JPS61500380A - Sheet/blanket type reactor - Google Patents

Sheet/blanket type reactor

Info

Publication number
JPS61500380A
JPS61500380A JP85500719A JP50071985A JPS61500380A JP S61500380 A JPS61500380 A JP S61500380A JP 85500719 A JP85500719 A JP 85500719A JP 50071985 A JP50071985 A JP 50071985A JP S61500380 A JPS61500380 A JP S61500380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blanket
seed
nuclear reactor
fuel
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP85500719A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ラドコウスキイ,アルビン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPS61500380A publication Critical patent/JPS61500380A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • G21C5/18Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator characterised by the provision of more than one active zone
    • G21C5/20Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator characterised by the provision of more than one active zone wherein one zone contains fissile material and another zone contains breeder material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は原子炉に関し、よシ詳しくはシード・ブランケットタイグの原子炉に関 する。[Detailed description of the invention] Background of the invention TECHNICAL FIELD The present invention relates to nuclear reactors, and more particularly to nuclear reactors with seed blanket ties. do.

出力発生用に原子炉を将来にわたって使用することを制限する複数の主要因の中 に、原子炉がウラニウムを利用す、る際における不経済な方法があシ、それはウ ラニウムはほんの僅かな/4’−セントしか燃焼せず且つ自然状態で入手し得る ウラニウムの供給が制限されているからでちる。トリウムはウラニウムに比し約 3倍豊富に存在するので、ウラニウムの代替品としてトリウムを利用しようとす る魅力的な方法を見出すための多くの試み、その大部分は成功していないが、マ ンハッタン計画の当初から常に行われている。この作業の要約は1977年2月 のイーピーアールアイ エヌピー(EPRI NF) 359の「加圧水彩原子 炉におけるトリウム燃料サイクルの評価」において見出すことができる。しかし ながらトリウムは天然核分裂性金石物を持たないので、酸化トリウムが通常の原 子炉設計において酸化つ2二クムに代用される時には高度の濃縮ウラン(基本的 にU−235) t−酸化トリウムに加えなければならない。その結果始動させ るために使用されることになるウラニウムの量は通常のウラニウム燃料炉心にお けるよシも相当に大きくなる。その上に、炉心が減損された後に、トリウム中に 発生されたある量のU233が存在することになシ、U233は抽出され且つ2 番目の炉心装入のために用いられなければならない、約30年の後では、加えら れなければならないウラニウムの全体量は通常のウラニウムを燃料とした炉心と 同じレベルになるだろうし、しかも分離作業の量は大きくなるであろう。その上 に必要とされる燃料は高濃縮ウラニウムの使用およびU−233の抽出と再生に おいて確実に増殖的である。又U−233i:再生する商業的方法がないという ことも注意されるべきでアシ。Among the key factors limiting the future use of nuclear reactors for power generation: However, there is an uneconomical way for nuclear reactors to utilize uranium. Ranium burns only a few /4'-cents and is available in its natural state. This is because the supply of uranium is limited. Thorium is about Trying to use thorium as a replacement for uranium since it is three times more abundant Many attempts, mostly unsuccessful, to find attractive ways to This has always been done since the beginning of the Nhattan Project. A summary of this work was published in February 1977. EPRI NF 359's "Pressure Watercolor Atom" can be found in ``Evaluation of Thorium Fuel Cycles in Reactors''. but However, since thorium does not have any natural fissile minerals, thorium oxide is a common source. Highly enriched uranium (basically U-235) must be added to t-thorium oxide. As a result, start The amount of uranium that would be used to Keruyoshi also grows considerably. Additionally, after the core has been depleted, Since there must be some amount of U233 generated, U233 is extracted and 2 After about 30 years, additional The total amount of uranium that must be The level will be the same, and the amount of separation work will be greater. On top of that The fuel required for It is definitely proliferative. Also, U-233i: There is no commercial way to reproduce it. It should also be noted that.

もしこのような商業的方法が開発されて用いられた時には、 U−233と共に 非常に高エネルギのガンマ線が発生するために全ての作業は重厚な遮蔽物の後方 でリモートスントロールによって行われなければならなくな夛、非常に高価につ くことが予想される。If such commercial methods are developed and used, along with U-233 Because extremely high-energy gamma rays are generated, all work must be done behind heavy shielding. This has to be done by remote control, which can be very expensive. It is expected that

又高濃縮ウラニウムよシも少い社の使用の可能性が初期の核分裂性含有物を供給 するために考慮されている。しかしこの方法はさらに悪い「ウラニウム利用率」 含有することが発見されておシ、その結果加えられるウラニウムに対してさらに 大量の必要を生ずることになる。There is also the possibility of using highly enriched uranium, which is less likely to provide initial fissile content. It is being considered to However, this method has an even worse "uranium utilization rate" It has been discovered that it contains uranium, resulting in additional uranium This will create a huge need.

例えは1964年9月のダブルニーピーディーエルピーアール(V/APD L PR) 256の大型動力炉(LI)R)計画に関するレポートにおいて%19 64年10月27日にフルビイン ラドコブスキ(Alvin Radkovr sky )に特許が付与された米国特許第3,154,471号において、およ びニー 2ドコブスキ(A、 Radkovs’ky ) 。For example, in September 1964, Double Knee PDL (V/APD L) PR) %19 in the report on the 256 large power reactor (LI)R) project. On October 27, 1964, Alvin Radkovski U.S. Patent No. 3,154,471, issued to Vinny 2 Dokovski (A, Radkovs'ky).

ジーダブル/%ターディクグ(G、W、 Hardigg)およびアールイー  ルース(R,E−Luc* )によるデエネバ(Geneva ) II P2 O3の「シード・ブランケット原子炉」において記載されているような、トリウ ム燃料に対してシードブランケット概念を利用する試みも父なされている。簡単 に云えば、シード・ブランケット原子炉は、核分裂性物質のシード領域と、中性 子捕獲によって核分裂物質へ転換することができる燃料親物質のブランケット領 域を含む。核分裂性物質はエネルギでI MED以下の中性子で核分裂を行うも のであシ、自然発生核分裂性物質は僅かに天然発生ウラニウムの0.71’を構 成するU−235でちって。G Double/% Tardigg (G, W, Hardigg) and R.E. Geneva II P2 by Ruth (R,E-Luc*) TRI Attempts have also been made to utilize the seed blanket concept for fuels. easy In other words, a seeded blanket reactor consists of a seed region of fissile material and a neutral A blanket region of fuel parent material that can be converted to fissile material by child capture. Including area. Fissile materials undergo nuclear fission using neutrons with energy below IMED. Therefore, naturally occurring fissile material comprises only 0.71' of naturally occurring uranium. U-235, which will be formed.

残シの部分はU−238である。中性子捕獲によって核分裂性物質に転換される ことのできる燃料親物質は、それぞれウラニウム233とプルトニウム239の 核分裂性物質に転換されるトリウム232とウラニウム238t−含t?−シー ド・ブランケットタイプ原子炉において、シードは小さい容積から成シ、しかし 臨界に接近する九めに充分に濃縮されている。最初の2個のシード・ブランケッ ト炉心は米国ペンシルバニア州のシツピングポー) (Shlpplngpor t )にあり、シード用としての高濃縮ウラニウム燃料とf2ンケット用として の天然ウラニウムか・ら構成されている。The remaining part is U-238. Converted to fissile material by neutron capture The parent fuel materials that can be used are uranium-233 and plutonium-239, respectively. Contains thorium-232 and uranium-238 which are converted into fissile material. -C In a de-blanket type reactor, the seed consists of a small volume, but It is sufficiently concentrated to the point where it approaches criticality. The first two seed blankets The reactor core is located in Shippingpaw, Pennsylvania, USA. t), highly enriched uranium fuel for seed and f2 tanket. Constructed from natural uranium.

しかし前述の公報において報告されているように。However, as reported in the aforementioned publication.

天然トリウムのブランケットと、天然ウラニウムの少量を具備したトリウムのブ ランケットを具備させた研究も1行われている。しかしながら通常のウラニウム 炉心と比較して、これらの炉心において加えられるウラニウムの最初の社は非常 に高いが、出力密度は非常に低く、燃料利用率は大体同じである。A blanket of natural thorium and a blanket of thorium with a small amount of natural uranium. One study has also been conducted using a lanket. However, ordinary uranium Compared to the reactor core, the initial amount of uranium added in these cores is very however, the power density is much lower and the fuel utilization is about the same.

さらに、シード中に高濃縮ウラニウム金使用し、減損したブランケット中にU− 233が存在する几めに中性子の増殖の可能性がある。In addition, highly enriched uranium gold is used in the seed and U-gold is used in the depleted blanket. There is a possibility of neutron multiplication due to the presence of 233.

他のシード・ブランケット炉心設計、すなわち1975年の「軽水形増殖炉につ いてのシツピングポート原子カステーシ、ン安全分析報告」において。Other seeded blanket core designs, namely the 1975 “Light Water Breeder Reactor” In "Safety Analysis Report on Shipping Port Atomic Stations".

および1976年6月のイーアールディニー(ERDA ’)1541の軽水形 増殖炉計画の最終情況供述書において記載されている軽水形増殖炉(LWBR) は炉心の稼動の少くとも80年を取シ、連貌的に再生するような大きな址の初期 の加えられるウラニウム利用率としておシ、これはウラニウムの利用率を通常の 炉心の利用率に戻すものでおシ、さらに炉心出力密度が比較的低く、且つ燃料は あらゆる段階で増殖的である。and light water version of ERDA' 1541 in June 1976 Light water breeder reactor (LWBR) as described in the final status statement of the breeder reactor project The reactor core has been in operation for at least 80 years, and is the early stage of a large site that will be regenerated in a continuous manner. As the added uranium utilization rate, this increases the uranium utilization rate to the normal In addition, the core power density is relatively low and the fuel is Proliferative at every stage.

発明の目的 本発明の目的は前記事項に関して複数の利点を有する原子炉用の新規なシード・ ブランケット炉心設計を提供することである。よシ詳しくは本発明の目的は・そ れ自身を非増殖燃料の使用に向くようにし。Purpose of invention It is an object of the present invention to develop a new seed seed for nuclear reactors which has several advantages in this respect. The objective is to provide a blanket core design. In detail, the purpose of the present invention is to make itself oriented towards the use of non-breeder fuels.

優れたウラニウム利用率を可能にし1通常の総合的出力密度を提供しそして加え られるウラニウムの初期の量を低く要求する新規なシード・ブランケット炉心を 有する原子炉を提供することである。Enables superior uranium utilization, provides typical overall power density and adds A new seeded blanket core that requires a lower initial amount of uranium The objective is to provide a nuclear reactor with

発明の概要 本発明の広い態様によれば、核分裂性物質のシード領域と中性子捕獲によって核 分裂性物質へ転換されることの可能な燃料親物質のブランケット領域を含んで成 る反応炉心を有する原子炉が提供されておシ、シード領域とブランケット領域は 中性子流のネットの6逆転流を作るように存在し、そこにおいて。Summary of the invention According to a broad aspect of the invention, a seed region of fissile material and neutron capture provide nuclear comprising a blanket region of fuel parent material capable of being converted into fissile material; A nuclear reactor is provided having a reactor core with a seed region and a blanket region. There exist so as to create a net 6 reverse flow of neutron flow, in which.

ネットの高速中性子流はブランケット領域からシード領域へてあシ、ネットの熱 中性子と′エビサーマル中性子の流はシード領域からブランケット領域へである ことt−特徴とする。The net's high-speed neutron flow flows from the blanket region to the seed region, and the net's heat The flow of neutrons and 'evithermal neutrons is from the seed region to the blanket region. t-Characteristics.

下記に、特に「理論的考察」の項において、説明されているように、従来のシー ド・ブランケット原子炉においては、ブランケットからシードへの熱中性子の明 確な流がある。すなわちネツFの高速中性子流はシード領域からブランケット領 域へであり、ネットの熱中性子と工fサーマル中性子流嶋ブランケット領域から シード領域へである。本発明の原子炉において、逆転は事実であシ、すなわちネ ットの高速中性子流はブランケット領域からシード領域で1Lネツトの熱中性子 とエビサーマル中性子の流はシード領域からブランケット領域である。又後述さ れるように、このように逆転した中性子流の使用は非増殖性燃料の使用、優れた ウラニウム利用率。As explained below, especially in the “Theoretical Considerations” section, the conventional In a de-blanket reactor, the brightness of thermal neutrons from the blanket to the seed is There is a certain flow. In other words, the fast neutron flow of Netsu F moves from the seed region to the blanket region. net thermal neutrons and thermal neutrons from the Nagashima blanket region. to the seed area. In the reactor of the invention, reversal is not a fact, i.e. The fast neutron flow of the net is 1L net thermal neutron flow from the blanket region to the seed region. and the ebithermal neutron flow is from the seed region to the blanket region. Will be mentioned later The use of reversed neutron flow is an excellent choice for the use of non-breeding fuels, as Uranium utilization rate.

正常な全出力密度、加えられるウラニウムの低い初期必要量によく適合させそし て特にブランケット領域がトリウムを含んでいるシード・ブランケット原子炉心 を作ることtさせる。Well adapted to normal total power density, low initial requirements of uranium added and In particular, seeded blanket reactor cores in which the blanket region contains thorium Let's make it.

本発明は特に軽水炉に関して後述され、そこにおいて、@水がシード領域とブラ ンケット領域における冷却材と減速材として用いられ、逆転中性子流は3.0: 1から9.0:1の範囲内のシードの水対燃料容積比と、0.8:lから2.0 :1の範囲内のブランケットの水対燃料容積比を設けることによって作られてい る。下記に記載される好ましい実施例において、シーyo水対燃料谷積比は9: 1でおシ、ブランケットの水対燃料容積比#it:1である。シードマクロ熱吸 収は約1年から18チ月の通常の燃料補給期間の間充分である20%濃縮ウラニ ウム(これは非増殖に対して最大限である)迄を用いることくよりて低く保たれ る。熱中性子化は共鳴をのがれる確率(pB)1c同−値近くに保つためにシー ドにおいて充分に大きく、その結果熱漏れ流比の大きさが強められ且つ非常に僅 かなプルトニウムが後述されるようにシードの中で発生される。かくしてシード 中の燃料は再加工されて再使用されるようにくわだてられ、再加工の結果として 増殖問題を提供する不充分なプルトニウムがシード中に形成されている。シード 容積は約1.4〜1.8のシード無限媒質における増倍率(kS)に対応する幾 何学的条件で炉心容積の15%から25チの範囲内でらるように選択される。The invention will be described below with particular reference to light water reactors, where @water is in contact with the seed region. It is used as a coolant and moderator in the packet region, and the reversing neutron flow is 3.0: Seed water to fuel volume ratio within the range of 1 to 9.0:1 and 0.8:l to 2.0 : made by providing a blanket water-to-fuel volume ratio within the range of 1. Ru. In the preferred embodiment described below, the water to fuel volume ratio is 9: 1, the blanket water to fuel volume ratio #it:1. seed macro thermoabsorption 20% enriched urani yield is sufficient for a typical refueling period of about 1 year to 18 months (which is the maximum for non-propagation). Ru. For thermal neutronization, the probability of escaping resonance (pB) is kept close to the same value as 1c. the heat leakage flow ratio is sufficiently large at the Kana plutonium is generated in seeds as described below. Thus the seed The fuel inside is pumped out to be reprocessed and reused, and as a result of reprocessing Insufficient plutonium is formed in the seed which presents a growth problem. seed The volume is approximately 1.4 to 1.8, which corresponds to a multiplication factor (kS) in the seeded infinite medium. It is selected under mathematical conditions to be within the range of 15% to 25cm of the core volume.

シード領域は静置状態でおって良く、コントロールはシード中の燃焼可能な毒物 質とコントロール禅によりて行われればよい。この装置はシード中に低い出力密 度を生ずることによシ、その結果燃料の容積はシード領域における水の大きな部 分にも関らず熱輸送に対して適当でおる。The seed area can remain static and the control is to prevent combustible poisons in the seed. It should be done with a focus on quality and control. This device has low power density during seeding. By creating a high temperature, the resulting fuel volume is reduced to a large proportion of the water in the seed area. However, it is suitable for heat transport.

大きな負の熱流を得るLめにブランケットはシードよシも減速断面積に対するi クロ吸収の比をより大きな持つべきでおる。トリウムブランケットは極度にしま り迄格子に行くことなしにこのような状態に良く適合できる。これは有効トリウ ム断面積がU−238の断面積よシも非常に大きいからである。ウラニウム格子 においてグラトニウムがU−238のマクロ吸収断面積にほぼ合致するマクロ吸 収断面積を持つようにふえるように、 U−233がトリウムのマクロ断面積と ほぼ等しいマクロ断面積を持つようにふえる。In order to obtain a large negative heat flow, the blanket should be The ratio of chromium absorption should be higher. Thorium blankets should be extremely It can adapt well to such conditions without going all the way to the grid. This is a valid trivia This is because the cross-sectional area of U-238 is much larger than that of U-238. uranium lattice glatonium has a macroscopic absorption cross section that almost matches that of U-238. U-233 has a macro cross section of thorium, so that it increases as it has a convergent cross section. They increase so that they have approximately the same macroscopic cross-sectional area.

トリウムブランケット内で最初に良い出力シェアを持つために、U−233が約 1.5チ〜2. Oチの両辺的濃度に近づく時迄トリウムが増える増倍率の値に 大体トリウムを増殖することが必要である。この増倍率の値は約0.9である。To have a good initial power share within the thorium blanket, U-233 is approximately 1.5chi~2. The value of the multiplication factor at which thorium increases until it approaches the double-sided concentration of O Generally speaking, it is necessary to multiply thorium. The value of this multiplication factor is approximately 0.9.

好ましい実施例は約lOチのU−235に濃縮され文約10%ウラニウムを用い 、それによってトリウム中のU−235に2チの製置を提供している。このよう なブランケット燃料を用いて、強い逆転熱中性子fL<すなわちシードからブラ ンケットへの)がl:1のブランケット水対燃料容積比で得ることができる。こ の比は通常の範回でhk)、且つLWBRにおいて用いられる非常に詰まった格 子用の場合のような、且つウラニウムブランケットに逆転熱中性子流t−発生す ることを必要とされるような場合のような、構造わるいは熱挙動における不利益 金おわすことはない、トリウムブランケット中の当初8チのU−238含有物は ブランケット中に形成されfcU−233が強く変性されて同位元素の分離無し には武器用として用いることができないことを確実にする。逆転熱流の使用はブ ランケット中に作られ*U−233のmを減少するけれども、r7J(クラニウ ムU−233によって吸収されたそれぞれの中性子に対して核分裂によって作ら れた中性子の平均の′#j、)の高い値および大きな熱中性子化から生ずる低い プロトアクチニウム捕獲によってブランケット増倍率が増やされるので、リバー ス熱流の使用はブランケット増倍率を減少しない。A preferred embodiment uses about 10% uranium enriched to about 10% U-235. , thereby providing two-way production for U-235 in thorium. like this Using a blanket fuel with a strong inversion thermal neutron (to the blanket) can be obtained with a blanket water to fuel volume ratio of 1:1. child hk) in the normal range, and in the very tight cases used in LWBR. If the reverse thermal neutron flow t-generated in the uranium blanket is disadvantages in structure or thermal behavior, such as when required to The initial 8 t of U-238 content in the thorium blanket was Formed in the blanket, fcU-233 is strongly denatured and there is no separation of isotopes. ensure that it cannot be used as a weapon. The use of reverse heat flow is Although it is created in the lanket and reduces the m of *U-233, For each neutron absorbed by U-233, low values resulting from high values of average ′#j,) and large thermal neutronization Protactinium capture increases the blanket multiplication factor, so river The use of heat flow does not reduce the blanket multiplication factor.

本発明のいくつかの好ましい実施例が後述される。Some preferred embodiments of the invention are described below.

しかしこの時点でいくつかの理論的考察についての議論が本発明と多くの利点の より良い理解を可能にすることが信じられる。However, at this point there is a discussion of some theoretical considerations regarding the invention and its many advantages. It is believed that it allows for better understanding.

理論的考察 くシードとブランケット間の出力分担〉ラニウムの消費で出力全作るので、ウラ ニウム利用率の見地からブランケット中で発生された炉心出、力の全部・分を最 大にすることが非常に重要である。シード領域とブランケット領域間の出力にお ける分裂を決めるために用いられる通常の式(第1式)はである。Theoretical considerations Power sharing between seeds and blankets> Since all the output is generated by consuming lanium, the back From the standpoint of nitrogen utilization, it is important to maximize all and part of the core output and power generated in the blanket. It is very important to make it large. on the output between the seed region and the blanket region. The usual equation (first equation) used to determine the splitting is as follows.

ここでPB/P8はシード出力に対するブランケット出力の比でちる。Here, PB/P8 is the ratio of blanket output to seed output.

ksはシード中のり、 (無限媒質における増倍率)の値でhLkBはブランケ ット中のkゆである。炉心は臨界状態でおると仮定される。この式は高いブラン ケット出力部分を得ることにおける主要因は第1に高いブランケットに0で、l 第2には高いシードに0でちることを示している。しかしながらこれよシも他の 課題が多くおる。ks is the glue in the seed, the value of (multiplication factor in infinite medium), and hLkB is the blank. This is boiled water in the cut. The core is assumed to be in critical condition. This formula is a high bran The main factor in obtaining the ket power part is 0 to the first high blanket, l The second shows that a high seed can be zero. However, this and other There are many issues.

その啓示が次に示す第2式で提供される。(大きな炉心に対して小さいであろう 炉心から外への漏洩は軽視する) ここでakBS”はブランケットからシードへの熱(低速)中性子の漏洩を示し 、次の式によって与えられる。That revelation is provided in the second formula below. (It would be small compared to the large core (Leakage from the core to the outside is ignored) Here, akBS” indicates the leakage of thermal (slow) neutrons from the blanket to the seed. , given by the following equation.

ここにeはブランケット高速効果である。where e is the blanket high speed effect.

肩文字SとBはそれぞれシードとプランケラFに対応する。The superscripts S and B correspond to Seed and Planchera F, respectively.

kはその領域におけるに0の値でちる。シード・ブランケット組立体は臨界状態 でおると仮定する。k is a value of 0 in that region. Seed blanket assembly is in critical condition Assume that it is possible.

Σはマクロ熱吸収断面積でちる。Σ is the macroscopic heat absorption cross section.

Dは熱拡散常数でおる。D is a thermal diffusion constant.

pBはブランケット中での共鳴をのがれる確率である。pB is the probability of escaping resonance in the blanket.

psはシード中での共鳴をのがれる確率である。ps is the probability of escaping resonance in the seed.

ν8はシード中での核分裂に対する発出される中性子の数である。ν8 is the number of neutrons emitted for fission in the seed.

ν3はブランケットでの核分裂に対する発出される中性子の数である。ν3 is the number of neutrons emitted for nuclear fission in the blanket.

後者の値「ν」はU−233とU−235に対して実質的に同じでおる。そして 我々の場合においてシS/シ8は削除してもよい。それによりて式(2)は次の ようになる。The latter value "v" remains substantially the same for U-233 and U-235. and In our case, S/C8 may be deleted. Therefore, equation (2) becomes It becomes like this.

項δkBs’は常に何等かの妨害事項を考慮されなけれはならない。それは妨害 事項は正であシ、したがりてブランケット中での出力を少くするからでおる。The term δkBs' must always take into account some disturbances. it's a hindrance This is because the matter is positive, thus reducing the output in the blanket.

過去において、炉心設計の目的は通常シードの耐大aを伸ばすことでsb、シー ドの耐久性はシードの中により多(U−235燃料をおき、燃料をよシ高度に吸 収させることを含み、その結果、δkBS’の大きさは増加され、ブランケット 出力部分を減少している。In the past, the purpose of core design was usually to increase the durability of the seed, sb, and the seed. The durability of seeds is improved by placing more U-235 fuel in the seeds and absorbing the fuel to a higher level. as a result, the magnitude of δkBS′ is increased and the blanket The output part has been reduced.

通常のウラニウムブランケットよシもより大きなマクロ吸収を有するほとんど全 体がトリウムであるブランケットを用いて、我々社δkBS の符号を変化させ る機会を有し、かくしてこの項はブランケット出力部分を減少させるよシも増加 させるだろう。Ordinary uranium blankets also have a larger macroabsorption than almost all Using a blanket whose body is thorium, we change the sign of our δkBS. This term has the opportunity to reduce the blanket output portion and thus also increases will let you.

0.1に等しい出力分担式の分母における( 1− kB)を用いて(kBは前 述のように約0.9である)、δkBS’に対して相当に小さな量(約0.3− 0.5)の負の値はブランケット出力部分すなわちPB/Psにおける大きな増 加ヲ庄することができる。Using (1-kB) in the denominator of the power sharing formula equal to 0.1 (kB is As mentioned above, it is about 0.9), a considerably small amount (about 0.3- A negative value of 0.5) indicates a large increase in the blanket output portion, i.e. PB/Ps. It can be added.

非常に低いマクロ吸収と高い水対燃料比を有するシードの使用によって、我々は シードからブランケットへである低いエネルギ流の方向を逆にすることができる 。この事はU−233が形成する時にエビサーマルエネルギにおいてmlこ重要 でおる。U−233共鳴吸収断面積はU−235共鳴吸収断面積の2倍よシ大き く、セしてU−233共鳴分裂断面積も又非常に高い。By using seeds with very low macroabsorption and high water-to-fuel ratio, we The direction of low energy flow from seed to blanket can be reversed . This is important for the ebithermal energy when U-233 forms. I'll go. The U-233 resonance absorption cross section is twice as large as the U-235 resonance absorption cross section. Moreover, the U-233 resonant splitting cross section is also very high.

かくしてシードからブランケットへの大きな逆転流がめシ、それがブランケット 出力部分を相当に改良する。ブランケット共鳴捕獲の並びを走らせることを行う こと無しにブランケット中の熱中性子およびエビサーマル中性子の数の増加を提 供するブランケット用増倍反射体としてシードが考えられてもよい。Thus, there is a large reverse flow from the seed to the blanket, which is the blanket. Significantly improve the output part. Perform a blanket resonance capture line run We propose an increase in the number of thermal and ebithermal neutrons in the blanket without Seeds may be considered as multiplying reflectors for the provided blanket.

くシードとブランケット間熱流〉 幾何学的条件と熱流が一定であると仮定し、熱流人はシードからブランケットへ でおる。そしてブランケットとシードに対してそれぞれ符号BとCを用いるそれ ぞれの区域において。Heat flow between seeds and blanket Assuming constant geometry and heat flow, the heat flux is from the seed to the blanket. I'll go. and that using the symbols B and C for blankets and seeds, respectively. In each area.

(減速源)S−人一(熱吸収速度)s(6)(減速源)、+A−c熱吸収逐度’ ) B(7)(減速源)8−φ、5vsER8(8)(熱吸収速度)S−φ2s vsΣ、 8(9)そして同様な式がブランケットに対して成立する。(Deceleration source) S-person (heat absorption rate) s(6) (Deceleration source), +A-c heat absorption rate' ) B (7) (deceleration source) 8-φ, 5 vs ER8 (8) (heat absorption rate) S-φ2s vsΣ, 8(9) and a similar equation holds for the blanket.

ここにφ、とφ2はそれぞれ高速と熱のフラックスを示す。Here, φ and φ2 indicate high velocity and heat flux, respectively.

■は領域の容積でめる・ ΣRは減速断面積である。■ is determined by the volume of the area・ ΣR is the deceleration cross section.

Σ はマクロ吸収断面積である。Σ is the macro absorption cross section.

dは常数でおる。d is a constant.

わるいは 多分そうでおるように我々がシードの狭いストリップt−用いたならばφ、〜φ 、であシ、したがってB となる。The bad thing is If we used a narrow strip of seed t-φ, ~φ , and therefore B becomes.

もしVsが小さければ1人も又小さいことを注意。Note that if Vs is small, one person will also be small.

もしΣ、8がΣ1Bに比較して小さければ。If Σ,8 is small compared to Σ1B.

かくしてもし右側の括弧が正であれば左側は正となる。Thus, if the right parenthesis is positive, then the left side is positive.

くブランケットとしてのトリウムの使用〉トリウムブランケットの使用において 、1つの基本的な困難性がある。これはトリウムのU−233含有物が形成され る迄トリウムブランケットは最初にほぼ0の出力を持つということである。かく して、小さなシード領域は多発生ての炉心出力を供給することができないのでブ ランケットU−233が形成される迄、炉心の全出力が数年にわたりて非常に低 くおることになる。しかしながら又トリウムをその平衡U−233濃度に近く形 成するのに非常に多くの中性子が浪費されることにもなる。前述の1964年の ジエネパ(G・n・マa)報告書1にその第2図)の研究は。Use of thorium as a blanket , there is one fundamental difficulty. This is due to the formation of thorium U-233 inclusions. This means that the thorium blanket initially has an output of almost zero until the write Therefore, a small seed area cannot supply the core power with multiple occurrences, so Until the formation of Lancet U-233, the total power of the reactor core remained very low for several years. You'll end up having to sleep. However, it also forms thorium close to its equilibrium U-233 concentration. Too many neutrons are wasted to achieve this. The aforementioned 1964 The research of Genepa (G.N. Ma.) Report 1 (Fig. 2).

40.000 MWD/Tの出力迄トリクムプラ/ケットを持りて行くためにシ ードから供給される中性子の数は減損されるU−233Q社およびトリウム中に 残っているU−233の量に基づいて必要とされるべきものよシも数倍も大きい ことを示している。このようになる理由は、tJ−233濃度が非常に低い時に %Fトリウム中熟フラックスは非常に高くなければならず、したがって中性子の 沢山の数が核分裂物質、被覆材および水に吸収されるということに帰する。40.000 MWD/T The number of neutrons supplied from the This is several times larger than what should be needed based on the amount of U-233 remaining. It is shown that. The reason for this is that when the tJ-233 concentration is very low, %F thorium intermediate flux must be very high and therefore the neutron A large number is attributed to absorption in fissile material, cladding and water.

前述の2つの困難性はブランケット寿命の初期においてトリウム中に核分裂性燃 料の僅かなffiを提供することによって両方とも避けることができる。下記の 2つの理由の丸めに、加えられるウラニウムのjlを最小に保つことが必要であ る。The two difficulties mentioned above are due to the presence of fissile fuel in the thorium at the beginning of the blanket life. Both can be avoided by providing a small amount of ffi. below For rounding reasons, it is necessary to keep the added uranium jl to a minimum. Ru.

1)10チ以下のウラニウム含有物を用いfc場合。1) In the case of fc using a material containing uranium of 10 tres or less.

照射テストは酸化トリウムは100.000 MWD/T t−越える燃焼に耐 えることができる。Irradiation tests show that thorium oxide can withstand combustion exceeding 100,000 MWD/Tt. You can get it.

2)ウラニウムの鼠が少いほど、高燃焼におけるト、リウムプランケットのに、 、、はよシ高い。2) The smaller the amount of uranium, the higher the amount of uranium at high combustion. ,, Yes, it's expensive.

したがって非武器用増殖の配慮から許されるかぎシの最も高い濃縮(20チ)を 用いることが好ましい。Therefore, the highest concentration of Kagishi (20chi) allowed from the consideration of non-weapons proliferation. It is preferable to use

無限媒質における媒質計算は(酸化トリウム中に均一に分布され* U−235 において約10%に濃縮された)、酸化ウラニウムの約10チが非常に高い燃焼 を通じて約0.9でブランケットのに0を保つことを示す・ブランケットの高い 燃焼は生成されるU−233を所定の位置で燃焼させることを通して最初に達成 される。プランケッシの最初の濃縮からU−238H、ブランケットの端部にお いて残余のU−233と均一に混ぜられ、その結果U−233は変成されて武器 に対して用いることができなくなる。The medium calculation in an infinite medium is (uniformly distributed in thorium oxide* U-235 (concentrated to about 10%), about 10% of uranium oxide has a very high combustion indicates that the blanket remains at about 0.9 through the blanket's high Combustion is first achieved through burning the U-233 produced in place. be done. U-238H from the first concentration of Plankesi, at the end of the blanket It is mixed uniformly with the remaining U-233, and as a result, U-233 is transformed into a weapon. can no longer be used for

コントロールシステムへの中性子ノ損失ハシード・ブランケット炉心で最小にす ることができる。又トリウムブランケットの独特の性質はブランケット領域にお いて発生されたエネルギの全部分を起こすために利用されることができ、したが ってウラニウム利用率を改良する。Neutron losses to the control system are minimized with a Hasidic blanket core. can be done. In addition, the unique properties of thorium blankets are All part of the energy generated by the This will improve the utilization rate of uranium.

図面の簡単な説明 本発明は一例としてのみ示される添付図面を参照して以下にさらに説明される。Brief description of the drawing The invention will be further explained below with reference to the accompanying drawings, which are shown by way of example only.

第1図は本発明によって構成された軽水炉の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a light water reactor constructed according to the present invention.

第2図は蕗1図の炉心における1個のシード・ブランケットモジュールを図示す る。Figure 2 illustrates one seed blanket module in the core of Figure 1. Ru.

第3図は第2図の一1ニジ、−ル中の1イ1のシード・燃料クラフトを図示する 。Figure 3 illustrates the seed/fuel craft in Figure 2. .

第4図は第2図の炉心におけるブランケット束を図示する。FIG. 4 illustrates the blanket bundle in the core of FIG.

第5図は多様なブランケット・71(対燃料容積比率に対するブランケット照射 を具備したブランケット増倍率の形成を図示する。Figure 5 shows various types of blanket 71 (blanket irradiation versus fuel volume ratio). 2 illustrates the formation of a blanket multiplication factor with.

第6図はトリウムブランケット中でのU−236とU−234の形成を図示する 。Figure 6 illustrates the formation of U-236 and U-234 in a thorium blanket. .

第7図はシード・ブランケットモジ、−kに対して用いられるとよい池のシード ・ブランケットクラスタ配置を図示する。Figure 7 shows a pond seed that may be used for seed blanket moji, -k. -Illustrate the blanket cluster arrangement.

第8図および第9図は本発明によって構成されたCAN−Dυタイグの重水炉に 用いられる2種類の配置を図示する。Figures 8 and 9 show a CAN-Dυ Tyg heavy water reactor constructed according to the present invention. Two types of arrangements that may be used are illustrated.

第10図は高濃&!軽水堆殖炉用の七ジ、−ルを図好ましい実旌例の記述 第1図〜第8図の軽水炉 第1@に脣に詳細に示されるように、原子炉は圧力容器4内で総括的に番号2が 付けられた活性化炉心を含んで成シ、炉心2は熱遮蔽6と炉心ノクツフル8によ って曲まれている。活性化炉心2は複数の燃料モジュール10から成シ、それぞ れの燃料モジュールlOは、後述の第2図〜第4図に基づいてよシ詳細に説明さ れているように、中性子捕獲によって核分裂性物質に転換されることができる燃 料親物質のブランケット領域含有する。炉心2の外側領域9は出力平担化区域で おシ5例えはモジュール10のブランケット領域内と同様の成分を有し、ただし 濃縮度の少い例えばモジュールのブランケット領域にオケる場合の約Wの濃縮度 を有するウラニウムを有する複数の機素によって占められている。Figure 10 is Takano&! Figure 7. Description of preferred practical examples for light water composting furnaces. Light water reactor shown in Figures 1 to 8 As shown in detail in Part 1, the reactor is generally numbered 2 within the pressure vessel 4. The reactor core 2 includes a heat shield 6 and a core noxful 8. It's bent. The activated core 2 consists of a plurality of fuel modules 10, each of which This fuel module IO will be explained in detail based on FIGS. 2 to 4 below. A fuel that can be converted into fissile material by neutron capture, as shown in Contains a blanket region of parent material. The outer region 9 of the core 2 is a power leveling area. Oshi 5 example has similar composition as in the blanket area of module 10, but Concentration of about W when used in a blanket area of a module with low concentration, for example. It is dominated by multiple elements with uranium having .

M2図は第1図に示された活性化炉心2内のシード・ブランケットモジ、−ルl Oのそれぞれの構成をよシ詳細に図示する。かくして第2図に示されるように、 これらモジ、−ルのそれぞれは環状のシード領域14によって囲まれた中央ブラ ンケット領域12を有し、シード領域14は逆に環状のブランケット領域16に よって囲まれている。前述の各領域のそれぞれは完成されたモジュールと同様に 六角形外側輪郭になっている。前に指摘したように、シード領域14は核分裂性 物質を有し、2個のブランケット領域12.16はそれぞれ、中性子捕獲によっ て核分裂性物質に転換されることが可能である燃料親物質を有する。シード領域 14における燃料要素の構成の例が第3図に図示され、プランケット領、域12 .16における燃料要素の構成の例が第4図に図示される。Diagram M2 shows the seed blanket module in the activated core 2 shown in FIG. Each configuration of O is illustrated in more detail. Thus, as shown in Figure 2, Each of these modules has a central area surrounded by an annular seed area 14. The seed area 14 is conversely formed into an annular blanket area 16. Therefore, it is surrounded. Each of the aforementioned areas is similar to a completed module. It has a hexagonal outer contour. As previously pointed out, seed region 14 is fissile Each of the two blanket regions 12.16 is It has a fuel parent material that can be converted into fissile material. seed area An example of the configuration of the fuel elements in 14 is illustrated in FIG. .. An example of a fuel element configuration in 16 is illustrated in FIG.

第3図に図示されたように、シード燃料要素は複数のプレート20の形状である 。このような複数のプレートは複数のシードサブ組立体22のそれぞれの中に載 置されておシ、シードサブ組立体において。As illustrated in FIG. 3, the seed fuel element is in the form of a plurality of plates 20. . A plurality of such plates are mounted within each of the plurality of seed subassemblies 22. In the seed subassembly.

それぞれの1対のプレートの間に水から成る冷却剤・減速剤用の空間すなわち通 路を規定するために互いに間隔t−あけた関係でプレー)20が配置されている 。複数のシード燃料グレート2oの断面積とそれらの間の水通路の断面積が水対 燃料容積比を決定する0前に指摘したように、この比はブランケット領域12. 16におけるよシもシード領域14において実質的に高く、その比はシード領域 において3.0:1から9:1の範囲内に、ブランケット領域において0.8: 1から2.0:1の範囲内におると好ましい。Between each pair of plates is a space or passage for a coolant/moderator made of water. (play) 20 are arranged at a distance t from each other to define the path. . The cross-sectional area of multiple seed fuel grates 2o and the cross-sectional area of the water passage between them are Determining the Fuel Volume Ratio As noted earlier, this ratio is determined by the blanket region 12. 16 is also substantially higher in the seed region 14; in the range of 3.0:1 to 9:1 in the blanket area and 0.8: in the blanket area Preferably, the ratio is within the range of 1 to 2.0:1.

第3図に図示したシード領域14はさらに制御棒用チャンネル26を規定するた めのシードサブ組立体22間のスペーサ要素24を有する。The seed region 14 illustrated in FIG. 3 further defines control rod channels 26. and a spacer element 24 between each seed subassembly 22.

第4図に囚示さ几るように、ブランケット領域12内(およびM2図におけるブ ランケット領域16内)の燃料域物質は一対の端部グレー)32.34間に載置 された仮数のロッド3oの形状になっている。As shown in FIG. 4, within the blanket area 12 (and the bracket in FIG. The fuel zone material in the lanket area 16) is placed between the pair of end gray) 32.34 The mantissa is in the shape of a rod 3o.

複数のブランケット燃料棒30は水から成る冷却剤・減速剤用の空間すなわち通 路を規定するために間隔を設けた関係で載置されている。The plurality of blanket fuel rods 30 provide space or passage for a coolant/moderator consisting of water. placed in spaced relationship to define a path.

2個のブランケット領域12.16のそれぞれにおいて、水対燃料容積比は1: 1であるとよい。これらブランケット領域における燃料要素は2oチに濃縮され fc酸化ウラニウムの約10チを具備した酸化トリウムのロッドから成るとよい 、これらのブランケット領域は100,000 MwD/T (屯当シメガワッ ト・日)に対して約0.9の平均kB1c提供するように設計される。ブランケ ットは再生されることを目的とせず、単に廃棄されるか、そうでなければ適当な 場所に置かれる。In each of the two blanket regions 12.16 the water to fuel volume ratio is 1: It is good if it is 1. The fuel elements in these blanket regions are concentrated to 2° It may consist of a rod of thorium oxide with about 10% of fc uranium oxide. , these blanket areas are 100,000 MwD/T (Tunto Shimega Watts) It is designed to provide an average kB1c of approximately 0.9 per day). Blanke Items are not intended to be recycled and are simply discarded or otherwise placed in place.

ジルコニウム合金中で被覆された20チ濃縮のウラニウムの複数のグレートの形 状になっている。シード燃料装入は通常の70チ負荷率における約1年間に対し て1.5の無限媒質における増倍率(k”’)を提供するように設計される。高 い熱スペクトルおよびシートの少イtJ−238含有物のために、シード燃料は 非常に僅かなプルトニウムしか含有せず、したがって増殖問題を生ずることなし に再生されることができる。Multiple grate forms of 20T enriched uranium coated in a zirconium alloy It is shaped like this. Seed fuel charging is for about 1 year at normal 70ch load rate. is designed to provide a multiplication factor (k'') in an infinite medium of 1.5. Because of the high thermal spectrum and low tJ-238 content of the sheet, the seed fuel Contains very little plutonium and therefore does not pose breeding problems can be played.

1000 MJN*の炉心に対して一例として、46ユニツトのモジュール10 がおり、それぞれのモジュール10が半径283の内側ブランケット領域と半径 %αの外側ブランケット領域を有し、それによって内側ブランケット領域と外側 ブランケット領域7!I;それぞれモジュール容積の約40チを構成し、シード 領域14がモジュール領域の約20チを構成する。As an example, for a core of 1000 MJN*, 10 modules of 46 units and each module 10 has an inner blanket area of radius 283 and a radius of It has an outer blanket area of %α, thereby separating the inner blanket area and the outer Blanket area 7! I; Each constitutes about 40 inches of module volume, and the seed Area 14 constitutes approximately 20 inches of module area.

第5図はU−235において20チに濃縮されたウシニウム10チをトリウムが 含んでいる酸化トリウムブランケット領域の特性を図示する。前述の実施例はブ ランケット中における1:1の水対容積比と≦20のトリウムとウラニウムの鼎 /丁(屯当シメガワット)を利用する。MW/Tの増加は無限媒質における増倍 率(k、、、 ’)における減少を生ずることが注目される。これは増加し九ゾ ロFアクチニウムに基づく。又プランケラFが非常に熱い3:lの水対燃料容積 比に対して、ktmの値は低く、しかし水の増加した吸収のための値よシ少いこ とも注目される。この事は、ブランケットにさらに水を加えること無しに、ブラ ンケットをよシ熱くさせる逆転の熱流がブランケットにゆを減少しないという前 述の供述を実証する。Figure 5 shows that thorium converts 10 t of bovine that was concentrated to 20 t in U-235. Figure 3 illustrates the properties of a containing thorium oxide blanket region. The above embodiment is 1:1 water-to-volume ratio and ≦20 thorium and uranium ratios in lankets /Ding (Tundang Shimegawatt) is used. Increase in MW/T is multiplication in infinite medium It is noted that this results in a decrease in the rate (k,,,'). This increases by 9 zo Based on RoF actinium. Also, Prankera F has a very hot 3:l water to fuel volume. For the ratio, the value of ktm is low, but may be less than that due to the increased absorption of water. It also attracts attention. This allows the blanket to be heated without adding more water to the blanket. Before the reversing heat flow that makes the blanket hotter does not reduce the heat in the blanket. substantiate the stated statement.

第6因はこれらブランケット領域における約1.5の水対燃料の容積比に対する トリウムブランケット領域内のU−236とU−234の燃焼を図示する。我々 の前述の例において、この比は1.1であることになっているので、この事はU −234比を増加する。又よシ多いU−238と、よシ非核分裂性物質U−23 8、U−236となる最初の状態のり−235と、U−233と混合するU−2 34とがある。かくしてもし最終の混合物が少しでも爆尭されることができるな らば、最終混合物は非常に大きくちらねばならない。しかしその時にU−233 の高ガンマ活性のために必要とされる高度の遮蔽が爆弾を実現不可能にする。The sixth factor is for a water-to-fuel volume ratio of approximately 1.5 in these blanket regions. Figure 3 illustrates combustion of U-236 and U-234 within a thorium blanket region. we In the previous example of , this ratio is supposed to be 1.1, so this means that U - Increase the 234 ratio. U-238, which has a lot of material, and U-23, which has a lot of non-fissile material. 8. Initial state glue-235 to become U-236 and U-2 mixed with U-233 There are 34. In this way, if the final mixture can be exploded even a little. Otherwise, the final mixture must be dispersed in very large pieces. However, at that time U-233 The high degree of shielding required due to the high gamma activity of the bomb makes the bomb unfeasible.

第7図は他の提案されたモジュール構造を図示し、その構造は2個の内側ブラン ケット領域40.42゜シード領域44および2個の外側ブランケット領域46 .48ffi有している。このモジュール構造は第2図に図示された六角形−E −ジュールの長方形相似物と呼ばれるとよい。第7図において、シード領域材の 内側でブランケット領域40が21個の組立体を含み、そしてブランケット領域 42が24個の組立体を含み、シード領域44の外側で、ブランケット領域46 が40個の組立体を含み、そしてプランケラ)領域48が28個の組立体金倉む 。Figure 7 illustrates another proposed module structure, which consists of two inner blanks. blanket area 40.42° seed area 44 and two outer blanket areas 46 .. It has 48ffi. This modular structure is shaped like a hexagon-E as shown in FIG. -It may be called Joule's rectangular analogue. In Figure 7, the seed area material Inside the blanket area 40 contains 21 assemblies and 42 includes 24 assemblies, outside of the seed area 44, a blanket area 46. contains 40 assemblies and Prankella) area 48 contains 28 assemblies. .

重水炉(第8図と第9図) 例示することを目的として、第8@および第9図に図示され九重水炉はカナダの ダグラス ポイント(Dougl&s Pof% )におけるキャン・ドウ(C AN−DtJ)工場の設計、あるいはその設計の基になるものでちる1962年 に完成したエヌビーディ−2(NPD(Canadian Nucl@ar P ow@r Demonstration) −2)型原子炉の設計にしたがうも のである。両方の原子炉は減速材と冷却材として平方吋当り約1150封変の圧 力下の重水を利用する圧力管のものである。燃料はジルコニウム合金の複数のチ 、−プ内に支持されたジルコニウム合金内にジャケットされた通常の二酸化ウラ ニウムである。冷却材は277℃(533丁)で原子炉を離れて熱交換器で約2 30℃(446″F)のスチーム′5r:製造する。前記NPD −2型原子炉 は約25%の熱効率で22メガワツトのグロスの電力出力を行い、一方CAN  −DU工場は約25%の熱効率で100メガワット以上の電力を製造する。Heavy water reactor (Figures 8 and 9) For illustrative purposes, the Kokonoe Water Reactor illustrated in Figures 8 and 9 is the Canadian water reactor. Can Do (C) at Douglas Point (Dougl&s Pof%) AN-DtJ) Factory design, or the basis for that design, 1962 NPD-2 (NPD (Canadian Nucl@ar P ow@r Demonstration)-2) Although it follows the design of the type nuclear reactor It is. Both reactors have a pressure of approximately 1150 seals per square inch as moderator and coolant. It is a pressure pipe that uses heavy water under pressure. The fuel consists of multiple chips of zirconium alloy. , normal uradine dioxide jacketed within a zirconium alloy supported within a It is nium. The coolant leaves the reactor at 277℃ (533 tubes) and is transferred to a heat exchanger for about 2 hours. Steam'5r at 30°C (446″F): Produced in the NPD-2 type reactor. has a gross power output of 22 MW with a thermal efficiency of approximately 25%, while CAN - The DU plant will produce more than 100 megawatts of power with approximately 25% thermal efficiency.

第8図はこのような原子炉における炉心を略示する。炉心は総括的に102が付 された大型タンクすなわち容器を含み、このタンクにはカランドリア管と呼ばれ る二重ジャケット管104の多数が貫通されている。それぞれの管104は、通 常は天然ウラニウムあるいはある場合において非常に僅かに濃縮されたウラニウ ムである核分裂性物質含有要素から作られた複数の燃料棒106のクラスタを含 む。このタンクは通常の圧力下で重水で充たされておシ、重水は複゛威の管10 4の間の空間を充たし、そへによって減速材として役立つ。この重水は基本的に は通常の温度にとどまっている。複数の燃料棒106を囲んでいる管104はこ 詐も又重水である冷却材によって平万吋当シ500〜1500封度の圧力下で丸 穴されており、この冷却材は二重シャット管104の内壁と燃料棒106間の複 数の環状通路を流れている。FIG. 8 schematically shows the core of such a nuclear reactor. The core is generally numbered 102. This tank contains a large tank or vessel called a calandria tube. A large number of double jacketed tubes 104 are penetrated. Each tube 104 has a Usually natural uranium or in some cases very slightly enriched uranium a cluster of a plurality of fuel rods 106 made from fissile material-containing elements that are nothing. This tank is filled with heavy water under normal pressure. It fills the space between 4 and serves as a moderator. This heavy water is basically remains at normal temperature. The tube 104 surrounding the plurality of fuel rods 106 is It is also heated under pressure of 500 to 1500 seals using heavy water as a coolant. The coolant flows between the inner wall of the double shut pipe 104 and the fuel rods 106. It flows through several circular passages.

このような原子炉の構造および作動のさらに詳細な内容は公開されている文献に 容易に入手可能である。したがってここでは説明を行わない。Further details of the construction and operation of such reactors can be found in the published literature. readily available. Therefore, no explanation will be given here.

本発明の1つの応用として、現在のCAM −DUの容積を維持して簡単に燃料 要素を交換することが提案される。これは、CAM −DU配列においてそれぞ れのカランドリア管104は、境界に配置されているものを除いて、方形に8本 のカランドリア管によって囲まれているという面の利点を取っている類似のシー ド・ブランケット配ti用いることによって行われる。境界に@0カランドリア 管104はいずれも「シード」として役立つように選択することができ。One application of the present invention is to maintain the current CAM-DU volume and easily refuel it. It is proposed to exchange elements. This is the case for each CAM-DU array. There are eight calandria tubes 104 arranged in a rectangular shape, excluding those placed at the boundaries. Similar seaweeds take advantage of the fact that they are surrounded by calandria tubes. This is done by using a de-blanket arrangement. @0 Calandria on the border Any tube 104 can be selected to serve as a "seed."

そしてその周St−囲む8本のカランドリア管は「ブランケット」として用いる ことができる。And the eight surrounding calandria tubes are used as a "blanket" be able to.

かくして第8図に図示されfc8本のカランドリア管104のグループにおいて 、中央の管104Sはシードとして用いることができ1周囲を囲む8本のカラン ドリア管104bは中央の管104Sのブランケット領域として役立つだろう。Thus, in the group of eight calandria tubes 104 illustrated in FIG. , the central tube 104S can be used as a seed. Doria tube 104b will serve as a blanket area for central tube 104S.

それぞれのカランドリア管の中に、3712に紬分された燃料要素がおシ。Inside each calandria tube is a fuel element divided into 3712 pieces.

それらがシードあるいはブランケットとして利用されるかどうかにろじた構成を それぞれの燃料要素が有している。かくしてシードカランドリア管104S中の 燃料は、ジルコニウム中にあってジルコニウム合金で被覆されている約20%に 濃縮されたウラニウムの4か615容積パーセント(マ10)であるだろうし、 プラ/ケットカランYリア管104b中の燃料は約10〜151KIt縮された 酸化ウラニウムの約10マ10を含有した酸化トリウムでおるだろう。全てのシ ーF燃料要素が毎年交換されて再生され、一方ブランケット燃料1gが約100 ,000MwD/Tの燃焼に対する10年の間隔毎にのみ交換されて排除される ということを除いて、操業中の燃料補給が現在のCAM −DUにおいて実施さ れる。configuration depending on whether they are used as seeds or blankets. Each fuel element has Thus, in the seed calandria tube 104S About 20% of the fuel is in zirconium and coated with zirconium alloy. It would be 4 or 615 volume percent (ma10) of enriched uranium, The fuel in the plastic/ketkaran Y rear pipe 104b was reduced by approximately 10 to 151 KIt. It will be thorium oxide containing about 10 parts of uranium oxide. all -F fuel elements are replaced and regenerated annually, while 1g of blanket fuel has approximately 100% ,000MwD/T combustion only replaced and eliminated every 10 years With the exception of It will be done.

第9図は本発明による重水炉に用いられるとよい他のモジュール配tt−図示す る。かくして、このモジュール配置において、25%のカランドリア管204が らシ、これらは1個の内側シード管204゜シード管204t−囲むさらに8個 のシード管204S。FIG. 9 shows another module arrangement suitable for use in a heavy water reactor according to the present invention. Ru. Thus, in this module arrangement, 25% of the calandria tubes 204 These are one inner seed tube 204° seed tube 204t - surrounding 8 more Seed tube 204S.

シード管204Sを勤む16個のブランケット管204bから構成されている。It is composed of 16 blanket tubes 204b serving as seed tubes 204S.

不発明の他の可能性のある応用は水溶液増殖器におる。この応用は第2図に図示 された六角形モジュトを非常に密接してつめ込んだ格子に作ることが必要でおろ う。シードは逆方向の中性子流を提供するように設計することができる。(増殖 の大部分はどの場合でもブランケット中に生ずるので)増殖の増加があること、 およびシード燃料装入が必然的に低いので当初の核分裂性燃料の必要性が減少す ることが利点でちる。Another possible application of the invention is in aqueous breeders. This application is illustrated in Figure 2. It is necessary to create a very closely packed lattice of hexagonal modules. cormorant. Seeds can be designed to provide reverse neutron flow. (proliferation that there is an increase in proliferation (as most of the and seed fuel charges are necessarily low, reducing the need for initial fissile fuel. This is an advantage.

下記の各種の変形例が予想される。Various variations are envisaged as described below.

1、軽水トリウムブランケット 2、軽水クラニクムブランケット 3、80チ重水グラス20チ軽水トリウムブランケット 4、80−重水グラス20%軽水ウラニウムブランケット 5、二重ペレットブランケットを具備し次どちらか一方の冷却材。1. Light water thorium blanket 2. Light water Cranicum blanket 3. 80 t heavy water glass 20 t light water thorium blanket 4,80-Heavy water glass 20% light water uranium blanket 5. Equipped with a double pellet blanket and then coolant on either side.

全ての場合において、外側半径36国を有する単位モジュールを利用することが でき、内側シード半径は24αであシ、環状シードは24asから27−に延び ている。ブランケットの水対燃料の容積比は約0.3であるだろう。ブランケッ ト構成は下記のようでりるとよい。In all cases it is possible to utilize a unit module with an outer radius of 36 countries. The inner seed radius is 24α, and the annular seed extends from 24as to 27−. ing. The water to fuel volume ratio of the blanket will be approximately 0.3. Blanket The configuration should be as shown below.

1、 酸化トリウム2チU−233 乙 減損酸化ウラニウムプラス4.5−酸化プルトニウム プルトニウムは通常 の動力ステーシ、ンから排出されることによって得ることができる。1. Thorium oxide 2T U-233 B Depleted uranium oxide plus 4.5-plutonium oxide Plutonium is usually can be obtained by being discharged from the power station.

3・ トリウム部分における前記U−233内容とウラニウム部分における前記 ゲルトニウムを有する二重ペレットブランケット@ シーY水対燃料容積比は3:1〜9:1であるとよい。シード燃料装入は第1図 〜第5図で図示した軽水炉に関して前述した燃料装入と同じであればよい。他の 変形例は、同じ反応度を得るためにU−233あるいはゲルトニウムのシード燃 料装入を用いている。3. The above U-233 content in the thorium part and the above in the uranium part Double pellet blanket with geltonium @ The sea Y water to fuel volume ratio may be between 3:1 and 9:1. Seed fuel charging is shown in Figure 1. - The fuel charging may be the same as that described above for the light water reactor illustrated in FIG. other A variation is to use U-233 or geltonium seed combustion to obtain the same reactivity. It uses a feed charge.

本発明の他の可能性のちる応用は高濃縮軽水専焼炉にちる。この応用において1 本発明によって逆転の中性子流を用いる狙いは、炉心容積の比較的小さい部分か ら、すなわちシード領域から炉心のコントロールを可能にする。一方大量の出力 はブランケット領域から製造される。Another possible application of the invention is in highly concentrated light water furnaces. In this application 1 The aim of using the reversed neutron flow according to the present invention is in a relatively small part of the core volume. In other words, it enables control of the reactor core from the seed area. On the other hand, a large amount of output is manufactured from a blanket area.

第10図はこのような原子炉で用いられるとよいモジュールの1つの形Ut−図 示する。このモジーールは周囲を囲んでいるブランケット領域304 b k有 するモジュールの全6積の小さい割合5例えは5〜10%からの割合であるシー ド領域304 S ′t−含む。Figure 10 is a Ut-diagram of one type of module that is preferably used in such a nuclear reactor. Show. This module has a surrounding blanket area 304bk A small percentage of the total 6 product of the module 5 analogy is the percentage from 5 to 10%. The code region 304 S't- is included.

1例としてシード領域304Sは、9σの半径を有する円柱形でおることができ 、ブランケット領域304bもま7t36smの半径を有する円柱形でめること ができる。その除シード容積はブランケット領域を含む全容積の6.25 %と なる。この応用例において、シード領域304Sにおける水対燃料容積比は約4 =1であるとよく、そして燃料装入はジルコニウム合金の被覆を有するジルコニ ウム中での高濃縮ウラニウム(93% U−235)の3 vlo (容積ツク −セント)テあるとよい。As an example, the seed region 304S can be cylindrical with a radius of 9σ. , the blanket region 304b is also formed into a cylindrical shape with a radius of 7t36sm. Can be done. The seed removal volume is 6.25% of the total volume including the blanket area. Become. In this application, the water to fuel volume ratio in seed region 304S is approximately 4 = 1, and the fuel charge is zirconium with a zirconium alloy coating. 3 vlo of highly enriched uranium (93% U-235) in -St) Te is good to have.

ブランケット領域における燃料は25マ10ハフニウムと50マ10ジルコニウ ムの合金中の高濃縮酸化ウラニウムの25マフ0であるとよい。ブランケット中 の水対燃料容積比は約0.9:1であるとよい。狙いは逆転中性子熱流が非常に 効果的であるようなブランケット中の高共鳴捕獲を提供することである。The fuel in the blanket region is 25mm 10 hafnium and 50mm 10 zirconium. 25 muffs of highly enriched uranium oxide in the alloy of aluminum. in blanket The water to fuel volume ratio may be about 0.9:1. The aim is to reverse the neutron heat flow to a very high The objective is to provide high resonance capture in the blanket such that it is effective.

燃焼可能な毒物質はブランケットの作動中の無限媒質に2ける増倍率(ko)を 約0.4に維持するためおよびブランケットを通して平らな出力分布を維持する ために利用されるだろう。好ましくは炉心出力の約2%がシード領域からくるだ ろうし、炉心のibの部分は臨界未満であるので、シード領域は炉心、をコント ロールし続ける。Combustible poisonous substances have a multiplication factor (ko) of 2 in an infinite medium during blanket operation. To maintain approximately 0.4 and maintain a flat power distribution through the blanket will be used for. Preferably about 2% of the core power comes from the seed region. Since the ib part of the core is subcritical, the seed region controls the core. Keep rolling.

本発明の多くの他の変形、修正および応用があることは明白である。Obviously, there are many other variations, modifications and applications of the invention.

FIG、7 FIG、 9FIG.7 FIG.9

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.シード領域とブランケット領域を含んで成り、前記シード領域が核分裂性物 質を含んでおり且つ前記ブランケット領域が燃料親物質を含んでいる熱中性子原 子炉において、前記シード領域と前記ブランケット領域がシード領域からブラン ケット領域へ熱中性子のネットの流を作るように存在することを特徴とする熱中 性子原子炉。1. comprising a seed region and a blanket region, the seed region being a fissile material. a thermal neutron atom in which the blanket region contains a fuel parent substance; In the child furnace, the seed region and the blanket region are separated from the seed region by the blanket region. heat absorption characterized by the presence of a net flow of thermal neutrons into the ket region Sex nuclear reactor. 2.ブランケット領域がシード領域よりも大きいマクロ熱吸収断面積の比を有す る請求の範囲第1項記載の原子炉。2. The blanket region has a larger ratio of macro heat absorption cross sections than the seed region A nuclear reactor according to claim 1. 3.軽水がシード領域における冷却材と減速材として用いられる請求の範囲第2 項記載の原子炉。3. Claim 2 in which light water is used as a coolant and moderator in the seed zone Nuclear reactor described in section. 4.軽水がブランケット領域における冷却材と減速材として用いられる請求の範 囲第3項記載の原子炉。4. Claims where light water is used as a coolant and moderator in the blanket region The nuclear reactor described in box 3. 5.シード中の水対燃料容積比率が10:1から5:1の範囲にある請求の範囲 第4項記載の原子炉。5. Claims wherein the water to fuel volume ratio in the seed is in the range of 10:1 to 5:1. Nuclear reactor according to paragraph 4. 6.ブランケット中の水対燃料容積比率が0.8:1から2.0:1の範囲にあ る請求の範囲第4項記載の原子炉。6. The water to fuel volume ratio in the blanket ranges from 0.8:1 to 2.0:1. A nuclear reactor according to claim 4. 7.シード中の水対燃料容積比率が実質的に9:1であり、ブランケット中の水 対燃料容積比率が実質的に1:1である請求の範囲第4項記載の原子炉。7. The water to fuel volume ratio in the seed is substantially 9:1 and the water in the blanket is 5. The nuclear reactor of claim 4, wherein the fuel to volume ratio is substantially 1:1. 8.シードマクロ熱吸収が20%濃縮ウラニウムを用いることによって低く保た れ、それによって原子炉が非増殖性である請求の範囲第1項記載の原子炉。8. Seed macro heat absorption kept low by using 20% enriched uranium 2. The nuclear reactor of claim 1, wherein the nuclear reactor is non-breeding. 9.シードの無限媒質における増倍率(kS)が1.3〜1.5であり、ブラン ケットの無限媒質における増倍率(kB)が実質的に0.9である請求の範囲第 1項記載の原子炉。9. The multiplication factor (kS) of the seed in an infinite medium is 1.3 to 1.5, and the blank The multiplication factor (kB) of the ket in an infinite medium is substantially 0.9. The nuclear reactor described in item 1. 10.シード容積が炉心容積の15〜255%である請求の範囲第1項記載の原 子炉。10. The source according to claim 1, wherein the seed volume is 15 to 255% of the core volume. Child furnace. 11.ブランケット領域がトリウムを含んで成る請求の範囲第1項記載の原子炉 。11. A nuclear reactor according to claim 1, wherein the blanket region comprises thorium. . 12.トリウムが核分裂性物質で濃縮される請求の範囲第11項記載の原子炉。12. 12. A nuclear reactor according to claim 11, wherein the thorium is enriched with fissile material. 13.ブランケットが、20▼/0ウラニウム235迄濃縮された12▼/0ウ ラニウム迄含んでいるトリウムを含んで成る請求の範囲第12項記載の原子炉。13. The blanket contains 12▼/0 uranium enriched to 20▼/0 uranium 235. 13. A nuclear reactor according to claim 12, comprising thorium containing up to ranium. 14.前記原子炉が、それぞれが燃料棒を有している複数のカランドリア管を貫 通させて有する大型タンクを含んで成る重水原子炉であり、前記タンクには大気 圧状態で実質的に重水で充たされておって、減速材として役立ち、カランドリア 管は加圧された重水で充たされておって冷却材として役立ち、前記複数のカラン ドリア管の少くとも1本中の燃料が核分裂性物質を含んで前記シード領域を規定 しており、前記複数のカランドリア管の他の少くとも1本中の燃料が燃料親物質 から作られておって前記ブランケット領域を規定している請求の範囲第1項記載 の原子炉。14. The reactor extends through a plurality of calandria tubes, each having a fuel rod. A heavy water nuclear reactor that includes a large tank with air passing through it, and the tank has atmospheric air. It is essentially filled with heavy water under pressure and serves as a moderator, causing calandria The tubes are filled with pressurized heavy water to serve as a coolant and to The fuel in at least one of the Doria tubes includes fissile material to define the seed region. and the fuel in at least one other of the plurality of calandria tubes is a fuel parent substance. defined in claim 1 and defining said blanket area. nuclear reactor. 15.重水減速材がベリリウム、黒鉛あるいはそれらの組合せ物である請求の範 囲第14項記載の原子炉。15. Claims where the heavy water moderator is beryllium, graphite or a combination thereof. The nuclear reactor described in item 14. 16.シード領域が高濃縮ウラニウムを含み、且つ炉心容積の比較的小さい部分 から炉心のコントロールを可能にするために全炉心容積の5〜10%の容積を占 めている請求の範囲第1項記載の原子炉。16. The seed region contains highly enriched uranium and is a relatively small portion of the core volume. Occupies 5-10% of the total core volume to enable core control from A nuclear reactor according to claim 1, which includes: 17.ブランケット領域が増殖可能性を提供するために密接に詰め込まれた格子 を含んで成る請求の範囲第1項記載の原子炉。17. Blanket areas closely packed lattice to provide growth potential A nuclear reactor according to claim 1, comprising:
JP85500719A 1983-10-21 1984-10-16 Sheet/blanket type reactor Pending JPS61500380A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL70026 1983-10-21
IL70026A IL70026A0 (en) 1983-10-21 1983-10-21 Nuclear reactors of the seed and blanket type
PCT/US1984/001670 WO1985001826A1 (en) 1983-10-21 1984-10-16 Nuclear reactor of the seed and blanket type

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61500380A true JPS61500380A (en) 1986-03-06

Family

ID=11054608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP85500719A Pending JPS61500380A (en) 1983-10-21 1984-10-16 Sheet/blanket type reactor

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0160702A4 (en)
JP (1) JPS61500380A (en)
IL (1) IL70026A0 (en)
WO (1) WO1985001826A1 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5386439A (en) * 1983-09-13 1995-01-31 Framatome Spectral shift nuclear reactor with improved efficiency
US4879086A (en) * 1988-09-27 1989-11-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Neutron economic reactivity control system for light water reactors
BR9305893A (en) * 1992-02-04 1997-08-19 Radkowsky Thorium Power Corp Nuclear reactor
US5737375A (en) * 1994-08-16 1998-04-07 Radkowsky Thorium Power Corporation Seed-blanket reactors
DE102008001481B4 (en) * 2007-11-20 2010-08-05 Ald Vacuum Technologies Gmbh Fuel element for light water reactors suitable for thorium use with separate splitting and breeding material arrangement and its production
US8116423B2 (en) 2007-12-26 2012-02-14 Thorium Power, Inc. Nuclear reactor (alternatives), fuel assembly of seed-blanket subassemblies for nuclear reactor (alternatives), and fuel element for fuel assembly
KR101515116B1 (en) * 2007-12-26 2015-04-24 토륨 파워 인코포레이티드 Nuclear reactor(variants), fuel assembly consisting of driver-breeding modules for a nuclear reactor(variants) and a fuel cell for a fuel assembly
US9355747B2 (en) 2008-12-25 2016-05-31 Thorium Power, Inc. Light-water reactor fuel assembly (alternatives), a light-water reactor, and a fuel element of fuel assembly
WO2011143172A1 (en) 2010-05-11 2011-11-17 Thorium Power, Inc. Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof
US10192644B2 (en) 2010-05-11 2019-01-29 Lightbridge Corporation Fuel assembly
US10170207B2 (en) 2013-05-10 2019-01-01 Thorium Power, Inc. Fuel assembly
EP3010025B1 (en) 2014-10-17 2017-10-04 Thor Energy AS Fuel assembly for a nuclear power boiling water reactor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3197376A (en) * 1957-04-22 1965-07-27 North American Aviation Inc Epithermal thorium power-breeder nuclear reactor
BE638170A (en) * 1963-10-03 1900-01-01
US3140237A (en) * 1963-10-16 1964-07-07 Russell E Peterson Large fast nuclear reactor
US3335060A (en) * 1965-09-20 1967-08-08 Richard L Diener Seed-blanket neutronic reactor
US3351532A (en) * 1965-09-20 1967-11-07 Jr Harry F Raab Seed-blanket converter-recycle breeder reactor
US3957575A (en) * 1974-04-16 1976-05-18 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Mechanical design of a light water breeder reactor
US3960655A (en) * 1974-07-09 1976-06-01 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Nuclear reactor for breeding U233

Also Published As

Publication number Publication date
EP0160702A4 (en) 1986-02-20
EP0160702A1 (en) 1985-11-13
WO1985001826A1 (en) 1985-04-25
IL70026A0 (en) 1984-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5949837A (en) Seed-blanket reactors
CN102714064B (en) The system of nuclear fission row ripple reactor and migration fuel assembly
US3859165A (en) Epithermal to intermediate spectrum pressurized heavy water breeder reactor
Trellue et al. Neutronics and material attractiveness for PWR thorium systems using monte carlo techniques
US4251321A (en) Nuclear reactor utilizing plutonium
US3351532A (en) Seed-blanket converter-recycle breeder reactor
JPS61500380A (en) Sheet/blanket type reactor
JPH0821890A (en) Light water reactor core, fuel assembly, and control rod
JPH058797B2 (en)
Sekimoto Application of CANDLE burnup strategy for future nuclear energy utilization
JP2006017716A (en) Use of nitrogen isotope-enriched actinide fuel in nuclear reactor
US2975116A (en) Neutronic reactor
JPH05509167A (en) Steam-cooled nuclear reactor with two-level core
JP2017534864A (en) Fuel assemblies for nuclear boiling water reactors
Todreas et al. Medium-power lead-alloy reactors: Missions for this reactor technology
JP2003222694A (en) Light water reactor core, fuel assembly, and control rod
JP2765848B2 (en) Boiling water reactor and its fuel loading method
JPH0636047B2 (en) Fuel assembly for nuclear reactor
Puill et al. Improved plutonium consumption in a pressurised water reactor
JP2006064678A (en) Fuel assembly arrangement method, fuel rod, and fuel assembly of nuclear reactor
Merk et al. Can enhanced feedback effects and improved breeding coincide in a metal fueled, sodium cooled fast reactor?
JPH06273558A (en) Fuel rod
GB1482991A (en) Nuclear reactor and process for production of nuclear fue
Ndayiragije et al. Design study of a 450MW thermal Modified CANDLE fast reactor using helium gas as a coolant
Suud et al. Conceptual Design Study of Small 400 MWt Pb-Bi Cooled Modified CANDLE Burn-up Based Long Life Fast Reactors