JP2022073336A - カプセルユニット、カプセルユニットの組み立て方法及び放射性同位体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性同位体の原料を計装管に適切に挿入する。【解決手段】カプセルユニットは、放射性同位体の原料であるＲＩ原料が収納されるケース部と、前記ケース部の端部に取り付けられる被連結部と、前記ケース部に接続される連結部と、を含むカプセルを複数有し、前記連結部が、他の前記カプセルの前記被連結部に接続されている。【選択図】図５

Description

本発明は、カプセルユニット、カプセルユニットの組み立て方法及び放射性同位体の製造方法に関する。

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。

特許第５７９８３０５号公報

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。

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カプセルユニット、カプセルユニットの組み立て方法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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るカプセルユニットは、放射性同位体の原料であるＲＩ原料が収納されるケース部と、前記ケース部の端部に取り付けられる被連結部と、前記ケース部に接続される連結部と、を含むカプセルを複数有し、前記連結部が、他の前記カプセルの前記被連結部に接続されている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るカプセルユニットの組み立て方法は、放射性同位体の原料であるＲＩ原料が収納されるケース部、及び前記ケース部の端部に取り付けられる被連結部を含む複数のカプセルを含むカプセルユニットの組み立て方法であって、前記カプセルの被連結部と他の前記カプセルの連結部を接続して、前記カプセルと他の前記カプセルとを連結することで、前記カプセルユニットを組み立てるステップを含む。

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、前記カプセルユニットを、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する。

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は、計装管を説明する概略側面図である。 図３は、本実施形態に係るカプセルユニットの模式図である。 図４は、本実施形態に係るカプセルの模式的な断面図である。 図５は、本実施形態に係るカプセルの模式的な一部断面図である。 図６は、本実施形態に係るカプセルの模式的な一部断面図である。 図７は、カプセルユニット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８は、カプセルユニット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は、本実施形態に係るカプセルの第１変形例を示す模式図である。 図１０は、本実施形態に係るカプセルの第２変形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第３変形例を示す模式図である。 図１２は、本実施形態に係るカプセルの第３変形例を示す模式図である。 図１３Ａは、本実施形態に係るカプセルの第４変形例を示す模式図である。 図１３Ｂは、本実施形態に係るカプセルの第４変形例を示す模式図である。 図１４は、本実施形態に係るカプセルの第５変形例を示す模式図である。 図１５は、本実施形態に係るカプセルの第６変形例を示す模式図である。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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カプセル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。

（カプセルユニット）
図３は、本実施形態に係るカプセルユニットの模式図である。本実施形態に係るカプセルユニット１０は、連結された複数のカプセル１２で構成されており、計装管１４７Ａ内に挿入される。カプセル１２は、内部にＲＩ（Ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ）原料Ｍが収納される容器である。

（ＲＩ原料）
ＲＩ原料Ｍ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。

（カプセル）
図４は、本実施形態に係るカプセルの模式的な断面図である。図４に示すように、カプセル１２は、ＲＩ原料Ｍが収納されるケース部２０と、ケース部２０の端部に取り付けられる被連結部２２と、ケース部２０に接続される連結部２４を有する。カプセルユニット１０は、１つのカプセル１２のケース部２０に接続された連結部２４が、他のカプセル１２の被連結部２２にも接続されることで、カプセル１２同士が直列で連結されている。なお、本実施形態では、１つのカプセル１２において、連結部２４は、そのカプセル１２の被連結部２２に接続されている。すなわち、１つのカプセル１２において、連結部２４は、被連結部２２を介して、ケース部２０に接続されている。

以下、カプセル１２の具体的な構造を説明する。図５及び図６は、本実施形態に係るカプセルの模式的な一部断面図である。

（ケース部）
図５に示すように、ケース部２０は、ＲＩ原料Ｍが収納される収納空間ＳＰ１が内部に形成される中空の部材である。ケース部２０は、筒部２０Ａと、蓋部２０Ｂとを有する。筒部２０Ａは、筒状、ここでは円筒状の部材である。筒部２０Ａの内周面に囲われる空間が、収納空間ＳＰ１となる。蓋部２０Ｂは、筒部２０Ａ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２０Ｂは、筒部２０Ａの端部に形成される開口を覆うことで、収納空間ＳＰ１を閉塞する。蓋部２０Ｂ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２０Ｂは、例えば、表面が筒部２０Ａの端部に接触した状態で溶接されることで、筒部２０Ａに対して固定される。この場合例えば、ケース部２０の収納空間ＳＰ１にＲＩ原料Ｍを収納した後で、蓋部２０Ｂが筒部２０Ａに固定されて、収納空間ＳＰ１が閉塞される。

ケース部２０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２０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２０の軸方向である。なお、ケース部２０の外径や長さは、以上の数値範囲に限られず、カプセル１２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。

ケース部２０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。

（被連結部）
図５に示すように、被連結部２２は、ケース部２０のＸ方向における端部に取り付けられる部材である。被連結部２２は、ケース部２０に対して固定されている。被連結部２２は、ケース部２０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。被連結部２２は、ケース部２０の端部からＸ方向に突出する取付部３０を含む。取付部３０は、表面３０Ｂ側がケース部２０の端部に取り付けられる。表面３０Ｂは、ケース部２０の端部に、ここではケース部２０の蓋部２０Ｂに、接触している。本実施形態では、表面３０Ｂは、蓋部２０Ｂに合わせて平面形状となっているが、それに限られず、任意の形状であってよい。

取付部３０は、ケース部２０の蓋部２０Ｂに接触する表面３０Ｂから、ケース部２０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、取付部３０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、取付部３０は、Ｘ方向において表面３０Ｂと反対側の表面３０Ａ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、取付部３０は、表面３０Ａが、エッジを有さない曲面形状となっている。

取付部３０は、最大外径が、ケース部２０の外径以下となっていることが好ましい。取付部３０の最大外径がケース部２０の外径以下となることで、カプセル１２を計装管１４７Ａ内でスムーズに移動させることができる。

取付部３０は、内部に空間ＳＰ２が形成される中空の部材となっている。また、取付部３０は、表面３０Ａに、空間ＳＰ２に連通する開口部３０Ｃが形成されている。開口部３０Ｃは、表面３０Ａの先端に形成されているが、先端に形成されることに限られない。

被連結部２２（取付部３０）は、溶接によりケース部２０に固定されている。被連結部２２は、表面３０Ｂがケース部２０の端部に接触した状態で、表面３０Ｂの外周部とケース部２０の端部の外周部とを溶接することで、ケース部２０に固定される。本実施形態では、被連結部２２とケース部２０の外周部が、周方向の全周にわたって溶接されるため、被連結部２２とケース部２０との境界箇所において、溶接部Ｃが周方向の全周にわたって形成されている。ただし、被連結部２２とケース部２０とは、全周にわたって溶接されることに限られず、例えば周方向に所定の間隔をおいて溶接されてもよい。また、被連結部２２とケース部２０とは、溶接に限られず、任意の方法で固定されてもよい。

被連結部２２（取付部３０）は、以上説明したような形状となっているが、以上の説明に限られず任意の形状であってよい。また、被連結部２２の材料は任意であるが、例えば、ケース部２０と同じ材料で製造されてよい。

（連結部）
図５に示すように、連結部２４は、カプセル１２同士を連結する部材である。連結部２４は、カプセル１２の一方の端部側の被連結部２２と、他方の端部側の被連結部２２とに、それぞれに設けられている。一方の端部側の被連結部２２は、別のカプセル１２にも接続されており、他方の端部側の被連結部２２は、一方の端部側に接続されている別のカプセル１２とは異なるカプセル１２に接続されている。なお、カプセルユニット１０の先頭または末尾のカプセル１２については、一方側の被連結部２２にのみ連結部２４が接続されており、他方側の被連結部２２に連結部２４が接続されていなくてもよい。

一方の端部側と他方の端部側とのそれぞれの連結部２４は、被連結部２２に取り付けられているが、ケース部２０には直接取り付けられていない。言い換えれば、カプセル１２においては、一方の端部側に接続される連結部２４と他方の端部側の接続される連結部２４とが別部材であり、それぞれの連結部２４は、カプセル１２（ケース部２０及びケース部２０の両端部に設けられる被連結部２２）の一方の端部から他方の端部までにわたって設けられているわけでなく、カプセル１２の一方の端部と他方の端部とのそれぞれに分離されて配置されている。また、カプセル１２は、後述するように、被連結部２２が他のカプセル１２の被連結部２２に接触するため、他のカプセル１２と接触する部分である被連結部２２に、連結部２４が接続されているといえる。

ここで、連結部２４によって連結される一方のカプセル１２をカプセル１２Ａとし、他方のカプセル１２をカプセル１２Ｂとする。連結部２４は、カプセル１２Ａの被連結部２２と、カプセル１２Ｂの被連結部２２とに接続される。連結部２４は、連結されるカプセル１２同士が相対移動可能となるように、すなわち、カプセル１２Ｂがカプセル１２Ａに対して移動可能となるように（言い換えればカプセル１２Ａがカプセル１２Ｂに対して移動可能となるように）、カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとを連結する。連結部２４は、カプセル１２Ｂが、カプセル１２Ａに対して任意の方向に移動可能となるように、カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとを連結する。例えば、カプセル１２Ｂは、カプセル１２Ａに対してカプセル１２Ａの軸方向に移動可能となるように、カプセル１２Ａに連結されている。また例えば、カプセル１２Ａの中心軸を中心軸ＡＸＡとし、カプセル１２Ｂの中心軸を中心軸ＡＸＢとした場合、カプセル１２Ｂは、中心軸ＡＸＢと中心軸ＡＸＡとのなす角度が変化可能なように、カプセル１２Ａに連結されている。

（連結部の具体的な構造）
本実施形態に係る連結部２４の具体的な構造について説明する。本実施形態に係る連結部２４は、一方の端部４０Ａと、他方の端部４０Ｂと、軸部４２とを有する。軸部４２は、端部４０Ａと端部４０Ｂとを接続する軸状の部材である。端部４０Ａ及び端部４０Ｂは、軸部４２に対して固定されている。端部４０Ａ及び端部４０Ｂの、軸部４２の軸方向に直交する方向に沿った最大長さを、長さＤ１とする。端部４０Ａ及び端部４０Ｂは、長さＤ１が、軸部４２の軸方向に直交する方向に沿った長さ（外径）Ｄ２よりも、長くなるように形成されている。より具体的には、被連結部２２の開口部３０Ｃの内径を内径Ｄ３とすると、長さＤ１は、内径Ｄ３より長く、長さＤ２は、内径Ｄ３より短くなっている。

連結部２４は、端部４０Ａが、カプセル１２Ａの被連結部２２内の空間ＳＰ２内に配置されており、端部４０Ｂが、カプセル１２Ｂの被連結部２２内の空間ＳＰ２内に配置されている。そして、軸部４２は、端部４０Ａとの接続箇所から端部４０Ｂとの接続箇所までにおいて、カプセル１２Ａ内の空間ＳＰ２から、カプセル１２Ａの開口部３０Ｃ及びカプセル１２Ｂの開口部３０Ｃを通って、カプセル１２Ｂ内の空間ＳＰ２まで、延在している。

連結部２４は、このようにしてカプセル１２Ａ及びカプセル１２Ｂに取り付けられることで、カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとが相対移動可能なように、カプセル１２Ａの被連結部２２とカプセル１２Ｂの被連結部２２とを連結する。例えば、図５は、カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとが軸方向において離れた状態の例を示しており、図６は、カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとが軸方向において近接した状態の例を示している。図５及び図６は、カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとが軸方向に沿って相対移動した例を示しているが、上述のように、カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとは、軸方向以外の任意の方向にも相対移動可能である。

（カプセル同士の相対移動）
カプセル１２Ａとカプセル１２Ｂとは、連結部２４で連結されることで、一体で移動可能となっている。例えばカプセル１２Ｂにカプセル１２Ａから離れる方向の力（図５の例では右側）が作用した場合、カプセル１２Ｂは、カプセル１２Ａから離れる方向（図５の例では右側）に移動する。この場合、図５に示すように、連結部２４の端部４０Ａ、４０Ｂが、カプセル１２Ａ、１２Ｂの被連結部２２の内面に接触することで、連結部２４がカプセル１２Ａを引っ張って、カプセル１２Ａにカプセル１２Ｂと同じ方向の力が作用する。これにより、カプセル１２Ａは、カプセル１２Ｂと同じ方向に（図５の例では右側に）移動する。このように、連結部２４は、カプセル１２の被連結部２２の内面に接触することでカプセル１２を引っ張る。本実施形態に係る連結部２４は、端部４０Ａのカプセル１２の被連結部２２の内面に接触する面が、被連結部２２の内面と同様に球面状となっていることが好ましい。これにより、連結部２４は、カプセル１２を任意の方向に適切に引っ張ることが可能となる。

一方、例えばカプセル１２Ｂにカプセル１２Ａと近づく方向の力（図５の例では左側）が作用した場合、カプセル１２Ｂはカプセル１２Ａに近づく方向（図５の例では左側）に移動する。この場合、図６に示すように、カプセル１２Ｂの表面３０Ａがカプセル１２Ａの表面に接触して、カプセル１２Ｂがカプセル１２Ａを押して、カプセル１２Ａにカプセル１２Ｂと同じ方向の力が作用する。これにより、カプセル１２Ａは、カプセル１２Ｂと同じ方向に（図５の例では左側に）移動する。このように、カプセル１２は、被連結部２２の表面３０Ａが他方のカプセル１２の被連結部２２の表面３０Ａと接触して、他方のカプセル１２を押す。被連結部２２は、他の被連結部２２と接触する表面３０Ａが球面状となっていることで、他方のカプセル１２を任意の方向に適切に押すことが可能となる。

（カプセルユニット）
カプセルユニット１０は、カプセル１２の被連結部２２と他のカプセル１２の被連結部２２とに連結部２４を接続して、カプセル１２と他のカプセル１２とを連結することで、組み立てられる。カプセルユニット１０は、それぞれのカプセル１２が連結部２４を介して直列に連結されている。カプセルユニット１０は、例えばロール状に巻き取られた状態で保管されていてよい。カプセルユニット１０は、カプセル１２同士を連結部２４で連結しているため、適切に巻き取ることが可能となる。なお、カプセルユニット１０は、連結される複数のカプセル１２のうちの全てにＲＩ原料Ｍが収納されていることに限られず、少なくとも一部のカプセル１２にＲＩ原料Ｍが収納されていてよい。例えば、先頭のカプセル１２Ｓや末端のカプセル１２Ｔには、ＲＩ原料Ｍが収納されていなくてもよい。この場合、カプセル１２Ｓ、１２Ｔのケース部２０は、中空でなく中実の部材となっていてよい。カプセル１２Ｓや末端のカプセル１２ＴにＲＩ原料Ｍを収納しないことで、カプセル１２Ｓ、１２Ｔの破損によるＲＩ原料Ｍの露出を抑制しつつ、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａにスムーズに出し入れ可能となる。

（挿入機構）
図３に示すように、カプセルユニット１０には、挿入機構１４が設けられている。挿入機構１４は、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａ内に挿入するための機構である。挿入機構１４は、連結されているカプセル１２のうちの、末尾のカプセル１２Ｔの被連結部２２に接続されている。より詳しくは、カプセル１２Ｔの一方の被連結部２２は、連結部２４を介して他のカプセル１２に接続されているが、カプセル１２Ｔの他方の被連結部２２は、連結部２４を介して挿入機構１４に接続されている。

挿入機構１４は、被連結部１４ａと、軸部１４ｂとを備えている。軸部１４ｂは、軸状の部材であり、被連結部１４ａは、軸部１４ｂの先端に形成されている。挿入機構１４の被連結部１４ａは、連結部２４を介して、カプセル１２Ｔの他方の被連結部２２に接続されている。被連結部１４ａの形状は任意であってよいが、カプセル１２の被連結部２２と同様の形状であってよい。

このような構成の挿入機構１４によると、被連結部１４ａをカプセル１２Ｔの他方の被連結部２２に接触させて、被連結部１４ａを介してカプセル１２Ｔを押すことで、カプセル１２Ｔや連結される他のカプセル１２を押して、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａ内に押し込むことができる。また、挿入機構１４にカプセル１２Ｔから離れる方向側の力を作用させることで、連結部２４を介して、カプセル１２Ｔや連結される他のカプセル１２を引っ張って、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａ内から取り出すことができる。挿入機構１４は、例えば作業者が軸部１４ｂを把持して押したり引いたりすることで、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａ内に出し入れすることが可能である。ただし、挿入機構１４は、手動でなく、例えば駆動機構により動作して、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａ内に出し入れしてもよい。

なお、挿入機構１４の形状は、以上の説明に限られず、任意の形状であってもよい。また、挿入機構１４は必須の構成でなく、カプセルユニット１０に設けられていなくてもよい。

（カプセルユニットの挿入方法及び放射性同位体の製造方法）
次に、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａ内に挿入する方法を説明する。図７及び図８は、カプセルユニット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に示すように、本実施形態では、カプセルユニット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、カプセルユニット１０を挿入する。具体的には、中性子束検出器が挿入されていないシンブルチューブ１５１に、カプセルユニット１０を挿入する。すなわち、カプセルユニット１０は、中性子束検出器用のシンブルチューブ１５１（計装管１４７Ａ）に、挿入される。

本実施形態では、例えば、カプセルユニット１０の末尾のカプセル１２Ｔ（図３参照）まで計装管１４７Ａに挿入した状態で、挿入機構１４の被連結部１４ａでカプセル１２Ｔを押して、図８に示すように、連結されているカプセル１２を、原子炉容器１０１内の所定の位置まで移動させる。カプセル１２内のＲＩ原料Ｍ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、挿入機構１４を用いて、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａから引き出して、カプセル１２を回収する。その後、カプセル１２のケース部２０を切断することで、放射性同位体が取り出される。なお、カプセルユニット１０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。

（効果）
本実施形態に係るカプセルユニット１０は、カプセル１２の端部に被連結部２２を設けて、それぞれのカプセル１２の被連結部２２を連結部２４で接続した構成となっている。これにより、カプセル１２同士が、互いに相対移動可能に連結されて、例えば計装管１４７Ａが長く形成されていたり、湾曲して形成されていたりする場合にも、ＲＩ原料Ｍが収納されたカプセルユニット１０を適切に計装管１４７Ａに出し入れすることが可能となる。すなわち、カプセル１２の被連結部２２を連結部２４で接続した構成とすることで、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａでスムーズに移動させるとともに、摩擦などによるカプセルユニット１０の破損を抑制することができる。

（カプセルの他の構造例）
なお、カプセル１２の構造は以上説明したものに限られない。以下、カプセル１２の他の例について説明する。

（第１変形例）
図９は、本実施形態に係るカプセルの第１変形例を示す模式図である。図９に示すように、第１変形例に係るカプセル１２ａは、ケース部２０ａの形状が、本実施形態と異なる。具体的には、ケース部２０ａは、筒部２０Ａを有するが、蓋部２０Ｂを有していない。従って、ケース部２０ａは、収納空間ＳＰ１が閉塞されることなく開放されている。すなわち、ケース部２０ａは、一方の端部と他方の端部とに、収納空間ＳＰ１と連通する開口ＯＰ１が形成されているといえる。

ケース部２０ａの端部には、被連結部２２が取り付けられている。被連結部２２は、開口ＯＰ１を塞ぐようにケース部２０ａに取り付けられている。具体的には、被連結部２２は、ケース部２０ａの開口ＯＰ１の周囲の端面２０Ａ１に表面３０Ｂが接触して、開口ＯＰ１を塞いだ状態で、ケース部２０ａに固定されている。第１変形例でも、表面３０Ｂの外周部とケース部２０の端面２０Ａ１の外周部とが溶接されることで、被連結部２２とケース部２０ａとが固定されている。ただし、被連結部２２とケース部２０ａとの固定方法は溶接に限られず任意である。

このように、第１変形例では、ケース部２０ａの開口ＯＰ１を被連結部２２で閉塞しており、被連結部２２を蓋として利用している。このようにケース部２０ａに蓋部を設けず、被連結部２２を蓋として利用することで、被連結部２２をケース部２０ａから取り外すだけで、放射性同位体を回収することが可能となり、放射性同位体の回収を容易にできる。

（第２変形例）
図１０は、本実施形態に係るカプセルの第２変形例を示す模式図である。図１０に示すように、第２変形例に係るカプセル１２ｂは、ケース部２０ｂ及び被連結部２２ｂの形状が、本実施形態と異なる。具体的には、ケース部２０ｂは、第１変形例のケース部２０ａと同様に、筒部２０Ａを有するが、蓋部２０Ｂを有していない。すなわち、ケース部２０ｂは、一方の端部と他方の端部とに、収納空間ＳＰ１と連通する開口ＯＰ１が形成されているといえる。

被連結部２２ｂは、取付部３０と、挿入部３２とを含む。取付部３０の構成は、本実施形態と同様である。挿入部３２は、取付部３０の表面３０Ｂから突出する部分である。挿入部３２は、取付部３０の表面３０Ｂ側の末端部３２Ａから、先端部３２Ｂまで延在する。挿入部３２の外径は、取付部３０の最大外径やケース部２０ｂの内径よりも、小さい。

被連結部２２ｂは、挿入部３２がケース部２０ａの開口ＯＰ１内に挿入され、かつ、取付部３０が開口ＯＰ１の外部に露出するように、ケース部２０ａに取り付けられる。具体的には、被連結部２２ｂは、挿入部３２がケース部２０ａの開口ＯＰ１から収納空間ＳＰ１内に挿入され、表面３０Ｂがケース部２０ａの開口ＯＰ１の周囲の端面２０Ａ１に接触して開口ＯＰ１を塞いだ状態で、ケース部２０ａに固定されている。第２変形例でも、表面３０Ｂの外周部とケース部２０の端面２０Ａ１の外周部とが溶接されることで、被連結部２２とケース部２０ａとが固定されている。ただし、被連結部２２とケース部２０ａとの固定方法は溶接に限られず任意である。

挿入部３２の外径は、ケース部２０ｂの内径よりも小さいため、ケース部２０ａの内周面と挿入部３２の外周面との間には、空間ＳＰ３が形成される。ＲＩ原料Ｍは、挿入部３２の先端部３２Ｂよりも被連結部２２ｂ側には突出しないように、ケース部２０ａ内に収納される。従って、先端部３２Ｂよりも被連結部２２ｂ側の空間ＳＰ３には、ＲＩ原料Ｍが存在しない。空間ＳＰ３は、放射線と反応しにくいガスで充填されていることが好ましい。空間ＳＰ３に充填されるガスとしては、例えば、アルゴンなどの不活性ガス(希ガス)が挙げられる。

このように、第２変形例では、ケース部２０ａの内周面と挿入部３２の外周面との間に、ＲＩ原料Ｍが配置されない空間ＳＰ３が形成される。このように空間ＳＰ３を形成することで、例えばケース部２０ａの外周面の空間ＳＰ３に重なる箇所を切断することで、蓋である被連結部２２ｂを取り外すことが可能となるため、放射性同位体の回収が容易になる。

（第３変形例）
図１１及び図１２は、本実施形態に係るカプセルの第３変形例を示す模式図である。図１１に示すように、第３変形例に係るカプセル１２ｃは、被連結部２２ｃ及び連結部２４ｃの形状が、本実施形態と異なる。なお、第３変形例は、第１変形例及び第２変形例にも適用可能である。

図１２は、図１１の連結部２４ｃを断面として示した図である。図１２に示すように、被連結部２２ｃは、上述の実施形態のような開口部３０Ｃ及び空間ＳＰ２が形成されている構成ではなく、先端に突起部５０が形成されている。突起部５０は、軸部５２及び端部５４を含む。軸部５２は、被連結部２２ｃの表面３０Ａの先端箇所から、Ｘ方向に延在する軸状の部材である。端部５４は、軸部５２の先端に形成される部材である。端部５４の、軸部５２の軸方向に直交する方向に沿った最大長さは、軸部５２の、軸方向に直交する方向に沿った長さ（外径）よりも、長くなるように形成されている。

連結部２４ｃは、カプセル１２ｃの突起部５０同士を連結する。すなわち、カプセル１２ｃＡとカプセル１２ｃＢを連結する場合、連結部２４ｃは、カプセル１２ｃＡの突起部５０とカプセル１２ｃＢの突起部５０とに接続される。連結部２４ｃは、中空の部材となっている。連結部２４ｃは、カプセル１２ｃＡの端部５４及びカプセル１２ｃＢの端部５４を内部に収納しつつ、それぞれの軸部５２を連結部２４ｃの内部から外部に突出させるように、カプセル１２ｃＡの突起部５０とカプセル１２ｃＢの突起部５０とに接続されている。このように、連結部２４ｃは、いわゆるボールチェーンの構造となっており、カプセル１２ｃＡの突起部５０とカプセル１２ｃＢの突起部５０とを、相対移動可能に連結している。従って、連結部２４ｃは、上述の実施形態と同様に、カプセル１２ｃＡとカプセル１２ｃＢとが任意の方向に相対移動可能なように、カプセル１２ｃＡとカプセル１２ｃＢとを連結している。

第３変形例においては、カプセル１２ｃＢにカプセル１２ｃＡから離れる方向の力が作用した場合には、カプセル１２ｃＡの突起部５０の端部５４が連結部２４ｃの内周面に接触することで、カプセル１２ｃＡが、カプセル１２ｃＢと同じ方向に引っ張られる。また、カプセル１２ｃＢにカプセル１２ｃＡに近づく方向の力が作用した場合には、カプセル１２ｃＡの端部５４の表面５４Ａが、カプセル１２ｃＢの端部５４の表面５４Ａと接触することで、カプセル１２ｃＡが、カプセル１２ｃＢと同じ方向に押される。

なお、第３変形例の被連結部２２ｃ及び連結部２４ｃの構造も一例であり、被連結部や連結部の構造は任意であってよい。例えば、連結部２４ｃは、中空の球形状であるが、それに限られず、例えば中空の立方体形状であってもよい。また、端部５４は、湾曲した形状となっているが、例えば、板形状、半球形状、球形状などであってもよい。

（第４変形例）
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本実施形態に係るカプセルの第４変形例を示す模式図である。図１３Ａに示すように、第４変形例に係るカプセル１２ｄは、連結部２４がケース部２０に直接接続されている点で、本実施形態とは異なる。なお、第４変形例は、他の変形例にも適用可能である。

図１３Ａに示すように、第４変形例に係るカプセル１２ｄは、ケース部２０の一方の端部に被連結部２２が接続されており、ケース部２０の他方の端部に連結部２４が接続されている。すなわち、１つのカプセル１２ｄにおいて、連結部２４が、被連結部２２を介してケース部２０に接続されておらず、連結部２４が直接ケース部２０に接続されている。

互いに連結される一対のカプセル１２ｄを、カプセル１２ｄＡ、１２ｄＢとすると、カプセル１２ｄＡとカプセル１２ｄＢとは、カプセル１２ｄＢの連結部２４が、カプセル１２ｄＡの被連結部２２に連結されることで、互いに連結される。

なお、図１３Ａの例では、ケース部２０の連結部２４と接続されている側の端面が平面状であるが、ケース部２０の連結部２４と接続されている側の端部は任意の形状であってもよい。例えば、図１３Ｂに示すように、ケース部２０の連結部２４と接続されている側の端面が曲面状であってよく、より具体的には、半球面形状となっていてもよい。なお、図１３Ｂの例では、ケース部２０内においては、連結部２４と接続されている側の端部にまで、ＲＩ原料Ｍが充填されているが、それに限られない。例えば、ケース部２０内において、連結部２４と接続されている側の端部における空間と、それよりも反対の端部側の空間との間に仕切りが形成されており、連結部２４と接続されている側の端部における空間内にはＲＩ原料Ｍが充填されず、反対の端部側の空間内にＲＩ原料Ｍが充填されていてもよい。

なお、第４変形例においては、カプセルユニット１０において、複数のカプセルの全てが、連結部２４が直接ケース部２０に接続されるカプセル１２ｄであってもよい。また、複数のカプセルのうちの一部が、連結部２４が直接ケース部２０に接続されるカプセル１２ｄであってもよい。この場合、複数のカプセルのうちの他の一部は、連結部２４が被連結部２２を介してケース部２０に接続されるカプセル１２や、カプセル１２ａや、カプセル１２ｂや、カプセル１２ｃなどであってよい。

（第５変形例）
図１４は、本実施形態に係るカプセルの第５変形例を示す模式図である。図１４に示すように、第５変形例に係るカプセル１２ｅは、連結部２４が設けられていない点で、本実施形態とは異なる。なお、第４変形例は、他の変形例にも適用可能である。

図１４に示すように、第５変形例に係るカプセル１２ｅは、ケース部２０の一方の端部と他方の端部に被連結部２２が接続されている。カプセル１２ｅは、連結部が設けられていない。

互いに連結される一対のカプセル１２ｅを、カプセル１２ｅＡ、１２ｅＢとすると、カプセル１２ｅＡとカプセル１２ｅＢとは、カプセル１２ｅＢの被連結部２２が、カプセル１２ｅＡの被連結部２２に連結されることで、互いに連結される。すなわち、第５変形例においては、カプセル１２ｅＡとカプセル１２ｅＢとは、連結部を介さず、被連結部２２同士で連結される。図１４の例では、被連結部２２が環状となっており、環同士が鎖状にかみあうことで、被連結部２２同士で連結される。ただし、被連結部２２同士の連結のさせ方は任意であってよい。

なお、第４変形例においては、カプセルユニット１０において、複数のカプセルの全てが、連結部２４を有さないカプセル１２ｅであってもよい。また、複数のカプセルのうちの一部が、連結部２４を有さないカプセル１２ｅであってもよい。この場合、複数のカプセルのうちの他の一部は、連結部２４を有するカプセル１２や、カプセル１２ａや、カプセル１２ｂや、カプセル１２ｃや、カプセル１２ｄなどであってよい。

なお、図１４の例では、ケース部２０の端面が平面状であるが、ケース部２０の端面は任意の形状であってもよい。例えば、ケース部２０の端面が曲面状であってよく、より具体的には、半球面形状となっていてもよい。

（第６変形例）
図１５は、本実施形態に係るカプセルの第６変形例を示す模式図である。図１５に示すように、第６変形例に係るカプセル１２ｆは、被連結部２２ｆ及び連結部２４ｆの形状が、本実施形態と異なる。

図１５に示すように、第６変形例に係る連結部２４ｆは、一方の端部４０Ａｆと、他方の端部４０Ｂｆと、端部４０Ａｆと端部４０Ｂｆとを接続する軸部４２とを有する。端部４０Ａｆ、４０Ｂｆは、環状の部材である。すなわち、第６変形例に係る連結部２４ｆは、いわゆるスイベルである。なお、軸部４２は、端部４０Ａｆの部分と端部４０Ｂｆ側の部分とが、回転可能に接続された構成であってもよい。

第６変形例に係る被連結部２２ｆは、内部に被接続部２２ｆａが形成されている。被接続部２２ｆａには、端部４０Ａｆ又は端部４０Ｂｆが連結される。図１５の例では、被連結部２２ｆは軸状の部材であり、端部４０Ａｆ又は端部４０Ｂｆの環内に相対移動可能に挿入される。例えば、互いに連結される一対のカプセル１２ｆを、カプセル１２ｆＡ、１２ｆＢとすると、カプセル１２ｆＡとカプセル１２ｆＢとは、カプセル１２ｆＡの被接続部２２ｆａが、連結部２４ｆの端部４０Ａｆに連結され、カプセル１２ｆＢの被接続部２２ｆａが、連結部２４ｆの端部４０Ｂｆに連結されることで、互いに連結される。

（効果）
以上説明したように、本開示に係るカプセルユニット１０は、放射性同位体の原料であるＲＩ原料Ｍが収納されるケース部２０と、ケース部２０の端部に取り付けられる被連結部２２と、ケース部２０に接続される連結部２４と、を含むカプセル１２を複数有する。連結部２４は、他のカプセル１２の被連結部２２に接続されている。本開示に係るカプセルユニット１０は、カプセル１２同士が被連結部２２及び連結部２４を介して連結されているので、例えば計装管１４７Ａが長く形成されていたり、湾曲して形成されていたりする場合にも、ＲＩ原料Ｍを適切に計装管１４７Ａに挿入することが可能となる。すなわち、カプセル１２の被連結部２２を連結部２４で接続した構成とすることで、カプセルユニット１０を計装管１４７Ａでスムーズに移動させるとともに、摩擦などによるカプセルユニット１０の破損を抑制することができる。

また、連結部２４は、カプセル１２と他のカプセル１２とを、相対移動可能に連結する。本開示に係るカプセルユニット１０は、カプセル１２同士を相対移動可能に連結することで、例えば計装管１４７Ａが長く形成されていたり、湾曲して形成されていたりする場合にも、ＲＩ原料Ｍを適切に計装管１４７Ａに挿入することが可能となる。

また、被連結部２２は、先端に向かうに従って径が小さくなる曲面形状である。本開示に係るカプセルユニット１０は、被連結部２２を曲面形状とすることで、ＲＩ原料Ｍを適切に計装管１４７Ａに挿入することが可能となる。

また、ケース部２０ａ、２０ｂは、ＲＩ原料Ｍが収納される収納空間ＳＰ１と連通する開口ＯＰ１が端部に形成されており、被連結部２２は、開口ＯＰ１を塞ぐようにケース部２０ａ、２０ｂに取り付けられている。このカプセルユニット１０によると、被連結部２２をケース部２０ａから取り外すだけで、放射性同位体を回収することが可能となり、放射性同位体の回収を容易にできる。

また、被連結部２２ｂは、開口ＯＰ１の外側に露出する取付部３０と、取付部３０から突出して開口ＯＰ１内に挿入される挿入部３２と、を含み、挿入部３２の外周面と開口ＯＰ１の内周面との間に、空間ＳＰ３が形成されている。このカプセルユニット１０によると、例えばケース部２０ａの外周面の空間ＳＰ３に重なる箇所を切断することで、蓋である被連結部２２ｂを取り外すことが可能となるため、放射性同位体の回収が容易になる。

また、被連結部２２は、内部に空間ＳＰ２が形成され、空間ＳＰ２に連通する開口部３０Ｃが表面３０Ａに形成されている。連結部２４は、一方の端部４０Ａ、他方の端部４０Ｂ、及び端部４０Ａ及び端部４０Ｂを接続する軸部４２を含む。連結部２４は、端部４０Ａがカプセル１２Ａの空間ＳＰ２内に位置し、端部４０Ｂが他のカプセル１２Ｂの空間ＳＰ１内に位置し、軸部４２がカプセル１２Ａの開口部３０Ｃ内から他のカプセル１２Ｂの開口部３０Ｃ内まで延在することで、カプセル１２Ａと他のカプセル１２Ｂとを連結する。このカプセルユニット１０によると、カプセル１２を適切に連結して、ＲＩ原料Ｍを適切に計装管１４７Ａに挿入することが可能となる。

また、被連結部２２ｃは、先端に突起部５０を有しており、連結部２４ｃは、カプセル１２ｃＡの突起部５０と他のカプセル１２ｃＢの突起部５０とに接続されることで、カプセル１２ｃＡと他のカプセル１２ｃＢとを連結する。このカプセルユニット１０によると、カプセル１２ｃを適切に連結して、ＲＩ原料Ｍを適切に計装管１４７Ａに挿入することが可能となる。

また、連結される複数のカプセル１２のうちの末尾に設けられるカプセル１２Ｔには、他のカプセル１２に連結される側とは反対側の被連結部２２に、カプセル１２を管内に挿入する挿入機構１４が、連結部２４を介して接続されている。このカプセルユニット１０によると、挿入機構１４を用いることで、カプセル１２を適切に計装管１４７Ａに挿入することが可能となる。

また、本開示に係るカプセルユニット１０の組み立て方法は、放射性同位体の原料であるＲＩ原料Ｍが収納されるケース部２０、及びケース部２０の端部に取り付けられる被連結部２２を含む複数のカプセル１２を含むカプセルユニット１０の組み立て方法である。本組み立て方法は、カプセル１２の被連結部２２と他のカプセル１２の連結部２４を接続して、カプセル１２と他のカプセル１２とを連結することで、カプセルユニット１０を組み立てるステップを含む。本組み立て方法によると、組み立てたカプセルユニット１０を用いて、ＲＩ原料Ｍを適切に計装管１４７Ａに挿入することが可能となる。

また、本開示に係る放射性同位体の製造方法は、カプセルユニット１０を、原子炉に設けられた計装管１４７Ａに挿入することで、ＲＩ原料Ｍに中性子束を照射させて放射性同位体を製造する。この製造方法によると、放射性同位体を好適に製造できる。

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。

１０ カプセルユニット
１２ カプセル
２０ ケース部
２２ 被連結部
２４ 連結部
３０ 取付部
１０１ 原子炉容器
１４７Ａ 計装管
Ｍ ＲＩ原料

Claims (10)

1. 放射性同位体の原料であるＲＩ原料が収納されるケース部と、
   前記ケース部の端部に取り付けられる被連結部と、
   前記ケース部に接続される連結部と、
   を含むカプセルを複数有し、
   前記連結部が、他の前記カプセルの前記被連結部に接続されている、
   カプセルユニット。
2. 前記連結部は、前記カプセルと前記他のカプセルとを、相対移動可能に連結する、請求項１に記載のカプセルユニット。
3. 前記被連結部は、先端に向かうに従って径が小さくなる曲面形状である、請求項１又は請求項２に記載のカプセルユニット。
4. 前記ケース部は、前記ＲＩ原料が収納される収納空間と連通する開口が端部に形成されており、
   前記被連結部は、前記開口を塞ぐように前記ケース部に取り付けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカプセルユニット。
5. 前記被連結部は、前記開口の外側に露出する取付部と、前記取付部から突出して前記開口内に挿入される挿入部と、を含み、前記挿入部の外周面と前記開口の内周面との間に、空間が形成されている、請求項４に記載のカプセルユニット。
6. 前記被連結部は、内部に空間が形成され、前記空間に連通する開口部が表面に形成されており、
   前記連結部は、一方の端部、他方の端部、及び前記一方の端部及び前記他方の端部を接続する軸部を含み、前記一方の端部が前記カプセルの前記空間内に位置し、前記他方の端部が前記他のカプセルの前記空間内に位置し、前記軸部が前記カプセルの前記開口部内から前記他のカプセルの前記開口部内まで延在することで、前記カプセルと前記他のカプセルとを連結する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカプセルユニット。
7. 前記被連結部は、先端に突起部を有しており、
   前記連結部は、前記カプセルの前記突起部と前記他のカプセルの前記突起部とに接続されることで、前記カプセルと前記他のカプセルとを連結する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカプセルユニット。
8. 連結される複数の前記カプセルのうちの末尾に設けられる前記カプセルには、他の前記カプセルに連結される側とは反対側の前記被連結部に、前記カプセルを管内に挿入する挿入機構が、前記連結部を介して接続されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のカプセルユニット。
9. 放射性同位体の原料であるＲＩ原料が収納されるケース部、及び前記ケース部の端部に取り付けられる被連結部を含む複数のカプセルを含むカプセルユニットの組み立て方法であって、
   前記カプセルの被連結部と他の前記カプセルの連結部を接続して、前記カプセルと他の前記カプセルとを連結することで、前記カプセルユニットを組み立てるステップを含む、
   カプセルユニットの組み立て方法。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のカプセルユニットを、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する、放射性同位体の製造方法。

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