JP6435270B2 - 原子炉内で照射ターゲットを保持し取り出すためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、原子炉内で照射ターゲットを送り出しし取り出すためのシステム及び方法等に関する。

元素及びその元素の特定の同位体は、母材に適切な放射線を当て、所望の娘同位体への変換を引き起すことによって形成され得る。例えば、貴金属及び／又は放射性同位体は、こうした衝撃によって形成され得る。従来、粒子加速器又は特別に設計された非商用試験原子炉が使用されて、こうした衝撃を達成し、所望の同位体を比較的少量で生成する。

放射性同位体は、離散的な量及び種類の電離放射線を放射し、有用な娘生成物を形成するその能力から生じる種々の医療用及び産業用用途を有する。例えば、放射性同位体は、癌関連治療、医療用撮影及びラベル付け、癌及び他の疾患の診断、並びに医療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、加速器又は低出力非発電用原子炉内で安定した親同位体に当てることにより従来生成されてきた。これらの加速器又は原子炉は、医療施設又は産業施設においてオンサイトにある、又は、付近の生産施設にある。特に、短寿命放射性同位体は、崩壊時間が比較的迅速であり、正確な量の放射性同位体が特定の用途に必要とされるため、迅速に輸送されなければならない。更に、放射性同位体のオンサイト生産は、一般に、やっかいで且つ費用のかかる照射及び抽出機器を必要とし、最終使用施設においてコスト面で、空間面で、及び／又は安全性面で手がでない場合がある。

欧州特許出願公開第２０９３７７３号公報

例示的な実施形態は、アクセスが制限され得る原子炉を通って物体を移動させ管理するためのシステムを含む。例えば、照射ターゲット、計装、及び／又は他の物体が、運転中に原子炉内の１つ又は更に幾つかの計装管に入るよう移動され、計装管内で維持される可能性がある。例示的なシステムは、横断可能な経路を含み、横断可能な経路は、それに沿って計装管（複数可）及び保持器を接続し、経路を横断する照射ターゲット又は他の物体の移動を制御する。例示的な実施形態の保持器は、所望の物体だけの通過を可能にするため、弁別的方式で経路に沿う移動を制限又は防止できる保持機構を含む任意の種類の移動制限器を含む。例えば、例示的な実施形態の保持組立体は、通過するのに利用可能なエリアに入るように移動し、そのエリアを圧搾できる制限フォークを含み、フォークのティンの離隔距離より大きい物体が通過することを防止する。フォークのティンは、可変離隔距離を有することができ、それにより、フォークが後退／伸張されると、通過するのに利用可能なエリアの量、したがって、経路を通って移動可能な物体が所望に応じて変化する。例えば、ターゲットを押した駆動プランジャがフォークを通って後退可能である間、照射ターゲットは、照射のために計装管内にブロック又は保持される可能性がある。例示的な保持器は、コンパクトであり且つ／又は自分自身のモータ及び作動／通信回路を有する自給型であり、計装管フランジを含む、原子力プラント内の空間制限されたエリア内に配置できる可能性がある。例示的な実施形態は、所望の同位体の生成のため、経路内で照射位置等の所望の位置に物体を適切に移動させ所望の位置で保持するため、又は、他のセンシティブな位置で移動をブロック又は減少させるため、位置検出器を更に含み得る。例示的な実施形態の保持器は、任意の施設内の、アクセス制限され且つ空間制限された種々のエリア内で、また、ユーザの直接の相互作用なしでそのエリアを通して物体を遠隔で及び／又は自動で移動できる、照射ターゲット送出／回収／駆動システム、計装システム、及び／又は複数使用システムを含む種々の異なるシステムと共に使用可能である。

例示的な実施形態は、同じ要素が同じ参照数字によって示される添付図面を詳細に述べることによってより明らかになるであろう。例示的な実施形態は、単に例証として示され、したがって、実施形態が示す態様を制限しない。

従来の商用原子炉の図である。 例示的な実施形態の照射ターゲットシステムの図である。 例示的な実施形態の保持組立体の図である。 例示的な実施形態の制限フォークの図である。 例示的な実施形態の保持組立体の図である。

これは、特許文書であり、特許文書を読み理解するときに、一般的な幅広い構築規則が適用されるべきである。本文書で述べられ示される全ては、添付特許請求の範囲内に入る主題の例である。本明細書で開示される任意の特定の構造及び機能の詳細は、例示的な実施形態をどのように作り使用するかを述べるためのものに過ぎない。本明細書で具体的に開示されない幾つかの異なる実施形態は、添付特許請求の範囲内に入る。したがって、特許請求の範囲は、多くの代替の形態で具現化されることができ、本明細書で述べる例示的な実施形態だけに限定されるものとして解釈されるべきでない。

種々の要素を述べるために、第１の、第２の、等の用語が、本明細書で使用され得るが、これらの要素はこれらの用語によって制限されるべきでないことが理解されるであろう。これらの用語は１つの要素を別の要素と区別するために使用されるだけである。例えば、例示的な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の要素と呼ばれる可能性があり、同様に、第２の要素は第１の要素と呼ばれる可能性がある。本明細書で使用するとき、用語「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」は、挙げた関連項目のうちの１つ又は複数の項目の任意のまた全ての組合せを含む。

ある要素が、別の要素に対して「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「嵌合する（ｍａｔｅｄ）」、「取り付けられる（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、又は「固定される（ｆｉｘｅｄ）」ものとして空間的又は物理的関係において参照される場合、その要素は他の要素に対して直接接続又は結合される可能性がある、又は、介在要素が存在する場合があることが理解されるであろう。対照的に、例えば、ある要素が、別の要素に対して「直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」ものとして参照されるとき、介在する要素は存在しない。要素間の関係を述べるために使用される他の言葉（例えば、「の間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」と「の間すぐに（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣に（ａｄｊａｃｅｎｔ）」と「すぐ隣に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）」等）は、同様の方式で解釈されるべきである。同様に、「通信可能に接続される（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」等の用語は、無線で又はそうでなくて接続される、中間デバイス、ネットワーク等を含む２つのデバイス間の情報交換ルートの全ての変形を含む。

本明細書で使用されるとき、単数形「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、「単に（ｏｎｌｙ）」、「単一の（ｓｉｎｇｌｅ）」、及び／又は「１つ（ｏｎｅ）」のような言葉によってその言語が別途明示的に指示しない限り、単数形と複数形の両方を含むことを意図される。「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）」のような用語は、本明細書で使用されるとき、述べられる特徴、ステップ、動作、要素、考え、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、コンポーネント考え、及び／又はそれらのグループの存在又は追加をそれ自身除外しないことが更に理解されるであろう。

以下で論じる構造及び動作が、図において述べられ且つ／又は書き留められる順序から外れて起こり得ることも留意されるべきである。例えば、連続して示される２つの動作及び／又は図は、実際には、関連する機能／動作（ａｃｔ）に応じて、同時に実行され得る、又は、時として逆順で実行され得る。同様に、以下で述べる例示的な方法の中の個々の動作は、反復的に、個々に、又は順次、実行されて、以下で述べる単一動作以外に、ルーピング又は他の一連の動作を提供し得る。以下で述べる特徴及び機能を有するいずれの実施形態は、任意の実行可能な組合せで、例示的な実施形態の範囲内に入ることが推定されるべきである。

図１は、例示的な実施形態及び例示的な方法と共に使用可能な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商用軽水炉であり得る。原子炉圧力容器１０は、事故発生時に放射能を封じ込め、原子炉容器１０の運転中に原子炉容器１０に対するアクセスを防止するのに役立つアクセスバリア４１１内に従来閉じ込められる。本明細書で規定されるとき、アクセスバリアは、安全又は放射線等の操作上の危険のため、原子炉の運転中に、あるエリアに対する人のアクセスを防止する任意の構造である。したがって、アクセスバリア４１１は、原子炉運転中にシールされ且つアクセス不能の封じ込め建屋、原子炉周辺エリアを取り囲むドライウェル壁、原子炉シールド壁、計装管５０に対するアクセスを防止する人間移動バリア等であり得る。

ドライウェル２０として知られる原子炉容器１０の下の空胴は、ポンプ、ドレイン、計装管、及び／又は制御棒駆動装置等の容器にサービスを提供する機器を収納するのに役立つ。図１に示すように、また、本明細書で規定されるように、少なくとも１つの計装管５０は、容器１０内に、また、炉心１５の近くに、炉心１５内に、又は炉心１５を貫通して延在する。炉心１５は、核燃料並びに炉心１５の運転中に比較的高いレベルの中性子束及び他の放射線を封じ込める。従来の原子力原子炉内に存在するように、また、本明細書で規定されるように、計装管５０は、容器１０内に封入され、容器１０の外側で開口し、計装管５０によって依然として原子炉及び炉心の内部から物理的に分離されながら、容器１０の外側から炉心１５に近接する位置に対する空間的アクセスを可能にする。計装管５０は、全体的に円柱であり、容器１０の高さと共に幅広になり得る。しかし、他の計装管幾何構造が当業界において遭遇され得る。計装管５０は、例えば、約１〜０．５インチの内径を有し得る。

計装管５０は、原子炉容器１０の下でドライウェル２０内で終端し得る。従来、計装管５０は、中性子検出器、及び他の種類の検出器が、ドライウェル２０の下方端の開口を通して計装管５０に挿入されることを可能にし得る。これらの検出器は、炉心１５内の状態をモニターするため計装管５０を通って上に延在し得る。従来のモニターの種類の例は、ワイドレンジ検出器（ＷＲＮＭ：ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、ソースレンジモニター（ＳＲＭ：ｓｏｕｒｃｅ ｒａｎｇｅ ｍｏｎｉｔｏｒ）、中間レンジモニター（ＩＲＭ：ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｒａｎｇｅ ｍｏｎｉｔｏｒ）、及び横断方向の横移動炉内プローブ（ＴＩＰ：ｔｒａｖｅｒｓｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｅ ｐｒｏｂｅ）を含む。計装管５０及び計装管５０に挿入された任意のモニタリングデバイスに対するアクセスは、封じ込め及び放射線危害のため、運用上の停電時に従来限定される。

容器１０は、商用沸騰水型原子炉で一般に見出されるコンポーネントと共に示されるが、例示的な実施形態及び方法は、計装管５０又は原子炉内に延在する他のアクセス管を有する幾つかの異なる種類の原子炉と共に使用可能である。例えば、１００メガワットエレクトリック未満〜数ギガワットエレクトリックの出力定格を有し、図１に示す位置とは異なる幾つかの位置に計装管を有する加圧水型原子炉、重水炉、黒鉛減速炉（ｇｒａｐｈｉｔｅ ｍｏｄｅｒａｔｅｄ ｒｅａｃｔｏｒ）等が、例示的な実施形態及び方法と共に使用され得る。したがって、例示的な方法において使用可能な計装管は、種々の種類の原子炉の炉心の束に対する封入式アクセス（ｅｎｃｌｏｓｅｄ ａｃｃｅｓｓ）を可能にする炉心の周りの任意の幾何構造であり得る。

炉心１５の運転又は燃料取替えに干渉することなく、比較的迅速に且つ連続して大規模に短寿命放射性同位体を生成するために計装管５０が使用可能であり得ることを出願人等は認識した。短寿命放射性同位体を生成し、アクセスバリア４１１内のエリアにアクセスするため運転中の原子炉をシャットダウンする必要なしでアクセスバリア４１１内から迅速に短寿命放射性同位体を取り出す必要性を出願人等は更に認識した。実施例の方法は、照射ターゲットを計装管５０に挿入すること、及び、運転しているか又は放射線を生成している間に、照射ターゲットを炉心１５に暴露することであって、それにより、運転中の炉心１５内で一般に遭遇する中性子束及び他の放射線に照射ターゲットを暴露することを含む。炉心の中性子束は、医療用途で使用可能な短寿命放射性同位体を含む有用質量の放射性同位体に照射ターゲットのかなりの部分を経時的に変換する。その後、照射ターゲットは、炉心１５の運転が継続中であっても、計装管５０から引き戻され、医療使用及び／又は産業使用のために取り出され得る。

出願人等は、計装管５０内での放射性同位体生成量の最大化についての必要性を更に認識したが、こうした必要性が、運転中のアクセスバリア４１１を通る比較的少数で且つセンシティブな経路によって制限されることも確認した。アクセスバリア４１１を通るこうした経路は、ＴＩＰ実行（ｒｕｎ）中に計装管５０に挿入されるＴＩＰプローブを含む、既存の計装との適合性を必要とし得る。例示的な実施形態及び方法は、照射ターゲット２５０が第１のアクセスポイントから計装管５０に挿入され、計装管５０から取り出されることを可能にし、一方、ＴＩＰ管が第２のアクセスポイントから計装管５０に挿入され、他の瞬間に計装管５０から取り出されることを確実に可能にすることによってこの問題に対処する。こうして、計装管５０の複数回の運転及び使用が、原子力プラント等のアクセスセンシティブ環境において安全に達成される可能性がある。

図２は、貫通経路、装荷／除荷システム、及びドライブシステムを有する例示的な実施形態の照射ターゲット送出及び取出しシステム１０００の略図である。図２は、例示的なシステム１０００の種々のコンポーネントを装荷構成で示し、種々のコンポーネントの一部は、２０１１年１２月２８日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔａｒｇｅｔｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ ａ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅａｃｔｏｒ」という名称の同時係属中の出願第１３／３３９，３４５号に同様に記載され、前記出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。図２に示すように、例示的な実施形態の照射ターゲット送出及び取出しシステム１０００は、照射ターゲットの装荷、照射、及び回収を、適時な方法で、自動的な方法で、及び／又は消費増大方法で容易にする１つ又は複数の要素を含むか又は使用し得る。システム１０００は、例示的な実施形態のシステム１０００内に、１つ又は複数の照射ターゲットについて、アクセスバリア４１１の外側から計装管５０への経路を提供する貫通経路、新しい照射ターゲットが挿入されることを可能にし、照射済みターゲットがアクセスバリア４１１の外側で回収されることを可能にする装荷／除荷システム、及び、計装管５０と装荷／除荷システムとの間で照射ターゲットを移動させるドライブシステムを含む。

例示的な実施形態のシステム１０００内の貫通経路は、アクセスバリア４１１の外側の除荷又は装荷エリア等のアクセス可能場所の間に１つ又は複数の計装管５０内への照射ターゲット２５０についての確実な移動経路を提供するため、照射ターゲット２５０は、経路内で運転中の炉心１５内の又はそれに近い照射用位置に移動できる。例示的な経路は、例示的な実施形態のシステム１０００において配管、フレーム、ワイヤ、チェーン、コンベヤ等を含む、単独で又は組み合わせて使用される多くの送出機構を含んで、アクセス可能な場所と運転中の炉心との間で照射ターゲット用の通過経路を提供する可能性がある。図２に示す特定の例として、貫通経路は、装荷接合部１２００と原子炉内の計装管５０との間で所定の部分で又は連続して延びる、１１００ａ及び１１００ｂを含む貫通配管１１００を含み得る。

貫通配管１１００は、可撓性か又は剛性であり、また、適切に、照射ターゲット２５０が貫通配管１１００内に入る及び／又はそれを通って入ることを可能にし、アクセスバリア４１１に入るようにまたその内部で種々の構造及び貫通部をナビゲートするサイズに作られ得る。貫通配管１１００は、連続してシールされ得る、又は、接続用接合部において等で開口を含み得る。貫通配管１１００は、他の管及び／又は構造に接合し得、且つ／又は、切れ目を含み得る。貫通配管１１００が、シールされ、接合部において及び／又は任意の終端／開始ポイントとしっかり嵌合することの考えられる１つの利点は、貫通配管１１００が、ターゲット引戻しのために使用されることができる空気圧をよりよく維持し、照射ターゲット２５０及び例示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任意の生成物（気体、流体、固体、粒子等）用の更なる封じ込めを提供し得ることでもある。

貫通配管１１００は、物理特性を運転中の原子炉環境において維持し、材料と接触する照射ターゲット２５０からの材料に著しく反応しないか又はその材料を著しく同伴しない、材料から作製され得る。材料は、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、ゴム等を含む。貫通配管１１００は、円柱、又は、照射ターゲット２５０が貫通配管１１００に入り且つ／又はそれを貫通して通過することを可能にする任意の他の形状であり得る。例えば、貫通配管１１００は、０．５インチ直径を有する全体的に円形の断面、及び、球状照射ターゲット２５０が貫通配管１１００内で回転することを可能にする平滑な内部表面を有し得る。こうした例示的な貫通配管１１００を使用することの考えられる１つの利点は、計装管５０内での一貫性のある照射ターゲットの移動のために直径及び幾何構造を計装管５０と粗く整合させることであり得る。しかし、貫通配管１１００又は移動を制限するものを含む例示的な実施形態で使用される任意の他の貫通経路についての代替の幾何構造、形状、及びサイズが、望ましく、有利であり、使用され得る。

例示的な実施形態のシステム１０００で使用される貫通配管１１００は、アクセスバリア４１１の外側で照射ターゲットが貫通配管１１００に入る／から出ることができる装荷接合部１２００の起点からのルートを提供する。図２に示すように、例えば、貫通配管１１００は、照射ターゲット２５０を装荷接合部１２００から、例えば鋼製ライニング式強化コンクリート格納壁か、ドライウェル壁か、又は従来の原子力ステーション内の任意の他のアクセス制限部であり得るアクセスバリア４１１まで導く。

例示的な実施形態のシステム１０００で使用可能な貫通経路は、アクセスバリア４１１を通り原子炉容器１０に至るルートを提供し、そこで、照射ターゲット２５０が計装管５０に入り得る。例えば、図２に示すように、貫通配管１１００は、アクセスバリア４１１を貫通し、計装管５０まで延在する。貫通配管１１００は、既存のＴＩＰ管貫通部等の、アクセスバリア４１１内の既存の貫通部を通過し得る、又は、貫通配管１１００のために作られる新しい貫通部を使用し得る。貫通配管１１００は、計装管５０に達する前にアクセスバリア４１１の内部の任意の他の物体を通り抜ける又は通過する。

環状原子炉ペデスタル４１２は、原子炉容器１０の下のドライウェル２０内に存在することができ、ペデスタル４１２内の貫通部を通過する貫通配管１１００が図２に示される。貫通経路が、図２に示す貫通配管１１００に関して示す特定の例示的な経路と別に、異なる原子炉設計において、任意の数の異なるコースをたどり異なる障害物を通り抜け得ることが理解される。同様に、貫通経路は、一貫性があるか又は均一である必要がない。例えば、貫通配管１１００は、ペデスタル４１２内の貫通部のいずれかの側で終端し、貫通部に接続されて、照射ターゲット２５０が貫通配管１１００の間の貫通部を通過することを可能にする。

例示的な実施形態のシステム１０００で使用可能な貫通経路は、計装管５０において又は計装管５０内で終端し得る。図２に示すように、貫通配管１１００は、計装管５０のベースにあるフランジ１１１０で終端し、照射ターゲット２５０が貫通配管１１００から計装管５０に入るように通過することを可能にする。同様に、貫通配管１１００は、原子炉壁４１１及び／又はペデスタル４１２を通る単一貫通部から幾つかの計装管５０に対するアクセスを提供するインデクサ（ｉｎｄｅｘｅｒ）と接合し得る。こうしたシステムは、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」という名称の同時係属中の出願第１３／４７７，２４４号に記載され、前記出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

例示的な実施形態で使用可能な貫通経路は、部分的に又は全体的に予め存在し得、且つ／又は、予め計画された停電中等に原子力プラント内の封じ込めエリア及び／又は制限されたアクセスエリアに対するアクセス中に設置され得る。例えば、貫通配管１１００は、停電中にアクセスバリア４１１内に設置されることができ、そのとき、貫通配管１１００は、アクセスバリア４１１及びペデスタル４１２内の貫通部を通過し、アクセスバリア４１１内のエリア及び原子炉容器１０の下のドライウェル空間２０内に移動され固定され、フランジ１１１０に固定される。アクセスバリア４１１の外側に延在する貫通配管１１００の部分は、装荷接合部１２００にいつでも設置され得る。貫通配管１１００は、アクセスバリア４１１の内部の種々のポイントに固定され、且つ／又は、既存の機器の周りを迂回して、計装管５０への／からの照射ターゲット２５０用の横断可能経路を維持しながら、ドライウェル２０又はアクセスバリア４１１によって境界付けられる他の空間内での密集又は混乱を最小にし得る。やはり、ワイヤガイド、メッシュ、コンパートメント、穿孔式トンネル等を含む他の貫通経路が、封じ込め部等のアクセス制限されたエリアの外側から運転中の原子炉計装管までの経路を提供するために例示的な実施形態で使用可能である。

システム１０００は、完全に２重目的であり、また同様に、ＴＩＰドライブ又は他の計装及び原子炉コンポーネントと共に使用され得る。又は、システム１０００は、それ自身の駆動機構、経路、リザーバ等による同位体の生成及び回収にもっぱら専用であり、他の計装又はＴＩＰドライブと共に使用することを排除し得る。又は、システム１０００は、一部は専用でありその他は共有で得る。例えば、ペデスタル４１２及び／又はドライウェル２０の外側で、例示的な実施形態のシステム１０００は、照射ターゲット生成及び回収に専用であり得る。ペデスタル４１２及びドライウェル２０内で、空間は、重要であり得、新しい専用コンポーネントの設置及び／又は他のコンポーネントの移動は望ましくない場合があり、それにより、例示的なシステム１０００は、従来のＴＩＰドライブ及び計装と共に経路を使用し共有し得る。共有式機能システムは、代理人文書番号第５．００１９．１号（２４ＩＧ２５９２３７）を有する、本出願と共に出願されたＨｅｉｎｈｏｌｄ等による同時係属中の出願「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｓｈａｒｅｄ−Ｐａｔｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔａｒｇｅｔｓ ｉｎ ａ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅａｃｔｏｒ」に記載され、その出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

例示的な実施形態のシステムが２重使用であり得るため、及び／又は、１つ又は複数の貫通経路の絶え間ない充填又はブロックを必要とすることなく、計装管内に照射ターゲット２５０を保持することが望ましい場合があるため、例示的な実施形態のシステムは、所望量の時間の間及び／又は所望の軸方向レベルにおいて計装管５０内に照射ターゲット２５０を維持するための保持機構をフランジ１１１０に含む可能性がある。

図３は、例示的な実施形態のシステムで使用可能な例示的な実施形態の保持組立体６５０の図である。図３に示すように、例示的な実施形態の保持組立体６５０は、計装管５０のフランジ１１１０（図２）の周りに設置され得る。例えば、保持組立体は、フランジ１１１０に直接取り付けられた気密封入部及び関連する計装管を提供するフレーム６５９を含み得る。貫通経路１１００は、例示的な実施形態の保持組立体６５０を通して完全に又は部分的に延在し、照射ターゲット２５０は貫通経路１１００内で移動し得る。例示的な実施形態の保持組立体６５０は、貫通経路１１００を通る、及び／又は、計装管に入る／から出る照射ターゲット２５０の移動をブロックする制限フォーク６５１又は他の保持構造を含み得る。図３に示すように、制限フォーク６５１は、少なくとも２つの位置６５１ａと６５１ｂとの間で可動であり、照射ターゲット２５０の移動を選択的に制限する。

図４は、例示的な実施形態の制限フォーク６５１の図である。図４に示すように、制限フォーク６５１は、照射ターゲットがその中を通過する貫通経路の対向する側の周りで通過するよう形作られサイズ決定される２つのプロング６５１１を含む。プロング６５１１は、可変離隔距離を含んで、プロング６５１１間で通過又はブロックされる照射ターゲットに対して可変的ブロックを提供する。例えば、各プロング６５１１は、内部表面ディボット６５１２においてプロング６５１１間のより大きい離隔距離ｄ２及びより大きな通過余地を提供するための整合用内部表面ディボット６５１２を含み得る。他のポイントでは、プロング６５１１は、特定のサイズの照射ターゲットがプロング６５１１間を通過するのを防止するより短い離隔距離ｄ１で離間され得る。より短い離隔距離ｄ１は、プロング６５１１間で通過するプランジャ１３５０（図３）等の他のフィーチャの移動を依然として可能にし、それにより、貫通経路１１００（図３）内の弁別的移動を可能にし得る。例示的な実施形態の保持組立体６５０が制限フォーク６５１を使用して、貫通経路に対する弁別的保持及び通過機能を提供するが、チョーク弁、磁石、伸縮式ブロックポスト、管シール等を含む他のデバイスが、例示的な実施形態においてこの目標を同様に達成し得ることが理解される。

ディボット６５１２は、適切な横断位置に配置されて、後退位置６５１ａ（図３）においてのみ貫通経路１１００（図３）に交差し得る。したがって、後退位置６５１ａ（図３）で、制限フォーク６５１は、照射ターゲット２５０（図３）がプロング６５１１を通過することを可能にし、一方、伸張位置６５１ｂ（図３）で、制限フォーク６５１は、貫通経路１１００（図３）を制限又はクリンプして、照射ターゲット２５０（図３）がプロング６５１１間を通過するのを防止し得る。

例示的な実施形態の制限フォーク６５１は、駆動アダプタ６５１４を更に含むことができ、駆動アダプタ６５１４は、フォーク６５１を所望の位置に移動させるピストン又は他の信頼性のある駆動機構に取り付けられる。例えば、駆動アダプタ６５１４は、ピストンに係合してフォーク６５１を位置６５１ａと６５１ｂ（図３）との間で移動させる単純なリングである可能性がある。例示的な実施形態の制限フォーク６５１は、例示的な実施形態の保持組立体６５０のフレーム６５９の内部をシールするＯリングシール６５１５を更に含み得る。こうして、保持組立体６５０は、フランジ１１１０の周りの気密シールを維持し、空気圧ライン５１０及び５０９を通して提供される流体等の任意の空気圧駆動流体が貫通経路に入るように送られて、照射ターゲットを移動させることを保証し得る。

図３に示すように、例示的な実施形態の保持組立体６５０は、制限フォーク６５１を所望の位置に移動させる駆動力を更に含む。例えば、１つ又は複数のモータ６５６は、クランクシャフト、及び、貫通経路１１００に垂直に前後に制御フォーク６５１を駆動するピストンに接続される可能性がある。こうしたモータ６５６は、制御フォーク６５１の位置決め及び移動についての高い信頼性を提供すると共に、遠隔のユーザに対してステータス及びコマンドを提供する可能性がある。モータ６５６は、機能性を提供し、また、組み込まれるＨｅｉｎｈｏｌｄの同時係属中の出願のモータ、ドライブシャフト、及びピストンと同様に構成され得る。もちろん、空気圧空気源、フェールセーフソレノイド等を含む任意の他の同一場所に配置された又は遠隔の駆動デバイスが使用されて、所望の位置にまた所望の位置の間に制限フォーク６５１を移動させ得る。

制限フォーク６５１は、貫通経路１１００の所望の制限性及び通過性に応じて、位置６５１ａから６５１ｂに、また、その逆も同様に、照射ターゲット２５０及びプランジャ１３５０を保持する貫通経路１１００に対して移動し得る。例示的な実施形態の駆動システム内のプランジャ１３５０は、照射ターゲット２５０より小さいサイズに作られて、任意の位置の制限フォーク６５１の間を自由に通過することができ、一方、照射ターゲット２５０は自由に通過できない。例えば、制限フォーク６５１は、ｄ１だけ離間したプロング６５１１を有することができ、ｄ１は、プランジャ１３５０の直径より大きい長さに対応する。例示的なシステムの照射ターゲット２５０は、ｄ１より大きいが、表面ディボット６５１２によって作られるｄ２より小さいサイズに作られることができ、それにより、制限フォーク６５１がパス位置６５１ａにあるときだけ、照射ターゲット２５０は貫通経路１１００内で移動可能であることになる。

図３の例では、照射ターゲット２５０は、例示的な実施形態の保持組立体６５０に入り、且つそこを通り、また、計装管に入るように駆動され得る。制限フォーク６５１は、この駆動中、パス位置６５１ａにあることができ、それにより、照射ターゲット２５０及びプランジャ１３５０は、フォーク６５１がこうした挿入を制限することなく、貫通経路１１００内で制限フォーク６５１を通過し、計装管に入る可能性がある。照射ターゲット２５０が制限フォーク６５１の上になると、モータ６５６は、制限フォーク６５１を前方に貫通経路１１００が制限されるホールド位置６５１ｂに駆動し得る。例えば、貫通経路１１００は、制限フォーク６５１によって接触されると制限する可撓性プラスチックであり得、且つ／又は、貫通経路１１００は、制限フォーク６５１のプロングが、貫通経路１１００からの照射ターゲット２５０の逸脱を許容することなく照射ターゲット２５０を選択的にブロックすることを可能にするギャップを含み得る。

図５に示すように、制限フォーク６５１が、照射のために、固定の所望の軸方向位置に照射ターゲット２５０を維持している間、プランジャ１３５０は、照射ターゲット２５０から引き戻され得る。プランジャ１３５０は、保持組立体６５０及び貫通経路１１００から完全に引き戻され、照射ターゲット２５０が照射のために計装管内に維持されている間、プランジャ１３５０を他のシステムと共に使用することを可能にし得る。フォーク６５１及びモータ６５６は、所望の位置の間での制限フォーク６５１の移動を同様に許容しながら、計装管内で軸方向に整列し、フォーク６５１のプロングを圧迫する数ポンドの照射ターゲット２５０を保持（ｈｏｌｄ）するのに十分な強度とパワーを有するように構成され得る。１つ又は複数の位置決め用照射ターゲット２５１が使用されて、計装管内の所望の軸方向位置に照射ターゲット２５０を支え得、且つ／又は、回収可能照射ターゲット２５０のチェーンが始まる／終わる場所を画定し得る。照射が終了するとき、又は、計装管の排気が所望される任意の他の時点で、モータ６５６は、フォーク６５１をパス位置６５１ａに戻るように駆動でき、照射ターゲット２５０は、プランジャ１３５０の助けがある状態で又はない状態で、重力によって貫通経路１１００内に降下し得る。

例示的な実施形態の保持組立体６５０は、制限フォーク６５１を移動させるため、照射ターゲット２５０及び／又はプランジャ１３５０が所望の位置にあるかどうかを検出する位置検出器を更に含み得る。図３及び図５に示すように、例示的な実施形態の保持組立体６５０は、貫通経路１１００の周りに位置決めされた１つ又は複数のリードスイッチ６５５を含むことができ、１つ又は複数のリードスイッチ６５５は、貫通経路１１００内の磁性部材の存在を検出し、こうした検出を示す信号をオペレータ及び／又はモータ６５６に報告する。リードスイッチ６５５は、例えば、プランジャ１３５０及び／又はＴＩＰケーブル１３０５内に位置決めされた磁石１３５１の存在、或は、位置決め用強磁性照射ターゲット２５１の存在を検出するように構成され得る。

これらの磁性フィーチャの位置に基づいて、リードスイッチ６５５は、照射ターゲット２５０が所望の位置にあるときにだけ始動して、フォーク６５１が位置６５１ａと６５１ｂとの間で移動し得る。例えば、プランジャ１３５０内の磁石１３５１は、図３に示すように、プランジャ１３５０が照射ターゲット２５０全てを、制限フォーク６５１を超えて駆動した場所においてだけリードスイッチ６５５を始動するように構成され位置決めされ得る。始動すると、リードスイッチ６５５は、モータ６５６を作動させて、制限フォーク６５１をパス位置６５１ａからホールド位置６５１ｂへ移動させ、フォーク６５１のプロングに当てて照射ターゲットを保持しながら、プランジャ１３５０が引き戻されることを可能にし得る。なお更に、リードスイッチ６５５は、リードスイッチ６５５に向かう磁石１３５１の接近等、磁石１３５１の幾つかの位置を磁界強度に基づいて検出し、こうした位置決め及び／又は接近を、ユーザ、モータ６５６、及び／又は他の自動化コンポーネントに報告し得る。こうして、ＴＩＰケーブル１３０５、プランジャ１３５０、及び／又はプランジャ１３５０を押す任意のＴＩＰドライブは、こうした接近が検出されると減速し、より高い位置決め精度、より高い磁気検出を可能にし得、且つ／又は、所望の位置を超える照射ターゲット２５０及びプランジャ１３５０のオーバシュート又は慣性上昇を防止し得る。

リードスイッチ６５５及び／又はモータ６５６は、フランジ１１１０の周りで例示的な実施形態の保持組立体６５０内で比較的小さなユニットとして電源内蔵型又は自給型であり、過剰の配線又はパワーを必要とすることなく、所望される場合、幾つかの計装管において幾つかの例示的な実施形態の設置を可能にし得る。なお更に、共有配線システム及び／又は無線通信ユニットは、例示的な実施形態のシステム１０００内で協働するため例示的な実施形態の保持組立体６５０をユーザ或は他の手動又は自動デバイスに通信可能に接続して、所望の同位体を照射し回収し得る。例示的な実施形態の保持組立体６５０は、貫通経路１１００を通る照射ターゲット２５０の選択的な可動性を確実に提供することができ、したがって、運転中の原子力プラント条件において弾性のある材料から作製される。例えば、保持組立体６５０は、組み込まれる出願第１３／４７７，２４４号に記載されるシステムにおいてフランジ１１１０で使用可能であり、照射ターゲットの移動を制御するためのその出願に記載される種々の機構を置換し得、且つ／又はそれらと共に使用され得る。

例示的な実施形態及び方法がこうして述べられるが、例示的な実施形態が、添付の特許請求の範囲内に依然として入りながら、日常の実験を通して変更され置換され得ることが当業者によって認識されるであろう。例えば、照射ターゲットの移動又は保持を可能にする保持デバイス或は他のシステムコンポーネントの場所は、図に示され述べられる特定のシステムに限定されない。計装管内に照射ターゲットを確実に維持するための他の特定のデバイス及びシステムが、例示的な実施形態として同様に使用可能であり、特許請求の範囲に入る。更に、例示的なシステム及び方法が、知られている軽水炉設計、黒鉛減速炉、及び／又は溶融塩炉並びに任意の他の原子炉プラント設計を含む、原子炉に対する無制限のアクセスを防止するアクセスバリアを有する任意の種類の原子炉プラントにおいて使用可能であることが理解される。こうした変形は、添付の特許請求の範囲からの逸脱とみなされない。

１０ 原子炉圧力容器
５０ 計装管
２５０ 照射ターゲット
２５１ 位置決め用照射ターゲット
４１１ アクセスバリア
４１２ 環状原子炉ペデスタル
５０９、５１０ 空気圧ライン
６５０ 例示的な実施形態の保持組立体
６５１ 制限フォーク
６５１１ プロング
６５１２ ディボット
６５１４ 駆動アダプタ
６５１５ Ｏリングシール
６５９ フレーム
６５１ａ 後退（パス）位置
６５１ｂ 伸張（ホールド）位置
６５５ リードスイッチ
６５６ モータ
１０００ 照射ターゲット送出及び取出しシステム
１１００、１１００ａ、１１００ｂ 貫通経路（貫通配管）
１１１０ フランジ
１２００ 装荷接合部
１３０５ ＴＩＰケーブル
１３５０ プランジャ
１３５１ 磁石

Claims (13)

1. 原子炉を通して照射ターゲット（２５０）を送り出し取り出すためのシステムであって、
   照射ターゲット（２５０）を提供する装荷／除荷システムであって、前記原子炉のアクセスバリア（４１１）の外側にある、装荷／除荷システムと、
   前記アクセスバリア（４１１）を完全に貫いて延在し、前記装荷／除荷システムを、前記原子炉の外側の複数の計装管（５０）の１つの計装管に接続する貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）であって、前記照射ターゲット（２５０）が前記計装管（５０）へ横断可能である、貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）と、
   前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）に前記原子炉のすぐ外側の前記計装管のフランジで結合され、前記アクセスバリア内の機械的保持部を含む保持機構であって、前記機械的保持部は、前記計装管（５０）への／からの前記照射ターゲット（２５０）のアクセスを防止して、前記計装管（５０）内に前記照射ターゲット（２５０）を保持するように構成される、保持機構と、
   前記貫通経路が排気されているときに、前記機械的保持部を過ぎて前記計装管の外へ移動することを防止する寸法を有する複数の照射ターゲットと、
   前記アクセスバリアの外側に位置する駆動部であって、前記機械的保持部を超えて前記貫通経路の前記アクセスバリアを貫いて延在するように構成され、前記照射ターゲットを前記貫通経路内で駆動するプランジャ（１３５０）を含む駆動部と、
   を含む、システム。
2. 前記機械的保持部は、前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）の対向する側の周りに延在する少なくとも２つのプロング（６５１１）を有する制限フォーク（６５１）である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制限フォーク（６５１）の前記プロング（６５１１）は前記照射ターゲット（２５０）の幅より小さい幅だけ離間し、前記プロング（６５１１）は前記照射ターゲット（２５０）の幅より大きい幅だけ離間した整合し対面する表面ディボット（６５１２）を含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記制限フォーク（６５１）は、前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）を通る前記照射ターゲット（２５０）の通過を前記プロング（６５１１）によってブロックし、前記制限フォーク（６５１）は、前記表面ディボット（６５１２）が前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）と整列するように前記プロング（６５１１）が移動すると、前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）を通る前記照射ターゲット（２５０）の通過を可能にする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記制限フォーク（６５１）の前記プロング（６５１１）は、前記照射ターゲット（２５０）を駆動する前記プランジャ（１３５０）の幅より大きい幅だけ離間する、請求項３に記載のシステム。
6. 前記保持機構（６５０）は、前記機械的保持部に接続された少なくとも１つのモータを更に含み、前記モータは、前記機械的保持部を駆動して、前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）内の通過エリアをブロック又はブロック解除する、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記保持機構は、前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）内の前記照射ターゲット（２５０）の位置を検出するように構成される位置検出器を含む、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記位置検出器は少なくとも１つのリードスイッチ（６５５）である、請求項７に記載のシステム。
9. 前記プランジャは、前記保持機構を通過する、前記照射ターゲット（２５０）より小さい幅を有する磁化プランジャを含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記磁化プランジャは、前記リードスイッチ（６５５）によって検出可能な不連続な磁石（１３５１）を含み、前記不連続な磁石（１３５１）は、前記計装管（５０）内への前記照射ターゲット（２５０）の完全挿入に対応する場所で前記プランジャ（１３５０）内に位置決めされる、請求項９に記載のシステム。
11. 前記保持機構（６５０）は、前記計装管（５０）の前記フランジ（１１１０）に直接取り付けられたケーシングを含む、請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
12. 前記ケーシングは、シールされ、前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）に入る空気流だけを可能にするように構成される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記システムは、前記装荷／除荷システムを複数の前記計装管（５０）に接続する複数の前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）を含み、複数の前記保持機構はそれぞれ、前記貫通経路（１１００、１１００ａ、１１００ｂ）の１つに結合される、請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。