JP2012523008A - 進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリ、およびこれらにおける燃焼度の制御方法 - Google Patents
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Abstract
進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリ、およびこれらにおける燃焼度の制御方法。進行波核分裂反応炉において、核分裂反応の核燃料アッセンブリは、核分裂反応炉の核燃料アッセンブリは、複数の燃料棒を順に通っていく爆燃波の燃焼前面にさらされている複数の核分裂燃料棒を備えている。過剰な反応度は、複数の可動式の中性子吸収体構造によって制御される。当該中性子吸収体構造は、過剰な反応度、したがって燃焼前面の位置、速度および形状を制御するために、燃料アッセンブリに選択的に挿入され、当該核燃料アッセンブリから選択的に引き抜かれる。燃焼前面の位置、速度および形状の制御は、構造的な材料の熱損傷および放射線損傷の危険性を低下させるために、核燃料アッセンブリの構造的な材料が受ける中性子のフルエンスを管理をする。
Description
〔背景技術〕
本願は、一般的に核反応の制御に関し、より詳細には、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリおよびそれらにおける燃焼度を制御する方法に関する。
本願は、一般的に核反応の制御に関し、より詳細には、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリおよびそれらにおける燃焼度を制御する方法に関する。
運転中の核分裂反応度において、既知のエネルギーの中性子が大きな原子量を有している核種によって吸収されることについて知られている。生成される化合物の原子核は、より小さい原子量の２つの核分裂片、および崩壊生成物を含んでいる核分裂生成物に分離する。すべてのエネルギーの中性子によってそのような核分裂を生じることが知られている核種としては、核分裂性核種であるウラン−２３３、ウラン−２３５およびプルトニウム−２３９が挙げられる。例えば、０．０２５３ｅＶ（電子ボルト）の運動エネルギーを有している熱中性子は、Ｕ−２３５核種の核分裂に使用され得る。核分裂性同位体に転換可能な核種であるトリウム−２３２およびウラン−２３８は、少なくとも１ＭｅＶ（１００万電子ボルト）の運動エネルギーを有している高速中性子を用いる以外に、誘発核分裂を生じない。核分裂現象のそれぞれから放出される運動エネルギーの合計は、約２００ＭｅＶである。この運動エネルギーは、最終的に熱に変換される。
さらに、中性子の開始線源をともなって開始する核分裂過程は、さらなる中性子を遊離させ、運動エネルギーを熱エネルギーに変換する。これは、継続するエネルギーの放出をともなう自動継続的な核分裂連鎖反応を生じる。
継続運転のための進行波ピロトロン（Pyrotron）が、米国特許第３，０９３，５６９号（発行日：１９６３年６月１１日、発明者：Richard F. Post, et al.、発明の名称：Traveling Wave Pyrotron）に開示されている。この特許は、プラズマの密度およびエネルギーを増加させ、それらにおいて核反応を導く継続運転する反応炉または装置を開示している。上記発明の目的は、磁性の進行波を採用して、個々の封じ込め領域内における荷電粒子の捕獲、過熱およびエネルギー回収が実現されているピロトロンを提供することである。上記封じ込め領域のそれぞれは経時的に機械に沿って前進する。しかし、この特許は、本明細書に記載され、主張されているような、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリおよびそれらにおける燃焼度の制御方法を開示しているとは考えられない。
米国特許第３，７９９，８３９号（発行日：１９７４年３月６日、発明者：David L. Fischer, et al.、発明の名称：Reactivity And Power Distribution Control Of Nuclear Reactor）には、原子炉心の運転サイクルにおいて、所定の量の過剰な反応度を制御し、一定または定常の配電を維持するための、可燃毒物質の空間分布、量、密度および構造が開示されている。この特許によると、動作サイクルの全体を通して原子炉心における実質的に定常な配電をもたらす原子炉心における可燃毒物質の配列物を提供することが、上記発明の目的である。また、この特許によると、動作サイクルにおける一定の電力および同時の反応度の分布の決定によって、つまり、生じている局所的な過剰の反応度の決定によって、ならびに動作サイクルの期間の全体にわたる局所的な過剰の反応度の変化と実質的に適合させるために空間的に分布されている、量、密度および構造の可燃毒物質をもたらすことによって、他の目的が上記発明にしたがって実現されている。しかし、この特許は、本明細書に記載され、主張されているような、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリおよびそれらにおける燃焼度の制御方法を開示しているとは考えられない。
米国特許第３，４８９，６４６号（発行日：１９７０年１月１３日、発明者：Jean Paul Van Dievoet, et al.、発明の名称：Method of Pulsating or Modulating a Nuclear Reactor）は、原子炉の動作を脈動させるか、または調節する方法に関する。この特許は、中性子束の密度を周期的に変化させることによって反応炉を調節することを開示している。この特許によると、原子炉の動作は、特定の位置にある量の中性子放射物質を含んでいる１つ以上の構造を、反応炉の核分裂領域の外にある位置において移動させることによって制御され、これによって、炉心から発せられる中性子の流れを、上記構造の速度に依存して調節する。外部から反応炉の系の反応度をこのようにして調節する中性子放出材料の試料は、中性子生成材料および／または中性子誘導材料（例えば、核分裂性材料、反射体材料または中性子誘導物質）であり得る。しかし、この特許は、本明細書に記載され、主張されているような、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリおよびそれらにおける燃焼度の制御方法を開示しているとは考えられない。
以上に挙げた技術はいずれも、本明細書に記載され、主張されているような、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリおよびそれらにおける燃焼度の制御方法を開示しているとは考えられない。
したがって、本明細書に記載され、主張されているような、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリおよびそれらにおける燃焼度の制御方法が必要とされている。
〔概要〕
本開示の一局面によれば、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する方法が提供される。当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される上記中性子束を調節することを包含している。
本開示の一局面によれば、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する方法が提供される。当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される上記中性子束を調節することを包含している。
本開示の他の局面によれば、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉の燃焼度を制御する方法が提供される。当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面（burnfront）を規定する上記中性子束を調節することを包含している。
本開示のさらなる他の局面によれば、原子炉心、および当該炉心に配置されている核分裂反応炉の核燃料アッセンブリを備えている進行波核分裂反応炉が提供される。核分裂反応炉の上記核燃料アッセンブリは、所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすように構成されている。
本開示のさらなる局面によれば、進行波核分裂反応炉において燃焼前面を生成可能な原子炉心、当該原子炉心に配置されている核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ、核分裂反応炉の当該核燃料アッセンブリに配置されている中性子相互作用性材料、および上記燃焼前面と関連するパラメータに応じて当該中性子相互作用性材料の配置を制御する制御系を備えている進行波核分裂反応炉が提供される。
本開示のさらなる他の局面によれば、反応炉の圧力容器、上記圧力容器に密閉して配置されている核分裂反応炉の核燃料アッセンブリを備えている、それらにおける燃焼度を制御可能な進行波核分裂反応炉が提供される。核分裂反応炉の上記核燃料アッセンブリは、所定の装填パターンに配列されている中性子相互作用性材料、および上記中性子相互作用性材料に中性子を伝達するように配置されることが可能な、着脱式の核分裂の点火装置を含んでいる。核分裂の上記点火装置は、上記中性子相互作用性材料を通って移動する爆燃波の燃焼前面を発生させること可能である。
本開示の特徴は、制御棒の形態における中性子吸収体材料、反射体材料、または中性子放出材料、もしくは爆燃波の燃焼前面に対する位置における吸収を促進する他の吸収体材料の提供である。
上述のものに加えて、種々の他の方法および／または装置の局面は、教示内容（例えば、本開示の本文（例えば、特許請求の範囲および／または詳細な説明）、および／または図面）に説明され、記載されている。
以上の記載は、概要であり、したがって詳細の単純化、一般化、包括化、省略を含み得る。したがって、当業者は、概要が単に例示であり、何らの限定することを意図されていないことを適切に理解する。上述のような例証的な局面、実施形態および特徴に加えて、さらなる局面、実施形態および特徴は、図面および以下の詳細な説明の参照によって明らかになる。
〔図面の簡単な説明〕
明細書は、本開示の主題を特に示しており、明確に主張している特許請求の範囲をともなって完結しているが、本開示は、添付の図面と関連付けて理解されるときに以下の詳細な説明から、より理解されるものと考える。さらに、異なる図面における同じ記号の使用によって、類似または同一の要素が示されている。
明細書は、本開示の主題を特に示しており、明確に主張している特許請求の範囲をともなって完結しているが、本開示は、添付の図面と関連付けて理解されるときに以下の詳細な説明から、より理解されるものと考える。さらに、異なる図面における同じ記号の使用によって、類似または同一の要素が示されている。
図１は、核分裂反応炉の構成の部分的な正面図である。
図２は、中性子エネルギーに対する断面積を示すグラフである。
図３は、中性子エネルギーに対する断面図のレシオをともなった、中性子エネルギーに対する断面積を示すグラフである。
図４は、核分裂反応炉の核燃料アッセンブリの一般的な代表物の部分的な正面図である。
図５は、核燃料棒の部分的な縦方向の断面図である。
図６は、制御棒の部分的な縦方向の断面図である。
図７は、反射棒の部分的な縦方向の断面図である。
図８は、第１の実施形態の核燃料アッセンブリの横方向の断面図であり、点火装置によって引き起こされた、正反対に配置された対称な爆燃の２つの燃焼前面を示しており、また、核燃料の第１の配置パターンを示している。
図９は、第１の実施形態の核燃料アッセンブリの半分の横方向の断面図であり、正反対に配置された対称な爆燃の燃焼前面の一方を示している。
図１０は、点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる第１の制御機能を示しており、第１の制御機能は、第１の核燃料アッセンブリの第１の核燃料の配置パターンに対応している。
図１１は、第２の実施形態の核燃料アッセンブリの半分の横方向の断面図であり、正反対に配置された対称な爆燃の燃焼前面の一方を示しており、また、第２の核燃料の配置パターンを示している。
図１２は、点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる第２の制御機能を示しており、第２の制御機能は、第２の核燃料アッセンブリの第２の核燃料の配置パターンに対応している。
図１３は、第３の実施形態の核燃料アッセンブリの半分の横方向の断面図であり、正反対に配置された対称な爆燃の燃焼前面の一方を示しており、また、第３の核燃料の配置パターンを示している。
図１４は、点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる第３の制御機能を示しており、第３の制御機能は、第３の核燃料アッセンブリの第３の核燃料の配置パターンに対応している。
図１５は、第４の実施形態の核燃料アッセンブリの半分の横方向の断面図であり、正反対に配置された対称な爆燃の燃焼前面の一方を示しており、また、第４の核燃料の配置パターンを示している。
図１６は、点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる第４の制御機能を示しており、第４の制御機能は、第４の核燃料アッセンブリの第の核燃料の配置パターンに対応している。
図１７は、第５の実施形態の核燃料アッセンブリの半分の横方向の断面図であり、正反対に配置された対称な爆燃の燃焼前面の一方を示しており、また、第５の核燃料の配置パターンを示している。
図１８は、点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる第５の制御機能を示しており、第５の制御機能は、第５の核燃料アッセンブリの第５の核燃料の配置パターンに対応している。
図１９は、第６の実施形態の核燃料アッセンブリの半分の横方向の断面図であり、正反対に配置された対称な爆燃の燃焼前面の一方を示しており、また、第６の核燃料の配置パターンを示している。
図２０は、点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる第６の制御機能を示しており、第６の制御機能は、第６の核燃料アッセンブリの第６の核燃料の配置パターンに対応している。
図２１は、第７の実施形態の核燃料アッセンブリの半分の横方向の断面図であり、正反対に配置された対称な爆燃の燃焼前面の一方を示しており、また、第７の核燃料の配置パターンを示している。
図２２は、点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる第７の制御機能を示しており、第７の制御機能は、第７の核燃料アッセンブリの第７の核燃料の配置パターンに対応している。
図２３は、波の制御機能の度合いに対する、爆燃の燃焼前面の速度と燃焼度の百分率の逆数との間における直線的な関係を示すグラフである。
図２３Ａは、点火装置からの距離に対する中性子束を含んでいる中性子束の例示的な空間分布を示すグラフであり、当該空間分布は例示的な制御機能にしたがった燃焼前面の代表的なものである。
図２３Ｂは、図２３Ａに示されている上記空間分布に対応する制御機能を示すグラフであり、上記点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる。
図２３Ｃは、点火装置からの距離に対する中性子束を含んでいる中性子束の例示的な空間分布を示すグラフであり、当該空間分布は例示的な制御機能にしたがった燃焼前面の代表的なものである。
図２３Ｄは、図２３Ｃに示されている上記空間分布に対応する制御機能を示すグラフであり、上記点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる。
図２３Ｅは、点火装置からの距離に対する中性子束を含んでいる中性子束の例示的な空間分布を示すグラフであり、当該空間分布は例示的な制御機能にしたがった燃焼前面の代表的なものである。
図２３Ｆは、図２３Ｅに示されている上記空間分布に対応する制御機能を示すグラフであり、上記点火装置からの距離に対する制御棒の挿入量を含んでいる。
図２４〜６５は、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼を制御する例示的な方法のフローチャートである。
〔詳細な説明〕
以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成している添付の図面が参照される。図面において、同様の符号は、特に断りがない限り、類似の構成要素を特定している。詳細な説明、図面および特許請求の範囲に記載されている例示的な実施形態は、限定することを意味していない。他の実施形態が利用され得、他の変更が、本明細書に示されている主題の精神または範囲から逸脱することなくなされ得る。
以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成している添付の図面が参照される。図面において、同様の符号は、特に断りがない限り、類似の構成要素を特定している。詳細な説明、図面および特許請求の範囲に記載されている例示的な実施形態は、限定することを意味していない。他の実施形態が利用され得、他の変更が、本明細書に示されている主題の精神または範囲から逸脱することなくなされ得る。
さらに、本発明は、説明の明確さのために、形式的な概略の見出し語を使用している。しかし、見出し語は説明を目的としていること、および異なる種類の対象が本願の全体を通して説明され得ることが理解されるべきである。例えば、（複数の）装置／構造は、（複数の）処理／複数の動作の見出し語に基づいて説明され得るか、および／または（複数の）処理／複数の動作は、（複数の）装置／構造に基づいて論じられ得るか；および／または単一の主題の記載は、２以上の主題に及び得る。したがって、形式的な概略の見出し語の使用は、決して限定することを意図されていない。
さらに、本明細書に記載の対象は、ときとして、異なる他の構成要素に含まれているか、または当該構成要素と接続されている異なる構成要素を示している。そのように描写されている構造物が単に例示的であること、同じ機能性を達成する実際に多くの他の構造物が導入され得ることを理解すべきである。概念的な意味において、同じ機能性を実現するための構成要素の任意の配列物は、所望の機能性が実現されるように、有効に“結び付けられる”。したがって、特定の機能性を実現するために組み合わせられている、本明細書における任意の２つの構成要素は、構造物または中間の構成要素とは関係なく、所望の機能性が実現されるように互いに結び付けられていると見なされ得る。また同様に、そのように結び付けられている任意の２つの構成要素は、所望の機能性を実現するために、互いに“動作可能に接続されている”か、または“動作可能に連結されている”と見なされ得、そのように結び付けられ得る任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を実現するために、互いに“動作可能に連結可能である”とみなされ得る。動作可能に連結可能な特定の例としては、物理的に組合せ可能な構成要素および／または物理的に相互作用する構成要素、および／または無線によって相互作用可能な構成要素および／または無線によって相互作用する構成要素、および／または論理的に相互作用する構成要素および／または論理的に相互作用可能な構成要素が挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの例において、１つ以上の構成要素は、本明細書において“に構成されている”、“に構成可能である”、“に対して動作可能な／動作している”、“適応されている／適応可能な”、“可能である”、“適合可能な／適合されている”などと言及され得る。当業者は、特に断りがなければ、“に構成されている”が動作状態の構成要素および／または非動作状態の構成要素および／または待機状態の構成要素を一般的に包含し得ることを認識する。
本明細書に開示されている種々の実施形態についてのいくつかの考慮すべき事項が、総括を目的として与えられているが、限定として解釈されるべきではない。また、本明細書に開示されているいくつかの実施形態は、以下に述べられている考慮すべき事項のすべての達成を考慮している。一方で、本明細書に開示されているいくつかの他の実施形態は、選択された考慮すべき事項の達成を考慮しており、以下に述べられている考慮すべき事項のすべてに適応する必要はない。以下の説明の一部は、論文（タイトル：Completely Automated Nuclear Power Reactors for Long-Term Operation: III. Enabling Technology For Large-Scale, Low-Risk, Affordable Nuclear Electricity” by Edward Teller, Muriel Ishikawa, Lowell Wood, Roderick Hyde, and John Nuckolls, presented at the July 2003 Workshop of the Aspen Global Change Institute, University of California Lawrence Livermore National Laboratory publication UCRL-JRNL-122708 (2003)）から抜粋されている情報を含んでいる（この論文は、Energy, The International Journal, 30 November 2003に対する提出のために作成されたものであり、内容の全体が参照によって本明細書に援用される）。
上述のように、核分裂現象に導く核分裂性の核種に吸収される中性子ごとに、２つ以上の中性子が、核分裂性の核種が枯渇するまでに遊離させられる。この現象は、連続的に熱を生成するための工業的な原子炉に、言い換えると発電にとって有利に使用される。
しかし、反応炉の設計および動作において考慮すべき事項は、反応炉における一様ではない中性子束、冷却剤の流れ、核燃料の組成、および配電の組合せに起因して生じる“ピーク”温度（すなわち熱水路のピーク係数）に起因する反応炉の構造的な材料に対する熱損傷である。当該熱損傷は、ピーク温度が材料の限界を超えたときに生じる。これは、燃焼度の程度（すなわち核燃料の単位質量ごとに生成されるエネルギーの累積量）と無関係に起こり得る。燃焼度の程度は、重金属核燃料のメートルトンごとの１日のメガワットの単位（ＭＷｄ／ＭＴＨＭ）、または重金属核燃料のメートルトンごとの１日のギガワットの単位（ＧＷｄ／ＭＴＨＭ）として一般的に表される。“反応度の変化”（すなわち反応炉の応答性の変化）は、核燃料の燃焼度のために生じ得る。より詳細には、“反応度の変化”は、臨界連鎖反応を持続するための正確な量よりは、中性子を生成する反応炉の相対的な能力に関連している。反応炉の応答性は、反応炉に指数関数的な電力の増加または減少を引き起こさせる反応度の変化の時間の導関数として典型的に特徴付けられ、ここで時定数はリアクトルピリオド（reactor period）として知られている。この点について、中性子の吸収材料から形成されている制御棒が、変化する反応度および反応炉の応答性を調節し、制御するために、典型的に使用されている。そのような制御棒は、中性子吸収、したがって炉心における中性子束のレベルおよび反応度を種々に制御するために原子炉心の内外を往復させられる。中性子束のレベルは、制御棒の近傍において抑制され、制御棒から離れている領域において潜在的により高い。したがって、中性子束は、原子炉心の全体にわたって不均一である。これは、より高い流束のこれらの領域における、より高い核燃料の燃焼度を生じる。また、流束および出力の密度の変化が多くの要因によっていることは、原子力発電の当業者によって正しく理解され得る。制御棒との近接性は、主要な因子であり得るか、またはあり得ない。例えば、流束は、典型的に、制御棒が近接していない炉心の境界において有意に減少する。言い換えると、これらの作用は、より高い流束のこれらの領域における過熱または高温を引き起こし得る。そのようなピーク温度は、そのようなピーク温度にさらされる構造物の運用年数を、当該構造物の機械特性を変化させることによって不適切に低下させる。また、中性子束の密度と核分裂性燃料の濃度との積に比例する反応炉の出力密度は、損傷を受けることなくそのような高温に耐える、炉心の構造的な材料の能力によって制限される。したがって、核燃料の高い燃焼度によって引き起こされる高温に起因する構造的な損傷を回避することが好ましい。
反応炉の設計および動作における他の考慮すべき事項は、高い核燃料の燃焼度に起因する、原子炉心に含まれている構造的な材料に対する放射線損傷である。そのような放射線損傷は、材料の応答に関する情報を含んでいる平均はじき出し回数（displacement per atoms）（ＤＰＡ）（すなわちはじき出された原子数）、および材料がさらされている高速中性子のフルエンスについて表され得る。ＤＰＡは、燃焼度に比例し、放射線の線量および種類を明らかにするだけでなく、放射線に対する材料の応答の指標を含んでいる、放射線損傷の算出される代表的な指標である。この点について、炉心の構造に使用されるいくつか構造的な材料は、核分裂過程において放射される中性子にさらされているとき、脆化した状態になり得る。反応炉の構造的な完全性および安全な動作を保証するために、反応炉の構造的な材料に対するそのような放射線損傷を、既知の範囲内に維持することが好ましい。
したがって、限定を目的としておらず、例示を目的として、図１を参照すると、これまでに述べられている問題に対処するための核分裂反応炉の配列物（一般的に１０を付す）が示されている。核分裂反応炉の配列物１０は、複数の送電線（図示せず）を通じて伝送される電力を生成する。反応炉の配列物１０は、反応炉の材料に対する中性子束の影響を決定するための試験を実施するために、代替的に使用され得る。
ふたたび図１を参照すると、反応炉の配列物１０は、核分裂反応炉（一般的に２０を付す）を備えている。当該核分裂反応炉は、一般的な複数の核分裂反応の核燃料アッセンブリ（一般的に３０を付す）（図示されているのは１つだけである）を含んでいる。当該核分裂反応の核燃料アッセンブリは、反応炉の圧力容器４０内に配置されており、言い換えると、封じ込め構造内に収納され得る（図示せず）。例示を目的として、限定を目的としていない、一般的な核燃料アッセンブリ３０の例示的な実施形態が以下に述べられている。一般的な核燃料アッセンブリ３０は、中性子倍増管もしくは反射体材料（図示せず）、および放射線遮蔽物（図示せず）に囲まれ得る。この場合に、上記反射体材料は核燃料アッセンブリ３０からの中性子の漏洩を減少させる。反射体材料のさらなる機能は核燃料アッセンブリの外部（例えば、放射線遮蔽物、構造的な支持部および封じ込め構造）の付近に認められる高速中性子のフルエンスを実質的に減少させることである。また、反射体材料は、一般的な核燃料アッセンブリ３０の最外部における増殖作用の効率および特定の出力を向上させるように、一般的な核燃料アッセンブリ３０の性能に対して影響する。一方で、上記放射線遮蔽物は、一般的な核燃料アッセンブリ３０からの予期せぬ放射線の放出から生物圏をさらに保護する。
図１をさらに参照すると、冷却剤の一次循環路５０は、一般的な核燃料アッセンブリ３０からの熱を、蒸気を生成する熱交換器６０に運ぶ。一次循環路５０は、任意の好適な材料（例えば、ステンレス鋼）から形成され得る。したがって、一次循環路５０は、必要に応じて、合金鉄、非鉄金属合金、ジルコニウムから形成される合金、または他の構造的な材料もしくは混合物から形成され得る。一次循環路５０によって運ばれる冷却剤は希ガスまたはこれらの混合物であり得る。代替的に、冷却剤は、他の流体（例えば、水（Ｈ２Ｏ））、または他の気体もしくは超臨界の二酸化炭素（ＣＯ２）であり得る。他の例として、冷却剤は、液体金属（例えば、ナトリウム（Ｎａ）または鉛（Ｐｂ））または合金（例えば、鉛−ビスマス（Ｐｂ−Ｂｉ））であり得る。さらに、冷却剤は、有機物に基づく冷却剤（例えば、ポリフェニルまたはフッ化炭素）であり得る。一次循環路５０によって運ばれる冷却剤は蒸気を生成する熱交換器６０を通過するので、冷却剤は、熱交換器６０に存在している動作流体にその熱を与える。動作流体が水である場合、動作流体は水蒸気に気化する。この場合に、水蒸気は二次循環路７０に移動する。二次循環路７０は、一次循環路５０から分離されており、タービン発電機のセット８０ａおよび８０ｂと連結されている。したがって、熱交換器６０は、熱交換器６０における動作流体、および二次循環路７０に熱を伝えて、タービン発電機のセット８０ａおよび８０ｂを回転させる動作流体として備えられている水蒸気を生成する。タービン発電機のセット８０ａおよび８０ｂは、水蒸気に基づく発電の技術において十分に理解されている方法においてその回転にしたがって発電する。凝縮器９０は、タービン発電機のセット８０ａおよび８０ｂからの排気を気体状態から液体状態に凝縮させるために、タービン発電機のセット８０ａおよび８０ｂと好適に連結され得る。
図１をふたたび参照すると、ポンプ１００は、凝縮器９０から熱交換器６０に液化した動作流体を送り込むために、二次循環路７０に連結されており、動作流体と流体連絡している。さらに、ポンプ１１０は、一次循環路５０を通る反応炉の冷却剤を送り出すために、一次循環路５０と連結されており、一次循環路５０によって運ばれる反応との冷却剤と流体連絡している。一次循環路５０は、一般的な核燃料アッセンブリから熱交換器６０まで反応炉の冷却剤を運ぶ。また、一次循環路５０は、熱交換器６０から圧力容器４０まで冷却剤を運ぶ。ポンプ１１０は、反応炉の運転中に核燃料アッセンブリ３０によって生成された熱を除去するためにか、または反応炉２０が運転されていないときの残りの崩壊熱を除去するために、一般的な核燃料アッセンブリおよび熱交換器６０を含んでいる、一次循環路５０を通して反応炉の冷却剤を循環させる。一般的な核燃料アッセンブリ３０からの熱の除去は、一般的な核燃料アッセンブリ３０が、所望されないほどの高温に過熱される危険性を低下させる。
ここで図２および３を参照すると、一般的な核燃料アッセンブリ３０は高速中性子のスペクトルを好適に利用している。これは、熱中性子に対する熱外中性子についての核分裂生成物の高い吸収断面積が、核分裂生成物による中性子吸収のために、ウランを燃料にする実施形態において、少量を超えたトリウムの利用、またはより大量のウランの同位体Ｕ２３８の利用を許容しないためである。
図２に最もよく表されているように、Ｔｈ２３２を燃料とする実施形態にとって興味深い、中性子によって進行する優勢な核反応について断面積が、１０−３〜１０７の中性子エネルギーにわたってプロットされている。核分裂生成物の核種における輻射性捕獲のための損失は、熱中性子の近傍（およそ０．１ｅＶ）における中性子経済に顕著であるが、共鳴吸収領域（およそ３〜３００ｅＶの間）を超えると比較的に無視し得る。したがって、核分裂性同位体に転換可能な物質に対する核分裂性の物質の割合の高い増殖炉を実現することを試みる場合、高速中性子の範囲をともなう運転は、運転中の炉心内に蓄積する核分裂生成物のための中性子の損失を防止する補助となり得る。示されている核分裂生成物に関する輻射性捕獲の断面積は、高速中性子によって引き起こされる核分裂から生じ、続くβ崩壊を無視し得る程度まで受ける中間体核種Ｚについての断面積である。一般的な核燃料アッセンブリ３０の実施形態の燃焼波の中央部分における核種は、いくらかの崩壊を受け、したがって中性子とのやや高い結合性を有している。しかし、パラメータに関する研究によって、炉心における核燃料の燃焼の結果は、そのような崩壊の正確な程度に対して非感受性であり得ることが示されている。
図３おいて、Ｔｈ２３２を燃料とする実施形態にとって主に関心のある中性子によって進行する優勢な核反応についての断面積が、中性子のエネルギー範囲のうち最も興味深い部分（１０４〜１０６．５ｅＶ）にわたって、図３の上部にプロットされている。一般的な核燃料アッセンブリ３０の実施形態の中性子スペクトルは、１０５ｅＶ以上の中性子エネルギーのスペクトルにおいてピークを有している。図３の下部は、これらの断面積とＴｈ２３２に関する中性子の輻射性捕獲（核分裂性同位体に転換可能な物質に対する核分裂性の物質の増殖段階（生成するＴｈ２３３が速やかにＰａ２３３にβ崩壊し、それから相対的に緩やかにＵ２３３にβ崩壊し、同様にしてＵ２３８による中性子捕獲によってＵ２３９−Ｎｐ２３９−Ｐｕ２３９のβ連鎖崩壊が生じる））についての断面積に対する中性子エネルギーの比率を含んでいる。したがって、核分裂生成物における輻射性捕獲のための損失は、高速のスペクトルを有している反応炉について比較的に最小化されることが理解され得る。
次に図４および５を参照すると、一般的な核燃料アッセンブリ３０は、核分裂性の材料および／または核分裂性同位体に転換可能な材料を含んでいる。これらの材料は、所定の反応炉の燃料棒の装填パターンに配列されている複数の細長い核分裂反応炉の燃料棒１５０（いくつかのみが示されている）の形態をとり得る。一般的な核燃料アッセンブリ３０の例示的な実施形態が以下に開示されている。燃料棒１５０は、漏出に関して厳重なエンクロージャ１５５に密閉して収納されている。各燃料棒１５０は、それらに配置されている核燃料１６０を有しており、核燃料１６０は、燃料棒の被覆材料１７０によって密閉して囲まれている。核燃料アッセンブリにとっての平均的な燃焼度値は被覆材料１７０によって制限されており、被覆材料１７０は核燃料アッセンブリ内の最も有用な構造的な材料である。核燃料１６０は、上述のような核分裂性核種（例えば、ウラン−２３５、ウラン−２３３またはプルトニウム−２３９）を含んでいる。核燃料１６０は、核分裂過程において直前に記載した核種に変わる、核分裂性同位体に転換可能な核種（例えば、トリウム−２３２および／またはウラン−２３８）を代替的に含み得る。さらなる代替物は、核燃料１６０が核分裂性核種および核分裂性同位体に転換可能な核種の所定の混合物を含み得るものである。限定を目的としておらず、例示を目的として、核燃料１６０は、一酸化ウラン（ＵＯ）、二酸化ウラン（ＵＯ２）、二酸化トリウム（ＴｈＯ２）（酸化トリウムとも呼ばれる）、三酸化ウラン（ＵＯ３）、酸化ウラン−酸化プルトニウム（ＵＯ−ＰｕＯ）、八酸化三ウラン（Ｕ３Ｏ８）およびこれらの混合物から必須になる群から選択される酸化物に基づいて形成され得る。代替的に、核燃料１６０は、他の金属（例えば、これらに限定されないが、合金または非合金のジルコニウムまたはトリウムの金属）と合金化されたウランを実質的に含み得る。さらなる代替物として、核燃料１６０は、ウランの炭化物（ＵＣＸ）またはトリウムの炭化物（ＴｈＣＸ）を実質的に含み得る。例えば、核燃料１６０は、一炭化ウラン（ＵＣ）、二炭化ウラン（ＵＣ２）、三炭化二ウラン（Ｕ２Ｃ３）、二炭化トリウム（ＴｈＣ２）、一炭化トリウム（ＴｈＣ）、およびこれらの混合物から必須になる群から選択される炭化物に基づいて形成され得る。非限定的な他の例として、核燃料１６０は、窒化ウラン（Ｕ３Ｎ２）、窒化ウラン−窒化ジルコニウム（Ｕ３Ｎ２Ｚｒ３Ｎ４）、窒化ウラン−プルトニウム（（Ｕ−Ｐｕ）Ｎ）、窒化トリウム（ＴｈＮ）、ウラン−ジルコニウム合金（ＵＺｒ）およびこれらの混合物から必須になる群から選択される窒化物に基づいて形成され得る。核燃料１６０を密閉して取り囲んでいる燃料棒の被覆材料１７０は、腐食および割れに対する公知の耐性を有している好適なジルコニウム合金（例えば、ZIRCOLOY（登録商標）（Westinghouse Electric Corporationの登録商標））であり得る。被覆材料１７０は、同様に他の材料（例えば、フェライトマルテンサイト鋼）であり得る。
図４および６を参照すると、一般的な核燃料アッセンブリ３０は、中性子吸収体材料をさらに含んでいる。中性子吸収体材料は、複数の細長い中性子吸収体、または対応する制御棒の被覆１９０とともに制御棒１８０（いくつかのみが示されている）の形態をとり得る。制御棒１８０は、一般的な核燃料アッセンブリ３０に負の作用を導入可能である。制御棒１８０は、“部分的な長さの”制御棒１９２（いくつかのみが示されている）および／または“全長の”制御棒１９４（いくつかのみが示されている）の形態であり得る。全長の制御棒１９４は、燃料棒１５０に対して平行に、好適に配置されており、エンクロージャ１５５に完全に挿入されているとき、燃料棒１５０の全体の長さまで伸びている。また、部分的な長さの制御棒１９２は、燃料棒１５０に対して平行に、好適に配置されており、エンクロージャ１５５に完全に挿入されているとき、燃料棒１５０の全体の長さにまで伸びていない。核燃料アッセンブリ３０についての設計の要求を決定する中性子束に応じて、そのような部分的な長さの制御棒および全長の制御棒が任意の数だけ存在し得る。全長の制御棒１９２の目的は、例えば反応炉の配列物１０の廃炉前に、一般的な核燃料アッセンブリ３０内に生じている核分裂過程を低減させること、または停止させることである。さらに、制御棒および／または燃料棒の構成は、直前に述べられている標準的な棒のアッセンブリの構成に基づき得る。例えば、板状の燃料が使用され得る。さらに、燃料棒は燃焼の方向に対して直交（または任意の他の角度を有）し得る。
図４および６をさらに参照すると、各制御棒１８０は、許容範囲において高い中性子捕獲断面積を有している好適な中性子吸収体材料２００を含んでいる。この点について、吸収体材料２００は、リチウム、銀、インジウム、カドミウム、ホウ素、コバルト、ハフニウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、サマリニウム、エルビウム、ユーロピウムおよびこれらの混合物から必須に選択される群から選択される金属または半金属であり得る。代替的に、吸収体材料２００は、銀−インジウム−カドミウム合金、炭化ホウ素、二炭化ジルコニウム、二炭化チタン、二炭化ハフニウム、チタン酸ガドリニウム、チタン酸ジスプロシウム、およびこれらの混合物から必須になる群から選択される化合物または合金であり得る。さらに、高い核分裂生成物の濃度を有しており、燃焼している燃料棒は、制御棒の一部として使用され得る。限定を目的とせず、例示のみを目的として、例えば、そのような各制御棒１８０は、例えば一般的な核燃料アッセンブリ３０の製造中に、一般的な核燃料アッセンブリ３０の内部にあらかじめ固定された複数の制御棒の注入管（図示せず）の１つのそれぞれの内部を垂直にスライドして移動可能である。部分的な長さの制御棒１９４の目的は、一般的な核燃料アッセンブリ３０内の燃料のより正確な燃焼度をもたらすように、一般的な核燃料アッセンブリ３０内の中性子束を精密に調節することである。
ふたたび図４および６を参照すると、制御棒１８０は、例えば制御部（図示せず）によって制御されている複数の駆動モータ２１０の１つによって、選択的に動作可能である。各駆動モータ２１０は、電力がモータ２１０に供給されているときに、それぞれの制御棒１８０と連動し、電力がモータ２１０に供給されていないとき（例えば、入射電力の損失時）に、好適に制御棒１８０を解放する。したがって、入射電力の損失が生じている場合、モータ２１０は、制御棒１８０が重力にしたがって上述の注入管にそって一般的な核燃料アッセンブリ３０内へ垂直にスライドして降下するように、制御棒１８０を解放する。このようにして、制御棒１８０は一般的な核燃料アッセンブリ３０に対して負の反応度を制御可能に与える。したがって、一般的な核燃料アッセンブリ３０は、反応炉の運転者による制御または介入なしに、制御棒１８０によって入射電力の損失時に反応度を管理する能力を備えている。
図７を参照すると、一般的な核燃料アッセンブリ３０は、中性子増幅体または中性子反射体をさらに備え得る。中性子反射体は、反射体棒の被覆２３０に密閉して囲まれている、複数の細長い中性子反射体棒２２０の形態をとり得る。反射体棒２２０は、中性子の弾性散乱を生じ、したがって中性子を“反射する”ことを目的としている。中性子のそのような弾性散乱に起因して、反射体棒２２０は、一般的な核燃料アッセンブリ３０からの中性子の漏出を低減させることによって、核燃料アッセンブリ３０に正の反応度をもたらし得る。この点について、各反射体棒２２０は、中性子散乱にとって好適な可能性を有している好適な中性子の反射体材料２４０を含んでいる。この点について、反射体材料２４０は、ベリリウム（Ｂｅ）、鉛合金、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、劣化ウラン（Ｕ）、トリウム（Ｔｈ）、およびこれらの混合物から必須になる群から選択される材料であり得る。また、反射体材料２４０は広範な鋼合金から選択され得る。一般的な核燃料アッセンブリ３０における使用について考慮される核分裂性材料および核分裂性同位体に転換可能な材料はまた、高い弾性散乱表面積を有していることが、適切に理解されるべきである。
図４に戻って、一般的な核燃料アッセンブリ３９は、比較的に小さく、取り外し可能な核分裂の点火装置２４５を備えている。点火装置２４５は、垂直軸２４７ａに沿ってエンクロージャ１５５の中心に適切に配置されている、中程度に濃縮されている同位体の核分裂性材料（例えば、これらに限定されないが、Ｕ２３３、Ｕ２３５またはＰｕ２３９）を含んでいる。点火装置２４５は、必要に応じて、エンクロージャ１５５の中心よりむしろ、エンクロージャ１５５の端部に配置され得る。中性子は点火装置２４５によって放出される。点火装置２４５によって放出される中性子は、燃料棒１５０内の核分裂性材料および／または核分裂性同位体に転換可能な材料によって捕獲されて、上述の核分裂連鎖反応を起こす。点火装置２４５は、連鎖反応が自立的に継続する状態にいったんなると、除去され得る。
本明細書における教示は進行波核分裂反応炉について説明していることが理解される。そのような進行波核分裂反応炉の基本的な原理は、同時係属中の米国特許出願第１１／６０５，９４３号（出願日２００６年１１月２８日：、発明者：Roderick A. Hyde, et al.、発明の名称：Automated Nuclear Power Reactor For Long-Term Operation）においてより詳細に開示されている。当該出願は、本願と同一の譲受人に譲渡されており、当該出願の開示の全体が参照によって本明細書に援用される。
図４、８および９を参照すると、例示的な第１の実施形態である核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ（一般的に２５０を付す）が示されている。例示的な第１の実施系チアの核燃料アッセンブリ２５０は、第１の実施形態の核燃料アッセンブリ２５０における中性子束のレベル（すなわち中性子の集団）を生じさせ、当該レベルを調節するための、第１の装填パターン（一般的に２６０を付す）を備えている。点火装置２４５による中性子の点火後の時点（例えば、点火から７．５年）に予定される瞬間における第１の装填パターン２６０が示されている。“調節する”という用語は、時間、空間および／またはエネルギーに応じて中性子束のレベルを修正するか、または変化させることを意味すると、本明細書において規定される。中性子束のレベルを調節することによって、第１の実施形態の核燃料アッセンブリ２５０における反応度が管理される。このようにして、反応炉のある領域における材料の組成が変更される。これは、有効な中性子増倍率ｋｅｆｆのレベルの変化、言い換えると流束の変化（調節）を生じる。概略的に上述し、ここで詳述するように、第１の装填パターン２６０は、第１の実施形態の核燃料アッセンブリ２５０に過剰な反応度をもたらす爆燃波または“燃焼前面”を生成する。過剰な反応度は種々の原因のためにもたらされる。原因の１つはより多くの燃料が、燃焼するのではなく、増殖されることである。第１の装填パターン２６０は、燃焼前面２７０の後方（すなわち点火装置２４５および燃焼前面２７０の間にある空間）におけるこの過剰な反応度を十分に平衡化し、燃焼前面２７０の前方の周辺における増殖作用を可能にする。
図１０を参照すると、第１の装填パターン２６０に対応する第１の制御機能（一般的に２７５を付す）は、点火装置２４５からの距離に応じた第１の実施形態の核燃料アッセンブリ２５０における制御棒の挿入量を含んでいるグラフ形状として示されている。図１０からわかるように、ｙ軸は挿入されている制御棒の量である（値は、燃焼前面２７０の後方において１００％であり、燃焼前面の前方において０％である）。ｘ軸は、メートルを単位として示されている点火装置２４５からの距離である。図１０に示されている例示的な実施形態において、ｘ軸はおよそ４メートルの長さを有している。しかし、この距離は任意の好適な距離（例えば、４メートル）であり得る。この特定の例は“一部の”場合を示している。例えば、燃焼前面２７０がある距離“ｘ”進行すると、ある制御棒が完全に挿入される。燃焼前面２７０がそれから他の距離“Δｘ”進行すると、他の制御棒が挿入される。示されている階段状の制御機能は“２値”の場合である。実際には、反応炉の運転者は、階段状の制御から逸脱し得る。例えば、燃焼前面２７０に最も近い制御棒は、部分的であるか、または５０％であり得る。第１の制御機能２７５は、後述するように、監視システムによって認められた変化に応じたレベルに中性子束を調節する。適切に理解され得る通り、十分に安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の伝播は、燃焼前面２７０の十分に後方にある制御材料の階段状の種類の配置によってもたらされる。一例として、反応速度は、燃焼前面２７０の前方において所望されるレベルを下回るべきであり、制御機能の応答は、核分裂の速度が上昇するように燃焼前面２７０の後方における吸収体を除去すること、または再配置することである。中性子束のレベルが得られ、ふたたび所望の状態を保つために制御機能が再調節される。また、燃焼領域の核分裂速度が低下されるように、最も近い階段状に機能する吸収体を燃焼前面２７０の前方に移動させることによって、出力が低下させられ得る。事故の状況において、燃焼波領域の全体に吸収体を十分に配置することによって階段状の機能の構成から逸脱することが考えられる。
図８、９および１０を参照して、第１の装填パターン２６０は、図示されているように、水平軸２４７ｂを中心にして、燃焼前面２７０の後方に配置されている制御棒１９２／１９４を含んでいる。第１の装填パターン２６０は、２つの群になって配置されている燃料棒をさらに含んでいる。第１の群の燃料棒２８０は、核分裂性の材料を含んでおり（本明細書において“燃焼領域”と呼ぶ）、以下に記載するように、軸２４７ｂを中心にして燃焼前面２７０の後方において所定の第１の群の燃料棒のパターンに配置されている。燃焼領域は、核分裂性の材料に増殖された当該材料をある割合において有している、主に核分裂性同位体に転換可能な材料である。第２の群の燃料棒２９０は、核分裂性同位体に転換可能な材料を含んでおり、図示されているように、水平軸２４７ｂを中心にして、燃焼前面２７０の前方において所定の第２の群の燃料棒のパターンに配置されている。“燃焼前面２７０の前方において”という用語は、伝播する燃焼前面２７０およびエンクロージャ１５５の端部の間にある空間を意味すると規定される。“燃焼前面２７０の後方において”という用語は、点火装置２４５および燃焼前面２７０の間にある空間を意味すると規定される。
図８、９および１０をさらに参照して、点火装置２４５がその中性子を放出して“点火”を引き起こすとき、限定を目的とせず、例示を目的として、２つの燃焼前面２７０が、反対向きに伝播する波の対を形成するように、エンクロージャ１５５の両端に向かって点火装置２４５から外側へ放射状に進行する。これが生じると、燃焼前面２７０は、燃焼前面２７０が点火装置２４５から伝播するにしたがって第１の実施形態の核燃料アッセンブリ２５０に過剰な反応度をもたらし、実質的に劣化している核分裂性の燃料である第１の群の燃料棒２８０に過剰な反応度をもたらす。これは燃焼前面２７０の後方におけるいくらかの過剰な反応度を残す傾向にある。この結果は以下の理由から望ましくない。過剰な反応度が、有意な燃焼がすでに生じている燃焼前面２７０の後方にある領域における核燃料アッセンブリの構造的な材料が受ける増大した中性子のフルエンスを引き起こすためである。
図８、９および１０をふたたび参照して、燃焼前面２７０の後方にある第１の群の燃料棒２８０によって生成される中性子束は、第２の群の燃料棒２９０における核分裂性同位体に転換可能な燃料材料を、燃焼前面の前縁において核分裂性の燃料材料に変化させることによって、燃焼前面２７０の前方にある第２の群の燃料棒２９０における核分裂性の材料を増幅することが理解されるべきである。第２の群の燃料棒２９０における核分裂性同位体に転換可能な燃料材料の、核分裂性の燃料材料への、燃焼前面の前縁における変化は、矢印２９５の方向に燃焼前面２７０を進行させる。燃焼前面２７０が所定の量の燃料にわたって広がるにしたがって、中性子が核分裂性同位体に転換可能な核種における放射線捕獲を受け続ける限り、核分裂性同位体は継続的に生成される。核分裂性同位体が生成される速度は、反応炉内の所定の時間および位置に関して、寄生捕獲および核分裂に起因して核分裂性同位体の消費速度を上回り得る。さらに、核分裂性同位体に転換可能な材料における中性子の捕獲は、所定の半減期をともなって核分裂性の材料に崩壊する中間同位体を導く。したがって、ある伝播速度を波が有しているので、中間同位体のいくらかの量の崩壊は燃焼前面２７０の後方において生じる。これらの作用の組合せによって、燃焼前面２７０の後方に留まり、当該後方において生成されるさらなる反応度を生じる。
したがって、図８、９および１０に示されるように、燃焼前面２７０が調節されて、種々の核分裂燃料の燃焼度を可能にする。この種の制御の構成において、伝播速度は、一定のレベルにおける出力の維持を許容可能なほどに燃焼前面２７０から離れている吸収体を維持することによって上昇させられる。燃焼前面２７０の後方にある吸収体材料の偏りは、燃焼前面２７０およびその前方における増殖に利用可能な中性子の量を低下させることなく、燃焼前面２７０内の過剰な反応度の構築を妨げる。したがって、第１の実施形態の核燃料アッセンブリ２５０における燃焼前面２７０を伝播させるために、上述のように燃焼前面２７０は、点火装置２４５によって生成され、それから伝播可能になる。一実施形態において、能動的に制御可能な制御棒１９２／１９４は、中性子吸収体（例えば、これらに限定されないが、Ｌｉ６、Ｂ１０またはＧｄ）を、燃焼前面２７０の後方にある第１の群の燃料棒２８０に挿入する。中性子吸収体のそのような挿入は、燃焼前面２７０の前方にある第２の群の燃料棒２９０の中性子反応度に対して、燃焼前面２７０によって現在、燃焼されている第１の群の燃料棒２８０の中性子反応度を下げるか、またはより低くし、矢印２９５によって示されている伝播方向の波を生じさせる。このような反応度の制御は、燃焼前面２７０の伝播速度を上昇させ、したがって伝播に必要な最小値、および上述の構造的な制限によって部分的に設定されるより高い値を超える燃焼度を制御するための手段をもたらす。
図１１を参照すると、例示的な第２の実施形態の核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ（一般的に３００を付す）が示されている。例示的な第２の実施形態の核燃料アッセンブリ３００は、第２の実施形態の核燃料アッセンブリ３００における中性子束のレベルを調節するための、第２の装填パターン（一般的に３１０を付す）を含んでいる。点火装置２４５による中性子の点火後の時点（例えば、点火から７．５年）に予定される瞬間における第２の装填パターン３１０が示されている。中性子束のレベルを調節することによって、第２の実施形態の核燃料アッセンブリ３００における反応度が管理される。ここで詳述するように、第２の装填パターン３１０は、第２の実施形態の核燃料アッセンブリ３００に過剰な反応度をもたらす爆燃波または“燃焼前面”を生成する。第２の装填パターン３１０は、燃焼前面２７０の前方におけるこの過剰な反応度を十分に平衡化し、核燃料アッセンブリが受ける中性子束を減少させる。制御棒１９２／１９４は、燃焼前面２７０の前方における第２の群の燃料棒２９０に中性子吸収体を挿入し、これによって、燃焼前面２７０の伝播を減速させる。この場合に、燃焼前面２７０の左にある燃料は、燃焼前面の伝播にしたがって発電可能である。そのような制御方法は全体の核燃料アッセンブリ３００の点火を導き得ることが理解され得る。
図１２を参照すると、第２の装填パターン３１０と対応する第２の制御機能（一般的に３２０を付す）は、点火装置２４５からの距離に応じた第２の実施形態の核燃料アッセンブリ３００における制御棒の挿入量を含んでいるグラフ形状として示されている。第２の制御機能３２０は、以下に記載されているように、監視システムによって観察された変化に応じたレベルに中性子束を調節する。したがって、本実施形態における十分に安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の伝播は、図示されているような階段状の機能の分布の種類によってもたらされており、制御棒１９２／１９４の除去速度に部分的に依存している。
図１３を参照すると、第３の例示的な実施形態の核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ（一般的に３３０を付す）が示されている。例示的な第３の実施形態の核燃料アッセンブリ３３０は、第３の実施形態の核燃料アッセンブリ３３０における中性子束のレベルを調節するための、第３の装填パターン（一般的に３４０を付す）を含んでいる。点火装置２４５による中性子の点火後の時点（例えば、点火から７．５年）に予定される瞬間における第３の装填パターン３４０が示されている。中性子束のレベルを調節することによって、第３の実施形態の核燃料アッセンブリ３３０における反応度が管理される。ここで詳述するように、第３の装填パターン３４０は、第３の実施形態の核燃料アッセンブリ３３０に過剰な反応度をもたらす爆燃波の燃焼前面２７０を生成する。第３の装填パターン３４０は、燃焼前面２７０の内部またはその側面における第１の群の燃料棒２８０に中性子吸収体を挿入する制御棒１９２／１９４を介して、燃焼前面２７０の近傍（すなわち燃焼前面２７０の内部またはこれと隣接する空間）におけるこの過剰な反応度を十分に平衡化する。燃焼前面の境界またはその近傍における過剰な反応度の構築および／または利用を可能にすることによって、燃焼前面２７０の有効な大きさおよび速度が調節され得る。
図１４を参照すると、第３の装填パターンと対応する第３の制御機能（一般的に３５０を付す）が、点火装置２４５からの距離に応じた第３の実施形態の核燃料アッセンブリ３００における制御棒の挿入量を含んでいるグラフ形状として示されている。第３の制御機能３５０は、以下に記載されているように、監視システムによって観察された変化に応じたレベルに中性子束を調節する。安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の伝播は、図示するように連続的な機能の分布の種類によってもたらされる。
図１５を参照すると、例示的な第４の実施形態の核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ（一般的に３６０を付す）が示されている。例示的な第４の実施形態の核燃料アッセンブリ３６０は、第４の実施形態の核燃料アッセンブリ３６０における中性子束のレベルを調節するための、第４の装填パターン（一般的に３７０を付す）を含んでいる。点火装置２４５による中性子の点火後の時点（例えば、点火から７．５年）に予定される瞬間における第４の装填パターン３７０が示されている。中性子束のレベルを調節することによって、第４の実施形態の核燃料アッセンブリ３６０における反応度が管理される。ここで詳述するように、第４の装填パターン３７０は、第４の実施形態の核燃料アッセンブリ３７０に過剰な反応度をもたらす爆燃波の燃焼前面２７０を生成する。第４の装填パターン３７０は、制御棒１９２／１９４の使用を介して、燃焼前面３７０の後方および前方におけるこの過剰な反応度を十分に平衡化する。これによって、装填パターン３７０は、波の大きさ、伝播特性、ならびにしたがって燃焼度およびフルエンスを制御するさらなる手段を与える。代替的に、燃焼前面２７０は、核分裂性の材料をそれらにおいて有している制御棒１９２／１９４によって“前面において”促進され得る。
図１６を参照すると、第４の装填パターン３７０と対応する第４の制御機能（一般的に３８０を付す）が、点火装置２４５からの距離に応じた第４の実施形態の核燃料アッセンブリ３６０における制御棒の挿入量を含んでいるグラフ形状として示されている。第４の制御機能３８０は、以下に記載されているように、監視システムによって観察された変化に応じたレベルに中性子束を調節する。安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の伝播は、図示されているような機能の分布の種類によってもたらされている。
図１７を参照すると、例示的な第５の実施形態の核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ（一般的に３９０を付す）が示されている。例示的な第５の実施形態の核燃料アッセンブリ３９０は、第５の実施形態の核燃料アッセンブリ３９０における中性子束のレベルを調節するための、第５の装填パターン（一般的に４００を付す）を含んでいる。第５の装填パターン４００は、燃料棒１５０および制御棒１９２／１９４に加えて、反射体棒２２０を含んでいる。図面からわかるように、非限定的な例示を目的として、吸収体の列の後ろにある反射体の列をともなっている吸収体の列のパターンである。代替的に、反射体の列は、吸収体の列の前に配置され得る。反射体は、吸収体の列（および燃焼前面２７０）に向かって漏出した中性子の一部を戻して、吸収体の必要性を低下させ、燃焼／増殖領域により多くの中性子を生じさせる。点火装置２４５による中性子の点火後の時点（例えば、点火から７．５年）に予定される瞬間における第５の装填パターン４００が示されている。中性子束のレベルを調節することによって、第５の実施形態の核燃料アッセンブリ３９０における反応度が管理される。ここで詳述するように、第５の装填パターン４００は、第５の実施形態の核燃料アッセンブリ３９０に過剰な反応度をもたらす爆燃波の燃焼前面２７０を生成する。第５の装填パターン４００は、燃焼前面３７０の後方にあるこの過剰な反応度を平衡化し、燃焼前面の後方にある核燃料アッセンブリ材料が受ける、相対的に高い燃焼度の結果としての中性子のフルエンスを低下させる。制御棒１９２／１９４および反射体棒２２０は、燃焼前面２７０の後方にある第１の群の燃料棒２８０における中性子束を調節し、したがって、燃焼前面２７０の有効な大きさおよび伝播の特性を変化させる。
図１８を参照すると、第５の装填パターン４００と対応する第５の制御機能（一般的に４１０を付す）が、点火装置２４５からの距離に応じた第５の実施形態の核燃料アッセンブリ３９０における制御棒の挿入量を含んでいるグラフ形状として示されている。第５の制御機能４１０は、以下に記載されているように、監視システムによって観察された変化に応じたレベルに中性子束を調節する。安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の伝播は、図示されているような機能の分布の種類によってもたらされている。安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の伝播は、図示されているように、階段状の機能の分布の種類によってもたらされている。図１０および１１に示されている実施形態と同様に、そして上述のように、この種の分布は、燃焼前面の伝播速度の上昇をもたらし、達成すべき燃焼度の低下を可能にする。
図１９を参照すると、例示的な第６の実施形態の核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ（一般的に４２０を付す）が示されている。例示的な第６の実施形態の核燃料アッセンブリ４２０は、第６の実施形態の核燃料アッセンブリ４２０における中性子束のレベルを調節するための、第６の装填パターン（一般的に４３０を付す）を含んでいる。点火装置２４５による中性子の点火後の時点（例えば、点火から７．５年）に予定される瞬間における第６の装填パターン４２０が示されている。中性子束のレベルを調節することによって、第６の実施形態の核燃料アッセンブリ４２０における反応度が管理される。ここで詳述するように、第６の装填パターン４３０は、第６の実施形態の核燃料アッセンブリ４２０に過剰な反応度をもたらす爆燃波の燃焼前面２７０を生成する。第６の装填パターン４３０は、燃焼前面２７０の後方および前方におけるこの過剰な反応度を十分に平衡化し、核燃料アッセンブリの材料が受ける、比較的に高い燃焼度の結果としての中性子のフルエンスを低下させる。制御棒１９２／１９４は、燃焼前面２７０の後方および前方における第１の群の燃料棒２８０に中性子吸収体を挿入し、これによって燃焼前面２７０の有効な大きさを変化させる。吸収体材料の近くには他の材料が存在し得ることが適切に理解され得る。
図２０を参照すると、第６の装填パターン４３０と対応する第６の制御機能（一般的に４４０を付す）が、点火装置２４５からの距離に応じた第６の実施形態の核燃料アッセンブリ４２０における制御棒の挿入量を含んでいるグラフ形状として示されている。第６の制御機能４４０は、以下に記載されているように、監視システムによって観察された変化に応じたレベルに中性子束を調節する。安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の向上した伝播は、図示されているような連続的な機能の分布の種類によってもたらされている。
図２０を参照すると、例示的な第７の実施形態の核分裂反応炉の核燃料アッセンブリ（一般的に４５０を付す）が示されている。例示的な第７の実施形態の核燃料アッセンブリ４５０は、第７の実施形態の核燃料アッセンブリ４５０における中性子束のレベルを調節するための、第６の装填パターン（一般的に４６０を付す）を含んでいる。点火装置２４５による中性子の点火後の時点（例えば、点火から７．５年）に予定される瞬間における第７の装填パターン４５０が示されている。燃料棒２９０はすでに燃焼され得ることが留意されるべきである。中性子束のレベルを調節することによって、第７の実施形態の核燃料アッセンブリ４５０における反応度が管理される。ここで詳述するように、第７の装填パターン４６０は、第７の実施形態の核燃料アッセンブリ４５０に過剰な反応度をもたらす爆燃波の燃焼前面２７０を生成する。第７の装填パターン４６０は、燃焼前面３７０の後方におけるこの過剰な反応度を十分に平衡化し、核燃料アッセンブリの材料が受ける、比較的に高い燃焼度の結果としての中性子のフルエンスを低下させる。燃焼前面２７０の前方において制御の階段状の機能を適切に配置し、燃焼前面２７０の後方における制御反応を調節することによって、燃焼前面２７０の方向を逆転させ、あらかじめ燃焼されている棒２９０を介した波の伝播が実現され得る。制御棒１９２／１９４は、ここでは燃焼前面２７０の後方に配置されている第１の群の燃料棒２８０に中性子吸収体を挿入し、これによって燃焼前面２７０の有効な大きさを変化させる。
図２２を参照すると、第７の装填パターン４６０と対応する第７の制御機能（一般的に４７０を付す）が、点火装置２４５からの距離に応じた第７の実施形態の核燃料アッセンブリ４５０における制御棒の挿入量を含んでいるグラフ形状として示されている。第７の制御機能４７０は、以下に記載されているように、監視システムによって観察された変化に応じたレベルに中性子束を調節する。安定した状態の爆燃波の燃焼前面２７０の向上した伝播は、図示されているような階段状の機能の分布の種類によってもたらされている。
燃焼前面２７０は、監視システムによって監視される選択された伝播パラメータにしたがって、必要に応じて方向付けられることが、以下の教示から理解され得る。例えば、伝播パラメータとしては、燃焼前面２７０の伝播方向もしくは伝播位置、燃焼前面２７０の伝播速度、出力要求パラメータ（例えば、熱生成密度）、または燃焼前面２７０が進行すべき燃焼領域の断面積（例えば、燃焼前面２７０の伝播の軸に対する燃焼領域の軸方向または側方の面積）などが挙げられ得る。他の例として、伝播パラメータは、予測される制御要素（例えば、中性子を調節する構造または恒温装置）の機能停止もしくは誤動作、または燃料棒の機能停止もしくは誤動作を回避するために、燃焼前面２７０の空間的または時間的な位置、プロファイルおよび分布を制御するように選択され得る。燃料棒の機能停止または誤動作は、冷却剤の経路における流れの閉塞によって生じる熱点の膨張または被覆に起因し得る。他の例として、裂けて損傷した任意の燃料棒は、製造中の燃料棒の内部に配置されたトレーサの同位体を検出することによってもたらされるフィードバックによって検出され得る。さらなる例として、伝播パラメータは、γ線検出器もしくは“ガイガーカウンタ”によるγ線の検出によるアクチニドの監視または検出か、またはガスモニタによるアクチニドの監視または検出に基づいて選択され得る。他の例として、伝播パラメータは、中性子束に応じた“切り取り試片（coupon）”からのデータの監視に基づいて選択され得る。さらなる他の例として、伝播パラメータは、熱電対を介した局所的な温度、および中性子検出器を介した局所的な流束の測定に基づいて選択され得る。
図２３を参照すると、爆燃波の燃焼前面の速度と、波の制御機能の程度に対する燃焼度の割合との直線的な関係を表すグラフが示されている。中性子の作用を介して決定されるように、グラフ上の位置“Ａ”は、燃焼前面２７０の制御における階段状の機能の種類に対応しており、グラフ上における位置“Ｂ”は、制御棒が配置されている燃焼前面２７０の分布の種類に対応している。位置“Ａ”は、図９および１０に示されている構成と類似の構成に対応しており、位置“Ｂ”は、図１３および１４に示されている構成と類似の構成と対応している。グラフ上の位置“Ｃ”は、以下の制御の構成に対応している。当該構成は、図９および１０に示されるような階段状の機能の構成と、図１３および１４に示されている連続的な機能の構成との間に吸収体が配置されている構成である（すなわち吸収体が、階段状の機能の場合ほどではないが、燃焼前面のより後方に分配されている）。図２３は、MCNPX-CINDERコンピュータソフトウェアを用いて得られた中性子についての結果に関する。この点について、図２３には、吸収体が使用される場合に、波の後方における階段状の機能として反応炉に吸収体を配置することによって、最速の波の速度および最小の燃焼度が与えられていることが示されている。この構成から逸脱する（波の全体にわたって吸収体を分布させる）と、波が減速し、最終的に吸収体が波の前面に配置されている場合に、波の速度は消失する。
図２３Ａを参照すると、中性子束の例示的な空間分布（一般的に４７５を付す）を表すグラフが示されている。この点について、当該グラフは、点火装置２４５からの距離に対する中性子束として空間分布４７５をプロットしたものである。空間分布４７５は例示的な制御機能にしたがった燃焼前面の代表である。
図２３Ｂを参照すると、空間プロファイルまたは制御機能（一般的に４７７を付す）を表すグラフが示されている。制御機能４７７は図２３Ａにおける空間分布４７５に対応している。図２３Ｂは、点火装置２４５からの距離に対する制御棒の挿入量をプロットしたものである。
図２３Ｃを参照すると、中性子束の例示的な空間分布（一般的に４７９を付す）を表すグラフが示されている。この点について、当該グラフは、点火装置２４５からの距離に対する中性子束として空間分布４７９をプロットしたものである。空間分布４７５は例示的な制御機能にしたがった燃焼前面の代表である。
図２３Ｄを参照すると、空間プロファイルまたは制御機能（一般的に４８１を付す）を表すグラフが示されている。制御機能４８１は図２３Ｃにおける空間分布４８１に対応している。このグラフは、点火装置２４５からの距離に対する制御棒の挿入量をプロットしたものである。
図２３Ｅを参照すると、中性子束の例示的な空間分布（一般的に４８３を付す）を表すグラフが示されている。この点について、当該グラフは、点火装置２４５からの距離に対する中性子束として空間分布４８３をプロットしたものである。空間分布４８３は燃焼前面の代表である。
図２３Ｆを参照すると、空間プロファイルまたは制御機能（一般的に４８５を付す）を表すグラフが示されている。制御機能４８５は図２３Ｅにおける空間分布４８５に対応している。空間プロファイル４８７は急峻な部分を有している。このグラフは、点火装置２４５からの距離に対する制御棒の挿入量をプロットしたものである。
所定の燃焼度値以下の燃焼度値を実現可能であることが、上述の開示から適切に理解され得る。この点について、所定の燃焼度値以下の燃焼度値を得るために中性子吸収の大部分が燃焼前面２７０の後方にある位置において生じるように、中性子の吸収体、反射体および／または放射体の量は燃焼前面２７０に対する複数の位置において制御され得る。例えば、中性子放出体は、燃焼前面２７０の後方にある第１の位置から、燃焼前面２７０の前方にある第２の位置まで移動させられて、所定の燃焼度値以下の所望の燃焼度値をもたらし得る。
さらに、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷はまた、一般的な核燃料アッセンブリ３０および例示的な実施形態の核燃料アッセンブリ２５０／３００／３３０／３６０／３９０／４２０／４５０における燃焼度の制御に応じて制御され得ることが、上述の開示から適切に理解され得る。この点について、そのような放射線損傷の制御は、所定の放射線損傷値以下における所望の放射線損傷値（例えば、ＤＰＡ）の達成を必然的にともなう。所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことは、燃焼前面２７０の後方における第１の位置から、燃焼前面２７０の後方にある第２の位置まで中性子放出体を移動させることを包含し得る。代替的に、中性子放出体は、潜在的な放射線損傷を制御するために、燃焼前面２７０の後方にある第１の位置から燃焼前面２７０の前方にある第２の位置まで移動させられ得る。他の代替法として、中性子吸収体の量は、潜在的な放射線損傷値を制御するために、燃焼前面２７０の後方にある位置における制御棒１９２／１９４によって制御され得る。この点について、中性子吸収体による中性子吸収の大部分は、燃焼前面２７０の後方にある位置において生じ得る。さらに、所定の放射線損傷値以下の所望の放射線損傷値をもたらすことは、燃焼前面２７０の後方にある位置において中性子反射体の量を制御することによって実現され得る。この点について、中性子反射体による中性子反射の大部分は、燃焼前面２７０の後方にある位置において生じ得る。
また、中性子束は燃焼前面２７０に対する位置において選択的に調節され得ることが、上述の開示から適切に理解され得る。この点について、中性子束は、燃焼前面２７０の後方にある位置において調節され得る。この場合、調節の大部分は燃焼前面２７０の後方にある複数の位置において生じる。さらに、燃焼前面２７０によって放射される中性子束の選択的な調節は、燃焼前面２７０によって放射される中性子束の一部の選択的な吸収を必然的にともない得る。言い換えると、中性子吸収体の量は、燃焼前面２７０に対する位置において制御される。より一般的には、中性子相互作用性材料の量（例えば、制御棒１９２／１９４の挿入）が燃焼前面２７０に対する上記位置において制御される。一実施形態において、燃焼前面２７０に対する上記位置における中性子相互作用性材料の量の制御は、燃焼前面２７０に対する上記位置における中性子放出体の量の制御を包含している。中性子放出体は、核分裂性の分子、核分裂性同位体に転換可能な分子および／または核分裂性の分子へのβ崩壊を受けることが可能な分子であり得る。一方で、燃焼前面２７０に対する位置における中性子相互作用性材料の量の制御は、燃焼前面２７０に対する上記位置における中性子反射体の量の制御を包含し得る。
さらに、中性子束の選択的な制御は空間プロファイルによって管理され得ることが、上述の開示から適切に理解され得る。空間プロファイルは、燃焼前面２７０について対称であるか、または非対称であるかのいずれかであり得る。空間プロファイルは、燃焼前面２７０の後方にある位置に好適に生じる急峻な部分を有し得る。
燃焼前面２７０によって放射された中性子束の選択的な調節は、燃焼前面２７０と関連する燃焼パラメータの検出、および当該燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じた中性子束の調節を包含し得ることが、上述の開示から適切に理解され得る。燃焼パラメータの検出は、燃焼前面２７０に近接する少なくとも１つの位置における材料の放射線損傷（例えば、ＤＰＡ）の監視；燃焼前面２７０に近接する少なくとも１つ位置における燃焼度の監視；燃焼速度の監視；燃焼前面の幅の監視；燃焼前面２７０に近接する少なくとも１つの位置における中性子束と関連する１つ以上の特性の監視；燃焼前面２７０に近接する少なくとも１つの位置における放射線の監視；および／または燃焼前面２７０と熱的に近似する少なくとも１つの位置における温度の監視を包含し得る。さらに、燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じた中性子束の選択的な調節は、燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じた中性子束の選択的な調節、ならびにフィードバック制御処理および／または燃焼パラメータと関連する複数のパラメータを有しているコンピュータを利用した演算手法に少なくとも部分的に応じた燃焼パラメータの検出を包含し得る。この点について、コンピュータを利用した演算手法の１つ以上のパラメータは燃焼パラメータの検出に応じて修正され得る。
（具体的な方法）
進行波核分裂反応炉および核燃料アッセンブリにおける燃焼度を制御する例示的な実施形態と関連する具体的な方法がこれから説明される。
進行波核分裂反応炉および核燃料アッセンブリにおける燃焼度を制御する例示的な実施形態と関連する具体的な方法がこれから説明される。
図２４〜６５を参照して、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉および核燃料アッセンブリにおける燃焼度を制御する具体的な方法が示されている。
図２４を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法４９０は、ブロック５００に始まる。ブロック５１０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される中性子束を調節することを包含している。方法４９０はブロック５２０において終了する。
図２５を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法５３０は、ブロック５４０に始まる。ブロック５５０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。方法５３０はブロック５６０において終了する。
図２６を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法５７０は、ブロック５８０に始まる。ブロック５９０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック６００において、所定の燃焼度値がもたらされる。方法５７０はブロック６１０において終了する。
図２７を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法６２０は、ブロック６３０に始まる。ブロック６４０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック６５０において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。方法６２０はブロック６６０において終了する。
図２８を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法６７０は、ブロック６８０に始まる。ブロック６９０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック７００において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。ブロック７１０において、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子吸収体の量が制御される。方法６７０はブロック７２０において終了する。
図２９を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法７９０は、ブロック８００に始まる。ブロック８１０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック８２０において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。ブロック８３０において、上記燃焼前面に対する複数の位置における、中性子吸収をもたらす中性子吸収体の量が制御され、ここで、上記中性子吸収体による上記中性子吸収の大部分が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる。当該方法はブロック８４０において終了する。
図３０を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法８５０は、ブロック８６０に始まる。ブロック８７０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック８８０において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。ブロック８９０において、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子反射体の量が制御される。当該方法はブロック９００において終了する。
図３１を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法９１０は、ブロック９２０に始まる。ブロック９３０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック９４０において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。ブロック９５０において、上記燃焼前面に対する１つ以上の位置における、中性子反射をもたらす中性子反射体の量が制御され、上記中性子反射体による上記中性子反射の大部分が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる。当該方法はブロック９００において終了する。
図３２を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法９７０は、ブロック９８０に始まる。ブロック９９０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１０００において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。ブロック１０１０において、中性子放出体が、上記燃焼前面の後方にある第１の位置から上記燃焼前面の後方にある第２の位置まで移動させられる。当該方法はブロック１０２０において終了する。
図３３を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１０３０は、ブロック１０４０に始まる。ブロック１０５０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１０６０において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。ブロック１０７０において、中性子放出体が、上記燃焼前面の後方にある第１の位置から上記燃焼前面に近接する第２の位置まで移動させられる。当該方法はブロック１０８０において終了する。
図３４を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１０９０は、ブロック１１００に始まる。ブロック１１１０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１１２０において、所定の燃焼度値以下の燃焼度値がもたらされる。ブロック１１３０において、中性子放出体が、上記燃焼前面の後方にある第１の位置から上記燃焼前面の前方にある第２の位置まで移動させられる。当該方法はブロック１１４０において終了する。
図３５を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１１５０は、ブロック１１６０に始まる。ブロック１１７０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１１８０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。当該方法はブロック１１９０において終了する。
図３６を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１２００は、ブロック１２１０に始まる。ブロック１２２０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１２３０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１２４０において、放射線損傷値がもたらされる。当該方法はブロック１２５０において終了する。
図３７を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１２６０は、ブロック１２７０に始まる。ブロック１２８０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１２９０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１３００において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。当該方法はブロック１３１０において終了する。
図３８を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１３２０は、ブロック１３３０に始まる。ブロック１３４０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１３５０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１３６０において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。ブロック１３７０において、中性子放出体が、上記燃焼前面の後方にある第１の位置から上記燃焼前面の後方にある第２の位置まで移動させられる。当該方法はブロック１３８０において終了する。
図３９を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１３９０は、ブロック１４００に始まる。ブロック１４１０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１４２０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１４３０において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。ブロック１４４０において、中性子放出体が、上記燃焼前面の後方にある第１の位置から上記燃焼前面に近接する第２の位置まで移動させられる。当該方法はブロック１４５０において終了する。
図４０を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１４６０は、ブロック１４７０に始まる。ブロック１４８０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１４９０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１５００において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。ブロック１５１０において、中性子放出体が、上記燃焼前面の後方にある第１の位置から上記燃焼前面の前方にある第２の位置まで移動させられる。当該方法はブロック１５２０において終了する。
図４１を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１５３０は、ブロック１５４０に始まる。ブロック１５５０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１５６０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１５７０において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。ブロック１５８０において、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子吸収体の量が制御される。当該方法はブロック１５９０において終了する。
図４２を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１６００は、ブロック１６１０に始まる。ブロック１６２０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１６３０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１６４０において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。ブロック１６５０において、上記燃焼前面に対する複数の位置における中性子吸収体の量が制御され、ここで、上記中性子吸収体による中性子吸収の大部分が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる。当該方法はブロック１６６０において終了する。
図４３を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１６７０は、ブロック１６８０に始まる。ブロック１６９０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１７００において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１７１０において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。ブロック１７２０において、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子反射体の量が制御される。当該方法はブロック１７３０において終了する。
図４４を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１７４０は、ブロック１７５０に始まる。ブロック１７６０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１７７０において、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷が、進行波核分裂反応炉における燃焼度値に応じて制御される。ブロック１７８０において、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値がもたらされる。ブロック１７９０において、上記燃焼前面に対する複数の位置における、中性子反射をもたらす中性子反射体の量が制御され、上記中性子吸収体による上記中性子吸収の大部分が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる。当該方法はブロック１８００において終了する。
図４５を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１８１０は、ブロック１８２０に始まる。ブロック１８３０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１８４０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。当該方法はブロック１８５０において終了する。
図４６を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１８６０は、ブロック１８７０に始まる。ブロック１８８０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１８９０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック１９００において、上記燃焼前面の後方にある位置における上記中性子束が、選択的に調節される。当該方法はブロック１９１０において終了する。
図４７を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１９２０は、ブロック１９３０に始まる。ブロック１９４０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック１９５０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック１９６０において、上記燃焼前面に対する複数の位置における上記中性子束が、選択的に制御され、ここで、上記燃焼前面に対する複数の位置における調節の量は空間プロファイルによって管理される。当該方法はブロック１９７０において終了する。
図４８を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法１９８０は、ブロック１９９０に始まる。ブロック２０００において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２０１０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２０２０において、上記中性子束の調節の大部分が上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じるように、上記燃焼前面に対する複数の位置における上記中性子束が、選択的に調節される。当該方法はブロック２０３０において終了する。
図４９を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２０４０は、ブロック２０５０に始まる。ブロック２０６０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２０７０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２０８０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束の一部が選択的に吸収される。当該方法はブロック２０９０において終了する。
図５０を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２１００は、ブロック２１１０に始まる。ブロック２１２０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２１３０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２１４０において、上記燃焼前面に対する上記位置における上記中性子吸収体の量が制御される。当該方法はブロック２１５０において終了する。
図５１を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２１６０は、ブロック２１７０に始まる。ブロック２１８０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２１９０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２２００において、上記燃焼前面に対する上記位置における上記中性子相互作用性材料の量が制御される。当該方法はブロック２２１０において終了する。
図５２を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２２２０は、ブロック２２３０に始まる。ブロック２２４０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２２５０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２２６０において、上記燃焼前面に対する上記位置における上記中性子相互作用性材料の量が制御される。ブロック２２７０において、上記燃焼前面に対する上記位置における中性子放出体の量が制御される。当該方法はブロック２２８０において終了する。
図５３を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２２９０は、ブロック２３００に始まる。ブロック２３１０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２３２０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２３３０において、上記燃焼前面に対する上記位置における上記中性子相互作用性材料の量が制御される。ブロック２３４０において、上記燃焼前面に対する上記位置における中性子反射体の量が制御される。当該方法はブロック２３５０において終了する。
図５４を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２３６０は、ブロック２３７０に始まる。ブロック２３８０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２３９０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２４００において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック２４１０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック２４２０において終了する。
図５５を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２４３０は、ブロック２４４０に始まる。ブロック２４５０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２４６０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２４７０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック２４８０において、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック２４９０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック２５００において終了する。
図５６を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２５１０は、ブロック２５２０に始まる。ブロック２５３０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２５４０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２５５０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック２５６０において、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置における燃焼度値が監視される。ブロック２５７０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック２５８０において終了する。
図５７を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２５９０は、ブロック２６００に始まる。ブロック２６１０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２６２０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２６３０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック２６４０において、燃焼度の速度が監視される。ブロック２６５０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出と少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック２６６０において終了する。
図５８を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２６７０は、ブロック２６８０に始まる。ブロック２６９０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２７００において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２７１０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック２７２０において、燃焼前面の幅が監視される。ブロック２７３０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック２７４０において終了する。
図５９を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２７５０は、ブロック２７６０に始まる。ブロック２７７０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２７８０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２７９０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック２８００において、上記中性子束と関連する１つ以上の特性が、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置において監視される。ブロック２８１０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック２８２０において終了する。
図６０を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法２８３０は、ブロック２８４０に始まる。ブロック２８５０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック２８６０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック２８７０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束の一部が選択的に吸収される。ブロック２８８０において、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置における放射線が監視される。ブロック２８９０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック２９００において終了する。
図６１を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法３０００は、ブロック３０１０に始まる。ブロック３０２０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック３０３０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック３０４０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック３０５０において、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置における温度が監視される。ブロック３０６０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック３０７０において終了する。
図６２を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法３０８０は、ブロック３０９０に始まる。ブロック３１００において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック３１１０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック３１２０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック３１３０において、中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。ブロック３１４０において、上記中性子束が、フィードバック制御処理に応じた上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック３１５０において終了する。
図６３を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法３１６０は、ブロック３１７０に始まる。ブロック３１８０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック３１９０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック３２００において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック３２１０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。ブロック３２２０において、上記中性子束画、コンピュータを利用した演算手順に応じた上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。当該方法はブロック３２３０において終了する。
図６４を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法３２４０は、ブロック３２５０に始まる。ブロック３２６０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック３２７０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック３２８０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック３２９０において、上記中性子束が、上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。ブロック３３００において、上記中性子束が、コンピュータを利用した演算手順に応じた上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、選択的に調節される。ブロック３３１０において、コンピュータを利用した複数の上記演算手順のうちの１つ以上が、上記燃焼パラメータの検出に応じて修正される。当該方法はブロック３３２０において終了する。
図６５を参照すると、中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する具体的な方法３３３０は、ブロック３３４０に始まる。ブロック３３５０において、当該方法は、上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含している。ブロック３３６０において、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束が、選択的に制御される。ブロック３３７０において、上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータが検出される。ブロック３３８０において、複数の構造的な材料のうちの１つ以上に対する放射線損傷が、上記中性子束の選択的な調節に応じて制御される。当該方法はブロック３３９０において終了する。
当業者は、本明細書に記載の構成要素（例えば、動作）、装置、対象およびそれらをともなっている記載が、概念の明確さのための例として使用されていること、ならびに種々の構成の変更が考慮されることを認識する。したがって、本明細書に使用されるとき、説明されている特定の例および付随する記載は、それらのより一般的な分類の代表的なものであると意図されている。一般的に、任意の特定の例の使用は、その分類の代表的なものであると意図されており、特定の構成要素（例えば、動作）、装置および対象を包含しないことの、限定であると理解されるべきではない。
さらに、当業者は、上述の例示的な処理および／または装置および／または手法は、本明細書の他の箇所（例えば、本明細書とともに提出された特許請求の範囲）および／または本願の他の箇所に教示されているより一般的な処理および／または装置および／または手法の代表的なものであることを適切に理解する。
本明細書に記載にされている本発明の主題の特定の局面が示されており、説明されているが、変更および修正は、本明細書に記載の主題およびそのより広い局面から逸脱することなくなされ得ること、ならびにしたがって、添付の特許請求の範囲は、本明細書に記載の主題の真の精神および範囲にあるような当該変更および修正のすべてをその範囲内に包含しているべきであることが、本発明の教示に基づいて当業者にとって明らかである。本明細書および特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）に使用されている用語は、“オープンな”用語として一般的に意図されていることが、当業者によって理解される。例えば、“挙げられる（including）”という用語は、“〜が挙げられるが、これに限定されない”と解釈されるべきであり、“有している”という用語は、“少なくとも有している”と解釈されるべきであり、“挙げられる（includes）”という用語は、“〜が挙げられるが、これに限定されない”と解釈されるべきである。前置きされている請求項の文言の特定の数値が意図されている場合、そのような意図は特許請求の範囲において明確に文言されており、そのような文言がなければそのような意図は存在していないことが、当業者によってさらに理解される。例えば、理解を補うために、以下の特許請求の範囲は、請求項の文言の前に、前置きの表現“少なくとも１”および“１以上”を含み得る。しかし、そのような表現の使用は、同じ請求項に前置きの表現“１以上”もしくは“少なくとも１”および不定冠詞（例えば、“ａ”および“ａｎ”）が含まれている場合であっても、不定冠詞“ａ”および“ａｎ”による請求項の文言に対する前置きが、そのような前置きされている請求項の文言を含んでいる特定の任意の請求項を、そのような文言のみを含んでいる請求項に限定することを意味すると理解されるべきではない。例えば、“ａ”および／または“ａｎ”は、“１以上”または“少なくとも１”を意味すると典型的に解釈されるべきである。同じことは、請求項の文言の前に使用されている定冠詞の用法にあてはまる。さらに、前置きされている請求項の文言の数値が明確に記載されている場合であっても、当業者は、そのような文言が“少なくとも”文言されている数値を意味すると典型的に解釈されるべきことを認識する。例えば、他の修飾句なしの“２＋文言”という最低限の記載が、“少なくとも２つの”文言、または“２以上”の文言を典型的に意味する。さらに、“Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ、など”と類似の慣用表現が使用される場合の例において、一般的に、そのような構文は、当業者が当該慣用表現を理解する１つの意味として意図されている。例えば、“Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つを有しているシステム”は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、同時にＡおよびＢ、同時にＡおよびＣ、同時にＢおよびＣ、および／または同時にＡ、ＢおよびＣなどを有しているシステムが挙げられるが、これらに限定されない。“Ａ、ＢまたはＣの少なくとも１つ、など”と類似の慣用表現が使用される場合の例において、一般的に、そのような構文は、当業者が当該慣用表現を理解する１つの意味として意図されている。例えば、“Ａ、ＢまたはＣの少なくとも１つを有しているシステム”は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、同時にＡおよびＢ、同時にＡおよびＣ、同時にＢおよびＣ、および／または同時にＡ、ＢおよびＣなどを有しているシステムが挙げられるが、これらに限定されない。明細書、特許請求の範囲または図面における２以上の択一的な用語を表す選言的な単語および／または表現は、特に断りがない限り、上記複数の用語のうちの、１つ、いずれかまたは両方を含んでいる可能性を考慮していると理解されるべきことが当業者によってさらに理解される。例えば、“ＡまたはＢ”という表現は、“Ａ”、“Ｂ”または“ＡおよびＢ”の可能性を含んでいると典型的に理解される。
添付の特許請求の範囲について、当業者は、それにおいて文言されている動作が任意の順序において一般に実施され得ることを適切に理解する。また、種々の動作のフローが、ある（複数の）連続として表されているが、種々の動作は、例示されている順序以外の順序において実施され得るか、または同時に実施され得ることが理解されるべきである。そのような代替の順序の例は、特に断りがない限り、重複、多重化、割り込み、並べ替え、付加、前置き、補足、同時、逆転、または他の異なる順序付けを含み得る。さらに、“〜に対応した”、“〜に関連した”、またはの過去時制の形容詞ような用語は、特に断りがない限り、そのような変化形を排除しているとは一般的に意図されない。
したがって、規定されているのは、進行波核分裂反応炉、核燃料アッセンブリ、およびそれらにおける燃焼度を制御する方法である。
種々の局面および実施形態が本明細書に開示されているが、他の局面および実施形態が当業者にとって明らかである。例えば、核分裂反応炉の実施形態のそれぞれは、熱中性子炉、高速中性子炉、中性子増殖炉、高速中性子増殖炉、およびこれまでに記載されている進行波炉の実施形態に配置され得る。したがって、核燃料アッセンブリの各実施形態は、種々の各反応炉の設計において好ましく使用されるために、十分に用途が広い。
さらに、本明細書に開示さている種々の局面は、例示を目的としており、以下の特許請求の範囲によって示されている真の範囲および精神を限定することを意図されない。
Claims (52)
- 中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する方法であって、
上記進行波核分裂反応炉によって放射される上記中性子束を調節することを包含している、方法。 - 中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する方法であって、
上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する上記中性子束を調節することを包含している、方法。 - 所定の燃焼度値をもたらすことをさらに包含している、請求項２に記載の方法。
- 所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことをさらに包含している、請求項２に記載の方法。
- 上記所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子吸収体の量を制御することを包含している、請求項４に記載の方法。
- 上記所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことは、上記燃焼前面に対する複数の位置における中性子吸収をもたらす中性子吸収体の量を制御することを包含しており、上記中性子吸収体による上記中性子吸収の大部分が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる、請求項４に記載の方法。
- 上記所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子反射体の量を制御することを包含している、請求項４に記載の方法。
- 上記中性子反射体は、ベリリウム（Ｂｅ）、鉛（Ｐｂ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、核分裂性同位体に転換可能な材料、鋼合金、およびこれらの混合物から選択される材料を含んでいる、請求項７に記載の方法。
- 上記所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことは、上記燃焼前面に対する位置の１つ以上における中性子反射をもたらす中性子反射体の量を制御することを包含しており、上記中性子反射体による上記中性子反射の大部分が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる、請求項４に記載の方法。
- 上記所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある第１位置から上記燃焼前面の後方にある第２位置まで中性子放出体を移動させることを包含している、請求項４に記載の方法。
- 上記所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある第１位置から上記燃焼前面に近接する第２位置まで中性子放出体を移動させることを包含している、請求項４に記載の方法。
- 上記所定の燃焼度値以下の燃焼度値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある第１位置から上記燃焼前面の前方にある第２位置まで中性子放出体を移動させることを包含している、請求項４に記載の方法。
- 上記進行波核分裂反応炉における燃焼度値の制御に応じて、１つ以上の構造的な材料に対する放射線損傷を制御することをさらに包含している、請求項２に記載の方法。
- 放射線損傷を制御することは、放射線損傷値をもたらすことを包含している、請求項１３に記載の方法。
- 放射線損傷を制御することは、所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことを包含している、請求項１３に記載の方法。
- 所定の放射線損傷値以下の上記放射線損傷値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある第１位置から上記燃焼前面の後方にある第２位置まで中性子放出体を移動させることを包含している、請求項１５に記載の方法。
- 所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある第１位置から上記燃焼前面に近接する第２位置まで中性子放出体を移動させることを包含している、請求項１５に記載の方法。
- 所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある第１位置から上記燃焼前面の前方にある第２位置まで中性子放出体を移動させることを包含している、請求項１５に記載の方法。
- 所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子吸収体の量を制御することを包含している、請求項１５に記載の方法。
- 所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことは、上記燃焼前面に対する複数の位置における中性子吸収をもたらす中性子吸収体の量を制御することを包含しており、上記中性子吸収体による上記中性子吸収の大部分が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる、請求項１５に記載の方法。
- 所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことは、上記燃焼前面の後方にある位置における中性子反射体の量を制御することを包含している、請求項１５に記載の方法。
- 所定の放射線損傷値以下の放射線損傷値をもたらすことは、上記燃焼前面に対する複数の位置における中性子反射をもたらす中性子反射体の量を制御することを包含しており、上記中性子反射体による上記中性子反射が、上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じる、請求項１５に記載の方法。
- 中性子束を放射可能な進行波核分裂反応炉における燃焼度を制御する方法であって、
上記進行波核分裂反応炉によって放射される、燃焼前面を規定する中性子束を調節することを包含しており、中性子束を調節することが、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束を選択的に調節することを包含している、方法。 - 上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束を選択的に調節することは、上記燃焼前面の後方にある位置における上記中性子束を選択的に調節することを包含している、
請求項２３に記載の方法。 - 上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束を選択的に調節することは、上記燃焼前面に対する複数の位置における中性子束を選択的に調節することを包含しており、上記燃焼前面に対する複数の位置における調節の量が空間プロファイルによって管理される、請求項２３に記載の方法。
- 上記空間プロファイルは上記燃焼前面について対称性を示す、請求項２５に記載の方法。
- 上記空間プロファイルは上記燃焼前面について非対称性を示す、請求項２５に記載の方法。
- 上記空間プロファイルは、急峻な部分を有している傾斜を有しており、上記空間プロファイルの上記傾斜の上記急峻な部分は、上記燃焼前面の後方にある位置に存在している、請求項２５に記載の方法。
- 上記燃焼前面に対する位置における中性子束を選択的に調節することは、中性子束の調節の大部分が上記燃焼前面の後方にある複数の位置において生じるように、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束を選択的に制御することを包含している、請求項２３に記載の方法。
- 上記燃焼前面に対する位置における中性子束を選択的に調節することは、上記燃焼前面に対する位置における上記中性子束の一部を選択的に吸収することを包含している、請求項２３に記載の方法。
- 上記燃焼前面に対する位置における中性子束を選択的に調節することは、上記燃焼前面に対する位置における中性子吸収体の量を制御することを包含している、請求項２３に記載の方法。
- 上記中性子吸収体は、リチウム、銀、インジウム、カドミウム、ホウ素、コバルト、ハフニウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、サマリニウム、エルビウム、ユーロピウム、およびこれらの混合物から選択される材料を含んでいる、請求項３１に記載の方法。
- 上記中性子吸収体は、銀−インジウム−カドミウムの合金、炭化ホウ素、二ホウ化ジルコニウム、二ホウ化チタン、二ホウ化ハフニウム、チタン酸ガドリニウム、チタン酸ジスプロシウム、およびこれらの混合物から選択される化合物を含んでいる、請求項３１に記載の方法。
- 上記燃焼前面に対する位置における中性子束を選択的に調節することは、上記燃焼前面に対する位置における中性子相互作用性材料の量を制御することを包含している、請求項２３に記載の方法。
- 上記燃焼前面に対する上記位置における上記中性子相互作用性材料の量を制御することは、上記燃焼前面に対する上記位置における中性子放出体の量を制御することを包含している、請求項３４に記載の方法。
- 上記中性子放出体は、核分裂性同位体を含んでいる、請求項３５に記載の方法。
- 上記中性子放出体は、核分裂性同位体に転換可能な同位体を含んでいる、請求項３５に記載の方法。
- 上記中性子放出体は、β崩壊を起こして核分裂性同位体になることが可能な元素を含んでいる、請求項３５に記載の方法。
- 上記燃焼前面に対する上記位置における上記中性子相互作用性材料の上記量を制御することは、上記燃焼前面に対する上記位置における中性子反射体の量を制御することを包含している、請求項３４に記載の方法。
- 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出すること；および
上記燃焼前面と関連する上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、上記中性子束を選択的に調節することをさらに包含している、請求項２３に記載の方法。 - 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出することは、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置における材料に対する放射線損傷を監視することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出することは、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置における材料に対する燃焼度値を監視することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出することは、燃焼前面の速度を監視することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出することは、燃焼前面の幅を監視することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出することは、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置における、上記中性子束と関連する１つ以上の特性を監視することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出することは、上記燃焼前面に近接する少なくとも１つの位置における放射線を監視することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼前面と関連する燃焼パラメータを検出することは、上記燃焼前面と熱的に最も近い少なくとも１つの位置における温度を監視することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて上記中性子束を選択的に調節することは、フィードバック制御処理に応じた上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、上記中性子束を選択的に調節することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて上記中性子束を選択的に調節することは、コンピュータを利用した演算手順に少なくとも部分的に応じた上記燃焼パラメータの検出に少なくとも部分的に応じて、上記中性子束を選択的に調節することを包含している、請求項４０に記載の方法。
- 上記コンピュータを利用した演算手順は複数のパラメータを含んでいる、請求項４９に記載の方法。
- 上記複数のパラメータを含んでいる上記コンピュータを利用した演算手順に応じた上記燃焼度の検出に少なくとも部分的に応じて、上記中性子束を選択的に調節することを包含している、請求項５０に記載の方法。
- 上記中性子束の部分的な調節に応じて複数の構造的な材料の１つ以上に対する放射線損傷を制御することをさらに包含している、請求項４０に記載の方法。
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