KR20200033945A - 전출력 운전에서의 연료 채널 동위원소 조사 - Google Patents

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벤자민 디. 피셔
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비더블유엑스티 아이소토프 테크놀로지 그룹, 인크.
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Abstract

중성자 포획 이벤트를 통해 동위원소를 제조하기에 적합한 물질로 구성된 타겟을 제공하는 단계; 타겟을 중수형 원자로의 1차 유체 측에 넣는 단계; 및 타겟을 조사하는 단계를 포함하는, 동위원소의 제조를 위해 중수형 원자로에서 타겟 물질을 조사하는 방법.

Description

전출력 운전에서의 연료 채널 동위원소 조사
본원에 개시된 발명은 일반적으로 핵 원자로에서 방사성 동위원소 타겟을 조사하기 위한 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로 중수-감속 핵분열형 핵 원자로에서 방사성 동위원소 타겟을 조사하기 위한 시스템에 관한 것이다.
테크네튬-99m (Tc-99m)은 핵의학 (예를 들어, 의료 진단 영상 검사)에서 가장 통상적으로 사용되는 방사성 동위원소이다. Tc-99m (m은 준안정성을 의미함)은 전형적으로 환자에게 주사되며, 특정 장비와 함께 사용되는 경우에, 환자의 내부 장기를 영상 검사하는데 사용된다. 그러나, Tc-99m은 6시간에 불과한 반감기를 갖는다. 따라서, 적어도 핵의학 분야에서는 용이하게 입수가능한 Tc-99m의 공급원이 특히 중요하고/거나 필요하다.
Tc-99m의 반감기가 짧은 것을 고려하면, Tc-99m은 전형적으로 필요로 하는 장소 및/또는 시간에 (예를 들어, 약국, 병원 등에서) Mo-99/Tc-99m 발생기를 통해 수득된다. Mo-99/Tc-99m 발생기는, 식염수를 Mo-99 물질에 통과시킴으로써, 붕괴되는 몰리브데넘-99 공급원 (Mo-99)으로부터 테크네튬 준안정성 동위원소 (즉, Tc-99m)를 추출하는데 사용되는 디바이스이다. Mo-99는 불안정하고 66-시간 반감기를 갖고서 붕괴되어 Tc-99m으로 된다. Mo-99는 전형적으로 고-플럭스 핵 원자로에서 고농축 우라늄 타겟 (93% 우라늄-235)의 조사에 의해 제조되며, Mo-99를 티타늄-몰리브데이트-99 (Ti-Mo99)와 같은 사용가능한 형태로 환원시키기 위한 후속 가공 단계 후에, Mo-99/Tc-99m 발생기 생산 현장으로 운송된다. 이어서 Mo-99/Tc-99m 발생기는 이러한 중앙화 장소에서 전국의 병원 및 약국으로 분배된다. Mo-99는 짧은 반감기를 갖고 기존 제조 현장의 수가 제한되어 있기 때문에, 조사된 Mo-99 물질을 사용가능한 형태로 환원시키는데 필요한 시간을 최소화할 뿐만 아니라 조사 공정이 수행될 수 있는 현장의 수를 증가시키는 것이 바람직하다.
그러므로, 시한 방식으로 Tc-99m 발생기에서 사용하기에 적합한 티타늄-몰리브데이트-99 물질을 제조하기 위한 시스템 및 공정이 적어도 필요하다.
본 개시내용의 한 실시양태는 중성자 포획 이벤트를 통해 동위원소를 제조하기에 적합한 물질로 구성된 타겟을 제공하는 단계, 타겟을 중수형 원자로의 1차 유체 측에 넣는 단계, 및 타겟을 조사하는 단계를 포함하는, 동위원소의 제조를 위해 중수형 원자로에서 타겟 물질을 조사하는 방법을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 실시양태는 동위원소의 제조를 위한 중수형 원자로에서의 타겟 물질의 조사를 위한 연료 다발 대용물을 제공하며, 여기서 연료 다발 대용물은 각각의 튜브 시스가 연료 다발 대용물의 종방향 중심 축에 평행한 것인 복수의 튜브 시스, 각각의 단부 캡이 튜브 시스의 상응하는 단부에 배치된 것인 복수의 단부 캡, 단부 플레이트가 복수의 튜브 시스의 대향 단부에 배치된 것인 한 쌍의 단부 플레이트, 및 중성자 포획 이벤트를 통해 동위원소를 제조하기에 적합한 제1 타겟 물질로 구성된 제1 타겟으로서, 대용 연료 다발의 제1 튜브 시스 내에 배치된 제1 타겟을 포함한다.
본 명세서에 포함되어 그의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시양태를 예시하고, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 발명은 이제 본 발명의 실시양태의 전부가 아닌 일부를 제시하는 첨부 도면을 참조하여 이하에 보다 상세히 기술될 것이다. 사실상, 본 발명은 많은 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본원에 제시된 실시양태로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이러한 실시양태는 본 개시내용이 적용가능한 법적 요건을 충족하도록 제공된다.
도 1a 내지 1c는 중수 감속 핵분열 원자로 및 상응하는 용기 관통부의 다양한 도면이고;
도 2a 및 2b는 각각 본 발명의 실시양태에 따른 연료 다발 대용물의 투시도 및 단부도이고;
도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 실시양태에 따른 방사성 동위원소 타겟의 투시도 및 단면도이고;
도 4a 내지 4j는 본 발명의 실시양태에 따른 방사성 동위원소 타겟 조사 공정의 개략도이고;
도 5a 내지 5i는 본 발명의 대안적인 실시양태에 따른 방사성 동위원소 조사 공정의 개략도이고;
도 6a 내지 6g는 본 발명의 실시양태에 따른 차폐된 플라스크 내의 조사된 연료 다발 대용물을 이동시키기 위한 전달 시스템의 투시도이고;
도 7a 및 7b는 공지된 핵분열성 연료 다발에서 발견되는 바와 같은 선행 기술의 튜브 시스 및 관련된 연료 펠릿의 단면도이고;
도 8a 및 8b는 본 발명의 실시양태에 따른 튜브 시스 및 그의 상응하는 단부 캡의 부분 단면도이고;
도 9a 및 9b는 도 8a에 제시된 튜브 시스 실시양태의 부분 단면도이고;
도 10은 연료 다발 대용물의 내용물을 식별하는 다양한 수단을 제시하는, 본 발명에 따른 연료 다발 대용물의 부분도이고;
도 11a 내지 11c는 본 발명의 실시양태에 따른 연료 다발 대용물을 위한 단부 플레이트의 투시도이고;
도 12는 공지된 핵분열성 연료 다발을 위한 선행 기술의 튜브 시스의 부분 단면도이고;
도 13은 본 발명의 실시양태에 따른 튜브 시스 및 관련된 조사 타겟의 부분 단면도이고;
도 14a 내지 14c는 본 발명의 실시양태에 따른 모듈형 연료 다발 대용물의 다양한 실시양태의 측면도이고;
도 15a 내지 15d는 본 발명의 실시양태에 따른 모듈형 연료 다발 대용물의 튜브 시스 및 상응하는 단부 캡의 부분 투시도이고;
도 16a 내지 16c는 본 발명의 실시양태에 따른 모듈형 연료 다발 대용물과 함께 사용하기 위한 튜브 시스 및 그의 상응하는 단부 캡의 분해된 부분 투시도이고;
도 17a 내지 17c는 본 발명의 실시양태에 따른 모듈형 연료 다발 대용물과 함께 사용하기 위한 튜브 시스 및 그의 상응하는 단부 캡의 분해된 부분 투시도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자를 반복적으로 사용하는 것은 개시내용에 따른 본 발명의 동일하거나 유사한 특색 또는 요소를 나타내기 위한 의도이다.
이제 본 발명의 바람직한 실시양태가 참조될 것이며, 상기 실시양태의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시되어 있다. 각각의 예는 본 발명의 제한이 아니라 설명으로서 제공된다. 실제로, 본 발명에서 변형 및 변경이 본 발명의 범주 및 취지에서 벗어나지 않게 이루어질 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 예시되거나 기술된 특색은 또 다른 실시양태에서 사용되어 추가의 실시양태를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 그러한 변형 및 변경을 포함하도록 의도된다.
이제 도면을 참조하면, 본 개시내용은 핵의학에서 사용되는 바와 같은 방사성 동위원소의 제조를 위해 방사성 동위원소 타겟을 조사하기 위한 디바이스 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 이제 도면을 참조하면, 방사성 동위원소 타겟(122) (도 3a 및 도 3b)의 조사는 바람직하게는 상응하는 중수 감속 핵분열 원자로(100) (예컨대 도 1a 내지 1c에 제시된 CANDU (캐나다 듀테륨 우라늄(CANada Deuterium Uranium)) 원자로)의 연료 채널(102) 내에서 수행된다. 바람직하게는, 조사될 물질, 예컨대 Mo-99는 도 2a 및 도 2b에 제시된 바와 같이 연료 다발 대용물(110) 내에 함유된다. 유념할 만한 것은, 본 물질 조사 방법은 긴 조사 기간을 갖는 물질, 예컨대 루테튬-177에 있어 특히 중요하다는 것이다. 본 실시양태의 경우에, 연료 다발 대용물(110)은 주로, 핵분열성 물질이 조사될 방사성 동위원소 물질로 대체된다는 점에서, 핵분열성 물질을 포함하는 전통적인 연료 다발과 다르다. 따라서, 연료 다발 대용물(110)은 한 쌍의 대향 단부 플레이트(120) 사이에서 연장되는 복수의 튜브 시스(112)를 포함한다. 각각의 튜브 시스(112)의 단부는 상응하는 단부 플레이트(120)에 용접된 단부 캡(114)에 의해 봉입된다. 연료 다발 대용물(110)은 핵분열성 연료 다발(121)을 구성하는데 현재 사용되는 것과 동일한 물질, 예컨대 지르코늄 및 방법론을 사용하여 구성된다. 이러한 방법 및 물질은 널리 공지되어 있으므로, 간결하게 하기 위해 여기서는 보다 상세히 논의되지 않는다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 연료 다발 대용물(110)의 상응하는 튜브 시스(112) 내에 삽입되는 방사성 동위원소 타겟 물질은 개별 타겟(122)의 형태로 제공된다. 각각의 타겟은 타겟 물질(126)이 배치되어 있는 봉입된 외부 캡슐(124)을 포함한다. 바람직하게는, 외부 캡슐(124)은 또한 타겟 물질로 구성되고 외부 캡슐(124)의 외경은 타겟이 조사 후에 튜브 시스(112)로부터 미끄러짐으로써 용이하게 제거되는 것을 허용한다. 대안적인 실시양태에서, 타겟 물질은 외부 캡슐의 사용 없이 튜브 시스(112) 내로 도입될 수 있으며, 즉 그것이 튜브 시스의 내부로 직접 도입된다는 것을 유념하도록 한다. 더욱이, 바람직하게는 Mo-99인, 방사성 타겟 물질은 분말, 웨이퍼, 환형 디스크, 펠릿 형태 등의 형태일 수 있다.
각각의 연료 다발 대용물(110)은 원자로(100)의 기존 연료 공급기(106)를 갖는 원자로(100)의 1차 유체 측의 상응하는 연료 채널(102)의 압력 튜브(104) (도 4a) 내에 삽입된다. 도 1c에 제시된 바와 같이, 연료 공급기(106)는 장입기(109) 및 수용기(108)를 포함하며, 이들 각각은 복수의 압력 튜브(104)의 대향 단부에 배치된 상응하는 세트의 연료 채널 단부 피팅(103a 및 103b)과 각각 상호작용하도록 구성된다. 도 1c에 제시된 바와 같이, 장입기(109)는 원자로 코어(101)의 "상류" 측에 배치되고 (이는 도 1c에 제시된 바와 같이 1차 냉각재가 좌측으로부터 우측으로 원자로 코어(101)를 통해 유동한다는 것을 의미함) 상응하는 연료 채널 단부 피팅(103a)을 통해 각각의 압력 튜브(104)에 접근하는 반면에, 수용기(108)는 원자로 코어(101)의 "하류" 측에 배치되고 상응하는 연료 채널 단부 피팅(103b)을 통해 목적하는 압력 튜브(104)에 접근한다. 각각의 연료 다발 대용물(110)은 원자로(100)의 기존 연료 공급기(106)에 의해 다른 연료 다발 대용물(110), 핵분열성 연료 다발 및 비-핵분열성 플레이스홀더(133) (도 4a)와 함께 상응하는 연료 채널(102) 내에 삽입되고 배열된다.
조사되는 물질에 대한 원자로 코어(101)의 플럭스 필드에서의 적절한 체류 시간 후에, 각각의 연료 다발 대용물(110)은 하기에 보다 상세히 논의되는 바와 같이 수용기(108) 및 장입기(109)를 이용하여 그의 상응하는 연료 채널(102)로부터 제거된다. 조사 후의 연료 다발 대용물(110)은 허가된 배출 장소, 기존 연료 취급 포트 (예를 들어, 소모된 연료, 보조물, 유지) 또는 특별히 제작된 디바이스, 예컨대 트롤리에 장착된 차폐된 플라스크(130) (도 6a 내지 6g에 제시됨)로 옮겨진다. 차폐된 플라스크(130)는 조사된 연료 다발 대용물(110)이 연료 취급 장비 (즉, 연료 공급기(106))로부터 원자로 단지의 현장에 있는 실험실 및/또는 가공 설비로 전달될 때 다수의 경로의 사용을 허용한다. 기존 연료 취급 시스템 (예를 들어, 연료 공급기(106), 트롤리(131) (도 6a), 컨베이어(134) (도 6a), 새로운 및 조사된 연료 포트 (제시되지 않음) 등)의 이용은 원자로(100)의 전출력 운전 동안에 조사된 연료 다발 대용물(110)의 신속한 온-라인 수확을 허용한다. 더욱이, 바람직한 연료 다발 대용물(110)은 현재의 핵분열성 연료 다발과 유사하게 구성되고 기존 연료 취급 장비, 특히 수용기(108) 및 장입기(109)를 이용하여 취급된다는 점에서, 연료 다발 대용물(110)의 조작 방법론은 오랜 시간에 걸쳐 그 유효성이 검증된 것이다.
이제 도 4a 내지 도 4j를 참조하면, 연료 다발 대용물(110a) 내에 배치된 방사성 동위원소 타겟을 조사하는 한 예시적인 방법에 따라, 도 4a에 제시된 바와 같이, 원자로의 연료 취급 장비의 수용기(108) 내에는 비-핵분열성 다발(133a)의 제1 "하프-스트링"이 적재된다. 도 4b에 제시된 바와 같이, 비-핵분열성 다발(133a)의 제1 하프-스트링은 "유동과 반대 방향의 연료" 방식으로 원자로 코어(101)의 전용 연료 채널(102)의 압력 튜브(104) 내에 삽입된다. 용어 "유동과 반대 방향의 연료"는, 본 예에서 화살표(107)로 나타내어진 바와 같이 좌측으로부터 우측으로 유동하는 1차 냉각재의 유동과 대향 방향으로, 다발이 원자로 코어(101)의 압력 튜브(104) 내로 강제로 넣어진다는 것을 의미한다. 수용기(108) 및 장입기(109)는 상응하는 연료 채널 단부 피팅(103b 및 103a)을 통해 목적하는 연료 채널(102)에 접근한다.
도 4c에 제시된 바와 같이, 수용기(108) 내에는 복수의 조사되지 않은 Mo-99 타겟(122) (도 3a)을 포함하는 연료 다발 대용물(110a) 및 추가의 비-핵분열성 다발(133b)의 제2 하프-스트링이 적재된다. 비-핵분열성 다발(103a 및 103b)은 연료 다발 대용물(110a)을 연료 채널(102) 내의 목적하는 장소, 및 그러므로 원자로 코어(101)에 위치시키는 것을 돕는다. 연료 채널(102) 내의 목적하는 장소는 주로 원자로 코어(101) 내의 플럭스 필드의 강도에 따라 달라진다. 또한, 비-핵분열성 다발은 상응하는 압력 튜브(104)를 통한 1차 유체의 균일한 유동을 유지하는 것을 돕는다. 후속적으로, 도 4d에 제시된 바와 같이 연료 다발 대용물(110a)이 "유동과 반대 방향의 연료" 방식으로 압력 튜브(104) 내에 삽입되며, 이어서 도 4e에 제시된 바와 같이 비-핵분열성 다발(133b)의 제2 하프-스트링이 "유동과 반대 방향의 연료" 방식으로 삽입된다.
연료 다발 대용물(110a)이, 도 4f에 제시된 바와 같이, 원자로 코어(101)의 플럭스 필드에서, 이용되는 방사성 동위원소 물질의 유형에 기초하여 결정된 적절한 시간 기간 (예를 들어, Mo-99의 경우에 7일) 동안 조사된 후에, 도 4g에 제시된 바와 같이, 조사될 후속 연료 다발 대용물(110b)이 수용기(108) 내에 적재된다.
도 4h에 제시된 바와 같이, 비-핵분열성 다발(133b)의 제2 하프-스트링이 "유동과 동일 방향의 연료" 방식으로 하적되며, 이는 비-핵분열성 다발이 1차 유체의 유동(107)과 동일한 방향으로 압력 튜브(104)를 빠져나가고 이어서 조사된 대용 연료 다발(110a)이 후속된다는 것을 의미한다.
도 4i에 제시된 바와 같이, 새로운 조사되지 않은 연료 다발 대용물(110b)이 "유동과 반대 방향의 연료" 방법을 사용하여 삽입되고, 이어서 도 4j에 제시된 바와 같이 비-핵분열성 다발(133b)의 제2 하프-스트링이 "유동과 반대 방향의 연료" 방식으로 연료 채널(102)의 압력 튜브(104) 내에 삽입된다. 이전에 기재된 바와 같이, 비-핵분열성 다발(133a 및 133b)은 연료 다발 대용물(110a 및 110b)을 목적하는 장소에 위치시키는 것을 돕고, 또한 그는 압력 튜브(104)를 통한 1차 유체의 적절한 유동 분포를 유지하는 것을 돕는다. 상기에 기술된 방법은 원자로(100)의 전출력 운전 동안에 연속적으로 반복될 수 있다. 상기에 기술된 바와 같이, 오로지 하나의 연료 다발 대용물(110)만이 임의의 주어진 시간에 원자로 코어(101)에서 조사된다는 것을 유념하도록 한다. 대안적인 방법에서, 능동적으로 조사되는 연료 다발 대용물(110)의 수는 조사된 방사성 동위원소 타겟의 목적하는 수확 스케줄에 기초하여 목적하는 대로 변할 수 있다. 완전히 적재된 연료 다발 대용물 내에 함유된 타겟보다 더 적은 타겟을 형성하는 것이 바람직한 경우에, 방사성 동위원소 타겟의 일부 대신에 충전제 물질이 이용될 수 있다.
이제 도 5a 내지 5i를 참조하면, 연료 다발 대용물(110) 내의 방사성 동위원소 타겟을 조사하는 또 다른 예시적인 방법은 원자로 코어(101)의 전용 연료 채널(104)을 이용하는 "연속 사용" 방법이다. 이제 도 5a를 참조하면, 원자로 연료 적재 장비(106)의 수용기(108) 내에는 먼저, 바람직하게는 Mo-99 타겟을 포함하는, 제1 세트의 4개의 대용 연료 다발(110a)이 적재된다. 또한, 수용기(108) 내에는 8개의 비-핵분열성 다발(133)이 적재된다. 이전에 논의된 방법에서와 같이, 비-핵분열성 다발(133)은 대용 연료 다발을 목적하는 장소에 위치시키는 것 뿐만 아니라 원자로 코어(101)의 압력 튜브(104)를 통한 1차 유체의 적절한 유동 분포를 유지하는 것을 돕는다. 수용기(108) 및 장입기(109)는 상응하는 연료 채널 단부 피팅(103b 및 103a)을 통해 목적하는 연료 채널(102)에 접근한다.
도 5b에 제시된 바와 같이, 제1의 4개의 연료 다발 대용물(110a)은 "유동과 반대 방향의 연료" 방식으로 적재되고, 이어서 도 5c에 제시된 바와 같이 8개의 비-핵분열성 다발(133)이 또한 "유동과 반대 방향의 연료" 방법을 사용하여 연료 채널(102)의 압력 튜브(104) 내에 삽입된다.
이어서 도 5d를 참조하면, 장입기(109) 내에는 또한 복수의 조사되지 않은 Mo-99 타겟을 포함하는 제2 세트의 4개의 추가의 대용 연료 다발(110b)이 적재된다. 도 5d에 제시된 바와 같이, 장입기(109)가 제2 세트의 연료 다발 대용물(110b)을 "유동과 동일 방향의 연료" 방식으로 압력 튜브(104) 내에 삽입함에 따라, 수용기(108)는 비-핵분열성 다발(133) 중 4개를 "유동과 동일 방향의 연료" 방식으로 제거한다 (도 5e).
도 5f에 제시된 바와 같이, 후속적으로 장입기(109) 내에는, "유동과 동일 방향의 연료 방식"으로 장입기(109)에 의해 압력 튜브(104) 내에 삽입되는 제3 세트의 4개의 추가의 연료 다발 대용물(110c)이 적재된다. 제3 세트의 4개의 연료 다발 대용물(110c)이 삽입됨에 따라, 수용기(108)는 도 5g에 제시된 바와 같이 나머지 비-핵분열성 다발(133)을 제거한다.
도 5h에 제시된 바와 같이, 압력 튜브(104) 내의 각각의 다발은 이제 조사된 Mo-99 타겟을 포함하는 연료 다발 대용물(110a, 110b 및 110c)이다. 또한, 도 5h에 제시된 바와 같이, 후속적으로 장입기(109) 내에는 조사되지 않은 Mo-99 타겟을 포함하는 제4 세트의 4개의 새로운 연료 다발 대용물(110d)이 적재된다. 도 5i에 제시된 바와 같이, 제4 세트의 조사되지 않은 연료 다발 대용물(110d)이 "유동과 동일 방향의 연료" 방식으로 압력 튜브(104) 내에 삽입됨에 따라, 수용기(108)는 목적하는 시간 (Mo-99의 경우에 약 7일) 동안 조사된 제1 세트의 4개의 연료 다발 대용물(110a)을 제거한다. 도 5h 및 도 5i에 제시된 바와 같이, 목적하는 시간 동안 조사된 연료 다발 대용물을 제거할 시간이 되면, 새로운 연료 다발 대용물이 장입기(109)에 의해 적재될 수 있으며, 이는 이러한 방법의 연속적 속성을 초래한다. 대안적인 방법에서, 4개보다 더 적거나 더 많은 연료 다발 대용물이 각각의 세트에 포함될 수 있다는 것을 유념하도록 한다.
방사성 동위원소 타겟을 조사하는 또 다른 예시적인 방법은 상응하는 연료 채널 내의 핵분열성 연료 다발의 기존 스트링을 "개편"하는 것을 포함한다. 핵분열성 연료 다발을 제거하고 그를 조사되지 않은 연료 다발 대용물로 대체함으로써 연료 스트링을 개편한다. 주어진 수의 핵분열성 연료 다발을 제거하고 연료 다발 대용물을 삽입하고 이어서 이전에 제거된 핵분열성 연료 다발을 그 중 마지막 것을 제외하여 전부 대체함으로써, 연료 채널 내에서의 연료 다발 대용물의 위치를 변경할 수 있다. 또한, 상응하는 수의 제거된 핵분열성 연료 다발이 연료 채널 내에 재삽입되지 않는 한, 다수의 연료 다발 대용물이 연료 채널 내에 삽입될 수 있다. 적절한 조사 기간 후에 대용 연료 다발을 제거하기 위해, 연료 공급기는 출구 단부 (수용기(108), 도 1c)에서 스트링을 개편하고, 입구 단부 (장입기(109), 도 1c)에 동일한 수의 새로운 핵분열성 연료 다발을 삽입한다. 이러한 방법을 최적화하기 위해, 조사된 연료 다발 대용물의 추출은 바람직하게는, 시설 운영자가 통상적으로 연료 채널에 새로운 핵분열성 연료 다발을 제공하기 위한 일상적인 연료 공급 작업을 예상함과 동시에 수행된다.
상기에 논의된 방사성 동위원소 물질 조사 방법은, 예컨대 연구용 원자로의 조사 포트가 타겟 조사에 이용되는 경우에, 기존의 조사 방법론에 존재하지 않을 수 있는 다양한 이점을 제공한다. 가장 특히, 상기에 논의된 것과 같은 연료 다발 대용물의 이용을 포함하는 조사 방법은 주어진 시간에 걸쳐 제조될 수 있는 주어진 방사성 동위원소의 양을 증가시키는 능력을 제공한다. 예를 들어, 총부피의 연료 다발 대용물(110) (도 2a 및 2b)은 방사성 동위원소 타겟을 조사하는 기존의 방법 (즉, 연구용 원자로를 사용)에 비해 다량의 조사된 물질을 형성하는데 이용될 수 있다. 또한, 다수의 연료 다발 대용물(110), 예를 들어 한 번에 최대 13개의 연료 다발 대용물(110)이 CANDU 원자로의 단일 연료 채널에서 동시에 조사될 수 있다. 더욱이, 주어진 CANDU 원자로 내의 다수의 연료 채널이 동시에 이용될 수 있다.
기존의 조사 방법에 비해 방사성 동위원소의 수율이 증가된다는 것 외에도, 하나 초과의 방사성 동위원소 타겟 물질이 동시 조사를 위해 단일 연료 다발 대용물(110) 내에 적재될 수 있다. 유사하게, 다양한 방사성 동위원소 타겟 조사 물질이 원자로의 단일 스트링 (연료 채널) 내의 다양한 연료 다발 대용물(110) 내에 적재될 수 있다. 연료 공급기(106) (도 1c)에 의한 이러한 연료 다발 대용물(110)의 조작은 다양한 연료 다발 대용물(110)이 동시에 조사되는 것을 허용하면서도 주어진 타겟 물질에 대해 목적하는 조사 기간에 따라 서로 독립적으로 상응하는 연료 채널로부터 제거되는 것을 허용한다. 또한, 원자로 코어 내의 임의의 연료 채널이 연료 다발 대용물(110)의 조사에 이용될 수 있는데, 단 적절한 수준의 플럭스가 그러한 연료 채널에 존재한다는 것을 전제로 한다.
이제 도 6a 내지 도 6h를 참조하면, 조사된 연료 다발 대용물(110)을 원자로로부터 원자로 단지 내의 목적하는 수용/가공 영역으로 이동시키기 위한 시스템은, 이동식 트롤리(131) 상에 배치된 차폐된 격납 플라스크(130) 및 컨베이어(134)를 포함하며, 플라스크를 위한 수용 영역(137)과 조사된 타겟(122)을 위한 수집 영역(140) 사이에서 연장된다. 제시된 바와 같이, 플라스크(130)는 트롤리(131) 상에 수용되어서, 플라스크(130)는 수용기(108) (도 1c)에 의해 접근가능한 장소와 조사된 연료 다발 대용물(110)이 플라스크(130)로부터 안전하게 제거될 수 있는 장소, 예컨대 플라스크 수용 영역(137) 사이에서 이동될 수 있다.
하나 이상의 연료 다발 대용물(110)이 조사되고 수용기(108)에 의해 원자로 코어(101)로부터 제거된 후에 (도 4a 내지 4j 및 5a 내지 5i), 수용기(108)는 플라스크(130) 상의 상응하는 포트 (제시되지 않음) 상에 일시적으로 부착되어 있으며, 여기서 각각의 포트는 플라스크(130) 내의 상응하는 저장 장소와 연통한다. 바람직한 실시양태에서, 플라스크(130) 상의 각각의 포트는 이전에 논의된 연료 채널 단부 피팅(103a 및 103b) (도 4a)과 유사하게 구성되며, 이로써 수용기(108)가 원자로 코어의 연료 채널과 맞물리는 것과 동일한 방식으로 플라스크(130)와 맞물리는 것이 허용된다. 플라스크(130) 내의 각각의 저장 장소는 하나 이상의 조사된 연료 다발 대용물(110)을 수용하도록 구성된다. 하나 이상의 연료 다발 대용물(110)이 플라스크(130)의 내부로 배출되자마자 수용기(108)는 플라스크(130)로부터 분리되며, 필요에 따라 일상적인 작업으로 복귀한다.
바람직하게는, 플라스크(130)는 조사된 연료 다발 대용물(110)이 필요에 따라 원자로 단지 주위에서 목적하는 장소로 이동될 수 있도록 적절한 차폐물을 포함한다. 구체적으로 도 6a를 참조하면, 일단 트롤리(131)가 플라스크(130)를 목적하는 가공 영역, 예컨대 플라스크 수용 영역(137)으로 운반하면, 플라스크(130)의 단부 도어(132)가 제거되어 조사된 연료 다발 대용물(110)이 제거될 수 있다. 플라스크(130) 내에 배치된 연료 다발 대용물(110)은 조사되었기 때문에, 이것이 시설 직원에게 부주의하게 노출되는 것을 방지하기 위해 플라스크(130)의 단부 도어(132)는 필수적인 도어, 인터로크 등이 단단히 고정된 후에만 제거된다. 격납이 달성되고 단부 도어(132)가 제거되면, 대용 연료 다발(110)은 플라스크(130)로부터 제거되고, 도 6b 및 도 6c에 제시된 바와 같이, 컨베이어(134) 상에서 타겟 수집 영역(140)으로 이송된다. 바람직하게는, 플라스크(130) 내의 각각의 저장 장소는 조사된 연료 다발 대용물(110)을 플라스크(130)로부터 강제로 빼내도록 구성된 램 (제시되지 않음)을 포함한다. 도 6d에 가장 잘 제시된 바와 같이, 각각의 연료 다발 대용물(110)은 상응하는 크래들(135) 상에 수용되어, 그는 컨베이어(134) 상에 지지되고 컨베이어(134)를 따라 용이하게 이동하게 된다.
도 6d 및 도 6e에 제시된 바와 같이, 일단 대용 연료 다발(110)이 타겟 수집 영역(140)에 수용되면, 단부 플레이트(120)는 연료 다발 대용물(110)의 양측 단부에서 제거된다. 제시된 바와 같이, 연료 다발 대용물(110)은 단부 플레이트(120)에 고정된 단부 캡(114)을 포함하므로, 일단 단부 플레이트(120)가 연료 다발 대용물로부터 제거되면 각각의 튜브 시스(112)는 양측 단부에서 개방된다. 이제 도 6f 및 도 6g를 참조하면, 양측 단부 플레이트(120)가 제거된 상태에서, 조사된 Mo-99 타겟을 상응하는 튜브 시스(112)로부터 수집 영역(140)에 밀어 넣기 위해 램로드(136)가 바람직하게 사용된다. 도 6f에 가장 잘 제시된 바와 같이, 램로드(136)는 복수의 평행 아암(138)을 포함하며, 여기서 각각의 아암(138)은 연료 다발 대용물(110)의 단일 튜브 시스(112)에 상응하도록 램로드(136) 상에 위치된다. 따라서, 램로드(136)는 단일 통과 시에 연료 다발 대용물(110)로부터 모든 타겟(122)이 강제로 빼내어지도록 할 수 있다. 제시된 바와 같이, 단부 플레이트(120)가 제거되면 연료 다발 대용물(110)의 나머지는 온전히 남겨지므로 그는 후속 타겟 조사 공정에서 용이하게 재사용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b와 관련하여 상기에 논의된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 연료 다발 대용물(110)의 한 실시양태는 CANDU 원자로를 위한 기존 핵분열성 연료 다발로서 공지된 설계, 물질 및 구성 방법을 사용하여 구성된다. 구체적으로, 연료 다발 대용물(110)은 핵분열성 연료 다발과 유사하게 구성되고 조립되는 튜브 시스(112), 단부 캡(114), 베어링 패드(116), 단부 플레이트(120) 및 스페이서 패드(118)를 포함하며, 1차 차이는 연료 다발 대용물(110)이 핵분열성 연료 펠릿 대신에 방사성 동위원소 타겟(122)을 포함한다는 점이다 (도 3a 및 3b). 따라서, 연료 다발 대용물(110)은 핵분열성 연료 다발과 동일한 방식으로 원자로 코어의 상응하는 연료 채널 내의 1차 유체의 유동 특성에 영향을 미친다. 또한, 예상되는 바와 같이, 연료 다발 대용물(110)에 미치는 1차 유동 및 방사선의 영향은 핵분열성 연료 다발(121)에 미치는 그들의 영향과 유사하다.
도 7a 및 7b를 참조하면, 핵분열성 연료 다발의 튜브 시스(200)는 시스 벽의 대부분이 그의 내부에 배치된 연료 펠릿(202) 상에 "붕괴"되는 시스 붕괴를 겪도록 설계된다. 시스 붕괴는, 핵분열성 연료 다발의 경우에는 튜브 시스(200)의 내부 표면과 연료 펠릿(202) 사이에 존재하는 갭(201)을 감소시켜 열전도성을 증진시키기 때문에 바람직하지만, 조사된 방사성 동위원소 타겟을 연료 다발 대용물의 튜브 시스으로부터 제거하는 경우에는 불리할 수 있다. 도 7b에 제시된 바와 같이, 시스 붕괴는 단부 캡(204)에 인접한 튜브 시스(200)의 축방향 단부에서 형성되는 새그 변형 구역(113)을 초래할 수 있다. 새그 변형 구역(113) 부근에서 일어나는 튜브 시스(200)의 직경의 감소로 인해, 타겟이 조사된 튜브 시스(200)의 내경보다 큰 외경을 갖게 되기 때문에, 조사된 방사성 동위원소 타겟(122)을 상응하는 튜브 시스(200)로부터 제거하기가 어려울 수 있다.
시스 붕괴 및 상응하는 잠재적인 문제를 회피하기 위해, 연료 다발 대용물의 대안적인 실시양태는 전통적인 핵분열성 연료 다발의 기존 설계의 변형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 제시된 바와 같이, 변형된 연료 다발 대용물은, 튜브 시스(112)의 각각의 단부에 배치된 더 얇은 환형 단부 부분(117)을 제외하여, 튜브 시스(112)의 길이를 따라 연장되는 두꺼워진 벽 부분(112a)을 포함하는 튜브 시스(112)를 포함할 수 있다. 두꺼워진 벽 부분(112a)은 튜브 시스(112)에 추가의 구조적 강성을 제공함으로써 시스 붕괴 및 그와 관련된 문제를 방지하는 것을 돕는다. 환형 단부 부분(117)은 두꺼워진 벽 부분(112a)보다 더 얇고 용접 작업에 의해 단부 캡(114)을 수용하도록 구성된다. 도 9b에 제시된 바와 같이, 두꺼워진 벽 부분(112a)은 시스 붕괴를 방지하는 것을 돕는 반면에, 더 얇은 환형 단부 부분(117)은 절단과 같은 표준 작업에 의한 단부 캡(114)의 제거를 용이하게 한다. 변형된 튜브 시스(112)는 시스 붕괴를 방지하면서도 전통적인 절단 작업에 의한 단부 캡(114)의 제거를 여전히 허용하여, 튜브 시스의 구조적 무결성을 유지함으로써, 조사된 방사성 동위원소 타겟(122) (도 9b)의 제거를 용이하게 한다. 추가로, 시스 붕괴의 방지는 튜브 시스의 내용물 (방사성 동위원소 타겟(122))에 가해지는 압축 응력을 저감시키는 것을 돕는다. 추가의 또 다른 대안적인 실시양태에서, 도 8b에 제시된 바와 같이, 두꺼워진 벽 부분(112a)은 튜브 시스(112)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.
이제 도 10을 참조하면, 변형된 연료 다발 대용물의 실시양태는, 핵분열성 연료 펠릿 대신에 방사성 동위원소 타겟을 포함하는 튜브 시스(112)가 의도하지 않게 핵분열성 연료 다발에 사용되는 것을 방지하기 위해, 상기 튜브 시스를 시각적으로 구별하는 것을 용이하게 하는 특색을 포함할 수 있다. 예를 들어, 변형된 연료 다발 대용물의 튜브 시스(112)는 변형된 베어링 패드(146) 및/또는 전형적인 핵분열성 연료 다발에서 발견되는 베어링 패드보다 더 많은 추가의 베어링 패드(148)를 포함할 수 있다. 도 2b에 제시된 바와 같이, 전통적인 핵분열성 연료 다발의 표준 베어링 패드(116)는 원자로 코어의 상응하는 압력 튜브 내의 연료 다발을 지지하는데 사용된다. 추가의 특이한 특색은 튜브 시스 내용물의 식별 정보를 수득하기 위해 상응하는 바코드 판독기에 의해 판독되는 1-D 또는 2-D 바코드를 포함할 수 있다. 추가로, 변형된 튜브 시스가 기존 자동화 핵분열성 연료 다발 조립 장비에 의해 취급되는 것을 방지하는 부속체(142)가 변형된 튜브 시스(112)의 외부 표면 상에 제공될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 식별 특색 중 하나 이상이 변형된 튜브 시스(112) 상에 제공되어, 핵분열성 연료 다발이 허가된 영역 밖으로 이송되는 것을 방지하는 것을 돕고 오로지 연료 다발 대용물만이 의도된 취급 및/또는 가공 영역으로 전달되는 것을 보장하는 것을 돕는다.
도 6d 및 도 6e를 다시 참조하면, 본 개시내용에 따른 연료 다발 대용물의 또 다른 실시양태는, 연료 다발 대용물(110)이 다수의 타겟 조사 공정에 사용될 수 있게 함으로써 각각의 타겟 조사 공정이 완결 시에 취급되어야 하는 조사된 스크랩 물질의 양을 감소시키도록, 모듈형 구성을 이용한다. 제시된 바와 같이, 모듈형 연료 다발 대용물(110)은 이전에 논의된 연료 다발 대용물의 실시양태와 동일한 구성요소를 포함하며, 여기서 1차 차이는 튜브 시스(112)를 위한 단부 캡(114)이 튜브 시스(112)의 축방향 단부 대신에 각각의 단부 플레이트(120)에 용접된다는 점이다. 따라서, 연료 다발 대용물(110)로부터 단부 플레이트(120)를 제거하면 단부 캡(114)이 제거되어 튜브 시스(112)는 양측 단부에서 개방된 상태로 남게 된다. 요컨대, 단부 캡(114)은 하기에 보다 상세하게 논의되는 바와 같이 상응하는 튜브 시스(112)에 용접될 필요없이 그와 유체-기밀 밀봉을 이룬다. 도 11a 내지 도 11c를 추가로 참조하면, 모듈형 연료 다발 대용물(110)이 핵분열성 연료 다발과 유사하게 1차 유동에 대한 저항성을 나타내기 위해 필요에 따라 다양한 구성의 단부 플레이트(120a, 120b, 120c, 120d)가 가능하다. 모듈형 연료 다발 대용물의 단부 플레이트는 또한 축방향으로 두꺼워져서, 구조적 무결성을 증진시킬 수 있는데, 그는 다수의 방사성 동위원소 타겟 조사 공정에 재사용될 수 있기 때문이다.
이전에 논의된 실시양태와 유사하게, 모듈형 연료 다발 대용물의 튜브 시스는 방사성 동위원소 물질이 캡슐화되어 있는 방사성 동위원소 타겟(122) (도 3a)을 수용할 수 있다. 또한, 튜브 시스는 분말, 고형 펠릿, 시트 스톡, 디스크 형태 등의 형태의 방사성 동위원소 물질을 직접 수용할 수 있다. 바람직하게는, 도 13에 제시된 바와 같이, 모듈형 연료 다발 대용물의 튜브 시스(112)는, 전통적인 핵분열성 연료 다발 (도 12)에 사용된 튜브 시스(212)의 벽 부분(212a)에 비해 두꺼워진 벽(112a)을 포함한다. 모듈형 튜브 시스(112)의 두꺼워진 벽 부분(112a)은 추가의 구조적 무결성을 제공하여, 튜브 시스(112)의 고유 진동수를 예상된 1차 유동 조건에 대한 관심 수준을 넘어서 증가시킴으로써, 얇은 벽의 전통적인 핵분열성 연료 다발과 관련하여 발생할 수 있는 진동 문제를 회피한다. 증진된 구조적 무결성 및 그러므로 모듈형 튜브 시스(112)의 감소된 진동은 전통적인 설계에 비해 모듈형 연료 다발 대용물의 구성요소의 요소간 마모의 감소를 초래할 수 있다.
이제 도 14a 내지 14c를 참조하면, 단부 플레이트를 모듈형 연료 다발 대용물(110)의 본체에 고정하기 위한 다양한 시스템이 제시되어 있다. 구체적으로 도 14a를 참조하면, 일단 단부 캡(114)이 튜브 시스(112)의 상응하는 단부와 맞물리면, 제1 단부 플레이트(162)에 부착된 중앙 타이-로드(160)는 제2 단부 플레이트(164)에 고정될 수 있다. 타이-로드(160)는 착탈식 패스너, 일회용의 파단가능한 리스트레인트, 용접부 등에 의해 제2 단부 플레이트(164)에 고정될 수 있다. 도 14b에 제시된 바와 같이, 도 14a에 제시된 실시양태는 약간 만곡된 제1 및 제2 단부 플레이트(162a 및 162b)를 제공함으로써 변형될 수 있으며, 여기서 오목한 표면은 튜브 시스(112)의 단부에 인접하게 배치된다. 제1 및 제2 단부 플레이트(162a 및 164a)는 중앙 타이-로드(160)에 의해 함께 잡아당겨지서 평평해지기 시작함에 따라, 그는 모듈형 연료 다발 대용물(110)의 축방향 무결성을 향상시키는 추가의 스프링력을 제공한다. 도 14c에 제시된 바와 같이, 모듈형 연료 다발 대용물(110)의 대안적인 실시양태는 스프링 잠금 조립체(176)에 의해 복수의 튜브 시스(112)의 대향 단부에 고정된 제1 및 제2 단부 플레이트(172 및 174)를 포함할 수 있다. 제시된 바와 같이, 각각의 단부 캡(114)은 개별 스프링 잠금 조립체(176)에 의해 튜브 시스(112)의 상응하는 단부에 고정된다.
이제 도 15a 내지 도 15b를 참조하면, 모듈형 연료 다발 대용물의 대안적인 실시양태에서, 단부 플레이트는 다중 재용접 설계를 이용하여 튜브 시스(112)에 고정될 수 있다. 도 15a에 제시된 바와 같이, 스폿 용접부(151)가 각각의 단부 캡(114)을 상응하는 튜브 시스(112)의 단부에 고정시키는데 사용되는데, 이는 단부 플레이트가 단부 캡(114)에 의해 튜브 시스(112)에 고정된다는 것을 의미한다. 도 15b 및 도 15c에 제시된 바와 같이, 타겟 조사 공정이 완결된 후에, 스폿 용접부(151)가 기계에 의해 제거됨으로써, 단부 플레이트가 튜브 시스(112)로부터 제거되고 조사된 타겟 물질이 제거되는 것이 허용된다. 도 15d에 제시된 바와 같이, 후속 타겟 조사 공정 전에, 다른 조사되지 않은 타겟이 튜브 시스(112) 내에 배치되고 단부 캡은 다시 한번 상응하는 튜브 시스(112)의 단부에 스폿 용접된다.
이제 도 16a 내지 16c를 참조하면, 모듈형 연료 다발 대용물의 회전 무결성을 유지하기 위한 다양한 디바이스가 제시되어 있다. 도 16a에 제시된 바와 같이, 단부 플레이트(120)에 대한 튜브 시스(112)의 회전은, 튜브 시스(112)에 한정된 상응하는 슬롯(180)과 맞물리는 단부 캡(114) 상에 배치된 탭(178)의 사용에 의해 방지될 수 있는데, 이는 단부 캡(114)이 그 내에 미끄러지듯이 수용되기 때문이다. 도 16b에 제시된 바와 같이, 단부 플레이트(120)에 대한 튜브 시스(112)의 회전은, 튜브 시스(112)에 의해 한정된 상응하는 구멍(184)과 맞물리는 스프링 탭(182)에 의해 방지될 수 있는데, 이는 단부 캡(114)이 그 내에 미끄러지듯이 수용되기 때문이다. 도 16c에 제시된 바와 같이, 단부 플레이트(120)에 대한 튜브 시스(112)의 회전은, 상응하는 홀(191 및 192)과 각각 맞물리는, 축방향으로 연장되는 한 쌍의 핀(190 및 193)의 맞물림에 의해 방지될 수 있다. 제시된 바와 같이, 핀(190) 및 홀(192)은 튜브 시스(112)의 단부에 배치되고, 핀(193) 및 홀(191)은 단부 플레이트(120) 상에 배치된다. 상기 시스템 외에도, 튜브 시스(112)와 단부 플레이트(120) 사이에서, 일시적 용접, 마찰 끼워맞춤, 비-원형 단면, 내부 열쇠 및 열쇠 홀 배열 등과 같은 다른 방법론이 구성요소 사이의 상대 회전을 방지하는데 사용될 수 있다.
도 17a 내지 17c에 제시된 바와 같이, 모듈형 연료 다발 대용물의 튜브 시스에 밀봉을 제공하기 위해 다양한 배열이 이용될 수 있다. 도 17a에 제시된 바와 같이, 방사선 저항성 환형 밀봉, 예컨대 O-링(300)이 외부 표면 및 단부 캡(114)에 형성된 홈(302) 내에 수용될 수 있다. 스프링 C-링, 또는 일회용의 파쇄가능한 금속 가스켓이 또한 도 17a에 제시된 실시양태에서 사용될 수 있다는 것을 유념하도록 한다. 도 17b에 제시된 바와 같이, 튜브 시스(112)의 내벽 상에 형성된 원뿔대형 표면 (제시되지 않음)과, 그와 짝을 이루는, 단부 캡(114) 상에 형성된 원뿔대형 표면(304) 사이에 금속 밀봉이 형성될 수 있다. 두 표면 사이의 밀봉은 모듈형 연료 다발 대용물의 단부 플레이트 사이에서 연장되는 하나 이상의 타이-로드 (제시되지 않음)에 의해 공급된 압축의 사용에 의해 향상될 수 있다. 도 17c에 제시된 바와 같이, 외부 스웨이지 링(306)이 상응하는 단부 캡(114)과 압입 끼워맞춤을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 튜브 시스(112)와 단부 캡(114) 사이의 밀봉은 단부 캡(114)의 외부 표면 상의 연질 코팅 (제시되지 않음)을 이용함으로써 향상될 수 있다.
본 개시내용에 따른 연료 다발 대용물의 다양한 실시양태는 또한 방사성 동위원소 타겟 물질 외의 물질을 개별 튜브 시스 또는 전체 연료 다발 대용물 내에 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료 다발 대용물 내에 배치될 수 있는 몇몇 물질은 동위원소 발생 물질, 시험에서의 방사선 응답 연구를 위한 물질, 불활성 비-핵분열성 충전제, 감손 우라늄, 중성자 밀도를 조정하기 위한 복합 충전제 뿐만 아니라 핵분열성 물질을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 핵분열성 물질이 연료 다발 대용물에 포함되는 경우에, 핵분열성 물질이 실험실 또는 제조 공장으로 부적절하게 전달되는 것을 방지하기 위해, 상기 도 10과 관련하여 논의된 것과 같은, 시각적 및 기계적으로 판독가능한 식별 표지가 각각의 튜브 시스(112)와 함께 바람직하게 이용된다. 또한, 다양한 물질이 각각의 튜브 시스의 길이를 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 다양한 물질이 1차 유동에서 튜브 시스의 동적 응답에 영향을 미치기 위해 튜브 시스의 길이를 따라 배치될 수 있다.
추가로, 다발 내에서의 자기-차폐로 인한 다양한 플럭스를 활용하기 위해, 다수의 연구용 또는 동위원소 물질이 하나의 요소 내에 배치될 수 있거나 연료 다발 대용물 내의 다양한 튜브 시스 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 중성자 투명 물질이 연료 다발 대용물의 외부 링 내에 배치될 수 있는 반면에, 더 조밀한 물질이 다발 중심을 향해 배치되어, 연료 다발 대용물 내의 플럭스 분포를 최적화하거나 인접한 연료 채널 사이의 플럭스 교란의 영향을 저감시킨다. 또한, 1차 유동 내의 튜브 시스의 목적하는 동적 응답을 유지하기 위해, 다양한 길이 및 밀도의 물질이 튜브 시스의 축방향 길이를 따라 존재할 수 있다. 예를 들어, 고유 진동수에 대한 영향이 덜한 튜브 시스의 단부에는 더 가벼운 물질이 배치될 수 있고, 튜브 시스의 중간을 향해 무거운 물질이 배치될 수 있다. 또한, 더 높은 가요성을 위해 더 짧은 물질 세그먼트가 이용될 수 있어서, 더 낮은 고유 진동수가 초래된다. 유사하게, 물질과 튜브 시스 벽 사이에 더 큰 간격을 허용하면, 가요성이 높아지고 고유 진동수가 낮아진다.
본 발명의 하나 이상의 바람직한 실시양태가 상기에 기술되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 발명에서 다양한 변형 및 변경을 본 발명의 범주 및 취지를 벗어나지 않게 이룰 수 있다는 것을 알아야 한다. 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 및 취지 내에 있는 그러한 변형 및 변경을 포함하도록 의도된다.

Claims (18)

  1. 하기 단계를 포함하는, 동위원소의 제조를 위해 중수형 원자로에서 타겟 물질을 조사하는 방법:
    중성자 포획 이벤트를 통해 동위원소를 제조하기에 적합한 제1 타겟 물질로 구성된 제1 타겟을 제공하는 단계;
    제1 타겟을 중수형 원자로의 1차 유체 측에 넣는 단계; 및
    타겟을 조사하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 중수형 원자로가 CANDU 원자로인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 타겟이 대용 연료 다발 내에 배치된 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 대용 연료 다발을 원자로의 압력 튜브 내에 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 대용 연료 다발을 원자로의 플럭스 필드에서의 미리 결정된 체류 시간 후에 제거함으로써 제1 타겟을 조사하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 조사된 제1 타겟을 가공 설비로 전달하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 타겟을 제공하는 단계가
    한 쌍의 대향 단부 플레이트 사이에서 연장되는 복수의 튜브 시스를 포함하는 연료 다발 대용물을 제공하고;
    타겟을 튜브 시스 중 제1 튜브 시스 내에 넣는 것
    을 추가로 포함하는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 비-핵분열성 물질을 추가로 제공하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 상기 비-핵분열성 물질은 튜브 시스 중 제1 튜브 시스 또는 제2 튜브 시스 중 하나 내에 배치된 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 하기 단계를 추가로 포함하는 방법:
    중성자 포획 이벤트를 통해 방사성 동위원소를 제조하기에 적합한 제2 물질로 구성된 제2 타겟을 제공하는 단계; 및
    제2 타겟을 대용 연료 다발의 복수의 시스 튜브 중 제2 시스 튜브 내에 넣는 단계.
  10. 제1항에 있어서, 제1 타겟을 제공하는 단계가 내부 공간을 한정하는 외부 캡슐을 제공하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 제1 타겟 물질은 내부 공간에 배치된 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 외부 캡슐이 제1 타겟 물질로 구성된 것인 방법.
  12. 하기를 포함하는, 동위원소의 제조를 위한 중수형 원자로에서의 타겟 물질의 조사를 위한 연료 다발 대용물:
    각각의 튜브 시스가 연료 다발 대용물의 종방향 중심 축에 평행한 것인 복수의 튜브 시스;
    각각의 단부 캡이 튜브 시스의 상응하는 단부에 배치된 것인 복수의 단부 캡;
    단부 플레이트가 복수의 튜브 시스의 대향 단부에 배치된 것인 한 쌍의 단부 플레이트; 및
    중성자 포획 이벤트를 통해 동위원소를 제조하기에 적합한 제1 타겟 물질로 구성된 제1 타겟으로서, 대용 연료 다발의 제1 튜브 시스 내에 배치된 제1 타겟.
  13. 제12항에 있어서, 제1 타겟이 내부 공간을 한정하는 외부 캡슐을 추가로 포함하며, 여기서 외부 캡슐은 제1 타겟 물질로 구성되고, 제1 타겟 물질은 외부 캡슐의 내부 공간에 배치된 것인 연료 다발 대용물.
  14. 제13항에 있어서, 외부 캡슐의 내부 공간에 배치된 제1 타겟 물질이 분말, 디스크, 플라스크 또는 펠릿의 형태인 연료 다발 대용물.
  15. 제12항에 있어서, 제2 타겟 물질로 구성된 제2 타겟을 추가로 포함하며, 여기서 제2 타겟은 연료 다발 대용물의 제2 튜브 시스 내에 배치된 것인 연료 다발 대용물.
  16. 제12항에 있어서, 제1 튜브 시스의 외부 표면 상에 식별 표시를 추가로 포함하며, 여기서 식별 표시는 바 코드, 부속체 또는 베어링 패드 중 하나인 연료 다발 대용물.
  17. 제12항에 있어서, 각각의 단부 캡이 용접부에 의해 상응하는 튜브 시스의 상응하는 단부에 단단히 고착된 것인 연료 다발 대용물.
  18. 제12항에 있어서, 각각의 단부 캡이 상응하는 단부 플레이트에 의해 가해진 힘에 의해 상응하는 튜브 시스의 상응하는 단부에 고정된 것인 연료 다발 대용물.
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