収経路１２１０からキャスクチューブ１２９１までその中で１つまたは複数の照射標的２５０が移動するのを可能にするＴジャンクション１２１５を形成することができる。図３は、脱荷作業または採取作業におけるＴジャンクション１２１５を示しており、ここでは、プランジャ１３５０がＴＩＰチューブ１３１０内へと引き抜かれて作動停止されており、それにより、回収経路１２１０と採取キャスク１２９０との間に経路が形成され、重力、空気圧力、機械的作用、磁気などにより照射標的２５０が採取キャスク１２９０内へと移動することができるようになっている。装荷作業中、または採取キャスク１２９０へのアクセスが所望されない別の作業中では、図２にプランジャ１３５０の位置で示されるように、プランジャ１３５０がＴジャンクション１２１５を越えて回収経路１２１０内まで移動することができ、それにより、照射標的２５０が採取キャスク１２９０またはキャスクチューブ１２９１内に入るようにまたはそこから出るように移動することが一切防止される。

図３に示されるように、キャスク排出シャフト１２８１および／またはキャスクフィルタ１２８０（図２）が、キャスクチューブ１２９１上、回収経路１２１０上、および／または、例示の実施形態の別の場所に含まれ得て、例示の実施形態で使用される空気圧用のすべての空気が逃げられるようにするため、さらにはそれらが例示の実施形態から出る前に空中浮遊汚染物質をフィルタリングするための出口が形成される。キャスク排出シャフト１２８１および／またはキャスクフィルタ１２８０は、照射標的２５０および例示のシステムで生成される同位体が例示のシステムから逃げるのを軽減または防止するためのサイジングまたはブロケージにより構成され得る。例えば、例示の実施形態において、空気圧式駆動システム５００が照射標的２５０および／またはそこから生成される所望の同位体をキャスク１２９０内へ移動させるための空気圧用の流体の流れおよび／または圧力を提供するために使用される場合、キャスク排出シャフト１２８１および／またはキャスクフィルタ１２８０は、それらの空気をフィルタリングしながら大気圧で出すための出口を形成することができる。

回収経路１２１０および／またはキャスクチューブ１２９１が使用される場合、回収経路１２１０および／またはキャスクチューブ１２９１は、それらに接触することになる照射標的２５０からの材料と反応したりまたは照射標的２５０からそれらの材料を取り込んだりすることがほとんどない材料および構成で製作され得、これには、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル合金、プラスチック、ラテックスなどが含まれる。回収経路１２１０および／またはキャスクチューブ１２９１は、円筒形であっても、または照射標的２５０がそれらの中に入ることおよび／またはそれらを通過することを可能にする任意の別の形状であってよい。例えば、回収経路１２１０および／またはキャスクチューブ１２９１は、滑らかな内部表面を有する０．５インチ（１．２７ｃｍ）の直径の概して円形断面を有することができ、それにより、球形の照射標的２５０がそれらの中で回転することが可能になる。逆に、照射標的２５０を運ぶのに必要でない、キャスク排出シャフト１２８１および／またはＴＩＰＳチューブ１３１０などの通路は、サイズが小さくてよく、異なる断面形状を有してよく、ならびに／あるいは、照射標的２５０およびそこから生成される同位体がそれらの構造物に入るのを防止または軽減するための、回収経路１２１０および／またはキャスクチューブ１２９１には見られないフローリミッタを有してよい。

プランジャシールド１２０５が、１２００とＴジャンクション１２１５との間の回収経路１２１０の周りに配置され得る。プランジャシールド１２０５は、回収経路１２１０内のプランジャ１３５０およびケーブル１３０５で起こる可能性がある放射線照射を制限するための放射線遮蔽構造体であることが可能である。例えば、プランジャシールドは、電離放射線を十分に阻止するための、回収経路１２１０の周りに配置される厚さおよびサイズの任意の固体材料であってもよい。プランジャ１３５０が放射活性になる場合、例示の実施形態では、プランジャ１３５０は作業者暴露を軽減するためにプランジャシールド１２０５の内部に保管され得る。

図２に示されるように、採取キャスク１２９０は、照射により照射標的２５０から生成された固体、液体および気体の同位体生成物を含めて、照射された標的２５０を包含することができる任意の貯蔵容器であってもよい。例えば、採取キャスク１２９０は、関係する放射能の輸送規則に適合する放射線硬化した輸送キャスクであってもよい。採取キャスク１２９０が原子力発電所の運転中の任意の時間にアクセスバリア４１１の外側でアクセス可能である場合、例示の実施形態から生成された同位体を比較的迅速に採取することが可能であり得る。採取キャスク１２９０は、図２では例示の実施形態の１つの照射標的搬送・回収システム１０００に接続されて示されているが、多数の炉内計装案内管５０に跨って、照射標的２５０を照射する複数のシステムに対して共有される採取キャスク１２９０を提供するために複数のシステムに接続され得る。例えば、複数のＴジャンクション１２１５が個別の採取キャスク１２９０に接続されてよく、この場合、複数の例示の実施形態からのすべての照射標的が貯蔵および採取され得る。もちろん、個別のシステムおよび／または炉内計装案内管５０ごとに照射標的２５０を隔離するために、個別の例示の実施形態の照射標的搬送・回収システムに対して個別の採取キャスク１２９０が使用されてもよい。

図２では、採取キャスク１２９０および／またはキャスクチューブ１２９１は、採取キャスク１２９０内へと移動する照射標的２５０を計数またはその特性を測定する標的カウンタ１２９５を装備して示されている。例えば、標的カウンタ１２９５は、照射された各標的２５０を計数することができる光学カウンタまたは磁気カウンタを使用して、採取キャスク１２９０内へと通過する別々の照射された標的２５０を計数することができる。同様に、標的カウンタ１２９５は、放射活性、質量、温度、流量などの照射標的２５０の特性を検出および／または測定することができ、これらの状態は、照射標的２５０の数、生成された放射性同位体の量、または、照射された標的２５０の任意の別の特性を決定するのに使用され得る。例えば、標的カウンタ１２９５は、照射されたすべての照射標的２５０および／または生成されると予想されるすべての同位体材料が採取キャスク１２９０に何時入ったかを決定するのに使用され得て、採取作業が完了したことおよび取り出されて処理またはエンドユーザへと搬送されるべき採取キャスク１２９０の準備状態が示される。

図２の例に示される装荷・脱荷システムは、それを通過して移動する照射標的２５０のための複数の入口および脱荷経路を区別するための装荷ジャンクション１２００およびＴジャンクション１２１５を含むが、装荷位置、脱荷位置および貫通位置の多様性に応じて、例示の実施形態において異なる装置および経路が使用されてもよいことを理解されたい。例えば、図４に示されるように、装荷ジャンクション１２００は、貫通管状物１１００と、標的リザーバ１２７０、ＴＩＰチューブ１３１０および採取キャスク１２９０との間で別個の経路を作るために、貫通管状物１１００に入る／貫通管状物１１００から出る３つ以上の経路を作ることができる。このようなデバイスには、組み込まれた文献２０１１／００５１８７５からのデバイス５００が含まれる。図４は、照射標的２５０が、関連する炉内計装案内管５０内への装荷および照射のために、標的リザーバ１２７０から装荷ジャンクション１２００を通って貫通管状物１１００内へと移動するような装荷構成で示されているが、装荷ジャンクションが、回収経路１２１０から装荷ジャンクション１２００を通って貫通管状物１１００内に入るように延在する、プランジャ１３５０のための経路と、貫通管状物１１００から装荷ジャンクション１２００を通って採取キャスク１２９０に入る経路とを別個にまたは同時に提供することができることを理解されたい。またさらに、装荷・脱荷システムは、原子力発電所内において例示のシステムを通る所望の起点および移動先を作ることを目的として必要に応じてアクセスまたは遮断可能な追加の経路を連続的に作るために、直列に配置される複数のＴジャンクション１２１５（図２に１つ示されている）、または、直列に配置される複数のガイド（組み込まれた文献２０１１／００５１８７５からの要素４１００）を含むことができる。

例示の実施形態は、例示の実施形態の照射標的搬送・回収システム内に、照射標的２５０を起点から炉内計装案内管５０内へと移動させ、照射後にアクセス可能な採取位置へと移動させる駆動システムを含むことができ、または、現存の駆動システムと共に運転可能であり得る。図２に示されるように、種々の位置において、例示のシステム内の所望の位置の間で重力により照射標的２５０を移動させることができる。同様に、例示のシステム内の誘発された圧力差に起因するような空気圧力が例示のシステム内で照射標的２５０を移動させることができる。同様に、例示の実施形態では、中で照射標的２５０を移動させるために、磁力または機械力を提供するシステムも使用され得る。さらに、例示の実施形態では、例示のシステム１０００内で照射標的２５０を移動させるためにＴＩＰ駆動装置１３００も使用され得る。

図２に示されるように、ＴＩＰ駆動装置１３００は、例示のシステム１０００を通る照射標的２５０の移動を補助するのに使用され得る。ＴＩＰ駆動装置１３００は一部の原子炉プラントに現存するものであっても、または新たに設置されてもよい。例えば、ＴＩＰ駆動装置１３００は、組み込まれた文献２０１１／００５１８７５からの駆動システム３００、または、別の駆動デバイスであってよい。ＴＩＰ駆動装置１３００は、ＴＩＰ駆動装置１３００の作用に基づいて例示のシステム内の既知の位置まで照射標的２５０を移動させるために、制御室に通信可能に接続されていても、あるいは、自動または手動で動作可能であってもよい。図２に示されるように、ＴＩＰ駆動装置１３００は、ＴＩＰ駆動装置１３００を例示の実施形態内の装荷・脱荷システムに接続することができるＴＩＰチューブ１３１０を含むことができ、この場合、ＴＩＰ駆動装置１３００は例示のシステムを通るように照射標的を機械的に移動させることができる。ＴＩＰチューブ１３１０は、ＴＩＰルームウォール４３０および任意の別の構造物を通過して例示のシステムに接続されるように構成されてもよい。例示の実施形態で使用可能な他の管状物と同様に、ＴＩＰ駆動装置１３００は、汚染物質を除去するためにフィルタリングした後で、ガス排気および／または空気圧用の空気流れが例示の実施形態のシステムから外に出るのを可能にするＴＩＰフィルタ１３２０を含むことができる。

図５に示されるように、ＴＩＰ駆動装置１３００は螺旋状のＴＩＰケーブル１３０５を駆動させることができる。例えば、ＴＩＰケーブル１３０５は比較的長い駆動部分を有するロープに類似していてもよい。ＴＩＰケーブル１３０５は、柔軟性、スティフネスおよび／または強度を増大させるために、アルミニウム、シリコン、ステンレス鋼などの、低核断面積（ｌｏｗ ｎｕｃｌｅａｒ ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）を有する材料から作られてもよく、また編み組みされてもよく、それにより、ＴＩＰケーブル１３０５は容易に湾曲され得るようになり、例示の実施形態の貫通通路および装荷・脱荷システムを通って蛇行することができるようになる。ＴＩＰケーブル１３０５は可撓性であってもよいが、座屈せずに駆動用機械力を伝達するために軸方向において十分な剛性をも有する。ＴＩＰケーブル１３０５はまた、例示の実施形態の任意の管状物または別の運搬部分、ならびに、炉内計装案内管５０に適合してその中で移動することができるように構成される直径および別の物理的性質を有することができる。ＴＩＰケーブル１３０５は、ＴＩＰ駆動装置１３００内に存在してもよいヘリカル歯車と協働するように構成される螺旋状の巻線を含むことができる。

図５に示されるように、プランジャ１３５０は接続位置１３１５においてＴＩＰケーブル１３０５に接続され得る。例えば、現存するＴＩＰケーブル１３０５が、その上の計測設備または別のフィーチャを取り外してプランジャ１３５０を取り付けることにより、修正されてもよい。プランジャ１３５０は比較的剛性であっても、例示のシステムを通る照射標的２５０を支承または押圧することができるヘッド部分を含むことができる。プランジャ１３５０は、運転中の原子炉環境内でその物理的性質を実質的に維持しながら、照射標的２５０または照射標的２５０から生成される同位体と反応したりまたはそれらを取り込んだりすることが実質的にないような材料で製作され得る。例えば、プランジャ１３５０は、鋼またはアルミニウム合金、高温セラミックなどで製作され得る。プランジャ１３５０はまた、例示の実施形態内で、プランジャシールド１２０５、フローリミッタ１１０５などの中にあるセンサなどの適切な検出装置によってその位置が追跡され得るようにするために、強磁性材料またはセンサで形成されてよい。プランジャ１３５０はまた、ＴＩＰチューブ１３１０にほぼ同一面で適合するような形状およびサイズであってよく、それにより、装荷・脱荷システムを通るＴＩＰチューブ１３１０内へと任意の照射標的２５０または同位体生成物が移動することが防止または軽減される。

例示の駆動システムは予め存在していてもよく、例示の実施形態の照射標的搬送・回収システム１０００と共に構成されおよび／または新たに設置され、それらと共に使用可能であってもよい。例えば、現存のＴＩＰシステムは、ＴＩＰチューブ１３１０を通して取り外されても、核施設内に設置される図２に示される例示のシステムに接続されてもよく、または、駆動システムが新たに設置されて例示の実施形態の照射標的搬送・回収システムに接続されてもよい。例示のシステムが管状物または別の閉じられた運搬経路によって接続される場合、生成される同位体汚染物質が逃げるのを軽減または防止するために排出位置でＨＥＰＡタイプのフィルタを通してすべての空気排気をフィルタリングしながら、その中で照射標的２５０を移動させるのに、空気圧式駆動システム５００および／または別の空気圧力デバイスが使用されてよい。さらに、例示の実施形態と共に使用可能である駆動システムが全体に受動的であっても、または高さＨ２を適切に選択して照射標的２５０の起点および採取の終端点を相対的に位置決めすることにより重力駆動であってもよいことを理解されたい。

照射標的２５０は、例示の実施形態の照射標的搬送・回収システム内で、回転すること、運ばれること、流れることなどを含めて、移動することが可能であり、したがって、多くの物理的形態をとることができる。さらに、照射標的２５０は、原子炉容器１０および／または炉心１５内で中性子および／または別の放射能に露出された後に実質的に所望の同位体に変換される。

図６Ａおよび図６Ｂは、概略球体形状の例示の実施形態の照射標的２５０ａおよび２５０ｂの図である。図６Ａに示されるように、照射標的２５０ａは、原子炉炉心１５内で発生された放射能に数時間または数日露出された後で容易に所望の同位体に変換される材料の固体の球体であってもよい。別法として、図６Ｂに示されるように、照射標的２５０ｂは、原子炉炉心１５からの放射能に数時間または数日露出された後に格納容器シェル２５１内に一様に包含される所望の同位体に変換される、固体、液体または気体の材料２５２を収容するための格納容器シェル２５１を含んでもよい。例示の実施形態の照射標的２５０ａおよび２５０ｂを使用することの考えられる１つの利点は、例示の実施形態内で使用可能である管状物内で容易に回転することがさらに可能となるように、球面を研磨して作ることができることであり、それにより、摩擦が低減するとともに、照射標的２５０が障害物に当たること、損傷すること、または、摩損することのリスクが低下する。もちろん、別のタイプの貫通通路、炉内計装案内管構成、および、装荷・脱荷システムに適合させるために、例示の実施形態内で別の形状および構成の照射標的２５０も使用可能である。

照射標的２５０内で使用される材料は、炉内計装案内管５０内で発生する放射能のための吸収断面を有する任意の材料から選択されてもよく、この吸収断面は、その材料が所望の娘生成物へと適切に変換されるのを可能にする。例えば、コバルト−５９、イリジウム−１９１、イリジウム−１９３、タングステン−１８５、タングステン−１８７などが有用な貴金属に変換され得る。同様に、モリブデン−９８、ジスプロシウム−１６４、ホルミウム−１６５、ルテチウム−１７６、カリウム−４１、ナトリウム−２３およびイッテルビウム−１６８が、種々の既知の医学的な画像処理、スキャニング、診断および治療療法で使用可能である有用な放射性同位体へと変換され得る。例示の実施形態および方法を用いることの考えられる１つの特別な利点は、各々が数時間または数日程度の短い半減期を有するこれらの後半の方の放射性同位体が、原子力発電所内の炉内計装案内管の開口部に隣接するアクセス制限領域がアクセス不可能であることによる遅延なしで、容易に生成および採取され得ることである。

特定の例として、照射標的２５０は、モリブデン−９８すなわち自然発生のモリブデンの球体として製作され得、これは、運転中の原子炉内の熱中性子束で数百時間照射されることによりモリブデン−９９に変換され、その直後に採取キャスク内で析出され、そこで、６６時間の半減期を有するモリブデン−９９は、６６時間の半減期により崩壊して６時間の半減期を有するテクネチウム−９９となる。採取キャスクは、モリブデン−９９が崩壊している間に、可能性として世界中にある医療施設に輸送され得、テクネチウム−９９のすぐに使用できるソースの状態で医療施設に提供される。

照射標的２５０は、他のすべての標的の中で知られている位置に追跡標的をさらに含むことができ、この追跡標的は、すべての他の標的とは異なる材料で製作され、それにより、照射標的２５０を追跡することまたはその位置を確認することが可能となる。例えば、最初の照射標的２５０および最後の照射標的２５０が、磁石センサによって追跡され得る強磁性材料で製作されても、または、放射能センサに検出され得る別の同位体生成物に変換されるような材料で製作されてもよい。あるいは、例えば、照射標的２５０は、照射標的２５０の既知の軸レベルで発生すると予想される放射能の量に一致するような材料および質量で製作されてもよい。照射標的２５０の検出可能な物理的特性を変化させることにより、すべての標的が例示のシステムを通って適切に移動すること、および／または、最適な量の所望される同位体生成物が照射標的２０５から生成されることが可能となり得る。
（例示の方法）
例示の実施形態の照射標的搬送・回収システムは、普通なら可能性としてアクセス不可能である原子炉内で、照射標的を連続的に適時に装荷、照射および採取するための例示の方法と共に使用可能である。図８は、例示の実施形態を用いて実行され得る例示の方法のフローチャートである。

図８に示されるように、Ｓ１００では、１つまたは複数の照射標的が原子力発電所内の照射標的搬送・回収システムに供給され得る。供給には、標的のキャッシュに定期的または連続的に供給すること、あるいは、例示の方法ですぐに使用される一定量のみを供給することが含まれてよい。Ｓ１００では、異なる種類および異なる数の照射標的を供給することができ、供給は、原子力発電所の営利的な運転中に実行されてよい。例えば、図２の例示のシステムを使用することにより、多数の炉内計装案内管５０を装填するのに必要となる多数の照射標的２５０が、共有される１つの照射標的リザーバ１２７０、または、各炉内計装案内管および関連するシステムのための複数の標的リザーバ１２７０に供給され得る。

Ｓ２００では、照射標的をＳ１００の供給箇所からアクセス制限領域内および照射のための１つまたは複数の炉内計装案内管内へと移動させるのを可能にするための貫通通路が、装荷・脱荷システムによって作られる。例えば、図２で示されるように、装荷ジャンクション１２００は、回転させることによりまたはそれ以外では別の経路を封鎖することにより、照射標的２５０をリザーバ１２７０から貫通管状物１１００内まで通過させるための通路を作ることができる。リザーバフローリミッタ１２５０が所望の数の照射標的２５０を所望の装荷ジャンクション１２００（共有されるリザーバが使用される場合には、考えられる複数のジャンクション位置の中から）の中および貫通管状物１１００の中へと解放する。上で考察したように、Ｓ２００では、複数の異なる経路を作るような機構が使用され得、これは、貫通管状物１１００内に入る照射標的２５０のための１つの経路を作るために、プランジャ１３５０を、回収経路１２１０と、貫通管状物１１００と、照射標的リザーバ１２７０との間のＴジャンクション（図示せず）まで前進させることが含まれる。Ｓ２００では、照射標的２５０は、貫通通路内への重力、空気圧力、磁力、機械力などによって移動することができる。

Ｓ２５０では、装荷・脱荷システムがリザーバを密閉し、別の流れ経路を形成し、および／または、駆動システムが照射標的にアクセスするのを可能にする間、照射標的はアクセスバリアの外側で保持され得る。例えば、図２に示されるように、照射標的２５０は、通路フローリミッタ１１０５によって停止されて装荷ジャンクション１２００までＬ１の距離だけ後退され得、装荷ジャンクション１２００が、プランジャ１３５０およびＴＩＰケーブル１３０５がＴＩＰチューブ１３１０から出て回収経路１２１０および装荷ジャンクション１２００を通って延在することできるようにするための、別の経路を作ることができ、それにより、貫通管状物１１００内の最後の照射標的２５０が付勢される。いずれのステップも同様であるが、Ｓ２５０が、単純な重力駆動システムの例では特に、省略され得ることを理解されたい。

Ｓ３００では、照射標的が貫通通路を通ってドライウェル２０および対応する炉内計装案内管などのアクセス制限領域内まで移動する。図２に示されるように、照射標的２５０はアクセスバリア４１１を貫通しかつその中にある台座４１２などの任意の構造物の周りを通るまたはそれらを貫通する貫通管状物１１００を通って、フランジ１１１０まで、さらには、原子炉容器１０内で場所をとっている炉内計装案内管５０内まで移動することができる。

Ｓ４００では、炉内計装案内管内の放射能に露出させることにより娘同位体を発生させるために、照射標的が所望の位置で、および所望の量の時間、炉内計装案内管内で保持される。図７に示されるように、照射標的２５０は、炉心１５の長さ（一部の従来のＢＷＲの炉心の場合、約１２フィート（３．６６メートル））だけ炉内計装案内管５０内を軸方向に延在していてもよく、それにより、炉心１５からの中性子束を吸収し、所望の同位体に変換される。図７の例では、照射標的２５０は、貫通管状物１１００の全体を通って延在するプランジャ１３５０によって維持され、フランジ１１１０のところで維持されて、照射標的２５０は、軸方向位置において、照射が完了するまで炉内計装案内管５０内で保持される。Ｓ４００において、バルブ、ラッチ、カウンタバランスからの重力など、を含めた別の保持機構も同様に照射標的を維持することができることを理解されたい。

Ｓ５００では、採取可能な所望の量の同位体を生成するために、照射標的が所定の時間、原子炉内に置かれた後、炉内計装案内管から取り出される。例えば、プランジャ１３５０およびＴＩＰケーブル１３０５がアクセスバリア４１１を通して引き抜かれてもよく、照射された照射標的２５０が重力または任意の別の力により炉内計装案内管５０から外へ降下してもよい。

Ｓ５５０では、照射標的を貫通通路から外れて後方に移動させるために、追加の駆動力が使用されてよい。例えば、空気圧式駆動システム５００が、噴射空気によって形成される圧力差によって、照射標的２５０を、アクセスバリア４１１によって制限されている領域から外に押し出すことができる。もちろん、貫通管状物１１００を通してアクセスバリア４１１の外側へ照射標的２５０を移動させるのに、別の機械力、磁力、電気的な力などが使用されてもよい。

Ｓ６００では、Ｓ３００での照射標的の挿入後のある時点で、装荷・脱荷システムが、照射後に採取される照射標的に出口通路を提供するために再構成される。例えば、図４に示されるように、プランジャ１３５０が、装荷ジャンクション１２００を通してＴジャンクション１２１５まで引き抜かれて、採取キャスク１２９０に入る通路が形成され得る。別法として、図４に示される例示のシステムでは、プランジャ１３５０が引き抜かれた後、装荷ジャンクション１２００は、照射された標的２５０のための採取キャスク１２９０に対して回転することも、またはそうでなければ、採取キャスク１２９０への独自の経路を作ることもできる。もちろん、例示の方法および実施形態と共に使用可能である装荷・脱荷システム内に独自の装荷・採取経路を作るために、複数のＴジャンクション、ならびに、フォーク、ディバイダ、ターンテーブル、ソーターなどの他の組み合わせが使用されてもよい。

Ｓ７００では、その中で生成された所望される同位体を含む照射された照射標的が、プラント状態にかかわらず、搬送・回収システムを通して、出荷または消費のためにアクセス可能な出口まで移動される。例えば、図３に示されるように、照射標的２５０は、重力および／または空気圧力により採取キャスク１２９０内へと誘導され得る。次いで、採取キャスク１２９０が輸送キャスクとして使用されても、または中身を代わりの輸送キャスクに移され、エンドユーザへと直接に輸送されてもよい。Ｓ７００では単一または複数の出口が使用されてよく、ここでは、複数の例示のシステムおよび炉内計装案内管からの照射標的が、単一の採取位置または個別の分離した採取位置に移される。

例示の方法は、生成物の需要、プラント状態および／または照射標的の供給に基づいて、ほとんどユーザと相互作用することなく連続的かつ自動的に実行され得る。例えば、例示のシステム１０００の種々のセンサ、フローリミッタおよび駆動装置は、例示のシステム１０００を通る照射標的２５０の移動を調整するのに使用され得る。照射標的２５０は、単一または複数の標的リザーバ１２７０から特定のシステムおよび炉内計装案内管５０へと定められたタイプごとに定められた量で供給され得、また、１つまたは複数の採取キャスク１２９０内へそれらを採取することも、同様に、所望の数、かつ、活性および娘生成物の同一性を含めた所望のタイプが特定の採取キャスク１２９０内に確実に存在するように調整され得る。さらに、ユーザまたはプラント運転員は、例示のシステム１０００の種々のセンサ、フローリミッタおよび駆動装置との通信接続を介して、例示のシステムの運転を遠隔的に追跡および制御することができる。

例示のシステムおよび例示の方法において種々の位置から通路を形成することには、プラント停止期間中などのアクセス可能時にアクセス制限領域内および原子力プラント施設内に、管状物または別の通路、および、装荷・脱荷システムを含めた通路選択システムを設置することが含まれてもよいことを理解されたい。例えば、貫通管状物１１００、リザーバ管状物１２２０、および／または、回収経路１２１０は、すべて、例示の方法の一部として設置され得る。

例示の実施形態および方法を説明してきたが、例示の実施形態を、依然として以下の特許請求の範囲の範囲内で通常の実験を通して変更または置換され得ることを当業者であれば認識するであろう。例えば、特許請求の範囲内の貫通通路、装荷・脱荷システムおよび駆動システムのタイプおよび数は図に示されて説明された特定のシステムのみに限定されず、原子力ステーションのアクセス制限領域内へ、および照射を行うための炉内計装案内管内へと照射標的を装荷するための、ならびにそれらの照射標的を採取のためにアクセス制限領域の外へ脱荷するための、別の特定のデバイスおよびシステムが、例示の実施形態と同様に使用可能であり、また、そのような別の特定のデバイスおよびシステムも同様に特許請求の範囲の範囲内にある。このような変更形態は、以下の特許請求の範囲から逸脱するものとしてみなされるべきではない。

Ｓ１００ 照射標的を供給する
Ｓ２００ 貫通通路を形成する
Ｓ２５０ 駆動システム通路を形成する
Ｓ３００ 照射標的を移動させる
Ｓ４００ 照射標的を維持する
Ｓ５００ 照射標的を取り出す
Ｓ５５０ 照射標的を駆動させる
Ｓ６００ 採取までの通路を形成する
Ｓ７００ 照射標的を採取する
１０ 原子炉圧力容器
１５ 炉心
２０ ドライウェル
５０ 炉内計装案内管
２５１ 格納容器シェル
２５２ 気体材料
４０１ 格納容器ライナ
４０２ 貫通ライナ
４１１ アクセスバリア
４１２ 原子炉台座
４３０ ＴＩＰルームウォール
５００ 空気圧式駆動システム
５０１ 空気圧式駆動システムの構成要素
５０２ 空気圧式駆動システムの構成要素
５０９ 空気圧式駆動システムの構成要素
５１０ 空気圧式駆動システムの構成要素
２５０、２５０ａ、２５０ｂ 照射標的
１０００ 照射標的搬送・回収システム
１１００ 貫通管状物
１１０５ フローリミッタ
１１１０ フランジ
１２００ 装荷ジャンクション
１２０５ プランジャシールド
１２１０ 回収回路
１２１５ Ｔジャンクション
１２２０ リザーバコネクタ
１２５０ リザーバフローリミッタ
１２７０ 照射標的リザーバ
１２８０ キャスクフィルタ
１２８１ キャスク排出シャフト
１２９０ 採取キャスク
１２９１ キャスクチューブ
１２９５ 標的カウンタ
１３００ ＴＩＰ駆動装置
１３０５ ケーブル
１３１０ ＴＩＰチューブ
１３１５ 接続位置
１３２０ ＴＩＰフィルタ
１３５０ プランジャ

Claims (10)

1. 原子炉（１０）を通して照射標的（２５０）を搬送および回収するためのシステム（１０００）であって、
   前記原子炉（１０）のアクセスバリア（４１１）の外側の起点を、前記アクセスバリア（４１１）の内側の前記原子炉（１０）内まで延在する炉内計装案内管（５０）に接続するための貫通通路（１１００）であって、前記貫通通路（１１００）では、少なくとも１つの照射標的（２５０）が前記炉内計装案内管（５０）まで横断可能である、貫通通路（１１００）と、
   前記少なくとも１つの照射標的（２５０）が横断可能である少なくとも２つの別個の経路を含む装荷・脱荷システム（１２００）とを備え、
   前記別個の経路のうちの第１の経路（１２２０）が、照射標的源（１２７０）を前記起点に接続し、
   前記別個の経路のうちの第２の経路（１２１０）が、前記起点を前記アクセスバリア（４１１）の外側の照射標的採取位置（１２９０）に接続し、
   前記装荷・脱荷システム（１２００）が、前記少なくとも１つの照射標的（２５０）の移動先に基づいて前記別個の経路のうちの１つを提供するように構成される、
   システム（１０００）。
2. 前記貫通通路（１１００）が、前記起点から前記アクセスバリア（４１１）内の貫通部を通って前記炉内計装案内管（５０）まで延在する管状物を含み、
   前記貫通通路（１１００）が、前記アクセスバリア（４１１）によって境界を定められるある領域から分離されている、
   請求項１記載のシステム（１０００）。
3. 前記装荷・脱荷システム（１２００）が、少なくとも３つの別個の経路を含み、
   前記別個の経路の第３の経路（１３１０）が、駆動システム（１３００）を前記起点に接続する、
   請求項１記載のシステム（１０００）。
4. 前記駆動システム（１３００）が、前記貫通通路（１１００）を通過し、少なくとも１つの照射標的（２５０）を前記炉内計装案内管（５０）内に移動させるような形状のプランジャ（１３５０）およびケーブル（１３０５）を含む、請求項３記載のシステム（１０００）。
5. 前記駆動システム（１３００）が、圧力差により前記貫通通路（１１００）内で前記少なくとも１つの照射標的（２５０）を移動させるように構成される空気圧式エアーシステム（５００）を含む、請求項３記載のシステム（１０００）。
6. 前記駆動システム（１３００）、前記装荷・脱荷システム（１２００）、および前記貫通通路（１１００）が、前記アクセスバリア（４１１）の外側の排出位置を除いて閉じられており、
   前記排出位置が、空中浮遊材料が前記システム（１０００）から逃げるのを防止するためのＨＥＰＡグレードのフィルタ（１２８０／１３２０）を含む、
   請求項３記載のシステム（１０００）。
7. 前記装荷・脱荷システム（１２００）が、装荷ジャンクション（１２００）と、前記別個の経路のうちの前記１つの経路を提供するＴジャンクション（１２１５）とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
8. 前記照射標的源（１２７０）が、
   前記装荷・脱荷システム（１２００）に接続される照射標的リザーバ（１２７０）と、
   前記照射標的リザーバ（１２７０）と前記装荷・脱荷システム（１２００）との間にある流量絞り手段（１２５０）と
   を含む、請求項１記載のシステム（１０００）。
9. 前記採取位置（１２９０）が、前記装荷・脱荷システム（１２００）に接続される採取キャスク（１２９０）を含み、
   前記採取キャスク（１２９０）が、漏洩なしで出荷するために、照射された照射標的（２５０）を包含するように構成される、
   請求項１記載のシステム（１０００）。
10. 同位体生成物を発生させるために原子炉（１０）を通して照射標的（３５０）を処理する方法であって、
    前記原子炉（１０）のアクセスバリア（４１１）の外側から前記原子炉（１０）の炉内計装案内管（５０）までの貫通通路（１１００）を形成するステップ（Ｓ２００）と、
    前記貫通通路（１１００）を通して照射標的（２５０）を前記炉内計装案内管（５０）内へと移動させるステップ（Ｓ３００）と、
    前記原子炉（１０）の炉心（１５）からの放射能を用いて前記照射標的（２５０）を実質的に所望の娘生成物に変換するために、前記炉内計装案内管（５０）内で前記照射標的（２５０）を維持することにより、前記炉内計装案内管（５０）内で前記照射標的（２５０）を照射するステップ（Ｓ４００）と、
    前記炉内計装案内管（５０）から前記アクセスバリアの外側の採取領域（１２９０）までの出口通路（１１００／１２９１）を形成するステップ（Ｓ６００）と、
    前記出口通路（１１００／１２９１）を通して前記照射された照射標的（２５０）を前記採取領域（１２９０）まで移動させることにより、前記照射された照射標的（２５０）を採取するステップ（Ｓ７００）と
    を含む方法。