JP2016503878A - 原子炉において共用経路の器具及び照射ターゲットを管理するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

システム及び方法が、原子炉への区別されたアクセスを可能にする。システムは、所望の時期に照射ターゲット装填及び回収システム、計器システム、及び他の外部のシステムに進入経路を提供するが、望ましくない時期においてはそのようなアクセスを制限する。システムは、空間を共用するように戦略的に配置でき、所望のシステムのみを原子炉に接続する選択機構を使用する。選択機構は、別個の経路、フォーク、ダイバータ、ターンテーブル、及び他の種類の選択部を含む。このようなシステムにおける管理方法は、異なるシステム及び機能の間で、同時かつ異なる所望の時点においてのみ、原子炉及び進入経路の使用を可能にする。既存のＴＩＰ駆動部並びに他の公知の器具及び設備システムが、アクセス制限を有する任意の核施設において使用可能であるアクセス管理システム及び方法において使用可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、原子炉において共用経路の器具及び照射ターゲットを管理するためのシステム及び方法に関する。

元素及びその特定の同位体を、親材料を適切な放射線で照射することによって所望の娘同位体への変換を生じさせることで、形成することができる。例えば、貴金属及び／又は放射性同位体を、このような照射によって形成することができる。従来、粒子加速器又は特別に設計された非商用の試験炉が、このような照射を達成し、比較的少量の所望の同位体を製造するために使用されている。

放射性同位体は、控え目な量及び種類の電離放射線を放出でき、有用な娘生成物を形成できることから、医療及び工業の様々な用途を有している。例えば、放射性同位体は、がん関連の治療、医療における撮像及び標識付け技術、がん及び他の疾患の診断、並びに医療における滅菌において有用である。

数日又は数時間程度の半減期を有する放射性同位体は、従来、加速器又は低出力の非発電用の炉において安定な親同位体を照射することによって生成される。これらの加速器又は炉は、医療又は工業の施設において現場に配置され、或いは近傍の生成施設に配置される。とりわけ寿命の短い放射性同位体は、比較的速い減衰時間及び特定の用途において必要とされる放射性同位体の正確な量ゆえに、迅速に搬送されなければならない。更に、放射性同位体の現場での生成は、一般的に、最終的な使用の施設においては費用、場所、及び／又は安全性の面で手が出しにくい煩雑かつ高価な照射及び抽出の設備を必要とする。

米国特許出願公開第２０１１／０５１８７５号明細書

典型的な実施形態は、照射ターゲット装填／回収システム、器具システム、並びに運転中又は全般的なアクセス不可の時期に原子炉へのアクセスを必要とする可能性がある他の外部のシステムなどの複数のシステムの間で原子炉の内部へのアクセスを可能にするためのシステム及び方法を含む。典型的なシステムは、外部のアクセス可能な地点から原子炉への進入経路を提供する。更に、典型的なシステムは、ユーザ又は操作者がいくつかのシステムの間でそのようなアクセスを選択的に可能／不可能にすることを可能にする。例えば、典型的な実施形態のシステムは、任意の種類の選択機構を使用して、所望のシステムだけを原子炉にアクセスする進入経路に接続する一方で、他のシステムを同じアクセスから遮断することができる。このような選択的なアクセスの管理は、異なるシステム及び機能の間での原子炉及び進入経路の多重の同時使用を可能にすることができる。例えば、器具の送入及び計装管における測定を、原子炉の炉心における照射ターゲットの照射と同時に実行することが、そのようなターゲットを選択機構によって別途出し入れできる場合に可能である。このような管理は、複数のシステム及び用途の間の干渉を軽減又は防止できる一方で、アクセス制限の時期における原子炉への意図せぬアクセス又は有害なアクセスの低減又は防止を保証する。

典型的な実施形態が、添付の図面を詳しく説明することによって更に明らかになるであろう。添付の図面において、類似の構成要素は、類似の参照番号によって表されている。添付の図面は、あくまでも例示として示されているにすぎず、それらに描かれる条項を限定するものではない。

従来の商用の原子炉の説明図である。 典型的な実施形態の照射ターゲットシステムの図であり、システム選択部はターゲット装填の状態にある。 典型的な実施形態のシステム選択部の図である。 種々の状態の典型的な実施形態のシステム選択部の図である。 典型的な実施形態のシステム選択部の図である。

本明細書は、特許書類であり、その検討及び理解においては、一般的な広い解釈の方法が適用されなければならない。本明細書において説明及び提示されるものはすべて、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に包含される主題の一例である。本明細書に開示される具体的な構造及び機能の詳細はいずれも、典型的な実施形態を製作及び使用する方法を説明する目的のためのものにすぎない。本明細書に具体的には開示されないいくつかの異なる実施形態も、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に包含され、したがって特許請求の範囲は、多数の代替の形態にて具現化可能であり、本明細書に記載の典型的な実施形態だけに限定されると解釈されてはならない。

用語「第１」、「第２」、などが、本明細書において種々の構成要素を説明して使用されるかもしれないが、これらの用語は、決してそれらの構成要素を限定するものではない。これらの用語は、あくまでも或る構成要素を別の構成要素から区別するために使用されているに過ぎない。例えば、例示の実施形態の技術的範囲から外れることなく、第１の要素を第２の要素と称することもでき、同様に、第２の要素を第１の要素と称することもできる。本明細書において使用されるとき、用語「及び／又は」は、そこに挙げられた項目のうちの１つ以上からなる任意且つすべての組み合わせを含む。

或る構成要素が、別の構成要素に対して「接続され」、「結合させられる」、「対にされる」、「取り付けられる」、或いは「固定される」など、或る空間的又は物理的関係にて言及される場合、その構成要素は、別の構成要素に対して直接的に接続され、或いは結合させられても、若しくは介在の構成要素が存在してもよい。対照的に、例えば或る構成要素が別の構成要素に対して「直接接続される」、或いは「直接結合させられる」として言及される場合、介在の構成要素は存在しない。構成要素間の関係を説明するために使用される他の用語も、同様な方法で解釈されなければならない（例えば、「の間に」に対する「の間に直接的に」、「に隣接」に対する「に直接隣接」、など）。同様に、「通信可能に接続され」などの用語は、無線での接続であっても、無線での接続でなくても、中間の機器又はネットワークなどを含む２つの機器の間の情報交換経路のあらゆる変種を含む。

本明細書において使用されるとき、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「前記（ｔｈｅ）」は、「のみ（ｏｎｌｙ）」、「単一の（ｓｉｎｇｌｅ）」、及び／又は「１つの（ｏｎｅ）」などといった用語による表現によってそのようでないことが明示的に示されない限り、単数形及び複数形の両方を含むように意図される。更に、「有する（ｈａｖｅ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、及び／又は「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの用語は、本明細書において使用される場合、そこで述べられている特徴、工程、動作、構成要素、思想、及び／又は構成部品の存在を指定しているが、それ自身は１つ以上の他の特徴、工程、動作、構成要素、構成部品、思想、及び／又はこれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことを、理解できるであろう。

また、後述される構造及び動作が、説明及び／又は図面に記載の順序とは異なる順序で生じてもよいことに、注意すべきである。例えば、連続して示された２の動作及び／又は図が、関係する機能／活動に応じて、実際には同時に実行されてもよく、場合によっては逆順で実行されてもよい。同様に、後述される典型的な方法における個々の動作は、後述される単独の動作に加えて、循環又は他の一連の動作をもたらすように、反復的に実行されても、個別に実行されても、或いは順次的に実行されてもよい。後述される特徴及び機能を任意の有効な組み合わせにて有するあらゆる実施形態が、典型的な実施形態の技術的範囲に包含されると見なされるべきである。

図１は、典型的な実施形態及び典型的な方法において使用することができる従来の原子炉圧力容器１０の説明図である。原子炉圧力容器１０は、例えば世界中で従来発電用として使用されている１００ＭＷｅ級又は更に大型の商用軽水炉であってよい。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、原子炉容器１０の動作中に原子炉容器１０へのアクセスを防止するように機能するアクセス障壁４１１内に収容されている。本明細書において定義されるとおり、アクセス障壁は、安全性及び放射線などの運転上の危険に起因して、原子炉の運転中に或る領域について人間のアクセスを防止するあらゆる構造体である。したがって、アクセス障壁４１１は、原子炉運転中は密閉されてアクセス不可能である封じ込め用の建物、原子炉の周囲の領域を囲むドライウェルの壁、原子炉遮蔽壁、計装管５０へのアクセスを防止する人間の動作に対する障壁、などであってよい。

ドライウェル２０として知られる原子炉容器１０の下方の空洞が、ポンプ、ドレイン、計装管、及び／又は制御棒駆動装置など、容器に仕える機器を収容する役割を果たす。図１に示され、本明細書において定義されるように、少なくとも１つの計装管５０が、容器１０内に延び、炉心１５の運転中に核燃料並びに比較的高レベルの中性子束及び他の放射線を含む炉心１５の付近へと延び、炉心１５へと延び、或いは炉心１５を貫いて延びている。従来からの原子炉に存在し、本明細書において定義されるように、計装管５０は、容器１０内に入れられ、容器１０の外部で開口しており、容器１０の外部から炉心１５に近接する位置への空間的なアクセスを、計装管５０によって原子炉の内部及び炉心から依然として物理的に隔てつつ、可能にしている。計装管５０は、おおむね円筒形であってよく、容器１０の高さにつれて広がってよいが、他の計装管の形状も、この業界において見ることができる。計装管５０は、例えば約１〜０．５インチの内径を有することができる。

計装管５０の末端は、原子炉容器１０の下方においてドライウェル２０内に位置することができる。従来、計装管５０は、中性子検出器及び他の種類の検出器を、ドライウェル２０内の下端に位置する開口を通って計装管５０内に挿入することを可能にする。これらの検出器を、炉心１５内の状態を監視するために、計装管５０を通って上方へと延ばすことができる。従来の監視装置の種類の例として、広領域検出器（ＷＲＮＭ）、中性子源領域監視装置（ＳＲＭ）、中間領域監視装置（ＩＲＭ）、及び移動式炉心内プローブ（ＴＩＰ）が挙げられる。計装管５０及び計装管５０に挿入されたあらゆる監視装置へのアクセスは、従来、封じ込め及び放射線の危険ゆえに、運転の停止時に限られている。

容器１０が、商用の沸騰水型原子炉において一般的に見られる構成要素とともに示されているが、典型的な実施形態及び方法は、原子炉内に延びる計装管５０又は他のアクセス管を有してい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る。例えば、１００メガワット未満〜数ギガワットの定格出力を有し、図１に示した位置とは異なるいくつかの位置に計装管を有している加圧水型原子炉、重水炉、黒鉛減速型原子炉、などが、典型的な実施形態及び方法において使用可能であろう。したがって、典型的な方法において使用可能な計装管は、さまざまな種類の原子炉の炉心の流束への囲まれたアクセスを可能にする炉心の周囲の任意の配置であってよい。

本出願の出願人は、炉心１５の運転又は補給を妨げることなく短期間の放射性同位体を大規模な方法で比較的迅速かつ常に生成するために、計装管５０を使用できることに気が付いた。更に、本出願の出願人は、アクセス障壁４１１の内側の領域へのアクセスのために運転中の原子炉を停止させる必要なく、短期間の放射性同位体を生成し、アクセス障壁４１１の内側から取り出す必要性を認識した。典型的な方法は、方法例は、照射ターゲットを計装管５０に挿入し、動作中又は放射線を生成している炉心１５に照射ターゲットを曝すことで、中性子束及び動作中の炉心１５において一般的に遭遇される放射線に照射ターゲットを曝すことを含む。炉心の流束が、時間の経過につれて、照射ターゲットの大部分を、医療の用途に使用することができる短期間の放射性同位体などの有用な放射性同位体に変換する。その後に、照射ターゲットを、たとえ継続中の炉心１５の動作の最中であっても、計装管５０から引き出し、医療及び／又は工業における使用のために取り出すことができる。

本出願の出願人は、計装管５０において生成される放射性同位体の量を最大化する必要性を理解しているが、このような必要性が、動作中のアクセス障壁４１１を貫く比較的少数の繊細な経路によって制限されていることも認識している。そのようなアクセス障壁４１１を貫く経路は、ＴＩＰの実行時に計装管５０に挿入されるＴＩＰプローブなど、既存の器具との適合性を必要とする可能性がある。典型的な実施形態及び方法は、照射ターゲット２５０を計装管５０に第１のアクセス地点から出し入れできるようにする一方で、ＴＩＰ管を他の場合において計装管５０に第２のアクセス地点から確実に出し入れできるようにすることで、この課題に対処する。このように、計装管５０の複数の動作及び用途を、原子力発電所などのアクセスが難しい環境において安全に達成することができる。

図２は、進入経路と、装填／回収システムと、駆動システムとを有する典型的な実施形態の照射ターゲット送入／回収システム１０００の概略図である。図２は、装填の構成にあるときの典型的なシステム１０００の種々の構成要素を示しており、その各部分は、本出願と同時に係属中の２０１１年１２月２８日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔａｒｇｅｔｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ ａ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅａｃｔｏｒ」という名称の出願第１３／３３９，３４５号において説明されており、この出願は、その全体がここでの言及によって本明細書に援用される。図２に示されるとおり、典型的な実施形態の照射ターゲット送入／回収システム１０００は、タイムリー、自動的、且つ／又は消費を促進する方法での照射ターゲットの装填、照射、及び回収を促進するための１つ以上の構成様子を含むことができ、或いは使用することができる。システム１０００は、１つ以上の照射ターゲットのためにアクセス障壁４１１の外部から計装管５０への経路を提供する進入経路と、アクセス障壁４１１の外部において新たな照射ターゲットの挿入及び照射ターゲットの回収を可能にする装填／回収システムと、照射ターゲットを計装管５０と典型的な実施形態のシステム１０００における装填／回収との間で移動させる駆動システムとを備える。

典型的な実施形態のシステム１０００における進入経路は、照射ターゲット２５０のために、アクセス障壁４１１の外側の回収又は装填領域などのアクセス可能位置と１つ以上の計装管５０との間の信頼できる移動経路を提供し、したがって照射ターゲット２５０を、照射のために、この経路において、運転中の原子炉炉心１５内又はその付近の位置に移動させることができる。典型的な経路は、典型的な実施形態のシステム１０００において、アクセス可能位置と運転中の原子炉炉心との間の照射ターゲットの輸送経路をもたらすために、管類、フレーム、ワイヤ、チェーン、コンベア、など、単独又は組み合わせにて使用される多数の送入機構を含むことができる。図２に示される具体的な例として、進入経路は、装填用合流部１２００と原子炉内の計装管５０との間をいくつかの部分にて延び、或いは連続的に延びる貫通管１１００（１１００ａ及び１１００ｂを含む）を備えることができる。

貫通管１１００は、可撓又は堅固であってよく、照射ターゲット２５０を貫通管１１００に進入させ、且つ／又は貫通管１１００を通って進入させること、並びに種々の構造体及び貫通物をアクセス障壁４１１の内側及びアクセス障壁４１１の内部において案内することを、適切に可能にするようなサイズを有することができる。貫通管１１００は、連続的に密封されても、或いは接続の分岐合流点などに開口を備えてもよい。貫通管１１００は、他の管及び／又は構造体との合流が可能であり、更には／或いは中断を含むことができる。接合部及び／又は存在しうる終点／起点において密封及び堅固に嵌め合わせられた貫通管１１００について考えられる１つの利点は、貫通管１１００が、ターゲットの取り出しに使用することができる空気圧をより良好に維持できる点にあり、照射ターゲット２５０及び典型的な実施形態のシステム１０００において照射生成物として形成されるあらゆる生成物（気体、流体、固体、粒子、など）の更なる封じ込めを提供できる点にある。

貫通管１１００を、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、運転中の原子炉の環境において自身の物理的な特性を維持し、自身に接触する照射ターゲット２５０からの物質と有意に反応したり、そのような物質を取り込んだりすることがない材料で製作することができる。貫通管１１００は、円筒形であってよく、或いは照射ターゲット２５０の貫通管１１００への進入及び／又は通過を可能にする任意の他の形状であってよい。例えば、貫通管１１００は、０．５インチの直径を有するおおむね円形の断面と、球形の照射ターゲット２５０が貫通管１１００内を転がることを可能にする滑らかな内側表面とを有することができる。そのような典型的な貫通管１１００の使用の１つの潜在的な利点は、内部での着実な照射ターゲットの移動のための計装管５０におおむね一致する直径及び配置であってよいが、移動を制限する配置、形状、及びサイズなど、貫通管１１００又は典型的な実施形態において使用される任意の他の進入経路の別の配置、形状、及びサイズが、所望され、好都合であり、使用されるかもしれない。

典型的な実施形態のシステム１０００に用いられる貫通管１１００は、照射ターゲットをアクセス障壁４１１の外側において貫通管１１００に出し入れすることができる装填用合流部１２００に位置する起点からの経路を提供する。例えば、図２に示されるとおり、貫通管１１００は、照射ターゲット２５０を、装填用合流部１２００から、例えば鋼製のライニングを備える鉄筋コンクリート製の閉じ込め壁又はドライウェル壁或いは従来の原子力発電所における任意の他のアクセス制限であってよいアクセス障壁４１１に導く。

典型的な実施形態のシステム１０００において使用することができる進入経路は、照射ターゲット２５０を計装管５０に進入させることができるアクセス障壁４１１を貫いて原子炉容器１０に至る経路を提供する。例えば、図２に示されるように、貫通管１１００は、アクセス障壁４１１を貫通し、計装管５０まで延びている。貫通管１１００は、既存のＴＩＰ管貫通部など、アクセス障壁４１１の既存の貫通部を通過でき、或いは貫通管１１００のために作られた新たな貫通部を使用してもよい。貫通管１１００は、計装管５０に到達する前に、アクセス障壁４１１の内側の任意の他の物体を通り抜け、或いは通過する。

環状の原子炉台座４１２が、原子炉容器１０の直下においてドライウェル２０に存在してもよく、貫通管１１００は、図２において台座４１２の貫通部を通過して図示されている。進入経路が、図２に貫通管１１００によって示されている特定の典型的な経路の他に、いくつかの異なる経路を辿ることができ、種々の原子炉の設計において種々の障害物を通り抜けることができることを、理解すべきである。同様に、進入経路は、必ずしも一貫的又は一様である必要はなく、例えば貫通管１１００が、台座４１２の貫通部の両側で終わり、台座４１２の貫通部に接続され、照射ターゲット２５０が貫通管１１００の間の貫通部を通過可能であってよい。

典型的な実施形態のシステム１０００において使用することができる進入経路は、計装管５０で終わっても、計装管５０の内部で終わってもよい。図２に示されるように、貫通管１１００は、貫通管１１００から計装管５０への照射ターゲット２５０の通過を可能にする計装管５０の基部に位置するフランジ１１１０を終端とする。同様に、貫通管１１００を、原子炉の壁４１１及び／又は台座４１２を貫く単一の貫通部からいくつかの計装管５０へのアクセスを提供するインデクサに接続することができる。そのようなシステムは、本出願と同時に係属中である２０１２年５月２２日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔａｒｇｅｔｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｕｂｅｓ ｉｎ ａ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅａｃｔｏｒ」という名称の出願第１３／４７７，２４４号に記載されており、この出願は、その全体がここでの言及によって本明細書に援用される。

典型的な実施形態において使用することができる進入経路は、一部分又は全体が既存であってよく、更には／或いは予め計画された停止の際などの原子力発電所の封じ込め領域及び／又はアクセス制限領域へのアクセス時に設置されてよい。例えば、貫通管１１００を、停止の際にアクセス障壁４１１に設置することができ、貫通管１１００をアクセス障壁４１１及び台座４１２の貫通部に通し、アクセス障壁４１１の内側の領域及び原子炉容器１０の下方のドライウェル２０において移動させて固定し、更にフランジ１１１０に固定することができる。貫通管１１００のうちのアクセス障壁４１１の外部に延びる部分は、任意の時点において装填用合流部１２００に設置可能である。貫通管１１００を、照射ターゲット２５０を計装管５０に出し入れすべく移動させることができる経路を保ちつつ、アクセス障壁４１１の内部の種々の地点において固定でき、且つ／又はドライウェル２０又はアクセス障壁４１１によって境界付けられる他の空間における混雑又は混乱を最小限にするように既存の設備を迂回させることができる。やはり、ワイヤガイド、メッシュ、区画、掘削トンネル、などを含む他の進入経路が、封じ込め部分などのアクセス制限領域の外部から動作中の原子炉の計装管への経路を提供するために、典型的な実施形態において使用可能である。

システム１０００は、全体が二重目的であってよく、ＴＩＰ駆動部或いは他の器具及び原子炉構成部品とともに等しく使用されてよい。或いは、システム１００は、自身の駆動機構、経路、リザーバ、などを備え、他の器具又はＴＩＰ駆動部との使用を排除して、同位体の製造及び回収に専用であってもよい。或いは、システム１０００は、一部において排他であり、他の部分において共用であってよい。例えば、台座４１２及び／又はドライウェル２０の外側において、典型的な実施形態のシステム１０００は、照射ターゲットの生成及び回収に専用であってよい。台座４１２及びドライウェル２０の内部においては、空間が貴重である可能性があり、新たな専用の構成部品の設置及び／又は他の構成部品の移動は、望ましくないかもしれず、したがって典型的なシステム１０００は、従来のＴＩＰ駆動部及び器具と経路を共用することができる。

二重の共有の機能は、いくつかの方法で達成することができる。例えば、図２に示されるように、台座４１２の内部において、進入経路１１００は、照射ターゲット２５０及びＴＩＰの通過を含む他の従来の装置の両方を搬送するために使用することができる共用の進入経路１１００ｂであってよい。台座４１２の外側において、進入経路は、照射ターゲット２５０の搬送及び回収にのみ用いられる専用の経路１１００ａであってよい。システム選択部６３０が、いくつかのシステムの間で台座４１２の内側の少なくとも共用の進入経路１１００ｂへのアクセスを選択的に提供することができる。例えば、既存のＴＩＰ管３００及び専用の経路１１００ａを、システム選択部６３０を介して共用の経路１１００ｂに選択的に接続することができる。当然のことながら、２つ以上のシステム選択部６３０が、典型的なシステム１０００において使用可能であってよく、更には／或いはシステム選択部６３０を、台座４１２の外側以外の地点において、複数の既存のシステム及び／又は新たなシステムに共用の経路へのアクセスを提供するために使用することができる。

システム選択部６３０は、任意の所望の時点において、共用の経路１１００ｂへのアクセスを選択的に提供することができる。例えば、専用の経路１１００ａに、照射ターゲットの挿入及び／又は回収時にアクセスすることができる一方で、すべての照射ターゲット２５０が回収されたとき、又はすべての照射ターゲット２５０が特定の計装管５０内に保持されているときなど、照射ターゲット２５０が共用の経路１１００ｂを使用していないとき、ＴＩＰ管３００に、標準的なＴＩＰの実行においてアクセスすることができる。このように、照射ターゲットの照射及びＴＩＰの実行を、複数の計装管に対して同時に実行することができる。システム選択部６３０を、例えば時間枠及び／又は検出される設備の状態に基づいて、手動、遠隔操作、及び／又は自動で動作させることができる。同様に、システム選択部６３０は、代理人事件番号５．００２０．１（２４ＩＧ２５９３３０）にて本出願と一緒に出願された本出願と同時に係属中のＲｕｎｋｌｅらによる出願「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｍｏｖｉｎｇ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔａｒｇｅｔｓ ｉｎ ａ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅａｃｔｏｒ」における保持機構及び他のシステムと一緒に使用可能であってよく、この出願は、その全体がここでの言及によって本明細書に援用される。更に、システム選択部６３０は、援用される出願第１３／４７７，２４４号に記載のシステムにおいて、システムの選択のためにこの出願に記載の種々の機構を置き換え、更には／或いはこの出願に記載の機構と一緒に使用するために、フランジ１１１０において使用可能であってよい。

図３は、典型的な実施形態のシステム選択部６３０の断面を示す図である。図３に示されるとおり、典型的な実施形態のシステム選択部６３０は、少なくとも１つのモータ６３４に接続された選択ブロック６３３を備える。選択ブロック６３３は、その位置に応じて、いくつかの異なる経路を提供する。例えば、選択ブロック６３３は、互いに上下方向に離れて位置する開口部を有する２つの別個の経路６３１及び６３２を含むことができる。別個の上側の経路６３２が、照射ターゲットの装填及び回収のシステムの構成部品に仕える専用の経路１１００ａに接続可能である一方で、別個の下側の経路６３１は、従来のＴＩＰ駆動部並びにセンサ又は他の機器に仕えるＴＩＰ管３００に接続可能である。選択ブロック６３３の上下方向における位置に基づいて、経路６３１及び６３２のうちの一方だけを、計装管５０（図２）に向かう共用の経路１１００ｂに整列させ、この経路１１００ｂに開くことができる。例えば、図３に示されるとおり、ＴＩＰ管３００及びＴＩＰ管３００内の器具のみが共用の経路１１００ｂ及び計装管にアクセスできる一方で、専用の経路１１００ａ及び専用の経路１１００ａを通って移動する照射ターゲットは共用の経路１１００ｂから遮断されるように、別個の下側の経路６３１だけが、共用の経路１１００ｂにつながる。選択ブロック６３３の上下移動によって、この機能を逆転させることができる。

選択ブロック６３３は、運転中の原子炉の環境並びに放射性同位体及び器具の搬送に適合する種々の材料で製造することができる。例えば、選択ブロック６３３について、アルミニウム又はステンレス鋼合金が使用可能であり、高品位なプラスチック又はセラミックスも使用可能である。別個の経路６３２及び６３１は、同じ材料から形成されてよく、有意な物質の取り込み又は引っ掛かりを伴わない経路６３１及び６２１の滑らかな通過をもたらすために、比較的平滑かつ連続的な内面と、想定される器具及び照射ターゲット２５０に一致する形状とを有することができる。照射ターゲット２５０が、いくつかの典型的な実施形態のシステムにおいては、球状であるとして示されているが、経路６３２及び／又は６３１が、角柱形、オブロイド（ｏｂｌｏｉｄ）、ワイヤ、チェーン、などを含む照射ターゲット及び器具の両方の種々の形状及び構成に対応するような形状及びサイズであってよいことを、理解すべきである。

典型的な実施形態のシステム選択部６３０は、密封されたピストン６３５及びモータ６３４の歯車と噛み合う溝を備えることができるクランクシャフト６３８を介し、或いは任意の他の駆動の構成を介して、選択ブロック６３３をモータ６３４に接続することができる。例えば、モータ６３４を、モータ６３４の正確な半回転によって経路６３２及び６３１の間の切り替えに必要な距離だけ選択ブロック６３３が移動するように寸法付け、クランクシャフト６３８にキーで取り付けることで、選択ブロック６３３の位置の信頼性及び予測性を改善することができる。典型的な実施形態のシステム選択部６３０は、モータ６３４に適切な制御を提供するために、１つ以上の電気スイッチ及びアクチュエータ６３６を更に備えることができる。例えば、スイッチ及びアクチュエータ６３６を、選択ブロック６３３の確実な移動のためのモータ６３４の正確な回転をもたらすように設定でき、更に／或いはアクチュエータ６３６を、所望の事例において選択ブロック６３３を適切な時点で移動させるようにプログラムすることができる。このようにして、典型的な実施形態のシステム選択部６３０は、自身によるフェールセーフと標準的な動作特性とを有する自己完結の動作ユニットであることができる。当然ながら、遠方のユーザが適切な信号伝達を通じて選択ブロック６３３の作動及び移動方向を指示することができ、且つ／又はシステム選択部６３０が状態、位置、エラー、などについてのフィードバックをユーザに提供できるように、制御室又は他の外部の操作者からの遠隔通信を、任意の通信接続を介して、典型的な実施形態のシステム選択部６３０に提供してもよい。

図４ａ及び４ｂは、典型的な実施形態のシステム選択部６３０の側面図であり、選択ブロック６３３の２つの異なる状態を示している。図４ａにおいては、別個の上側の経路６３２だけが共用の進入経路１１００ｂにつながり、この進入経路１１００ｂに接続された計装管へのアクセスを有するように、ピストン６３５及び選択ブロック６３３が下降している。この状態において、完全な進入経路１１００が、１１００ａと１１００ｂとの間に形成され、計装管及び装填／回収システムについて照射ターゲットの装填及び／又は回収をもたらすことができる。この状態において、別個の下側の経路６３１は、共用の進入経路１１００ｂに接続されておらず、この状態においては遮断されている。或いは、ＴＩＰ器具の選択ブロック６３３への進入さえも更に防止及び／又は阻止するために、ＴＩＰ管３００は、図４ａの状態において、別個の下側の経路６３１につながっていなくてもよい。図４ｂにおいては、別個の下側の経路６３１だけが共用の進入経路１１００ｂにつながり、この進入経路１１００ｂに接続された計装管へのアクセスを有するように、ピストン６３５及び選択ブロック６３３が上昇している。この状態においては、完全な進入経路が、ＴＩＰ管３００と共用の進入経路１１００ｂとの間に形成され、照射ターゲット及び照射ターゲットの回収／装填システムとの相互作用を生じることなくＴＩＰ又は他の器具を計装管に出し入れするためのアクセスを提供することができる。この状態において、別個の上側の経路６３２は、共用の進入経路１１００ｂに接続されておらず、この状態においては遮断されている。或いは、照射ターゲットの選択ブロック６３３への進入さえも更に防止及び／又は阻止するために、照射ターゲットの進入経路１１００ａは、図４ａの状態において、別個の上側の経路６３２につながっていなくてもよい。

図５は、選択ブロック６３３（図３）並びに選択ブロック内の別個の経路６３１及び６３２（図３）の特定の位置によって種々の入り口及び出口１１００ａ、１１００ｂ、３００を受け入れて整列させることができる外側フレーム６３９を備える典型的な実施形態のシステム選択部６３０を示す図である。外側フレーム６３９は、典型的な実施形態のシステム選択部６３０によって選択的に整列させられてはいない経路を、末端において遮断するようにも機能することができる。このようにして、ただ１つのシステムのみが、共用の進入経路１１００ｂ及び共用の進入経路１１００ｂに接続された計装管５０（図２）への最終的なアクセスを有することができる。典型的な実施形態のシステム選択部６３０においては、外側フレーム６３９の遮断の性質ゆえに、整列していないシステムを、アクセス又は閉塞或いは故障の発生から更に保護することができる。更に、典型的な実施形態のシステム選択部６３０と相互作用するシステムの間の種々の入り口及び出口が、任意の位置又は向きを有することができ、例えば図５において、ＴＩＰ管３００及び専用の進入経路１１００ａが、図３〜５の例とは反対の上下位置にあることを、理解すべきである。

典型的な実施形態のシステム選択部６３０は、選択ブロック６３３における上下の区別の機能を有するものとして示されているが、進入経路又は駆動モータに対して水平方向又は他の斜めの選択ブロック６３３の移動、駆動、及び配置も、典型的な実施形態において使用可能であることを、理解すべきである。例えば、モータ６３４は、選択ブロック６３３において横並びであってよい２つ以上の別個の経路６３１／６３２の間の選択のために、クランクシャフト６３８、ピストン６３５、及び選択ブロック６３３を水平方向に駆動することができる。更に、ただ１つの選択ブロック６３３によって３つ以上の別個の経路を提供することもでき、いくつかの別個の活動及び計装管５０（図２）へのアクセスの必要性に対処しつつ、いくつかの他の不要な経路を遮断するために、ただ１つの共用の進入経路１１００ａへの３つ以上の別個のアクセス経路を生み出すことができることを、理解すべきである。

また更に、システム選択部６３０について、他の構成も、システム１０００における典型的な実施形態として使用可能であることを、理解すべきである。例えば、回転式のＹ字管を、異なる時点において計装管へのアクセスを必要とする種々のシステムの間の区別に使用することができる。或いは、システム選択部６３０は、上下方向又は水平方向の移動を使用する代わりに、例えば回転するターンテーブルを使用することができる。また更に、システム選択部６３０は、原子炉の環境において共有アクセスのための複数のシステムの間の区別に使用することができる種々の公知のダイバータ（ｄｉｖｅｒｔｅｒ）、セレクタ、ゲート（ｇａｔｉｎｇ）機構、及びルータを使用することができる。

このように、典型的な実施形態及び方法を説明したが、典型的な実施形態について、依然として以下の特許請求の範囲の技術的範囲の中で、ありふれた実験を通じて変更及び置き換えが可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。例えば、種々の進入経路を選択するシステム選択部の種類及び位置は、図面に提示及び説明された特定のシステムに限定されず、原子力発電所のアクセス制限領域又は計装管に機器をアクセスさせるための１つの経路を確実に選択するための他の特定の装置及びシステムも、典型的な実施形態として同様に使用可能であり、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。更に、典型的なシステム及び方法が、公知の軽水炉の設計、黒鉛減速炉、及び／又は溶融塩原子炉、並びに任意の他の原子力施設の設計など、原子炉への無制限なアクセスを防止するアクセス障壁を有する任意の種類の原子力施設において使用可能であることを、理解すべきである。そのような変種は、以下の特許請求の範囲の技術的範囲から外れるものとみなされるべきではない。

１０ 原子炉圧力容器
１５ 炉心
２０ ドライウェル
５０ 計装管
１００ システム
２５０ 照射ターゲット
３００ ＴＩＰ管
４１１ アクセス障壁
４１２ 原子炉台座
６３０ システム選択部
６３１ 経路
６３２ 経路
６３３ 選択ブロック
６３４ モータ
６３５ ピストン
６３６ アクチュエータ
６３８ クランクシャフト
６３９ 外側フレーム
１０００ 照射ターゲット送入／回収システム
１１００ 貫通管、進入経路
１１００ａ 専用の経路、進入経路
１１００ｂ 共用の進入経路
１１１０ フランジ
１２００ 装填用合流部

Claims (20)

1. 原子炉への照射ターゲット（２５０）及び器具のアクセスを管理するためのシステム（１０００）であって、
   原子炉のアクセス障壁（４１１）の外側の起点を、前記アクセス障壁（４１１）の内側の原子炉に延びている計装管（５０）に接続しており、少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）及び器具を、前記計装管（５０）に移動させることができ、少なくとも１つの器具用経路（３００）及び前記器具用経路（３００）とは別個の少なくとも１つの照射ターゲット用経路（１１００ａ）の一方と、少なくとも１つの共用の経路（１１００ｂ）とを含んでいる進入経路（１１００）と、
   前記器具用経路（３００）及び前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）の一方だけを前記共用の経路（１１００ｂ）に接続して前記進入経路（１１００）を形成するように構成された選択部（６３０）とを備えるシステム（１０００）。
2. 前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）は、照射ターゲット装填／回収システムに接続され、
   前記器具用経路（３００）は、ＴＩＰシステムに接続される、
   請求項１に記載のシステム（１０００）。
3. 前記選択部（６３０）は、原子炉の台座（４１２）に配置されている、請求項１に記載のシステム（１０００）。
4. 前記共用の経路（１１００ｂ）は、前記選択部（６３０）を前記計装管（５０）に接続し、完全に前記台座（４１２）の内側を延びており、前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）及び前記器具用経路（３００）は、完全に前記台座（４１２）の外側を延びている、請求項３に記載のシステム（１０００）。
5. 前記共用の経路（１１００ｂ）は、前記選択部（６３０）を複数の計装管（５０）に接続している、請求項１に記載のシステム（１０００）。
6. 前記アクセス障壁（４１１）は、原子炉の封じ込めの建物である請求項１に記載のシステム（１０００）。
7. 前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）及び前記共用の経路（１１００ｂ）の内部を移動することができる少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）
   を更に備える、請求項１に記載のシステム（１０００）。
8. 前記少なくとも１つの照射ターゲット（２５０）は、複数の照射ターゲットであり、前記複数の照射ターゲットは、球状である、請求項７に記載のシステム（１０００）。
9. 前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）及び前記共用の経路（１１００ｂ）は、照射ターゲット装填／回収システムを、前記選択部（６３０）を介して前記計装管（５０）に連続的に接続する管であり、
   前記管は、前記複数の照射ターゲットを管内で転がすことができるように寸法付けられている、請求項８に記載のシステム（１０００）。
10. 前記選択部（６３０）は、
    前記器具用経路（３００）にだけつながるように構成された第１の選択経路（６３１）と、
    前記第１の選択経路（６３１）とは別であり、前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）にだけつながるように構成された第２の選択経路（６３２）と
    を備えている、請求項１に記載のシステム（１０００）。
11. 前記選択部（６３０）は、前記第１及び第２の選択経路（６３１、６３２）を含んでいる可動ブロック（６３３）を更に備え、前記第１及び第２の選択経路（６３１、６３２）の一方だけが、前記可動ブロック（６３３）の位置に基づいて前記共用の経路（１１００ｂ）につながる、請求項１０に記載のシステム（１０００）。
12. 前記選択部（６３０）は、少なくとも１つのモータ（６３４）と、前記可動ブロック（６３３）を前記モータ（６３４）に接続するピストン（６３５）とを更に備え、前記モータ（６３４）は、前記可動ブロック（６３３）を前記位置に移動させるべく回転するように構成されている、請求項１１に記載のシステム（１０００）。
13. 前記選択部（６３０）は、前記共用の経路（１１００ｂ）に接続されていない前記第１及び第２の選択経路（６３１、６３２）の少なくとも一方を遮断するように構成された外側フレーム（６３９）を更に備える、請求項１１に記載のシステム（１０００）。
14. 原子炉への器具及び照射ターゲット（２５０）のアクセスを管理する方法であって、
    照射ターゲット用経路（１１００ａ）を共用の経路（１１００ｂ）と組み合わせることで、原子炉のアクセス障壁（４１１）の外側から原子炉の少なくとも１つの計装管（５０）への第１の進入経路を生成することと、
    前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）及び前記共用の経路（１１００ｂ）を通って前記計装管（５０）に照射ターゲット（２５０）を出し入れすることと、
    前記第１の進入経路を無効にし、器具用経路（３００）を共用の経路（１１００ｂ）と組み合わせることで、前記アクセス障壁（４１１）の外側から原子炉の前記計装管（５０）への第２の進入経路を生成することと、
    前記器具用経路（３００）及び前記共用の経路（１１００ｂ）を通って前記計装管（５０）に器具を出し入れすることとを含む方法。
15. 前記照射ターゲット（２５０）を前記計装管（５０）内に保つことによって前記計装管（５０）内の前記照射ターゲット（２５０）を照射することで、原子炉の炉心（１５）からの放射線で前記照射ターゲット（２５０）を所望の娘生成物に実質的に変換すること
    を更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記照射及び前記器具の出し入れは、前記少なくとも１つの計装管（５０）のうちの別個の計装管（５０）において同時に実行される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の進入経路の生成及び前記第２の進入経路の生成は、前記第１又は第２の進入経路を形成するために前記器具用経路（３００）及び前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）の一方だけを前記共用の経路（１１００ｂ）に接続するように構成された選択部（６３０）を動作させることを含む、請求項１４に記載の方法。
18. 前記選択部（６３０）は、原子炉のドライウェル（２０）のすぐ外側に配置され、前記アクセス障壁（４１１）は、原子炉の封じ込めの構造体である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記選択部（６３０）は、
    前記器具用経路（３００）にだけつながるように構成された第１の選択経路（６３１）と、
    前記第１の選択経路（６３１）とは別であり、前記照射ターゲット用経路（１１００ａ）にだけつながるように構成された第２の選択経路（６３２）と、
    前記第１及び第２の選択経路（６３１、６３２）を含んでいる可動ブロック（６３３）と
    を備えており、
    前記第１及び第２の選択経路（６３１、６３２）の一方だけが、前記可動ブロック（６３３）の位置に基づいて前記共用の経路（１１００ｂ）につながる、請求項１７に記載の方法。
20. 照射ターゲット（２５０）及び器具を管理するためのシステム（１０００）であって、
    計装管（５０）を備えている原子炉と、
    器具及び照射ターゲット（２５０）を、原子炉のアクセス障壁（４１１）の外側と前記計装管（５０）との間で出し入れするための手段と
    を備えており、
    前記手段は、前記アクセス障壁（４１１）の内側へのアクセスを前記照射ターゲット（２５０）及び前記器具に選択的に提供するように構成された少なくとも１つの選択部（６３０）を備えているシステム（１０００）。