JP2006098055A - 輻射熱型原子力発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】核燃料から発生する熱を輻射熱で冷却材に伝える。冷却材と核燃料とを分離する。冷却材温度を高く設定する。原子炉の発電効率を高めかつ安全性を高める。
【選択図】図2
Description
固体核燃料棒(2)の周囲を流れる冷却材である水は固体核燃料棒(2)からの熱を熱伝達により受熱し、飽和蒸気を発生させていた。核燃料の反応の仕方は減速材でもある水の存在により大きな影響を受ける。固体核燃料棒(2)の下部では液体である水が豊富なため反応が活発で熱発生が盛んである。上部では液体である水が少なく蒸気が多いため反応が不活発で熱発生が少ない。水量が少ないと除熱不足により被覆管の破損を起こす恐れがあった。したがって、熱効率を犠牲にして飽和蒸気温度を制限していた。
核燃料に水を接しめることなく核燃料と冷却材とを離して、運転中核燃料温度を高めて溶融させ溶融核燃料(12)とし、溶融核燃料(12)から発した輻射熱を受熱管(26)が受熱し、受熱管(26)の中に流入した低温蒸気に熱を伝達し高温蒸気を発生せしめる。
高温蒸気はタービン(5)に入り発電機(6)を回転させて電気を発生する。
本発明では被覆管が不要でコストが下がる。
溶鉱炉(13)の外壁は外から常に冷却されているため、冷却材喪失事象が生じても外壁冷却を消防ホース等により冷却すれば溶鉱炉(13)の破損は生じない。
溶鉱炉(13)の壁に接した部分は反応が弱いことと溶鉱炉(13)の壁からの除熱により固化し固体核燃料(11)となっている。固体であることと低温であることから溶鉱炉(13)の壁を腐食する割合が小さい。
仕事を終えてタービン(5)からでてきた低温蒸気は、吸引ポンプ(16)に吸引され吸気管(17)を通って原子炉容器(10)の低温蒸気部(18)に入る。次に、蒸気隔壁(14)によって隔てられた中温蒸気部(19)に網目蒸気隔壁(20)の網目から入っていく。溶鉱炉(13)の壁を摂氏600度程度に冷却し壁に接した核燃料を固化させる。低温蒸気は溶鉱炉(13)の壁から受熱して中温蒸気となる。中温蒸気は送風管(22)を通って送風機(23)から耐熱鋼または石英ガラスでできた受熱管(26)に入る。
受熱管(26)に入った中温蒸気は溶融核燃料(12)から出る輻射熱により過熱されている受熱管(26)から受熱して高温蒸気となって、タービン(5)に入り発電機(6)を回転させ電気を発生する。タービン(5)で仕事を終えた蒸気は再び吸引ポンプ(16)に吸引され循環する。
原子炉出力の制御は、中温蒸気部(19)の中をモーターMにより上下に動く制御棒(21)による。制御棒(21)が下にあれば溶鉱炉(13)から漏洩してくる中性子を吸収して反応を抑制する。制御棒(21)が上にあれば溶鉱炉(13)から漏洩してくる中性子は中温蒸気部(19)と低温蒸気部(18)の蒸気や蒸気隔壁(14)に反射され溶鉱炉(13)の内側に戻され核燃料の反応に寄与する。
受熱管(26)上部に敷設せる制御材タンク(25)に5硼酸ナトリウム水溶液等の液体の中性子吸収材が充填されると溶融核燃料(12)の上部に漏洩する中性子を吸収し出力を低下させることができる。純水の水が充填されると漏洩してきた中性子を溶融核燃料(12)に反射し出力の低下を抑えることができる。液体の充填排出は給排水ポンプ(24)により実施する。
溶鉱炉(13)内の核燃料から発生する気体はフイルター(28)を介して排気筒(27)から格納容器(15)の外に送られる。
緊急または長期停止時には可燃性毒物粉末注入管(29)から、融点が摂氏2000度程度で密度の小さい可燃性毒物である炭化硼素や酸化ユーロピウムの粉末が溶融核燃料(12)の表面に散布される。軽い可燃性毒物は表面を覆い中性子を吸収し反応を抑制する。再び出力を上昇させたい場合は、可燃性毒物粉末注入管(29)から表面に浮いている可燃性毒物粉末を吸い上げる。吸い上げきれなかった可燃性毒物は、運転中に中性子を吸収すると中性子を吸収する性質が非常に小さくなるため原子炉運転継続に支障を来たすことはない。更に超長期では可燃性毒物粉末で固化した核燃料の表面に液体の中性子吸収材を注入する。
受熱管(26)を循環する物質として水の気体の他に、炭酸ガスやヘリウムでもよい。
溶融核燃料(12)の上を石英ガラスのような赤外線に対して透明な物資で覆えば、受熱管(26)無しとし、水を直接石英ガラスの上に注入し蒸気を発生させることができる。
2は固体核燃料棒
3は制御棒
4は給水ポンプ
5はタービン
6は発電機
7は復水器
10は原子炉容器
11は固体核燃料
12は溶融核燃料
13は溶鉱炉
14は蒸気隔壁
15は格納容器
16は吸引ポンプ
17は給気管
18は低温蒸気部
19は中温蒸気部
20は網目蒸気隔壁
21は制御棒
22は送風管
23は送風機
24は給排水ポンプ
25は制御材タンク
26は受熱管
27は排気筒
28はフィルター
29は可燃性毒物粉末注入管
Claims (1)
- 溶鉱炉(13)の中に核燃料の核分裂反応により溶融した溶融核燃料(12)を装荷し溶鉱炉(13)の壁は核燃料の融点以下に冷却し壁に接した部分の核燃料を固体核燃料(11)となし、仕事を終えてタービン(5)からでてきた低温蒸気は吸引ポンプ(16)に吸引され吸気管(17)を通って原子炉容器(10)の低温蒸気部(18)に入り蒸気隔壁(14)によって隔てられた中温蒸気部(19)に網目蒸気隔壁(20)の網目から入って溶鉱炉(13)の壁を冷却し壁に接した核燃料を固化させ溶鉱炉(13)の壁から受熱して中温蒸気となり送風管(22)を通って送風機(23)から溶融核燃料(12)から出る輻射熱により過熱されている耐熱鋼または石英ガラスでできた受熱管(26)に入り受熱して高温蒸気となってタービン(5)に入り発電機(6)を回転させ電気を発生する。原子炉出力の制御は中温蒸気部(19)の中に敷設せる制御棒(21)をモーターMによる上下動により並びに受熱管(26)上部に敷設せる制御材タンク(25)に5硼酸ナトリウム水溶液等の液体の中性子吸収材または純水を充填させて出力を制御し、溶鉱炉(13)内の核燃料から発生する気体はフイルター(28)を介して排気筒(27)から格納容器(15)の外に送り、緊急または長期停止時には可燃性毒物粉末注入管(29)から融点が高く密度の小さい可燃性毒物である炭化硼素や酸化ユーロピウム等の粉末を溶融核燃料(12)の表面に散布させる前記特徴を有する輻射熱型原子力発電装置。
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JP2004280771A JP4625299B2 (ja) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | 輻射熱型原子力発電装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013180029A1 (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-05 | Kamei Takashi | 溶融塩原子炉 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6432189A (en) * | 1987-07-29 | 1989-02-02 | Power Reactor & Nuclear Fuel | Self-refining molten metal fuel furnace |
JPH02267368A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-01 | Tokai Univ | 太陽熱利用の溶融塩発電炉 |
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- 2004-09-28 JP JP2004280771A patent/JP4625299B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2013250056A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Takashi Kamei | 溶融塩原子炉 |
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