照射ターゲット保持システム、照射ターゲット保持システムを有する燃料集合体、及び照射ターゲット保持システムを利用した方法
【課題】 従来の燃料棒及び集合体に挿入可能な照射ターゲット保持装置を提供する。
【解決手段】 実施例装置は、実施例の照射ターゲット保持装置を有する集合体及び燃料棒を含んだ炉心の稼働中に照射用のいくつかの照射ターゲットを保持してもよい。照射ターゲットは、運転中の炉心で中性子束への暴露により実質的に有用な放射性同位体へ変換し、作業の後燃料棒から除去され採取される場合がある。
【解決手段】 実施例装置は、実施例の照射ターゲット保持装置を有する集合体及び燃料棒を含んだ炉心の稼働中に照射用のいくつかの照射ターゲットを保持してもよい。照射ターゲットは、運転中の炉心で中性子束への暴露により実質的に有用な放射性同位体へ変換し、作業の後燃料棒から除去され採取される場合がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、一般的に原子力発電所で生成される燃料構造及び放射性同位体（ラジオアイソトープ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、原子力発電所は、核分裂により電力を生成するために配置された燃料を有する原子炉心を含む。米国における一般的な原子力発電所は、燃料集合体として結合された複数の燃料棒に燃料、又は炉心の内部に配置された燃料集合体を配置する。これらの燃料棒は通常、集合体全体にわたって様々な軸方向位置で燃料棒を集合体要素に結合するいくつかの要素を有する。
【０００３】
図１で示すように、沸騰水型原子炉（BWR: boiling-water reactor）のような従来の原子炉の燃料集合体１０は、上部タイプレート１４及び下部タイプレート１６を囲む外側チャンネル１２を含んでもよい。複数の全長燃料棒１８及び／又は部分長燃料棒１９が燃料集合体１０の内部で基盤に配置され、複数のスペーサー２０を貫通する。全長燃料棒１８から低い垂直位置で全て終わる部分長燃料棒１９を除いて、燃料棒１８及び１９は上部タイプレート１４から始まり下部タイプレート１６までであり、燃料集合体１０の端から端まで続いている。
【０００４】
図２で示すように、燃料要素２５は、ペレット状に形成されて燃料棒１８又は１９の中に入れられてもよい。これらの燃料要素２５は、燃料棒１８又は１９の隅々まで燃料を継続的に供給するために燃料棒の内部に“積層”されてもよい。燃料要素２５の積層は、炉心の作業サイクル中の燃料要素２５の膨張又はその他の変形を可能にする。更に、燃料棒１８又は１９の燃料要素２５と内壁２３との間のギャップ２１は、原子炉の稼働中に燃料要素２５から生成されるガス状核分裂生成物を収容することができる。燃料棒に積層された燃料要素の端部、一般的には少なくとも一箇所の上端部、のバネ２４は、核分裂生成物蓄積及び燃料要素２５の変形を更に可能にするために存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国公開２００８／００７６９５７
【特許文献２】米国公開２００８／００３１８１１
【特許文献３】米国公開２００７／０２９７５５４
【特許文献４】米国公開２００７／０１３３７３４
【特許文献５】米国公開２００７／０１３３７３１
【特許文献６】米国公開２００６／０１２６７７４
【特許文献７】米国公開２００６／００６２３４２
【特許文献８】米国公開２００５／０１０５６６６
【特許文献９】米国公開２００５／０１１８０９８
【特許文献１０】米国公開２００４／００９１４２１
【特許文献１１】米国公開２００４／０１９６９４２
【特許文献１２】米国公開２００４／０１９６９４３
【特許文献１３】米国公開２００４／０１０５５２０
【特許文献１４】米国公開２００３／０１７９８４４
【特許文献１５】米国公開２００３／００１２３２５
【特許文献１６】米国公開２００３／００１６７７５
【特許文献１７】米国公開２００３／０１０３８９６
【特許文献１８】米国公開２００２／００３４２７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施例と実施方法は、従来の燃料棒及び集合体に挿入されてもよい照射ターゲット保持装置及びシステムを対象とする。実施例装置は、実施例の照射ターゲット保持装置を有する集合体及び燃料棒を含んだ炉心の稼働中に照射用のいくつかの照射ターゲットを保持してもよい。照射ターゲットは、運転中の炉心で中性子束への暴露により実質的に有用な放射性同位体へ変換し、作業の後燃料棒１８又は１９から除去され採取される場合がある。
【０００７】
一つの実施例の照射ターゲット保持装置は、装置の稼働中に保持孔に挿入されて保持されてもよい一つか又はそれ以上の照射ターゲットを有していてもよい。孔は、照射ターゲット及びそこで生成された放射性同位体に複数のレベルの格納容器を供給するために、キャップ又はその他の保持装置によって密封される。その他の実施例において照射ターゲットは、装置内の出口スペースを位置合わせして照射ターゲットをそこから除去することによって実施例保持装置から取り外される。
【０００８】
実施例は添付の図面を詳細に説明することにより更に明白になるであろう。同様の要素は同様の番号によって表されており、それらは描写の方法のみで示されており、従って本実施例を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術の燃料集合体を示した図である。
【図２】燃料要素を有した従来技術の積層燃料棒を示した図である。
【図３Ａ−Ｂ】一つの実施例の照射ターゲット保持装置の詳細を示した図である。
【図４】一つの実施例の照射ターゲット保持装置を有した一つの実施例の燃料棒を示した図である。
【図５】一つの実施例の照射ターゲット保持装置を示した図である。
【図６】一つの実施例の照射ターゲット保持装置の束を示した図である。
【図７】その他の実施例の照射ターゲット保持装置を示した図である。
【図８】一つの実施例の積層の照射ターゲット保持装置を示した図である。
【図９】ターゲット除去に位置づけられた一つの実施例の照射ターゲット保持装置の束を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例の詳細な実施形態がここで開示される。しかしながら、ここに開示された特定の構造及び機能的詳細は、単に実施例を説明する目的のための表現にすぎない。実施例は、しかしながら、様々な代替の形で具体化されてもよく、ここに説明される実施例において限定されるように解釈されるべきではない。
【００１１】
第一、第二、などの表現が様々な要素を説明するためにここに使用されるが、これらの要素はこれらの表現により制限されるものではないことは当然のことである。例えば、実施例の範囲を逸脱することなく、第一要素が第二要素と呼ばれる場合があり、また、第二要素が第一要素と呼ばれる場合がある。ここに使用されているように、“及び／又は”という表現は、関連の記載された品目の一つかそれ以上の組み合わせのいくつか及び全てを含む。
【００１２】
要素が他の要素に“接続された”、“結合された”、“対にされた”、又は“固定された”と表現されたとき、他の要素の直接的に接続された又は結合されている場合もあり、或いは介在要素が存在する場合もあることは当然のことである。その一方で、一つの要素が他の要素に“直接接続された”又は“直接結合された”と表現されたとき、介在要素は存在しない。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に解釈される（例：“間”と“間で直接”、“隣接”と“直接隣接”など）
ここに使用されている専門用語は、特定の実施形態を表現するためのものだけであり、実施例を制限するためではない。ここに使用されているように、単数を表す“一つの（ａ、ａｎ）”または“その（Ｔｈｅ）”は、ほかに言語が明確に意図しない限り、複数も含むことを意図している。更に、“から成る”、“構成される”、“〜を含む”及び／又は“含んでいる”という表現がここに使用されるとき、標準装備、整数、工程、操作、要素、及び／又は成分の存在を特定するが、一つかそれ以上の他の標準装備、整数、工程、操作、要素、成分及び／又はグループの存在又は付加を排除するものではないことは当然のことである。
【００１３】
いくつかの代替実施において、述べられた機能／役割は、図で述べられた順序以外で発生する場合がある。例えば、連続して示される二つの図は実際実質的に同時に行われる場合があり、または関わった機能／役割によって、場合によって逆の順序で行われる場合がある。
【００１４】
図３は、照射ターゲット保持装置を構成する一つの実施例の照射ターゲット保持装置１２５を示す。照射ターゲット保持装置１２５は、従来の燃料集合体で使用される従来の燃料棒（被覆管）に挿入されることを可能にする大きさを有している。例えば、照射ターゲット保持装置１２５は１インチ（２．５４ｃｍ）もしくはそれ以下の最大幅を有し、数フィートの最大長を有してもよい。照射ターゲット保持装置１２５は、シリンダー型で示されているが、六面体、コーン型、及び／又は角柱形などの様々なふさわしい形状が使用されてもよい。
【００１５】
一つの実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、上端部／上表面１２８から装置１２５の下方に部分的に軸方向に延びる一つかそれ以上の軸孔１２３０を含む。軸孔１３０は、実施例の照射ターゲット保持装置１２５の構造的完全性が保たれていれば、いかなるパターン及び数で配置されても良い。軸孔１３０は、様々な大きさと形を有していてもよい。例えば、軸孔１３０は、上表面１２８から離れるにつれ細くなってもよく、及び／又は先端及び底面が丸くなっていてもよい。
【００１６】
照射ターゲット１４０は、いかなる所望される数及び／又はパターンで一つかそれ以上の軸孔１３０に挿入されてもよい。照射ターゲット１４０は様々な形状及び物理的形状であってもよい。例えば、照射ターゲット１４０は、小さいフィリング、丸型ペレット、ワイヤー、液体、及び／又はガスでもよい。照射ターゲット１４０は、軸孔１３０に合う大きさになっており、及び／又軸孔１３０は、照射ターゲット１４０を収納するための形及び寸法にされる。
【００１７】
照射ターゲット１４０は、実施例の照射ターゲット保持装置１２５で遭遇した中性子束に曝されたとき、放射性同位体に実質的に変換される様々な物質に製造されてもよい。例えば、照射ターゲット１４０は、稼動している原子炉で遭遇した中性子束に曝されたとき、イリジウム−１９２に変換されるイリジウム−１９１及び／又はコバルト−６０に変換されるコバルト−５９を含んでいてもよい。照射ターゲット１４０は、作業原子炉内部で中性子束に曝されたとき、物理的及び中性子性質を実質的に維持するために配置された容器を更に密封してもよい。その容器は、照射ターゲット１４０の内部で格納（後述されるその他の格納）の第三層を供給するために、固体、液体、及び／又はガス照射ターゲット及び／又は生成された放射性同位体を含んでもよい。
【００１８】
キャップ１３８は、上端部／表面１２８に装着されてもよく、照射ターゲット１４０を軸孔１３０に封入する。キャップ１３８は、数々の周知の方法で上端部１２８に装着されてもよい。例えば、キャップ１３８は、上表面１２８に直接溶接されてもよい。または、例えば図３Ｂに示すように、キャップ１３８は、ねじ山１２９を介して上端部１２０に、キャップ１３８と実施例の保持装置１２５にネジ式で取り付けられてもよい。または、例えば、キャップ１３８は、上端部１２８にロックアンドキー構造で装置１２５に取り付けられてもよい。これらの装着のいずれにおいて、キャップ１３８は照射ターゲット１４０を軸孔１３０内部に保持し、照射を受けた照射ターゲット１４０の採取のためのキャップ１３８の容易な取り外しを可能にする。キャップ１３８は更に、照射ターゲット１４０又は、他の照射ターゲット１４０との混合、及び/又は軸孔１３０からの漏れにより生成された固体、液体又はガス放射性同位体を防ぐために、上表面１２８の各軸孔１３０に対して締める平らな表面を有してもよい。
【００１９】
実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、稼働中の原子炉において遭遇した中性子束に曝されたとき、自身の中性子と物理的特性を実質的に保持するために配置された物質から製造される。従って実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、照射ターゲット１４０に到達する中性子束を実質的に妨げることなく、そして化学的に照射ターゲット１４０又はそこから生成された放射性同位体に反応しない場合がある。実施例の照射ターゲット保持装置は、例えば、ジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、インコネルなどから製造されてもよい。
【００２０】
図４に示されるように、実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、従来の燃料ペレットが燃料棒１８／１９に挿入されそこに封入されるのと同じ方法で従来の燃料棒１８及び／又は１９（図１及び図２）に挿入されてもよい。実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、実質的に燃料棒１８／１９を満たし、或いは、実質的に燃料棒１８／１９を満たさず、空洞を作り及び／又は燃料ペレットで燃料棒１８／１９の残ったスペースを埋めることを可能にする。バネ２４は、小さい膨張の許容及び／又は稼働中の原子炉で遭遇した様々な条件による移転の間、装置１２５の一定の位置を維持するために、実施例の照射ターゲット保持装置１２５に軸方向に配置されてもよい。
【００２１】
実施例の照射ターゲット保持装置１２５を有する燃料棒からなる燃料集合体を含む原子炉は、通常出力で稼動されてもよいので、その実施例の照射ターゲット保持装置１２５と照射ターゲット１４０とは、作業原子炉に存在する中性子束によって照射される。原子炉の磁束レベルは周知であり、高３０（図３に示される）の深さ及びその照射ターゲット１４０の配置及び構成も知られているため、照射ターゲット１４０から生成される放射性同位体の特定の活動を計算することは、当業者には可能である。反対に、当業者は、稼動磁束レベルを認識している最適な放射性同位体生成及び照射ターゲット１４０構成に影響を与えるために、孔１３０の深さを計算することができる。
【００２２】
一旦照射され、実質的に有用な放射性同位体に変換されると、照射ターゲット１４０及び実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、例えば原子炉の停止中に、原子炉から分離されてもよい。実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、照射を受けた燃料集合体と燃料棒１８／１９とから分離されてもよく、その中に照射を受けた照射ターゲット１４０を採取するためにキャップ１３８を分離することで分解されてもよい。
【００２３】
燃料棒１８／１９及びキャップが装着され密封された実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、照射ターゲット１４０に少なくとも二つの格納を供給する。この供給は実施例の照射ターゲット保持装置１２５を有する燃料棒１８／１９の被膜のフレッティングの時には照射ターゲット漏れに対しての保護手段を提供する。軸孔１３０の配置に応じて、追加の格納が実施例の照射ターゲット保持装置１２５の半径厚さによって提供されてもよい。
【００２４】
図５に示されるように、代替実施例の照射ターゲット保持装置２２５は、実施例では他の形状でも使用可能ではあるが、燃料要素形状／シリンダー型ペレットタイプ構成でもよい。実施例装置２２５は従来の燃料棒１８／１９の内部に適応するようなサイズに形成されている。いくつかの実施例の照射ターゲット保持装置２２５は燃料棒１８／１９の内部に適応するように、最大限の長さを有していてもよい。例えば、照射ターゲット保持装置は数センチメートル又はそれ以下の長さを有していても良い。
【００２５】
実施例の照射ターゲット保持装置２２５は、すでに説明された実施例のいくつかの特性をさもなければ共有する場合があり、繰り返される部分は省略される。実施例の装置２２５は、実施例の装置２２５を貫通しないがそこに伸びる一つかそれ以上の孔２３０を特徴とする。孔２３０は、実施例の装置２２５を通過する中性子束に曝されたときに、実質的に放射性同位体に変換する所望の照射ターゲット２４０で満たされてもよい。インゴットタイプの実施例装置は、照射ターゲット２４０を孔２３０の中に格納するために上述の実施例に関して上述されたようにキャップを更に含む。
【００２６】
代替的に、図６に示されるように、照射ターゲット２４０を孔２３０の内部に保持するためのキャップを有する代わりに、実施例の照射ターゲット保持装置２２５は空の装置２２５及び／又はスラグ２２６によって密封及び／又は収納されてもよい。実施例のターゲット保持装置２２５は従来の燃料棒１８／１９の内部に他の実施例ターゲット保持装置２２５とともにしっかりと積層されてもよい。ギャップ２１が、実施例装置２２５／スラグ２２６及び燃料棒１８／１９の壁２３の間に更に存在しても良い。バネ２４又は他の保持装置は、燃料棒１８／１９それぞれに対してそれらを実施的に平面に保つために実施例の装置２２５の積層に対して抵抗圧力を供給してもよい。真下に積層されたほかの実施例の装置２２５に対して収容密閉を促進するために、孔２３０は実施例装置２２５を完全に貫通していないので、各装置の底表面は大部分が平らである。
【００２７】
スラグ２２６は、積層の最上層の装置２２５に同じ封止構造を提供するために、バネ２４又は他の先行載荷装置及び実施例の照射保持装置２２５の積層の間に配置されてもよい。スラグ２２６は、バネ２４或いは他の燃料棒１８／１９内部のテンション装置にターゲットが漏れないように照射ターゲットを含まない以外は、積層の中の実施例装置２２５に実質的に似ている。
【００２８】
実施例の照射ターゲット保持装置２２５は、各装置２２５及び各孔２３０にいくつかの異なったタイプ及び位相の照射ターゲット２４０を配置することを可能にする場合がある。いくつかの実施例装置２２５は、燃料棒１８／１９内部の正確な軸レベルに配置されるので、燃料棒１８／１９の内部で特定の軸レベルにおいてより正確な量／種類の照射ターゲット２４０を供給することが可能である。軸方向磁束特徴は作業原子炉において周知のため、これは実施例の照射ターゲット保持装置２２５内部に配置された照射ターゲット２４０の有用な放射性同位体の正確な発生及び測定を供給することができる。
【００２９】
図７に示されるように、その他の実施例の照射ターゲット保持装置３２５は、インゴットタイプの実施例の照射ターゲット保持装置２２５に実質的に類似している。しかしながら、実施例装置３２５は、その中心軸３８０の周囲に放射状の位置を共有する一つかそれ以上の孔３３０を有していても良い。更に実施例装置３２５は、孔３３０とは異なる、実施例の照射ターゲット保持装置３２５を完全に貫通する貫通孔３８５を共通する放射状の位置に有している。照射ターゲットは貫通孔３８５には配置しない方がよい。
【００３０】
実施例の照射ターゲット保持装置は更に、中心軸３８０に鍵状スリット３９５又は他の開口を有する。鍵状スリット３９５は、対応して形成される同型のシャフトが実施例装置３９５を通ること及び装置３９５を中心軸３８０の周囲で回転させることを可能にする。鍵状スリット３９５は、各実施形態の照射ターゲット保持装置３２５の貫通孔３８５に対して同じ位置で同方向に置かれてもよい。
【００３１】
図８に示すように、実施例の照射ターゲット保持装置３２５において孔３３０及び貫通孔３８５は、中心軸３８０の周囲で同じ放射状の位置を共有するため、実施例装置３２５が燃料棒１８／１９の軸３８０に沿って積層されると、実施例装置３２５の積層を介して出口シャフト３９０を形成するために、全ての貫通孔３８５は同角度位置に並べられる。更に、鍵状スリット３９５は、貫通孔３８５の共通方向に並べられ共有されてもよいため、実施例装置３２５が積層された場合、スリット３９５に対応する鍵状端部を有したツールは、照射ターゲット保持装置３２５の積層を通ってもよい。
【００３２】
図９に示されるように、作業炉心での照射後に実施例の照射ターゲット保持装置３２５によって生成される放射性同位体を摂取するために、積層された実施例の装置３２５は、照射ターゲット３４０は単に重力の作用により孔３３０から落下する場合があるので、孔３３０を下にして配置されてもよい。燃料棒１８／１９内部に積層された選択された実施例の装置３２５は、積層の内部で回転していない装置３２５の所望の孔３３０にすべての貫通孔３８５及び、従って出口シャフト３９０、が揃うまで中心軸３３０の周囲を回転されてもよい。照射ターゲット３４０及びそこに存在する放射線同位体は収集のために孔３３０から出口シャフト３９０まで落下する場合がある。
【００３３】
積層された実施例の装置３２５は、所望の軸距離で鍵状スリット３９５に移動する鍵状ツール３９６によって回転されてもよい。従って出口シャフト３９０を通じて空洞となった特定の照射ターゲット保持装置は、鍵状ツール３９６が鍵状スリット３９５まで移動する軸距離によって選択されてもよい。全ての鍵状スリット３９５は貫通孔３８５に対して同じように配置されているため、出口シャフト３９０は孔３３０に対して空洞になるように常に回転されてもよい。さらに、最下部の実施例の照射ターゲット装置３２５は、照射ターゲット３４０が実施例装置３２５の積層を空洞にする一方で装置３２５の最下部から落下しないため、照射ターゲット３４０を欠く場合がある。
【００３４】
実施例の照射ターゲット保持装置は、他のメカニズム及び中心の鍵状スリット３９５の欠如によって回転されてもよい。例えば、外側スリーブは、所望の角度位置に出口車夫と３８５から照射された照射ターゲットを引き出すために、積層の中で各保持装置３２５を回転させる場合がある。また、貫通孔３８５は、実施例保持装置３２５の積層で同時期に整列する必要はなく、照射ターゲット３４０は、収集まで実施例装置の積層を通って徐々に落下する場合があるので、照射ターゲットは整列していない貫通孔３８５に落下する場合がある。この整列していない貫通孔３８５は、後に下部の貫通孔３８５で整列する
実施例において、実施例保持装置はＢＷＲタイプの燃料棒及び燃料集合体に挿入される場合があるが、他のタイプの燃料及び原子炉が実施例の保持装置に有用であることが理解される。例えば、ＰＷＲ，ＣＡＮＤＵ，ＲＢＭＫ，ＥＳＢＷＲなどのタイプの原子炉は、その中で照射ターゲットを照射するために実施例の保持装置を収容できる燃料棒を含む。
【００３５】
実施例が説明されてきたが、この実施例は日常の実験を介して、また更なる発明活動なくして、変更されてもよいことは、当業者にとって当然のことである。例えば実施例において“集合体（assembly）”という言葉が燃料棒のまとまりを意味するが、“束(bundle)”などの表現も代替として使用されてもよく、実施例は完成した燃料集合体で一般的に見られる全ての要素が欠けている燃料束とともに使用することができる。また、例えば、他の燃料タイプ、形状、及び構成が、実施例の照射ターゲットシステムと併用して使用されてもよい。変形例は、本精神及び本実施形態の範囲の逸脱とみなされるものではなく、そのようなすべての変更は当業者にとって明らかであり、添付の請求の範囲に含まれることは明白である。
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、一般的に原子力発電所で生成される燃料構造及び放射性同位体（ラジオアイソトープ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、原子力発電所は、核分裂により電力を生成するために配置された燃料を有する原子炉心を含む。米国における一般的な原子力発電所は、燃料集合体として結合された複数の燃料棒に燃料、又は炉心の内部に配置された燃料集合体を配置する。これらの燃料棒は通常、集合体全体にわたって様々な軸方向位置で燃料棒を集合体要素に結合するいくつかの要素を有する。
【０００３】
図１で示すように、沸騰水型原子炉（BWR: boiling-water reactor）のような従来の原子炉の燃料集合体１０は、上部タイプレート１４及び下部タイプレート１６を囲む外側チャンネル１２を含んでもよい。複数の全長燃料棒１８及び／又は部分長燃料棒１９が燃料集合体１０の内部で基盤に配置され、複数のスペーサー２０を貫通する。全長燃料棒１８から低い垂直位置で全て終わる部分長燃料棒１９を除いて、燃料棒１８及び１９は上部タイプレート１４から始まり下部タイプレート１６までであり、燃料集合体１０の端から端まで続いている。
【０００４】
図２で示すように、燃料要素２５は、ペレット状に形成されて燃料棒１８又は１９の中に入れられてもよい。これらの燃料要素２５は、燃料棒１８又は１９の隅々まで燃料を継続的に供給するために燃料棒の内部に“積層”されてもよい。燃料要素２５の積層は、炉心の作業サイクル中の燃料要素２５の膨張又はその他の変形を可能にする。更に、燃料棒１８又は１９の燃料要素２５と内壁２３との間のギャップ２１は、原子炉の稼働中に燃料要素２５から生成されるガス状核分裂生成物を収容することができる。燃料棒に積層された燃料要素の端部、一般的には少なくとも一箇所の上端部、のバネ２４は、核分裂生成物蓄積及び燃料要素２５の変形を更に可能にするために存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国公開２００８／００７６９５７
【特許文献２】米国公開２００８／００３１８１１
【特許文献３】米国公開２００７／０２９７５５４
【特許文献４】米国公開２００７／０１３３７３４
【特許文献５】米国公開２００７／０１３３７３１
【特許文献６】米国公開２００６／０１２６７７４
【特許文献７】米国公開２００６／００６２３４２
【特許文献８】米国公開２００５／０１０５６６６
【特許文献９】米国公開２００５／０１１８０９８
【特許文献１０】米国公開２００４／００９１４２１
【特許文献１１】米国公開２００４／０１９６９４２
【特許文献１２】米国公開２００４／０１９６９４３
【特許文献１３】米国公開２００４／０１０５５２０
【特許文献１４】米国公開２００３／０１７９８４４
【特許文献１５】米国公開２００３／００１２３２５
【特許文献１６】米国公開２００３／００１６７７５
【特許文献１７】米国公開２００３／０１０３８９６
【特許文献１８】米国公開２００２／００３４２７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施例と実施方法は、従来の燃料棒及び集合体に挿入されてもよい照射ターゲット保持装置及びシステムを対象とする。実施例装置は、実施例の照射ターゲット保持装置を有する集合体及び燃料棒を含んだ炉心の稼働中に照射用のいくつかの照射ターゲットを保持してもよい。照射ターゲットは、運転中の炉心で中性子束への暴露により実質的に有用な放射性同位体へ変換し、作業の後燃料棒１８又は１９から除去され採取される場合がある。
【０００７】
一つの実施例の照射ターゲット保持装置は、装置の稼働中に保持孔に挿入されて保持されてもよい一つか又はそれ以上の照射ターゲットを有していてもよい。孔は、照射ターゲット及びそこで生成された放射性同位体に複数のレベルの格納容器を供給するために、キャップ又はその他の保持装置によって密封される。その他の実施例において照射ターゲットは、装置内の出口スペースを位置合わせして照射ターゲットをそこから除去することによって実施例保持装置から取り外される。
【０００８】
実施例は添付の図面を詳細に説明することにより更に明白になるであろう。同様の要素は同様の番号によって表されており、それらは描写の方法のみで示されており、従って本実施例を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術の燃料集合体を示した図である。
【図２】燃料要素を有した従来技術の積層燃料棒を示した図である。
【図３Ａ−Ｂ】一つの実施例の照射ターゲット保持装置の詳細を示した図である。
【図４】一つの実施例の照射ターゲット保持装置を有した一つの実施例の燃料棒を示した図である。
【図５】一つの実施例の照射ターゲット保持装置を示した図である。
【図６】一つの実施例の照射ターゲット保持装置の束を示した図である。
【図７】その他の実施例の照射ターゲット保持装置を示した図である。
【図８】一つの実施例の積層の照射ターゲット保持装置を示した図である。
【図９】ターゲット除去に位置づけられた一つの実施例の照射ターゲット保持装置の束を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例の詳細な実施形態がここで開示される。しかしながら、ここに開示された特定の構造及び機能的詳細は、単に実施例を説明する目的のための表現にすぎない。実施例は、しかしながら、様々な代替の形で具体化されてもよく、ここに説明される実施例において限定されるように解釈されるべきではない。
【００１１】
第一、第二、などの表現が様々な要素を説明するためにここに使用されるが、これらの要素はこれらの表現により制限されるものではないことは当然のことである。例えば、実施例の範囲を逸脱することなく、第一要素が第二要素と呼ばれる場合があり、また、第二要素が第一要素と呼ばれる場合がある。ここに使用されているように、“及び／又は”という表現は、関連の記載された品目の一つかそれ以上の組み合わせのいくつか及び全てを含む。
【００１２】
要素が他の要素に“接続された”、“結合された”、“対にされた”、又は“固定された”と表現されたとき、他の要素の直接的に接続された又は結合されている場合もあり、或いは介在要素が存在する場合もあることは当然のことである。その一方で、一つの要素が他の要素に“直接接続された”又は“直接結合された”と表現されたとき、介在要素は存在しない。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に解釈される（例：“間”と“間で直接”、“隣接”と“直接隣接”など）
ここに使用されている専門用語は、特定の実施形態を表現するためのものだけであり、実施例を制限するためではない。ここに使用されているように、単数を表す“一つの（ａ、ａｎ）”または“その（Ｔｈｅ）”は、ほかに言語が明確に意図しない限り、複数も含むことを意図している。更に、“から成る”、“構成される”、“〜を含む”及び／又は“含んでいる”という表現がここに使用されるとき、標準装備、整数、工程、操作、要素、及び／又は成分の存在を特定するが、一つかそれ以上の他の標準装備、整数、工程、操作、要素、成分及び／又はグループの存在又は付加を排除するものではないことは当然のことである。
【００１３】
いくつかの代替実施において、述べられた機能／役割は、図で述べられた順序以外で発生する場合がある。例えば、連続して示される二つの図は実際実質的に同時に行われる場合があり、または関わった機能／役割によって、場合によって逆の順序で行われる場合がある。
【００１４】
図３は、照射ターゲット保持装置を構成する一つの実施例の照射ターゲット保持装置１２５を示す。照射ターゲット保持装置１２５は、従来の燃料集合体で使用される従来の燃料棒（被覆管）に挿入されることを可能にする大きさを有している。例えば、照射ターゲット保持装置１２５は１インチ（２．５４ｃｍ）もしくはそれ以下の最大幅を有し、数フィートの最大長を有してもよい。照射ターゲット保持装置１２５は、シリンダー型で示されているが、六面体、コーン型、及び／又は角柱形などの様々なふさわしい形状が使用されてもよい。
【００１５】
一つの実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、上端部／上表面１２８から装置１２５の下方に部分的に軸方向に延びる一つかそれ以上の軸孔１２３０を含む。軸孔１３０は、実施例の照射ターゲット保持装置１２５の構造的完全性が保たれていれば、いかなるパターン及び数で配置されても良い。軸孔１３０は、様々な大きさと形を有していてもよい。例えば、軸孔１３０は、上表面１２８から離れるにつれ細くなってもよく、及び／又は先端及び底面が丸くなっていてもよい。
【００１６】
照射ターゲット１４０は、いかなる所望される数及び／又はパターンで一つかそれ以上の軸孔１３０に挿入されてもよい。照射ターゲット１４０は様々な形状及び物理的形状であってもよい。例えば、照射ターゲット１４０は、小さいフィリング、丸型ペレット、ワイヤー、液体、及び／又はガスでもよい。照射ターゲット１４０は、軸孔１３０に合う大きさになっており、及び／又軸孔１３０は、照射ターゲット１４０を収納するための形及び寸法にされる。
【００１７】
照射ターゲット１４０は、実施例の照射ターゲット保持装置１２５で遭遇した中性子束に曝されたとき、放射性同位体に実質的に変換される様々な物質に製造されてもよい。例えば、照射ターゲット１４０は、稼動している原子炉で遭遇した中性子束に曝されたとき、イリジウム−１９２に変換されるイリジウム−１９１及び／又はコバルト−６０に変換されるコバルト−５９を含んでいてもよい。照射ターゲット１４０は、作業原子炉内部で中性子束に曝されたとき、物理的及び中性子性質を実質的に維持するために配置された容器を更に密封してもよい。その容器は、照射ターゲット１４０の内部で格納（後述されるその他の格納）の第三層を供給するために、固体、液体、及び／又はガス照射ターゲット及び／又は生成された放射性同位体を含んでもよい。
【００１８】
キャップ１３８は、上端部／表面１２８に装着されてもよく、照射ターゲット１４０を軸孔１３０に封入する。キャップ１３８は、数々の周知の方法で上端部１２８に装着されてもよい。例えば、キャップ１３８は、上表面１２８に直接溶接されてもよい。または、例えば図３Ｂに示すように、キャップ１３８は、ねじ山１２９を介して上端部１２０に、キャップ１３８と実施例の保持装置１２５にネジ式で取り付けられてもよい。または、例えば、キャップ１３８は、上端部１２８にロックアンドキー構造で装置１２５に取り付けられてもよい。これらの装着のいずれにおいて、キャップ１３８は照射ターゲット１４０を軸孔１３０内部に保持し、照射を受けた照射ターゲット１４０の採取のためのキャップ１３８の容易な取り外しを可能にする。キャップ１３８は更に、照射ターゲット１４０又は、他の照射ターゲット１４０との混合、及び/又は軸孔１３０からの漏れにより生成された固体、液体又はガス放射性同位体を防ぐために、上表面１２８の各軸孔１３０に対して締める平らな表面を有してもよい。
【００１９】
実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、稼働中の原子炉において遭遇した中性子束に曝されたとき、自身の中性子と物理的特性を実質的に保持するために配置された物質から製造される。従って実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、照射ターゲット１４０に到達する中性子束を実質的に妨げることなく、そして化学的に照射ターゲット１４０又はそこから生成された放射性同位体に反応しない場合がある。実施例の照射ターゲット保持装置は、例えば、ジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、インコネルなどから製造されてもよい。
【００２０】
図４に示されるように、実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、従来の燃料ペレットが燃料棒１８／１９に挿入されそこに封入されるのと同じ方法で従来の燃料棒１８及び／又は１９（図１及び図２）に挿入されてもよい。実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、実質的に燃料棒１８／１９を満たし、或いは、実質的に燃料棒１８／１９を満たさず、空洞を作り及び／又は燃料ペレットで燃料棒１８／１９の残ったスペースを埋めることを可能にする。バネ２４は、小さい膨張の許容及び／又は稼働中の原子炉で遭遇した様々な条件による移転の間、装置１２５の一定の位置を維持するために、実施例の照射ターゲット保持装置１２５に軸方向に配置されてもよい。
【００２１】
実施例の照射ターゲット保持装置１２５を有する燃料棒からなる燃料集合体を含む原子炉は、通常出力で稼動されてもよいので、その実施例の照射ターゲット保持装置１２５と照射ターゲット１４０とは、作業原子炉に存在する中性子束によって照射される。原子炉の磁束レベルは周知であり、高３０（図３に示される）の深さ及びその照射ターゲット１４０の配置及び構成も知られているため、照射ターゲット１４０から生成される放射性同位体の特定の活動を計算することは、当業者には可能である。反対に、当業者は、稼動磁束レベルを認識している最適な放射性同位体生成及び照射ターゲット１４０構成に影響を与えるために、孔１３０の深さを計算することができる。
【００２２】
一旦照射され、実質的に有用な放射性同位体に変換されると、照射ターゲット１４０及び実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、例えば原子炉の停止中に、原子炉から分離されてもよい。実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、照射を受けた燃料集合体と燃料棒１８／１９とから分離されてもよく、その中に照射を受けた照射ターゲット１４０を採取するためにキャップ１３８を分離することで分解されてもよい。
【００２３】
燃料棒１８／１９及びキャップが装着され密封された実施例の照射ターゲット保持装置１２５は、照射ターゲット１４０に少なくとも二つの格納を供給する。この供給は実施例の照射ターゲット保持装置１２５を有する燃料棒１８／１９の被膜のフレッティングの時には照射ターゲット漏れに対しての保護手段を提供する。軸孔１３０の配置に応じて、追加の格納が実施例の照射ターゲット保持装置１２５の半径厚さによって提供されてもよい。
【００２４】
図５に示されるように、代替実施例の照射ターゲット保持装置２２５は、実施例では他の形状でも使用可能ではあるが、燃料要素形状／シリンダー型ペレットタイプ構成でもよい。実施例装置２２５は従来の燃料棒１８／１９の内部に適応するようなサイズに形成されている。いくつかの実施例の照射ターゲット保持装置２２５は燃料棒１８／１９の内部に適応するように、最大限の長さを有していてもよい。例えば、照射ターゲット保持装置は数センチメートル又はそれ以下の長さを有していても良い。
【００２５】
実施例の照射ターゲット保持装置２２５は、すでに説明された実施例のいくつかの特性をさもなければ共有する場合があり、繰り返される部分は省略される。実施例の装置２２５は、実施例の装置２２５を貫通しないがそこに伸びる一つかそれ以上の孔２３０を特徴とする。孔２３０は、実施例の装置２２５を通過する中性子束に曝されたときに、実質的に放射性同位体に変換する所望の照射ターゲット２４０で満たされてもよい。インゴットタイプの実施例装置は、照射ターゲット２４０を孔２３０の中に格納するために上述の実施例に関して上述されたようにキャップを更に含む。
【００２６】
代替的に、図６に示されるように、照射ターゲット２４０を孔２３０の内部に保持するためのキャップを有する代わりに、実施例の照射ターゲット保持装置２２５は空の装置２２５及び／又はスラグ２２６によって密封及び／又は収納されてもよい。実施例のターゲット保持装置２２５は従来の燃料棒１８／１９の内部に他の実施例ターゲット保持装置２２５とともにしっかりと積層されてもよい。ギャップ２１が、実施例装置２２５／スラグ２２６及び燃料棒１８／１９の壁２３の間に更に存在しても良い。バネ２４又は他の保持装置は、燃料棒１８／１９それぞれに対してそれらを実施的に平面に保つために実施例の装置２２５の積層に対して抵抗圧力を供給してもよい。真下に積層されたほかの実施例の装置２２５に対して収容密閉を促進するために、孔２３０は実施例装置２２５を完全に貫通していないので、各装置の底表面は大部分が平らである。
【００２７】
スラグ２２６は、積層の最上層の装置２２５に同じ封止構造を提供するために、バネ２４又は他の先行載荷装置及び実施例の照射保持装置２２５の積層の間に配置されてもよい。スラグ２２６は、バネ２４或いは他の燃料棒１８／１９内部のテンション装置にターゲットが漏れないように照射ターゲットを含まない以外は、積層の中の実施例装置２２５に実質的に似ている。
【００２８】
実施例の照射ターゲット保持装置２２５は、各装置２２５及び各孔２３０にいくつかの異なったタイプ及び位相の照射ターゲット２４０を配置することを可能にする場合がある。いくつかの実施例装置２２５は、燃料棒１８／１９内部の正確な軸レベルに配置されるので、燃料棒１８／１９の内部で特定の軸レベルにおいてより正確な量／種類の照射ターゲット２４０を供給することが可能である。軸方向磁束特徴は作業原子炉において周知のため、これは実施例の照射ターゲット保持装置２２５内部に配置された照射ターゲット２４０の有用な放射性同位体の正確な発生及び測定を供給することができる。
【００２９】
図７に示されるように、その他の実施例の照射ターゲット保持装置３２５は、インゴットタイプの実施例の照射ターゲット保持装置２２５に実質的に類似している。しかしながら、実施例装置３２５は、その中心軸３８０の周囲に放射状の位置を共有する一つかそれ以上の孔３３０を有していても良い。更に実施例装置３２５は、孔３３０とは異なる、実施例の照射ターゲット保持装置３２５を完全に貫通する貫通孔３８５を共通する放射状の位置に有している。照射ターゲットは貫通孔３８５には配置しない方がよい。
【００３０】
実施例の照射ターゲット保持装置は更に、中心軸３８０に鍵状スリット３９５又は他の開口を有する。鍵状スリット３９５は、対応して形成される同型のシャフトが実施例装置３９５を通ること及び装置３９５を中心軸３８０の周囲で回転させることを可能にする。鍵状スリット３９５は、各実施形態の照射ターゲット保持装置３２５の貫通孔３８５に対して同じ位置で同方向に置かれてもよい。
【００３１】
図８に示すように、実施例の照射ターゲット保持装置３２５において孔３３０及び貫通孔３８５は、中心軸３８０の周囲で同じ放射状の位置を共有するため、実施例装置３２５が燃料棒１８／１９の軸３８０に沿って積層されると、実施例装置３２５の積層を介して出口シャフト３９０を形成するために、全ての貫通孔３８５は同角度位置に並べられる。更に、鍵状スリット３９５は、貫通孔３８５の共通方向に並べられ共有されてもよいため、実施例装置３２５が積層された場合、スリット３９５に対応する鍵状端部を有したツールは、照射ターゲット保持装置３２５の積層を通ってもよい。
【００３２】
図９に示されるように、作業炉心での照射後に実施例の照射ターゲット保持装置３２５によって生成される放射性同位体を摂取するために、積層された実施例の装置３２５は、照射ターゲット３４０は単に重力の作用により孔３３０から落下する場合があるので、孔３３０を下にして配置されてもよい。燃料棒１８／１９内部に積層された選択された実施例の装置３２５は、積層の内部で回転していない装置３２５の所望の孔３３０にすべての貫通孔３８５及び、従って出口シャフト３９０、が揃うまで中心軸３３０の周囲を回転されてもよい。照射ターゲット３４０及びそこに存在する放射線同位体は収集のために孔３３０から出口シャフト３９０まで落下する場合がある。
【００３３】
積層された実施例の装置３２５は、所望の軸距離で鍵状スリット３９５に移動する鍵状ツール３９６によって回転されてもよい。従って出口シャフト３９０を通じて空洞となった特定の照射ターゲット保持装置は、鍵状ツール３９６が鍵状スリット３９５まで移動する軸距離によって選択されてもよい。全ての鍵状スリット３９５は貫通孔３８５に対して同じように配置されているため、出口シャフト３９０は孔３３０に対して空洞になるように常に回転されてもよい。さらに、最下部の実施例の照射ターゲット装置３２５は、照射ターゲット３４０が実施例装置３２５の積層を空洞にする一方で装置３２５の最下部から落下しないため、照射ターゲット３４０を欠く場合がある。
【００３４】
実施例の照射ターゲット保持装置は、他のメカニズム及び中心の鍵状スリット３９５の欠如によって回転されてもよい。例えば、外側スリーブは、所望の角度位置に出口車夫と３８５から照射された照射ターゲットを引き出すために、積層の中で各保持装置３２５を回転させる場合がある。また、貫通孔３８５は、実施例保持装置３２５の積層で同時期に整列する必要はなく、照射ターゲット３４０は、収集まで実施例装置の積層を通って徐々に落下する場合があるので、照射ターゲットは整列していない貫通孔３８５に落下する場合がある。この整列していない貫通孔３８５は、後に下部の貫通孔３８５で整列する
実施例において、実施例保持装置はＢＷＲタイプの燃料棒及び燃料集合体に挿入される場合があるが、他のタイプの燃料及び原子炉が実施例の保持装置に有用であることが理解される。例えば、ＰＷＲ，ＣＡＮＤＵ，ＲＢＭＫ，ＥＳＢＷＲなどのタイプの原子炉は、その中で照射ターゲットを照射するために実施例の保持装置を収容できる燃料棒を含む。
【００３５】
実施例が説明されてきたが、この実施例は日常の実験を介して、また更なる発明活動なくして、変更されてもよいことは、当業者にとって当然のことである。例えば実施例において“集合体（assembly）”という言葉が燃料棒のまとまりを意味するが、“束(bundle)”などの表現も代替として使用されてもよく、実施例は完成した燃料集合体で一般的に見られる全ての要素が欠けている燃料束とともに使用することができる。また、例えば、他の燃料タイプ、形状、及び構成が、実施例の照射ターゲットシステムと併用して使用されてもよい。変形例は、本精神及び本実施形態の範囲の逸脱とみなされるものではなく、そのようなすべての変更は当業者にとって明らかであり、添付の請求の範囲に含まれることは明白である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料棒内部に適合する大きさを有する、少なくとも一つの照射ターゲット保持装置であって、
前記核燃料棒の縦軸に平行な縦軸を有し、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、自身の物理的及び中性子特性を実質的に維持するために構成された物質から製造され、
前記縦軸に平行な少なくとも一つの孔を含むところの、少なくとも一つの照射ターゲット保持装置と、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、放射性同位体に実質的に変換するように構成された、前記少なくとも一つの孔に収納された少なくとも一つの照射ターゲットと、
を有してなる照射ターゲット保持システム。
【請求項２】
前記少なくとも一つの孔を有する前記照射ターゲット保持装置の先端に装着されるために構成された一つのキャップを含み、前記キャップと前記照射ターゲット保持装置とが前記照射ターゲットを少なくとも一つの前記孔に保持するために構成された、少なくとも一つの請求項１に記載されたシステム。
【請求項３】
前記照射ターゲットは少なくとも一つのイリジウム−１９１及びコバルト−５９であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも一つの孔それぞれは、前記照射ターゲット保持装置の中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも一つの照射ターゲット保持装置は、前記照射ターゲット保持装置を貫通する少なくとも一つの貫通孔を含み、この貫通孔は中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも一つの照射ターゲット保持装置は、前記中心軸の周囲に配置され前記照射ターゲット保持装置を貫通する鍵状スリットを有し、前記鍵状スリットは前記少なくとも一つの貫通孔に対して特有の方向を有することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記照射ターゲット保持装置は、ジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、及びインコネルの少なくとも一つから製造されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上部タイプレートと、
下部タイプレートと、
前記上部タイプレートと前記下部タイプレートとの間に延びる複数の燃料棒であって、そのうちの、少なくとも一つの前記燃料棒は少なくとも一つの照射ターゲット保持装置を有する、複数の燃料棒と、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、実質的に放射性同位体に変換し、前記照射ターゲット保持装置によって画成される一つの孔の中に収容される少なくとも一つの照射ターゲットとを備える、
核燃料集合体であって、
前記照射ターゲット保持装置は、少なくとも一つの燃料棒の内部に適応するサイズであると共に、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、自身の物理的及び中性子特性を実質的に保持するように構成された物質から製造された、ことを特徴とする核燃料集合体。
【請求項９】
前記照射ターゲットは少なくとも一つのイリジウム−１９１及びコバルト−５９であることを特徴とする請求項８に記載の核燃料集合体。
【請求項１０】
少なくとも一つの燃料棒は、少なくとも一つの燃料棒内部に軸方向に積層された複数の照射ターゲット保持装置を含むことを特徴とする請求項８に記載の核燃料集合体。
【請求項１１】
少なくとも一つの孔に前記照射ターゲットを密封するために、少なくとも一つの燃料棒は、力でもって前記燃料棒内で軸方向に積層された複数の照射ターゲットを圧縮するために構成された一つのバネを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の核燃料集合体。
【請求項１２】
少なくとも一つの孔それぞれは、前記照射ターゲット保持装置の中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の核燃料集合体。
【請求項１３】
前記照射ターゲット保持装置は、前記照射ターゲット保持装置を貫通する少なくとも一つの貫通孔を含み、前記貫通孔は中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の核燃料集合体。
【請求項１４】
前記照射ターゲット保持装置は、中心軸の周囲に配置され前記照射ターゲット保持装置を貫通する鍵状スリットを有し、前記鍵状スリットは少なくとも一つの貫通孔に対して特有の方向を有することを特徴とする請求項１３に記載の核燃料集合体。
【請求項１５】
前記照射ターゲット保持装置は、ジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、及びインコネルの少なくとも一つから製造されることを特徴とする請求項８に記載の核燃料集合体。
【請求項１６】
少なくとも一つの孔を有する前記照射ターゲット保持装置の先端に装着されるために構成された一つのキャップを含み、前記キャップと前記照射ターゲット保持装置とが前記照射ターゲットを少なくとも一つの前記孔に保持するために構成された、少なくとも一つの請求項８に記載されたシステム。
【請求項１７】
照射ターゲット保持装置を用いて原子炉内で同位体を製造する同位体製造方法であって、
前記照射ターゲット保持装置は、この照射ターゲット保持装置により画成される孔の内部に収納される少なくとも一つの照射ターゲットであって、作業原子炉内で中性子束に曝されたとき、放射性同位体に実質的に変換するように構成された少なくとも一つの照射ターゲットを含み、また、
前記照射ターゲット保持装置は、前記作業原子炉内で中性子束に曝されたときに、自身の物理的及び中性子特性を実質的に維持するように構成された物質から製造されており、
この同位体製造方法は、
少なくとも１つの前記照射ターゲット保持装置を核燃料棒に挿入する工程と、
前記核燃料棒を原子炉に挿入する工程と、
前記原子炉の稼動の開始により少なくとも一つの照射ターゲットを照射する工程と、
前記原子炉から核燃料棒を取り出す工程と、
少なくとも一つの照射ターゲットへの照射により生成された同位体を燃料棒から採取する工程と、
とを具備してなる同位体製造方法。
【請求項１８】
前記挿入する工程で、前記複数の照射ターゲット保持装置が挿入され、採取が、複数のうちの少なくとも一つの他の照射ターゲット保持装置から生成された同位体を放出するように少なくとも一つの照射ターゲット保持装置を配列するような回転を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
核燃料棒内部に適合する大きさを有する、少なくとも一つの照射ターゲット保持装置であって、
前記核燃料棒の縦軸に平行な縦軸を有し、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、自身の物理的及び中性子特性を実質的に維持するために構成された物質から製造され、
前記縦軸に平行な少なくとも一つの孔を含むところの、少なくとも一つの照射ターゲット保持装置と、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、放射性同位体に実質的に変換するように構成された、前記少なくとも一つの孔に収納された少なくとも一つの照射ターゲットと、
を有してなる照射ターゲット保持システム。
【請求項２】
前記少なくとも一つの孔を有する前記照射ターゲット保持装置の先端に装着されるために構成された一つのキャップを含み、前記キャップと前記照射ターゲット保持装置とが前記照射ターゲットを少なくとも一つの前記孔に保持するために構成された、少なくとも一つの請求項１に記載されたシステム。
【請求項３】
前記照射ターゲットは少なくとも一つのイリジウム−１９１及びコバルト−５９であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも一つの孔それぞれは、前記照射ターゲット保持装置の中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも一つの照射ターゲット保持装置は、前記照射ターゲット保持装置を貫通する少なくとも一つの貫通孔を含み、この貫通孔は中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも一つの照射ターゲット保持装置は、前記中心軸の周囲に配置され前記照射ターゲット保持装置を貫通する鍵状スリットを有し、前記鍵状スリットは前記少なくとも一つの貫通孔に対して特有の方向を有することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記照射ターゲット保持装置は、ジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、及びインコネルの少なくとも一つから製造されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上部タイプレートと、
下部タイプレートと、
前記上部タイプレートと前記下部タイプレートとの間に延びる複数の燃料棒であって、そのうちの、少なくとも一つの前記燃料棒は少なくとも一つの照射ターゲット保持装置を有する、複数の燃料棒と、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、実質的に放射性同位体に変換し、前記照射ターゲット保持装置によって画成される一つの孔の中に収容される少なくとも一つの照射ターゲットとを備える、
核燃料集合体であって、
前記照射ターゲット保持装置は、少なくとも一つの燃料棒の内部に適応するサイズであると共に、
作業原子炉において中性子束に曝されたとき、自身の物理的及び中性子特性を実質的に保持するように構成された物質から製造された、ことを特徴とする核燃料集合体。
【請求項９】
前記照射ターゲットは少なくとも一つのイリジウム−１９１及びコバルト−５９であることを特徴とする請求項８に記載の核燃料集合体。
【請求項１０】
少なくとも一つの燃料棒は、少なくとも一つの燃料棒内部に軸方向に積層された複数の照射ターゲット保持装置を含むことを特徴とする請求項８に記載の核燃料集合体。
【請求項１１】
少なくとも一つの孔に前記照射ターゲットを密封するために、少なくとも一つの燃料棒は、力でもって前記燃料棒内で軸方向に積層された複数の照射ターゲットを圧縮するために構成された一つのバネを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の核燃料集合体。
【請求項１２】
少なくとも一つの孔それぞれは、前記照射ターゲット保持装置の中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の核燃料集合体。
【請求項１３】
前記照射ターゲット保持装置は、前記照射ターゲット保持装置を貫通する少なくとも一つの貫通孔を含み、前記貫通孔は中心軸から等しい放射状方向距離に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の核燃料集合体。
【請求項１４】
前記照射ターゲット保持装置は、中心軸の周囲に配置され前記照射ターゲット保持装置を貫通する鍵状スリットを有し、前記鍵状スリットは少なくとも一つの貫通孔に対して特有の方向を有することを特徴とする請求項１３に記載の核燃料集合体。
【請求項１５】
前記照射ターゲット保持装置は、ジルコニウム合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル合金、及びインコネルの少なくとも一つから製造されることを特徴とする請求項８に記載の核燃料集合体。
【請求項１６】
少なくとも一つの孔を有する前記照射ターゲット保持装置の先端に装着されるために構成された一つのキャップを含み、前記キャップと前記照射ターゲット保持装置とが前記照射ターゲットを少なくとも一つの前記孔に保持するために構成された、少なくとも一つの請求項８に記載されたシステム。
【請求項１７】
照射ターゲット保持装置を用いて原子炉内で同位体を製造する同位体製造方法であって、
前記照射ターゲット保持装置は、この照射ターゲット保持装置により画成される孔の内部に収納される少なくとも一つの照射ターゲットであって、作業原子炉内で中性子束に曝されたとき、放射性同位体に実質的に変換するように構成された少なくとも一つの照射ターゲットを含み、また、
前記照射ターゲット保持装置は、前記作業原子炉内で中性子束に曝されたときに、自身の物理的及び中性子特性を実質的に維持するように構成された物質から製造されており、
この同位体製造方法は、
少なくとも１つの前記照射ターゲット保持装置を核燃料棒に挿入する工程と、
前記核燃料棒を原子炉に挿入する工程と、
前記原子炉の稼動の開始により少なくとも一つの照射ターゲットを照射する工程と、
前記原子炉から核燃料棒を取り出す工程と、
少なくとも一つの照射ターゲットへの照射により生成された同位体を燃料棒から採取する工程と、
とを具備してなる同位体製造方法。
【請求項１８】
前記挿入する工程で、前記複数の照射ターゲット保持装置が挿入され、採取が、複数のうちの少なくとも一つの他の照射ターゲット保持装置から生成された同位体を放出するように少なくとも一つの照射ターゲット保持装置を配列するような回転を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ−Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３Ａ−Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２７１０６４（Ｐ２００９−２７１０６４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４６２０（Ｐ２００９−１０４６２０）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナージー・アメリカズ・エルエルシー (101)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナージー・アメリカズ・エルエルシー (101)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ
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