JP2020537132A - 磁気粘性を利用した核反応度分布制御要素 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国特許法第119条(e)の下で、参照により本願に組み込まれる「MAGNETO−RHEOLOGICAL NUCLEAR REACTIVITY DISTRIBUTION CONTROL ELEMENTS」と題する2017年10月11日出願の米国仮特許出願第62/570,787号に基づく優先権を主張する。
本発明は概して原子炉に関し、具体的には原子炉の制御棒に関する。
Claims (15)
- 原子炉圧力容器(10)に炉心(14)が収容された原子炉発電システムであって、当該炉心(14)は、
軸方向の長さを有する複数の細長い燃料棒(66)をそれぞれ具備する複数の原子燃料集合体(22)であって、当該燃料棒(66)はその間に散在する複数のシンブル管(84)によって軸方向に沿って互いに縦列離隔関係に支持される複数のグリッド(64)によって互いに離隔した整列アレイ状に保持され、当該シンブル管(84)は、当該燃料棒(66)の上方に位置する上部ノズル(62)と当該燃料棒(66)の下方に位置する下部ノズル(58)との間を延びて当該上部ノズルおよび当該下部ノズルに固着されていることを特徴とする複数の原子燃料集合体(22)と、
当該燃料集合体(22)のうちの少なくとも一部の燃料集合体の中の当該シンブル管(84)のうちの少なくとも一部の中に位置する静置制御棒であって、当該静置制御棒は中性子吸収磁気粘性流体を含む磁気粘性流体システムを収容し、当該磁気粘性流体システムは当該静置制御棒沿いの離散的な軸方向位置にある当該磁気粘性流体の密度を増減させて当該炉心(14)の軸方向および半径方向の出力分布を制御するように構成されていることを特徴とする静置制御棒と
を具備することを特徴とする原子炉圧力容器(10)。 - 前記磁気粘性流体システムは前記中性子吸収磁気粘性流体を収容する封止内管(90)を具備し、前記中性子吸収磁気粘性流体は、実質的に前記燃料棒(66)の活性領域の全長に沿って延びる当該封止内管(90)の軸方向長さの内部空間を実質的に占め、前記磁気粘性流体システムはさらに、前記中性子吸収磁気粘性流体が占める当該封止内管(90)の当該軸方向長さ沿いに縦列離隔関係に支持された複数の磁石(88)を具備し、当該複数の磁石はそれぞれ強度が可変の磁場を発生させ、当該磁場の強度が大きくなると当該磁場の影響を受ける前記中性子吸収磁気粘性流体の密度が高くなり、当該磁場の強度が小さくなると当該磁場の影響を受ける前記中性子吸収磁気粘性流体の密度が低くなることを特徴とする、請求項1の原子炉発電システム。
- 前記磁石はそれぞれ電磁石(88)である、請求項2の原子炉発電システム。
- 前記磁石(88)はそれぞれ別個の自己給電型電源(86)を有する、請求項3の原子炉発電システム。
- 前記自己給電型電源(86)は、前記自己給電型電源(86)の周囲の放射線に応答して、対応する電磁石(88)を付勢する電流を発生するように構成されている、請求項4の原子炉発電システム。
- 前記周囲の放射線の強度が大きくなると前記磁場の強度が大きくなり、前記周囲の放射線の強度が小さくなると前記磁場の強度が小さくなる、請求項5の原子炉発電システム。
- 前記電磁石(88)はそれぞれ対応する磁気コイルから構成されており、各電磁石(88)の相対強度は、対応する磁気コイルの巻数によって決まり、前記封止内管の前記軸方向長さ沿いの前記電磁石(88)のうちの一部の電磁石の巻数は、前記封止内管(19)の前記軸方向長さ沿いの他の電磁石(88)の巻数とは異なるため、対応する前記燃料集合体(22)の軸方向出力分布が所定の形状になることを特徴とする、請求項3の原子炉発電システム。
- 前記電磁石(88)はそれぞれ対応する磁気コイルから構成されており、各電磁石(88)の相対強度は対応する磁気コイルの巻数によって決まり、前記複数の燃料集合体(22)のうちの一部の燃料集合体の中の多数の静置制御棒の同じ炉心高さにある前記電磁石(88)のうちの一部の電磁石の巻数は、前記複数の燃料集合体(22)のうちの他の一部の燃料集合体の中の多数の静置制御棒の同じ炉心高さにある前記電磁石(88)のうちの他の電磁石の巻数とは異なるため、当該炉心高さにおける半径方向出力分布が所定の形状になることを特徴とする、請求項3の原子炉発電システム。
- 前記中性子吸収磁気粘性流体はホウ素10またはガドリニウムを含む、請求項1の原子炉発電システム。
- 前記中性子吸収磁気粘性流体の液体成分は放射線による分解に抵抗性のある粘性材料を含む、請求項1の原子炉発電システム。
- 前記中性子吸収磁気粘性流体の液体成分は、ナトリウム、鉛、原子炉の動作温度を下回る温度で液体となる金属の混合物もしくは合金、有機油、硝酸塩または他の溶融塩から成る群より選択した1つ以上の材料を含む、請求項10の原子炉発電システム。
- 前記電磁石(88)のうちの少なくとも一部の電磁石の磁場強度が、前記原子炉圧力容器の外にあるコントローラ(116)によって別個に制御される、請求項3の原子炉発電システム。
- 原子燃料集合体(22)のシンブル管(84)に挿入されるように構成された静置制御棒であって、
中性子吸収磁気粘性流体を含む磁気粘性流体システムであって、当該静置制御棒沿いの離散的な軸方向位置にある当該磁気粘性流体の密度を増減させて炉心(14)の軸方向および半径方向の出力分布を制御するように構成された磁気粘性流体システムを具備する静置制御棒。 - 多数の同心円筒体から構成される自己給電型電源(86)であって、
当該自己給電型電源(86)の外壁(92)を形成するように構成された円筒形外殻リングと、当該円筒形外殻リングにより互いに同心離隔関係に取り囲まれた1つ以上の円筒形コレクタリング(96)と、
当該円筒形外殻リング内に、当該コレクタリング(96)のうちの少なくとも1つと同心離隔関係にに取り囲まれた円筒形エミッタリング(98)と、
当該自己給電型電源(86)の内壁(100)を形成するように構成された円筒形内殻リングと、
当該円筒形外殻リング、当該円筒形コレクタリング(96)、当該円筒形エミッタリング(98)および当該円筒形内殻リングの各々の間の空間に配置された電気絶縁材(102)と、
当該円筒形外殻リングと当該円筒形内殻リングとの間を延び、当該両リングの底部に固着された環状底殻リング(108)と、
当該円筒形外殻リングと当該円筒形内殻リングの間を延び、当該両リングに固着され、当該両リングの最上部から絶縁されている環状上殻リング(94)と、
当該エミッタ(98)に電気接続され、当該環状上殻リング(94)から絶縁されて当該環状上殻リングを貫通するエミッタ電極(104)と、
当該コレクタ(96)に電気接続され、当該環状上殻リング(94)から絶縁されて当該環状上殻リングを貫通するコレクタ電極(106)と
を具備する自己給電型電源(86)。 - 前記コレクタ(96)は少なくとも2つの同心関係のコレクタであり、当該同心関係のコレクタ(96)の間にエミッタ(98)が離隔して配置されている、請求項14の自己給電型電源(88)。
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