JPS6256475B2 - - Google Patents
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- JPS6256475B2 JPS6256475B2 JP56137985A JP13798581A JPS6256475B2 JP S6256475 B2 JPS6256475 B2 JP S6256475B2 JP 56137985 A JP56137985 A JP 56137985A JP 13798581 A JP13798581 A JP 13798581A JP S6256475 B2 JPS6256475 B2 JP S6256475B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な核融合−核分裂複合炉に関す
る。より詳細に述べると、本発明は慣性プラズマ
閉込めを用いた核融合−核分裂複合炉において、
ブランケツトにトリウ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−核分裂複合炉に関す
る。
る。より詳細に述べると、本発明は慣性プラズマ
閉込めを用いた核融合−核分裂複合炉において、
ブランケツトにトリウ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−核分裂複合炉に関す
る。
本発明では、本発明の核融合−核分裂複合炉を
“ハイブリツド溶融塩炉”又は“IHMSR”と呼称
し又は略記する。
“ハイブリツド溶融塩炉”又は“IHMSR”と呼称
し又は略記する。
純粋なDT反応核融合発電炉を完成させるのは
技術的に極めて困難であるため、発生する中性子
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、いわゆるハイブリツ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れて
いる。特に興味あるのは、液体金属Liを反応装置
内壁に沿つて滝状に落下させ、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、これをハイブリツド炉にするに
は、核分裂性物質または親物質を固体状ブランケ
ツトとして配置したり、または壁の外側に溶融塩
ブランケツ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)Liは化学的に活
性で危険である。(ハ)Ｔ溶存量が多い。また、(ニ)耐
Li構造材開発が困難で余り高温にできない。従つ
て、(ホ)発電効率が低い。等の欠点がある。
技術的に極めて困難であるため、発生する中性子
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、いわゆるハイブリツ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れて
いる。特に興味あるのは、液体金属Liを反応装置
内壁に沿つて滝状に落下させ、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、これをハイブリツド炉にするに
は、核分裂性物質または親物質を固体状ブランケ
ツトとして配置したり、または壁の外側に溶融塩
ブランケツ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)Liは化学的に活
性で危険である。(ハ)Ｔ溶存量が多い。また、(ニ)耐
Li構造材開発が困難で余り高温にできない。従つ
て、(ホ)発電効率が低い。等の欠点がある。
従つて、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、 233U
生産およびトリチウム生産を行うハイブリツド炉
を提供することである。
欠点を解消し、しかもより一層経済的な、 233U
生産およびトリチウム生産を行うハイブリツド炉
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−Salt Converter
Roactor−“MSCR”と略記する）と組合せて全体
としてすぐれた発電体系を構成することができる
ハイブリツド溶融塩炉を提供することである。
裂溶融塩発電炉（Molten−Salt Converter
Roactor−“MSCR”と略記する）と組合せて全体
としてすぐれた発電体系を構成することができる
ハイブリツド溶融塩炉を提供することである。
本発明のハイブリツド溶融塩炉を添付した図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
図は本発明のハイブリツド溶融塩炉の概念を示
す断面図である。
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ターゲツトを、
慣性閉込めしつつ核融合させる。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７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滝状に落下させ
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３を保護する。(ロ)溶
融塩に含まれる 232Thに中性子を吸収させて
233Uを生産する。(ハ)一部の中性子を溶融塩中の
7Liと反応させ、Ｔを生産する。(ニ)発生熱を輸送
する。などの作用効果を奏する。この溶融塩は上
部の溶融塩流入口５よりスピンをかけつつ少なく
とも巾１メートル位になつて容器内壁を掩いつつ
滝状になつて落下させられる。また内壁との間に
は約50cm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系ステンレス鋼でよいが、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。高温となつた溶融塩は、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れる。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る。尚
８は仕切り板で、容器内壁に沿つて旋回しつつ滝
状に落下する溶融塩の落下速度を干渉し下部側面
のブランケツト形成をはたす。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つて仕切
り板と同じ作用効果を持たすことが出来る。
２より落下させた燃料小球子DTターゲツトを、
慣性閉込めしつつ核融合させる。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７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滝状に落下させ
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３を保護する。(ロ)溶
融塩に含まれる 232Thに中性子を吸収させて
233Uを生産する。(ハ)一部の中性子を溶融塩中の
7Liと反応させ、Ｔを生産する。(ニ)発生熱を輸送
する。などの作用効果を奏する。この溶融塩は上
部の溶融塩流入口５よりスピンをかけつつ少なく
とも巾１メートル位になつて容器内壁を掩いつつ
滝状になつて落下させられる。また内壁との間に
は約50cm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系ステンレス鋼でよいが、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。高温となつた溶融塩は、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れる。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る。尚
８は仕切り板で、容器内壁に沿つて旋回しつつ滝
状に落下する溶融塩の落下速度を干渉し下部側面
のブランケツト形成をはたす。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つて仕切
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、それにThF4を比較的多量に含有させ
たものが好ましく、下記の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−ThF4（71−29モル％） 更に、本発明の代替案として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つ
てPu生産炉とすることができる。
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、それにThF4を比較的多量に含有させ
たものが好ましく、下記の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−ThF4（71−29モル％） 更に、本発明の代替案として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つ
てPu生産炉とすることができる。
LiF−UF4（71−29モル％）
LiF−NaF−UF4（43.5−24.3−32.2モル％）
LiF−RbF−UF4（60−10−30モル％）
NaF−RbF−UF4（47−31−22モル％）
NaF−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ツド
−溶融塩炉は下記の様な技術的および経済的利点
および特徴をもつている； (1) ハイブリツド炉であつても、構造が極めて単
純、設計上の制約が少ない。
−溶融塩炉は下記の様な技術的および経済的利点
および特徴をもつている； (1) ハイブリツド炉であつても、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。
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％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
きな熱容量を持つので、熱衝撃を大いに軽減で
きる。
きな熱容量を持つので、熱衝撃を大いに軽減で
きる。
(6) 232Thの高速中性子による核分裂は、 238U
などより少いので、発熱が少く、熱設計が容易
である。
などより少いので、発熱が少く、熱設計が容易
である。
(7) 溶融塩中には天然LiFでなく 7LiF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、ほとんど
232Thに吸収され、 233U生産に役立つ。なお
Beは中性子倍増に役立つ。〔不足するＴは、別
個にMSCR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。
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、ほとんど
232Thに吸収され、 233U生産に役立つ。なお
Beは中性子倍増に役立つ。〔不足するＴは、別
個にMSCR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。また浮遊ミストを除去す
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。
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。また浮遊ミストを除去す
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。
(10) 反応空間は、真空でなく10mmHg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。
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 233U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ツチ再処理される。
なおＴの大部分は二次冷却材塩（NaF−
NaBF4）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。
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ツチ再処理される。
なおＴの大部分は二次冷却材塩（NaF−
NaBF4）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、実施例を図面に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つて本
発明を何ら限定するものではない。即ち、ハイブ
リツ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。
る。但しこの実施例は本発明の一態様であつて本
発明を何ら限定するものではない。即ち、ハイブ
リツ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
反応容器は内径約４ｍであつて、その内壁には
厚さ50cmの裸の黒鉛が内張してある。容器の上部
から580℃の溶融塩（ 7LiF・BeF2−ThF4：64−
18−18モル％；融点540℃）をスピンをかけて落
下させると、少くとも約1.5ｍの厚さで内壁に沿
つて旋回しつつ滝状に落下する。溶融塩は一度底
部に達するが、ポンプで押上げられて、容器下部
側面のブランケツ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。
混合されて約700℃の均一の温度となつたブラン
ケツ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−NaBF4：８−92モル％；融
点385℃）を介しつつ発電が行われる。冷却され
たブランケツ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４m3である。
厚さ50cmの裸の黒鉛が内張してある。容器の上部
から580℃の溶融塩（ 7LiF・BeF2−ThF4：64−
18−18モル％；融点540℃）をスピンをかけて落
下させると、少くとも約1.5ｍの厚さで内壁に沿
つて旋回しつつ滝状に落下する。溶融塩は一度底
部に達するが、ポンプで押上げられて、容器下部
側面のブランケツ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。
混合されて約700℃の均一の温度となつたブラン
ケツ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−NaBF4：８−92モル％；融
点385℃）を介しつつ発電が行われる。冷却され
たブランケツ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４m3である。
尚、このハイブリツド溶融塩炉一基では毎日約
150grのＴを消費する。炉全体の発熱量は約
1500MWthであつて、650MWe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％の70grT／dayである。 233U生産量は年間
約3.1トンであつて、1000MWeの発電規模の
MSCR約30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 7Li濃縮度が標準の
99.995％から99.89％に低下させてあり、年間一
基約750grのＴが生産される。そしてハイブリツ
ド溶融塩炉のＴ不足分を補つている。なお、
MSCRにおけるＴ管理分離技術はオークリツジ国
立研究所（ORNL）で開発ずみである。
150grのＴを消費する。炉全体の発熱量は約
1500MWthであつて、650MWe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％の70grT／dayである。 233U生産量は年間
約3.1トンであつて、1000MWeの発電規模の
MSCR約30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 7Li濃縮度が標準の
99.995％から99.89％に低下させてあり、年間一
基約750grのＴが生産される。そしてハイブリツ
ド溶融塩炉のＴ不足分を補つている。なお、
MSCRにおけるＴ管理分離技術はオークリツジ国
立研究所（ORNL）で開発ずみである。
本発明のハイブリツ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
る様な種々の代替案が考えられる。
点は上述した通りであるが、本発明は下記に述べ
る様な種々の代替案が考えられる。
(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生産炉とすることができ
る。
用することによりPu生産炉とすることができ
る。
(2) 溶融塩中にLiを含ませないようにすることも
できる。その場合には、ハイブリツド溶融塩炉
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ターゲツトはすべて燃焼しない
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。
できる。その場合には、ハイブリツド溶融塩炉
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ターゲツトはすべて燃焼しない
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、 7Li濃度を種々変化させるこ
とができる。
とができる。
図は本発明のハイブリツド溶融塩炉の一態様の
概念を示す断面図である。
概念を示す断面図である。
Claims (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
ブランケツトに弗化トリウムおよび弗化リチウム
含有弗化物系溶融塩を用い、それを核融合反応容
器内壁に沿つて、厚く滝状に流下させて 233Uお
よびトリチウム生産を行わせることを特徴とする
ハイブリツド溶融塩炉。 ２ 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項に記載のハイブリツド溶
融塩炉。 ３ 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項に記載のハイブリツド溶
融塩炉。 ４ 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項に記載のハイブリ
ツド溶融塩炉。 ５ 溶融塩がLiF−BeF2−ThF4（72−16−12モ
ル％）である特許請求の範囲第１項に記載のハイ
ブリツド溶融塩炉。 ６ 溶融塩がLiF−BeF2−ThF4（71−９−20モ
ル％）である特許請求の範囲第１項に記載のハイ
ブリツド溶融塩炉。 ７ 溶融塩がLiF−ThF4（71−29モル％）であ
る特許請求の範囲第１項に記載のハイブリツド溶
融塩炉。 ８ 溶融塩がLiF−NaF−ThF4（43.5−32.5−24
モル％）である特許請求の範囲第１項に記載のハ
イブリツド溶融塩炉。 ９ 溶融塩がLiF−BeF2−ThF4（64−18−18モ
ル％）である特許請求の範囲第１項に記載のハイ
ブリツド溶融塩炉。 １０ 溶融塩がLiF−NaF−ThF4（55−13−32
モル％）である特許請求の範囲第１項に記載のハ
イブリツド溶融塩炉。 １１ 慣性閉じ込め方式の核融合炉においてその
ブランケツトに弗化ウラニウムおよび弗化リチウ
ム含有弗化物系溶融塩を用い、それを核融合反応
容器内壁に沿つて厚く滝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ツ
ド溶融塩炉。 １２ 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１１項に記載のハイブリツ
ド溶融塩炉。 １３ 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１１項に記載のハイブリツ
ド溶融塩炉。 １４ 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１１項に記載のハイ
ブリツド溶融塩炉。 １５ 溶融塩がLiF−UF4（71−29モル％）であ
る特許請求の範囲第１１項に記載のハイブリツド
溶融塩炉。 １６ 溶融塩がLiF−NaF−ThF4（43.5−24.3−
32.2モル％）である特許請求の範囲第１１項に記
載のハイブリツド溶融塩炉。 １７ 溶融塩がLiF−RbF−UF4（60−10−30モ
ル％）である特許請求の範囲第１１項に記載のハ
イブリツド溶融塩炉。 １８ 溶融塩がNaF−RbF−UF4（47−31−22モ
ル％）である特許請求の範囲第１１項に記載のハ
イブリツド溶融塩炉。 １９ 溶融塩がNaF−RbF−UF4（45−27−28モ
ル％）である特許請求の範囲第１１項のハイブリ
ツド溶融塩炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56137985A JPS5838888A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | ハイブリツド溶融塩炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56137985A JPS5838888A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | ハイブリツド溶融塩炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5838888A JPS5838888A (ja) | 1983-03-07 |
| JPS6256475B2 true JPS6256475B2 (ja) | 1987-11-26 |
Family
ID=15211356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56137985A Granted JPS5838888A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | ハイブリツド溶融塩炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5838888A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0266358U (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-18 | ||
| JPH02220948A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Mazda Motor Corp | ワイパ制御装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1173045B (it) * | 1984-01-17 | 1987-06-18 | Pirelli Cavi Spa | Cavo elettrico ad olio fluido perfezionato |
| JP2008275572A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Motohiko Inai | 核融合核分裂ハイブリッド炉 |
-
1981
- 1981-09-02 JP JP56137985A patent/JPS5838888A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0266358U (ja) * | 1988-11-10 | 1990-05-18 | ||
| JPH02220948A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Mazda Motor Corp | ワイパ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5838888A (ja) | 1983-03-07 |
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