JPS5838888A - ハイブリツド溶融塩炉 - Google Patents

ハイブリツド溶融塩炉

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JPS5838888A
JPS5838888A JP56137985A JP13798581A JPS5838888A JP S5838888 A JPS5838888 A JP S5838888A JP 56137985 A JP56137985 A JP 56137985A JP 13798581 A JP13798581 A JP 13798581A JP S5838888 A JPS5838888 A JP S5838888A
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molten salt
hybrid
mol
lif
reactor
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JP56137985A
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古川 和男
中村 規男
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Japan Atomic Energy Research Institute
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な核融合−核分裂接合炉に関する。
より詳細に述べろと、本発明は慣性プラズマ閉込めを用
いた核融合−核分裂接合炉において、ブランケットニト
リラム含有弗化物系溶融塩を用い233U生産およびト
リチウム生産を行わしめることを特徴とする核融合−核
分裂接合炉に関オろ。
本発明では、本発明の核融合−核分裂接合炉を゛ハイブ
リッド溶融塩炉”又は’ II(MS R”と呼称し又
は略記オろ。
純粋なりT反応核融合発電炉を児成させろのけ技術的に
極めて困難であるため、発生器る中性子で核分裂を行わ
せるか、または核分裂性物質を生産させた上で、それに
より核分裂炉を稼動させる等、いわゆるハイブリッドプ
ラントの工夫が行われている。これには種々の設計概念
が提案さねている。特に興味あるのは、液体金属Liを
反応装置内壁に沼って湾状に落下させ、中性子による内
壁用固体材料の照射損傷を軽減させようという方法であ
る。しかし、これをハイブリッド炉にするには、核分裂
性物質または親物質を固体状ブランケットとして配置し
たり、または壁の外側に溶融塩ブランケットとして配置
する必要がある。この方式では、(イ)構造が複雑であ
る。(ロ)Llは化学的に活性で危険である。(ハ)T
溶存量が多い。また、に)耐Li構造材開発が困難で余
り高温にできない。
従って、(ポ発電効率が低い。等の欠点がある。
従って、本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解
消し、しかもより一層経済的な、′33U生産およびト
リチウム生産を行うハイブリッド炉を提供することであ
る。
本発明の更なる目的は、すでに開発された核分裂溶融塩
発電炉(Molten−8alt  Converte
rRoactor−”M8CR”と略記する)と組合せ
て全体としてすぐねた発電体系を構成オろこと″ができ
るハイフリット溶融塩炉な提供することである。
本発明のハイブリッド溶融塩炉を添付した図面に基づい
て説明する。
図は本発明のハイブリッド溶融塩炉の概念を示す断面図
である。
核融合反応容器1の上部の燃料小球子発射装置2より落
下させた燃料小球子DTメタ−ットを、慣性閉込めしつ
つ核融合させろ。この際使用されるビームはレーザ、電
子、軽イオン、重イオンいずれでもよい。ビーム入射孔
(力は核融合反応容器側面に数個設けられる。反応容器
内壁には厚い溶融塩(6)が上部よりスピンをかけて湾
状に落下させられ、(イ)核融合で生成する中性子、イ
オン、X線。
γ線等を吸収し、容器壁(6)を保護オろ。(ロ)溶融
塩に含まれる232Thに中性子を吸収させて  Uを
生産する。(ハ)一部の中性子を溶融塩中の Llと反
応させ、Tを生産する。に)発生熱を輸送オろ。
などの作用効果を奏する。この溶融塩は上部σ)溶融塩
流入口5よりスピンをかげつつ少なくとも111メート
ル位になって容器内壁を掩いつつ湾状になって落下させ
られる。また内壁との間には約50crrLの厚さの黒
鉛反射体4が裸で積まれている。
黒鉛は溶融塩と共に放射線遮蔽に役立つ。容器壁は上部
で600℃までの低温領域では18cr−8Ni系ステ
ンンス鋼でよいが、それ以上の高温領域ではNi−Cr
−Mo系ハステロイN合金またはMO合金を使用する。
高温となった溶融塩は、700℃近くの温度で容器下部
の流出口9より引出され、二次系溶融塩に熱交換さねる
。二次系溶融塩は水蒸気発生器に導かれ、水蒸気発電が
行われろ。尚8は仕切り板で、容器内壁に?iって旋回
しつつ湾状に落下する溶融塩の落下速度を干渉し下部側
面のプランタ、7)形成なはたオ。この仕切り板の替り
に容器底部にポンプを設けることによって仕切り板と同
じ作用効果を持たすことが出来る。
本発明で使用される塩の種類としては、安定なアルカリ
金属弗化物、アルカリ土類金属弗化物を溶媒とし、それ
KThF4を比較的多量に含有させたものが好ましく、
下記信組合せの塩が具体的に例示される: LiF−BeF2−ThF4(64−18−18モル%
)LiF−NaF  −ThF4(55−13−32モ
ル%)LiF−BeF2−ThF4(72−16−12
モル%)LiF−BeF2−ThF4(71−9−20
モル%)LiF−TbF+(71−29モル%)更に、
本発明の代替案と[てTh塩に代えて下記に例示するU
塩の溶融塩を利用することによってPu生産炉とするこ
とができる。
L i F−UF4 (71−29モル%)LiF−N
aF−UF4(46,5−24,3−32,2モル%)
LiF−RbF−UF4(60−10−30モル%、)
NaF−RbF−UF4(47−31−22モル%)N
aF−RbF−UF4(45−27−28モル%)上述
した様な構成を持つ本発明のハイブリッド−溶融塩炉は
下記の様な技術的および経済的利点および特徴をもって
いる; (1)ハイブリッド炉であっても、構造が極めて単純、
設計上の制約が少ない。
(2)構造材の照射損傷を心配する必要がない。
(3)化学的に安定、安全な物質から構成され、少量の
空気混入などは心配する必要はない。
(4)発電熱効率が44係にでき且つ熱公害が少い。
(5)黒鉛は溶融塩にドブ漬けされており、共に大きな
熱容量な持つので、熱衝撃を大いに軽減できろ。
(6) 232Thの高速中性子による核分裂は、′3
8Uなどより少いので1.発熱が少く、熱設計が容易で
ある。
(7)溶融塩中には天然LiFでな(7]L+Fを使用
しているので、Tの生産は少く、T生産管理作業が軽減
される。熱化された中性子は、はとんど232 T )
、に吸収され、   U生産に役立つ。なおりeけ中性
子倍増に役立つ。〔不足するTは、別個VcM8CRで
生産される。〕 (8)溶融塩表面附近の過熱は、溶融塩が種々の放射線
に対し比較的透明で、貫入が深いので、低減できること
が期待できる。
(9)発生した蒸気またはミストは、Li蒸気の場合の
ように酸化、窒化などを受けず、液面と再結合しやすい
であろう。また浮遊ミストな除去するには、必要に応じ
て溶融塩の液位を押上げて、洗浄するとよい。
(lo)反応空間は、真空でなく 10++tmHg 
 程度のNeガスで充すことも考えられるが、溶融塩の
場合に別に支障はない。
(11)溶融塩に随伴する  UおよびTその他は、適
宜に、分流された上で連続再処理されるか、または時々
汲み出されてバッチ再処理される。なおTの大部分は二
次冷却材塩(NaF−NaBFj)のカバーガス中より
トリチウム水として分離されるであろう。
以下、実施例を図面を参照して具体的に解説する。但し
この実施例は本発明の一態様であって本発明を何ら限定
するものではない。即ち、−・イブリッド溶融塩炉の外
部および内部の構造、形状等の修飾、変更は本発明の思
想範囲内において可能であることは当業者の常識である
実施例 反応容器は内径的4mであって、その内壁には厚さ50
crrLの裸の黒鉛が内張しである。容器の上部から5
80℃の溶融塩(7LiF−BeF2−ThIi”4:
64−18−18モル%;融点540°C)をスピンを
かけて落下させろと、少くとも約1.5mσ)厚さで内
壁に溢って旋回しつつ湾状に落下する。溶融塩は一度底
部に達するが、ポンプで押上げI−1れて、容器下部側
面のブランケット形成をはたしつつ、再度加熱されて温
度を高めつつ、反応容器下部に溜まる。混合さねて約7
00℃の均一の温度となったブランケット用溶融塩は容
器下部の出口より引出されて二次系冷却塩(NaF−N
a BF4 : 8−92モル係;融点685℃)を介
しつつ発電が行われる。冷却さハたブランケット塩はポ
ンプを介して反応容器上部に戻る。溶融塩の流量は毎秒
約4 m3である。
尚、このハイブリッド溶融塩炉−基では毎日的150g
rのTを消費する。炉全体の発熱量は約1500 MW
thであって、650 MWeの発電を行うが、その約
70%は自家消費される。この炉のT生産は約50係の
70.yrT/dayである。′33U生産量は年間約
6.1トンであって、1000MWeの発電規模のMS
CR約60基に供給され、運転を維持出来る。これらの
MSCR中の燃料塩では7Ll濃縮度が標準の99.9
95%から99.89%に低下させてあり、年間−基約
750 grのTが生産される。そしてハイブリッド溶
融塩炉のT不足分を補っている。なお、M8CHにおけ
るT管理分離技術はオークリッジ国立研究所(ORNL
)  で開発ずみである。
本発明のハイブリッド溶融塩炉の特徴および利点は上述
した通りであるが、本発明は下記に述べろ様な種々の代
替案が考えらねる。
(1)Th塩の代りに天然(または劣化)U塩を利用す
ることによりPu生産炉とオろことができる。
(2)溶融塩中KLiを含ませないように−することも
できる。その場合には、ハイブリッド溶融塩炉でTは全
く生産されないことになる。しかし、使用されたDTメ
タ−ットはオペで燃焼しないので、残留Tの処理は必要
であるから、この代替方式に余り利点はないことになる
(3)溶融中のLiは、7Lieを種々変化させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明のハイブリッド溶融塩炉の一態様グ)概念を
示す断面図である。 特許出願人  日本原子力研究所

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、慣性閉じ込め方式の核融合炉において、そのブラン
    ケットにトリウム含有弗化物系溶融塩を用い、それを核
    融合反応容器内壁に沿って厚く湾状に流下させて233
    Uおよびトリチウム生産を行わせることを特徴とオろハ
    イブリッド溶融塩炉。 2、慣性閉じ込め方式の核融合炉において、そのブラン
    ケットにウラニウム含有弗化物系溶融塩を用い、それを
    核融合反応容器内壁に沿って厚く湾状に流下させてプル
    トニウム生産を行わせることを特徴とするハイブリッド
    溶融塩炉。 3、慣性閉じ込め方式が大出力パルスレーザによる特許
    請求の範囲第1項又は第2項に記載のハイブリッド溶融
    塩炉。 4、慣性閉じ込め方式が相対論的電子ビームによる特許
    請求の範囲第1項又は第2項に記載のハイブリッド溶融
    塩炉。 5、慣性閉じ込め方式が高エネルギーイオンビームによ
    る特許請求の範囲第1項又は第2項&r記載のハイブリ
    ッド溶融塩炉。 6、溶融塩がLiF−BeF2−ThF4(72−16
    −12モル%)である特許請求の範囲第1項記載のハイ
    ブリッド溶融塩炉。 7、 溶融塩がLiF−BeF2−ThF4(71−9
    −20モル%)である特許請求の範囲第1項記載のハイ
    ブリッド溶融塩炉。 8、溶融塩がLiF−ThF4(71−29モル%)で
    ある特許請求の範囲第1項記載のハイブリッド溶融塩炉
    。 9、溶融塩がL i F−NaF−ThF4 (43,
    5−32,5−24モル%)である特許請求の範囲第1
    項記載の・・イブリッド溶融塩炉。 10、溶融塩がLiF−BeF2−ThF4(64−1
    8−18モル%)である特許請求の範囲第1項に記載の
    ハイブリッド溶融塩炉。 11、溶融塩がLiF−NaF−ThF4(55−13
    −62モル%)である特許請求の範囲第1項に記載のハ
    イブリッド溶融塩炉。 12  溶融塩がLiF−UF4(71−29モル%)
    である特許請求の範囲諺2項記載のハイブリッド溶融塩
    炉。 13  溶融塩が−LiF−NaF−UF4 (43,
    5−24,3−32,2モル%)である特許請求の範囲
    第2項記載のハイブリッド溶融塩炉。 14、LiF−Rh’F−UF4(60−10−30モ
    ル%)である特許請求の範囲第2項記載のハイブリッド
    溶融塩炉。 15溶融塩がNaF−RbF−UF4(47−31−2
    2モル%)である特許請求の範囲第2項に記載のハイブ
    リッド溶融塩炉。 16  溶融塩がNaF−RbF−UF4(45−27
    −28モル%)である特許請求の範囲第2項のハイブリ
    ッド溶融塩炉。
JP56137985A 1981-09-02 1981-09-02 ハイブリツド溶融塩炉 Granted JPS5838888A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4602121A (en) * 1984-01-17 1986-07-22 Societa' Cavi Pirelli S.P.A. Oil-filled electric cable with alternate layers of plastic and paper tape insulation
JP2008275572A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Motohiko Inai 核融合核分裂ハイブリッド炉

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