JPS63169593A - Nuclear reaction reactor system and manufacture thereof - Google Patents

Nuclear reaction reactor system and manufacture thereof

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JPS63169593A
JPS63169593A JP61315975A JP31597586A JPS63169593A JP S63169593 A JPS63169593 A JP S63169593A JP 61315975 A JP61315975 A JP 61315975A JP 31597586 A JP31597586 A JP 31597586A JP S63169593 A JPS63169593 A JP S63169593A
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JP
Japan
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reactor
gas
core
thermal energy
pressure vessel
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JP61315975A
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Japanese (ja)
Inventor
ジョン エル ヘルム
ジョン エス レオナード
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PUROTO POWER CORP
Original Assignee
PUROTO POWER CORP
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Publication date
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    • 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

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】 (発明の分野) 本発明は、核反応炉(原子炉)による熱エネルギの発生
に関し、さらに詳細には、改善された安全特性を呈する
核反応炉、ならびに核反応炉の安全特性を向上させる方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to the generation of thermal energy by nuclear reactors (nuclear reactors), and more particularly to nuclear reactors exhibiting improved safety characteristics, as well as nuclear reactors. Concerning how to improve the safety characteristics of.

(発明の背景) 核動力を用いて得られる熱エネルギの2つの非常に重要
な用途は、電力の発生と工業用処理熱の発生である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Two very important uses of the thermal energy obtained using nuclear power are the generation of electrical power and the generation of industrial process heat.

電力の発生に関する限りでは、今日の技術の焦点は、英
国において使用されている大型カーボン・二酸化物で冷
却されるようにi=tされたものを除き、大型で単一体
の、水で冷却される原子炉に置かれている。そのような
水で冷却される原子炉は、約600”Fの最大の作動温
度を有し、当該温度は工業用処理熱への応用(これは普
通はより高い温度で遂行される)に対するそれらの有用
性を厳しく制限している。さらに、電力発生のためのそ
れらの使用時においてさえ、大型で単一体の、水で冷却
される原子炉はかなりの不利な特性を呈する。例として
は、許容し得る動作条件を維持するのに多大な費用がか
かることと、前記原子炉の近くで人間を放射能に晒し得
るおそれがあることである。これらの特性は、電力の発
生におけるそのような原子炉の有用性を大幅に減少させ
る。安全な動作条件を維持するのに多大な費用がかかる
ことは、そのような原子炉を使用することの経済的な実
施可能性を大幅に低下させる。また、放射能被曝から人
間を保護することに比較的大きい費用がかかることも、
動作費用および保守費用に不利な衝撃を及ぼすことにな
る。
As far as electricity generation is concerned, the focus of today's technology is on large, unitary, water-cooled systems, with the exception of the large carbon dioxide-cooled versions used in the UK. It is located in a nuclear reactor. Such water-cooled reactors have a maximum operating temperature of about 600"F, which is lower than those for industrial process heat applications, which are normally accomplished at higher temperatures. Furthermore, even in their use for electricity generation, large, unitary, water-cooled reactors exhibit considerable disadvantageous characteristics. For example: The high cost of maintaining acceptable operating conditions and the potential for exposing humans to radiation in the vicinity of the reactor are characteristics that make such Significantly reduces the usefulness of nuclear reactors.The high cost of maintaining safe operating conditions greatly reduces the economic viability of using such reactors. Also, the relatively high cost of protecting humans from radiation exposure is
This will have an adverse impact on operating and maintenance costs.

さらに、熟練労働者によって理解されることができるよ
うに、水により冷却される核反応炉が強制冷却の喪失に
晒されたとき、熱エネルギの入力(前記原子炉の燃料か
らの衰微する熱、貯蔵された熱、および前記金属と水の
反応からの熱)に基づく、前記原子炉の金属で被覆され
た燃料の昇温速度は、過度に急速となる。被覆を破損す
る結果になる温度へは秒の値で到達し、その結果、前記
原子炉の燃料要素から核分裂の産物を放出させることに
なる。
Additionally, as can be understood by those skilled in the art, when a water-cooled nuclear reactor is subjected to loss of forced cooling, the thermal energy input (decaying heat from the reactor fuel, The heating rate of the reactor's metal-coated fuel, based on stored heat and heat from the reaction of the metal and water, becomes too rapid. Temperatures which result in damage to the cladding are reached in seconds, resulting in the release of fission products from the fuel elements of the reactor.

問題の多い大型で単一体の水で冷却される原子炉の代わ
りに、前記技術は、大型で高温となり、且つヘリウム・
ガスで冷却され、且つ黒鉛で調節される原子炉へ向けら
れることができる。これらの原子炉は、カーボン・二酸
化物・ガスで冷却され且つ黒鉛で調節される設計であっ
て、その温度がカーボン・二酸化物の特性によって拘束
されるものを越えて進歩している。それらは、それらが
約1750’Fまでの高い温度で作動され得るという利
点を有し、当該温度は、効率的な電力発生のために普通
必要とされる条件下でそれらを使用することを可能にし
、また、それ以外では、広範な工業用処理熱の発生要件
に合致することとなる。
Instead of problematic large, single-body water-cooled reactors, the technology uses large, hot, and helium-cooled reactors.
It can be directed to gas cooled and graphite regulated nuclear reactors. These reactors have advanced beyond carbon dioxide gas cooled and graphite regulated designs whose temperatures are constrained by the properties of carbon dioxide. They have the advantage that they can be operated at high temperatures up to about 1750'F, which allows them to be used under conditions normally required for efficient power generation. and otherwise meet a wide range of industrial processing heat generation requirements.

これらの大型で、ヘリウム・ガスで冷却され且つ黒鉛で
調節される原子炉は、上で論じられた水で冷却される種
々なものとは反対に、かなりゆっくりの昇温速度を有す
る。核分裂の産物の放出の危険が生じる温度には、強制
循環の喪失時から数時間の経過後のみに到達することと
なる。さらに、核分裂の産物を維持Jるためにこれらの
高温の原子炉内には金属被覆が採用されていないので、
高温における金属被覆の破損の危険が未然に防止される
。そのような高温の原子炉内で遭遇される破損の態様は
、急速で激変的な破損ではなく、漸次的なものであり、
初めは、セラミック製バリヤを介して、前記原子炉コア
において見出される前記燃料粒子から核分裂の産物をゆ
っくり拡散させる(前記燃料要素の幾何学的安定性は維
持される〉。
These large, helium gas cooled and graphite regulated reactors have a much slower heating rate, as opposed to the water cooled variety discussed above. The temperature at which there is a risk of release of the products of nuclear fission is reached only after a few hours from the time of loss of forced circulation. Furthermore, since no metal cladding is employed within these high temperature reactors to preserve the products of nuclear fission,
The risk of damage to the metal coating at high temperatures is obviated. The mode of failure encountered in such high-temperature reactors is gradual rather than rapid, cataclysmic failure;
Initially, the products of fission are slowly diffused from the fuel particles found in the reactor core through a ceramic barrier (geometric stability of the fuel element is maintained).

少なからず、前項で論じられた高温のヘリウム・ガスで
冷却される原子炉にも幾つかの欠点がある。第一に、こ
れらの原子炉は、水で冷却される原子炉よりも強制循環
の喪失の作用に対してさらに抵抗を有するけれども、そ
れらも、核分裂の産物が制御されない昇温のために前記
原子炉コアから放出され得る状態に到達する。また、こ
れらの大きい寸法のため、これらの原子炉は、制all
された工場の環境で製造されることができず、野外の敷
地上で組立てられなければならない。この要件は、原子
炉の製造費用を大幅に増大させることとなる。さらに、
各々の大型の原子炉は、それが置かれる用途、およびそ
れが位置するJJ!場のために注文制作されなければな
らない。この要因も、設置1の基準化が不可能になるの
で、原子炉の製造費用を大幅に増大させる。
In no small part, the hot helium gas cooled reactors discussed in the previous section also have some drawbacks. First, although these reactors are more resistant to the effects of loss of forced circulation than water-cooled reactors, they also suffer from an uncontrolled warming of the atoms due to the products of fission. A state is reached where it can be released from the furnace core. Also, because of their large dimensions, these reactors have limited
cannot be manufactured in a protected factory environment and must be assembled on an open field site. This requirement would significantly increase the cost of manufacturing the reactor. moreover,
Each large nuclear reactor is identified by the use it is placed in and the JJ! Must be custom made for the occasion. This factor also significantly increases the cost of manufacturing the reactor, since standardization of installations 1 becomes impossible.

したがって、前記技術の状態は多くの望まれるものを残
している。
Therefore, the state of the art leaves much to be desired.

(発明の目的〉 本発明の目的は、核エネルギにより発生される熱源を提
供することであり、同熱源は、操作員の作用から独立し
た受動的な冷却手段を設けることにより、大幅な強制冷
却条件の喪失に対して、それが補償を行うことにより、
現在入手可能な熱源と比較して本質的に安全なものであ
る。
OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a heat source generated by nuclear energy, which can be significantly cooled by providing passive cooling means independent of operator action. by it compensating for the loss of the condition;
It is inherently safe compared to currently available heat sources.

本発明の他の目的は、核エネルギにより発生される熱源
を提供することであって、同熱源は、連続的に動作する
熱溜まりの形態となっている受動的な安全手段を備え付
けられ、同熱溜まりは、前記熱源の最大燃F4温度を、
核分裂の産物が放出されない値に制限するものである。
Another object of the invention is to provide a heat source generated by nuclear energy, which heat source is equipped with passive safety means in the form of a continuously operating heat sink; The heat pool has the maximum combustion F4 temperature of the heat source,
This is to limit the value to a value at which nuclear fission products are not released.

本発明のさらに他の目的は、核エネルギにより発生され
る熱源を提供することであって、同熱源は、前記冷却シ
ステムの圧力が増大する場合でも、核分裂の産物の漏れ
により環境に対して破損となる重大な危険を及ぼすこと
なく、当該熱源の連続的な動作を低減された動力レベル
で可能にするものである。
Yet another object of the present invention is to provide a heat source generated by nuclear energy, which is destructive to the environment due to leakage of products of nuclear fission, even when the pressure of the cooling system is increased. It allows continuous operation of the heat source at reduced power levels without posing a significant risk of damage.

本発明の他の目的は、前記原子炉システムから漏れる放
射性物質(例えば汚染された冷却物質における放射性材
料、または燃料要素の破裂の後に前記燃料取扱いシステ
ムから放出される粉砕された燃料要素からの放射性材料
)と大気との間の汚染につながる相互交換に対する障壁
(バリヤ)を提供することにある。
Another object of the invention is to provide radioactive material leaking from said nuclear reactor system, such as radioactive material in contaminated cooling material, or radioactive material from shredded fuel elements released from said fuel handling system after fuel element rupture. The objective is to provide a barrier to polluting interchange between the materials (materials) and the atmosphere.

本発明のさらに他の目的は、現在入手可能な大型の原子
炉よりも、より経済的に構築され、操作され、保持され
、そして退役される核エネルギにより発生される熱源を
提供することにある。
Yet another object of the invention is to provide a nuclear energy generated heat source that is more economically constructed, operated, maintained, and retired than currently available large nuclear reactors. .

これらと他の目的は、本発明により満たされる。These and other objects are met by the present invention.

(発明の説明と利点) 本発明は、その特徴の1つにおいて、高温になり且つガ
スで冷却される核反応炉システムにおける構造であり、
同構造は、前記原子炉システム内に収容された原子炉コ
ア内で発生された衰微する熱エネルギを吸収するための
受動的熱溜まり手段と、前記原子炉が臨界的で動力発生
状態にあるときに、ガス冷却剤の強制された循環の喪失
、または冷却剤の減圧とつながることにおけるそのよう
な喪失から起因する核分裂の産物の放出が防止されるよ
うに、資徴する熱エネルギを吸収するための前記熱溜ま
り手段の能力を維持するのに充分な速度で、前記熱溜ま
り手段から熱エネルギを除去するめの手段とを備えてい
る。
DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION In one of its features, the present invention is a structure in a high temperature and gas cooled nuclear reactor system;
The structure includes passive heat sink means for absorbing decaying thermal energy generated within a reactor core contained within the nuclear reactor system and when the reactor is in a critical power generating condition. for absorbing the contributing thermal energy so that the loss of forced circulation of the gaseous coolant, or the release of products of fission resulting from such loss in connection with the depressurization of the coolant, is prevented. and means for removing thermal energy from the heat sink means at a rate sufficient to maintain the capacity of the heat sink means.

その特徴の他のものにおいて、本発明は、過熱に基づく
核分裂の産物の放出を防止するように高温・ガス冷却・
核反応炉システムを製造する方法にあり、同方法は、受
動的熱溜まり手段を前記核反応炉と連係する状態に配置
し、それにより、同手段が前記核反応炉内に収容された
原子炉コアから衰微する熱エネルギを吸収すべく位置さ
れるようにすることと、前記核反応炉が臨界的で動力発
生状態にあるときに、ガス冷却剤の強制循環の喪失、ま
たは冷却剤の減圧とつながることにおけるそのような喪
失から起因する核分裂の産物の放出が防止されるよう、
衰微する熱エネルギを吸収するための前記熱溜まり手段
の能力を維持すべく、充分な速度で前記熱溜まり手段か
ら熱エネルギを除去するための手段を、前記熱溜まり手
段に対して動作可能に連係する状態に設けることとを具
備している。
Among other features, the present invention provides high-temperature, gas-cooled and
A method of manufacturing a nuclear reactor system, the method comprising: placing passive heat sink means in communication with the nuclear reactor, such that the means is connected to a nuclear reactor housed within the nuclear reactor; positioned to absorb decaying thermal energy from the core; and loss of forced circulation of the gas coolant or depressurization of the coolant when the nuclear reactor is in critical power generation conditions. so that the release of fission products resulting from such loss in coupling is prevented.
means for removing thermal energy from the thermal sink means at a sufficient rate to maintain the ability of the thermal sink means to absorb decreasing thermal energy; and operably associated with the thermal sink means. The invention also includes the following:

本発明は、その特徴のさらに他のものにおいて、小型・
高温・ガス冷却・核反応炉から過熱に基づいて核分裂の
産物が脱出するのを防止する方法にあり、同方法は、前
記核反応炉と連係する状態に配置された受動的熱溜まり
手段を用いて、前記核反応炉内に収容された原子炉コア
内に発生された衰微する熱エネルギの僅を吸収すること
と、前記核反応炉が臨界的で動力発生状態にあるときに
、ガス冷却剤の強制循環の喪失、または冷却剤の減圧に
つながることにおけるそのような喪失から起因する核分
裂の産物の放出が防止されるよう、衰微する熱エネルギ
を吸収するための前記熱溜まり手段の能力を維持すべく
充分な速度で、前記熱溜まり手段から熱エネルギを除去
することとを備えている。
In yet another feature of the present invention, the present invention is compact and compact.
A method for preventing the escape of fission products from a high-temperature, gas-cooled, nuclear reactor due to overheating, the method employing passive heat sink means placed in communication with said nuclear reactor. absorbing a fraction of the decaying thermal energy generated within the reactor core contained within the nuclear reactor; maintaining the ability of said thermal reservoir means to absorb decaying thermal energy so that loss of forced circulation of the coolant or release of products of fission resulting from such loss in leading to depressurization of the coolant is prevented; and removing thermal energy from the heat reservoir means at a rate sufficient to allow the thermal energy to be removed from the heat reservoir means.

多数の利点が本発明の実施により生じる。本発明の前記
核反応炉システムの動作は、一般的公共の健康および安
全の両方の観点から本質的に安全である原子炉の動作と
、原子炉プラントそれ自体における投資の持続する安全
性とをもたらす。なぜなら、核分裂の産物の放出が受動
的手段のみにより防止されるからである。換言すれば、
本発明によると、核分裂の産物が放出される温度が生じ
るのを防止するため、前記原子炉コアから衰微する熱エ
ネルギを消散させる必要性は、衰微する熱エネルギを前
記コアからそれの周囲の前記熱溜まりへ移送することに
より達成される。前記受動的熱消散特徴は、人為的また
は自動的な操作を用いずに動作し、それゆえ人為的また
は機械的誤りの変転から免除される。また、前記原子炉
コアにより発生された前記衰微する熱エネルギは、本発
明の強制的な冷却システムの貢献がなくても消散される
ので、本発明の核反応炉は、前記冷却システムの強制循
環の喪失時および/または前記冷却システムの加圧の増
大時においても、規模が低下された状態で動作されるこ
とができる。さらに、本発明により用意される前記原子
炉システムは、その形状のため、より容易に且つ経済的
に構築され、かつその寿命に亘ってさらに容易に且つ信
頼性を以て検査され、かつ大型のさらに特殊化された原
子炉よりも、さらに便利に保守が行われ、かつ修理され
、そして退役されることができる。
A number of advantages result from implementing the invention. The operation of said nuclear reactor system of the present invention provides an inherently safe operation of the nuclear reactor, both from the point of view of general public health and safety, and a sustained safety of the investment in the reactor plant itself. bring. This is because the release of the products of nuclear fission is prevented only by passive means. In other words,
According to the present invention, the need to dissipate the decaying thermal energy from the reactor core in order to prevent the build-up of temperatures at which the products of nuclear fission are released is explained by the need to dissipate the decaying thermal energy from the core into the This is accomplished by transferring it to a hot pool. The passive heat dissipation feature operates without human or automatic manipulation and is therefore immune to the vagaries of human or mechanical error. Moreover, the nuclear reactor of the present invention is equipped with a forced circulation of the cooling system, since the decaying thermal energy generated by the reactor core is dissipated without the contribution of the forced cooling system of the present invention. It can also be operated on a reduced scale in the event of a loss of cooling and/or an increase in pressurization of the cooling system. Furthermore, the reactor system provided in accordance with the present invention, because of its shape, is more easily and economically constructed, is more easily and reliably tested over its lifetime, and can be used in larger, more specialized They can be maintained, repaired, and retired more conveniently than standardized nuclear reactors.

以下の項において、本発明はその実施例の幾つかを示す
ためより詳細に説明される。
In the following sections, the invention will be described in more detail to illustrate some of its embodiments.

(成る好ましい実施例の説明) 本発明の核反応路システムは、典型的に、原子炉圧力容
器と、同圧力容器内に収容され且つ丸石土台状反応体を
形成するように配列された複数の燃料要素を有する原子
炉コアと、加圧され且つ強制されるガス循環システムと
を備えている。同反応炉システムは、−一同システムの
出力を越えるエネルギに対する必要性が存在マるときに
一一他の同様の核反応炉システムと組合わされて用いら
れるように適合されるのが有利である。また、同システ
ムの寸法は、成る有利な実施例においては充分に小さく
、その結果、それの製造は、敷地ではなく、制御された
工場の条件の下で実施されることが適切に可能となり、
それゆえ費用を節約する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The nuclear reactor system of the present invention typically includes a nuclear reactor pressure vessel and a plurality of reactors contained within the pressure vessel and arranged to form a cobblestone platform. It includes a reactor core with a fuel element and a pressurized and forced gas circulation system. The reactor system is advantageously adapted for use in combination with one or more other similar nuclear reactor systems - when a need exists for energy that exceeds the output of the same system. Also, the dimensions of the system are sufficiently small in the advantageous embodiments comprising, so that its manufacture can suitably be carried out under controlled factory conditions rather than on-site;
Therefore saving costs.

本発明の基本的な特徴は、前記原子炉コアから熱を除去
するために用いられる前記ガス冷却システムの動作を補
完するため、前記原子炉コアで発生される衰微する熱エ
ネルギを消散させる受動的手段を設けることにある。本
発明のこの特徴は、高温・ガス冷却原子炉の以下の特性
のため重要である。さらに詳細に説明すると、前記原子
炉が臨界的で動力発生状態にあるとき、もし、冷却剤の
循環が停止すると、あるいは、それに加えて前記冷却剤
が減圧したとするとくそれにより単位体積当たりの冷却
剤の分子機を減少させるとともに、それに従って熱を吸
収する前記冷却剤の能力を減少させ)、前記燃料の温度
が上昇する。再作動率の温度が前記原子炉を停止させて
いる温度、および前記原子炉コアの燃料要素中に使用さ
れている球状の燃料粒子から、核分裂の産物が逃げ始ま
る温度、例えば1600℃に到達することがあり得る。
A basic feature of the invention is that a passive system for dissipating the decaying thermal energy generated in the reactor core complements the operation of the gas cooling system used to remove heat from the reactor core. The purpose is to provide means. This feature of the invention is important because of the following characteristics of high temperature, gas-cooled nuclear reactors: More specifically, when the reactor is in critical power generation conditions, if the coolant circulation is stopped or, in addition, the coolant is depressurized, then the (reducing the molecular weight of the coolant and correspondingly reducing the ability of the coolant to absorb heat), the temperature of the fuel increases. The temperature of the reactivation rate reaches the temperature at which the reactor is shut down and the products of nuclear fission begin to escape from the spherical fuel particles used in the fuel elements of the reactor core, for example 1600°C. It is possible.

前記燃料粒子からの核分裂の産物の逃避は、明らかに回
避されねばならない。なぜなら、これは、それらが大気
へ逃げる可能性を増大させるとともに、それらが公共に
対する安全性の障害となり得るのを増大させるからであ
る。
Escape of the products of fission from the fuel particles must obviously be avoided. This is because this increases the likelihood of them escaping into the atmosphere and increases their potential safety hazard to the public.

しかし、本発明を用いると、前記受動的冷却手段を設け
ることは、前記原子炉が臨界的で動力発生状態にあると
きに強制的な冷却剤の循環が停止されたとしても、なら
びに前記冷却システムがさらに減圧されたとしても、前
記燃料の温度上昇(制御ロンドが挿入されていないと仮
定すると)が、前記核分裂の産物の放出される温度を越
えさせるように前記原子炉コアの温度を押し進めるには
不充分となるようにする効果を有する。したがって、本
発明は、上記した受動的冷却手段を設けることにより、
もし消散されなければ前記燃料要素から核分裂の産物を
放出させることになる原子炉コアの熱エネルギが、手動
もしくは自動的に作動される安全手段の必要性がない状
態で、また核分裂の産物の喪失がない状態で処置される
と言うことにおいて、大きく技術的に進歩している。
However, with the present invention, the provision of said passive cooling means is effective even if forced coolant circulation is stopped when said reactor is in a critical, power-producing state, as well as in said cooling system. Even if the fuel is further depressurized, the increase in temperature of the fuel (assuming no control ronds are inserted) will push the temperature of the reactor core beyond the temperature at which the products of fission are released. has the effect of making it insufficient. Therefore, by providing the above-mentioned passive cooling means, the present invention provides the following advantages:
The thermal energy of the reactor core, which if not dissipated would cause the release of fission products from the fuel element, is removed without the need for manually or automatically actuated safety measures and loss of fission products. Great technological progress has been made in that treatment can be performed without the presence of any cancer.

第1および2図のチャートは、上記のことを明確に示し
ている。第1図は、強制的冷却の喪失以来の経過時間に
対する、本発明による仮定の原子炉システムにおける燃
料の温度のプロット図である。線1は温度の限界を示し
、同温度の限界または同温度の限界の上において、前記
核燃料粒子からの核分裂の産物の拡散が開始し、それは
ここでは1600℃である。曲線2は、強制的なガス冷
却剤の循環が終了しているが、同冷却剤が適切に加圧さ
れた状態となっているときの、前記核燃料粒子における
温度を示している。曲線3は、強制的な循環が終了して
いるとき、および前記一次冷却システムが減圧されてい
るときに前記核燃料粒子内で到達される温度を描いてい
る。第1図からは、どの例においても前記核燃料要素の
温度が前記1600℃の限度に到達しないことが明らか
である。第2図には、強制的冷却の完全な喪失に従う、
本発明による仮定の原子炉システムにおける種々な位置
で到達される最大燃料温度の半径方向における輪郭が示
されている(前記システムは前記冷却剤の軸方向の流れ
により冷却される円筒状のコアを有している)。前記選
択された各位置は、本発明による原子炉システム内に典
型的に併合される構成要素の位置である(以下の第3〜
6図参照)。
The charts in Figures 1 and 2 clearly demonstrate the above. FIG. 1 is a plot of fuel temperature in a hypothetical nuclear reactor system according to the present invention versus elapsed time since loss of forced cooling. Line 1 shows the temperature limit, at or above which the diffusion of the products of nuclear fission from the nuclear fuel particles begins, which is here 1600<0>C. Curve 2 shows the temperature in the nuclear fuel particles when the forced gas coolant circulation has ended but the coolant is properly pressurized. Curve 3 depicts the temperature reached within the nuclear fuel particles when forced circulation is terminated and when the primary cooling system is depressurized. It is clear from FIG. 1 that in no case does the temperature of the nuclear fuel element reach the 1600° C. limit. Figure 2 shows that following complete loss of forced cooling,
The radial contours of the maximum fuel temperature reached at various locations in a hypothetical nuclear reactor system according to the invention are shown (the system comprises a cylindrical core cooled by an axial flow of the coolant). ). Each of the selected locations is a location of a component that is typically integrated within a nuclear reactor system according to the present invention (see 3 to 3 below).
(See Figure 6).

したがって、第2図は、前記コアの中心からの前記チャ
ート上で示された位置の半径方向距離に対するそのよう
な温度のプロット図である。前記チャートから、前記コ
ア内、前記隣接する黒鉛製反射体材料内、前記コア収容
体におけるセラミック内、前記コア収容体および前記圧
力容器壁間のガス空間内、前記圧り容固壁自体内、前記
収容容器のその壁および内壁間のエアー空間内、前記収
容容器の内壁、および収容タンク内に保持された水内に
おける温度が確認される。曲線6は、強制的な冷却剤の
循環が終了しているが、前記システムが加圧されたまま
となっているときのそれらの最大温度を示す、曲線7は
、強制的な冷却剤の循環が終了しているが、前記システ
ムが減圧されるようになっているときに到達されるそれ
らの最大温度を示している。再び、それらの最大燃料温
度は、各分裂の産物が前記燃料粒子から拡散し始まる前
記1600℃の限度に到達しない。
Accordingly, FIG. 2 is a plot of such temperature versus radial distance of the location indicated on the chart from the center of the core. From the chart, it can be seen that within the core, within the adjacent graphite reflector material, within the ceramic in the core housing, within the gas space between the core housing and the pressure vessel wall, within the pressurized solid wall itself, The temperature in the air space between the wall and the inner wall of the containment vessel, in the inner wall of the containment vessel, and in the water held in the containment tank is ascertained. Curve 6 shows those maximum temperatures when forced coolant circulation has ended but the system remains pressurized; curve 7 shows forced coolant circulation indicates their maximum temperature reached when the system is to be depressurized. Again, their maximum fuel temperature does not reach the 1600° C. limit at which the products of each fission begin to diffuse out of the fuel particles.

受動的熱溜まり手段は、本発明に従い、高温・ガス冷却
・核反応炉システム内に熱溜まりを併合させることによ
り設けられ、同熱溜まりは、前記反応炉が臨界的で動力
発生状態にあるとき、あるいは稼動を停止されて衰微す
る熱を放出しているときに、前記原子炉の強制的なガス
冷却システムが完全に作動しているか否かに関係なく、
常に前記原子炉コアにより放出される熱エネルギを吸収
する。前記熱溜まりは、一般に、典型的には水である液
体を備えているが、各反応炉システムの周辺で遭遇され
る温度で液体であるとともに、自然対流、導通、および
輻射により前記熱溜まりへ移動する前記熱エネルギの吸
収の際に気化する他の材料も適切である。同液体は、前
記原子炉コアにより放出される衰微する熱エネルギの吸
収を行うように位置される。これは、前記原子炉コアを
収容している前記原子炉圧力容器の周囲に収容容器を配
置サ−ることにより達成され、同収容容器の一部は、実
際は当該収容容器自体と一体のタンク手段である。同タ
ンク手段は、適切に、内壁および外壁を備え、これらの
間には、前記液体により占有されるための容積が存在し
ている。前記原子炉コアを収容する前記原子炉圧力容器
は、好ましくは断面が円形であり、従って前記収容容器
の一部を形成しているタンク手段は、それに対応して、
環状の形態となっている前記原子炉圧力容器の周囲に配
置される。
Passive heat sink means are provided in accordance with the present invention by merging a heat sink within a high temperature, gas-cooled, nuclear reactor system, the heat sink being provided when said reactor is in a critical, power producing state. or when the reactor is shut down and emitting waning heat, regardless of whether the forced gas cooling system of the reactor is fully operational or not.
It constantly absorbs the thermal energy released by the reactor core. The heat reservoir generally comprises a liquid, typically water, which is liquid at the temperatures encountered around each reactor system and which is accessible to the heat reservoir by natural convection, conduction, and radiation. Other materials that vaporize upon absorption of the transferred thermal energy are also suitable. The liquid is positioned to absorb decaying thermal energy emitted by the reactor core. This is achieved by placing a containment vessel around the reactor pressure vessel housing the reactor core, part of which is actually a tank means integral with the containment vessel itself. It is. The tank means suitably comprises an inner wall and an outer wall, between which there is a volume to be occupied by the liquid. The reactor pressure vessel housing the reactor core is preferably circular in cross-section, and the tank means forming part of the containment vessel are accordingly:
It is arranged around the reactor pressure vessel which has an annular configuration.

上で論じられた構造は、熱エネルギ、特に衰微する熱エ
ネルギのための溜まりを用意し、前記熱エネルギ、特に
衰微する熱エネルギは、前記原子炉コア内で発生されて
、前記原子炉圧力容器の境界へ移動し、且つ前記収容容
器および前記原子炉圧力容器間の小室内へ入り、そして
前記収容容器の前記タンク部分の内壁を通過する。前記
熱溜まりによるそのような熱エネルギの有効な吸収を連
続させるため、その吸収された熱エネルギは、前記液体
から除去され、それにより、それのさらに吸収する能力
を維持する。これは、その熱エネルギを除去するための
手段を、前記熱溜まり手段、例えば前記タンクおよびそ
の中に存在する液体と連係するように設けることにより
行われる。その除去手段は、適切には凝縮手段であり、
典型的には1つまたは複数の凝縮装置であり、それに向
けて前記熱溜まりにより放出される蒸気が、適切な導管
、または通気路等により差し向けられる。適切な凝縮装
置は、例えば自然対流で冷却されるエアー・コンデンサ
であるが、他のタイプの従来の凝縮装置も本発明におい
て利用することができる。
The above-discussed structure provides a reservoir for thermal energy, particularly decaying thermal energy, which is generated within the reactor core and directed to the reactor pressure vessel. and into the chamber between the containment vessel and the reactor pressure vessel, and pass through the inner wall of the tank portion of the containment vessel. To continue the effective absorption of such thermal energy by the heat reservoir, the absorbed thermal energy is removed from the liquid, thereby preserving its further absorption capacity. This is done by providing means for removing that thermal energy in communication with said heat sink means, such as said tank and the liquid present therein. The removal means is suitably a condensation means;
There will typically be one or more condensing devices to which the vapor released by the heat pool is directed by suitable conduits, vents, or the like. A suitable condensing device is, for example, a natural convection cooled air condenser, although other types of conventional condensing devices can also be utilized in the present invention.

前記凝縮手段は、熱エネルギが前記蒸気から充分な量だ
け除去されるように一般に寸法を設定され、それにより
、結果的に生じる液体は、前記熱溜まりにより吸収され
る衰微する熱エネルギの連続的な除去を可能にするよう
、沸騰の均衡条件を設立するために前記タンク手段へ戻
されることができる。凝縮された液体の戻しは、適切な
導管または通気路等を設けることにより達成され、これ
により前記液体は、前記収容容器の前記タンク手段へ戻
るように差し向けられることができる。
Said condensing means is generally dimensioned such that thermal energy is removed from said vapor in sufficient quantities such that the resulting liquid has a continuous stream of attenuating thermal energy absorbed by said heat pool. can be returned to said tank means in order to establish boiling equilibrium conditions to enable efficient removal. Return of the condensed liquid is achieved by providing suitable conduits or vents or the like so that the liquid can be directed back to the tank means of the containment vessel.

適切な凝縮Hn/再循環システムの例は、従来の1−バ
イブおよび2−バイブ・システムである。
Examples of suitable condensed Hn/recirculation systems are conventional 1-vibe and 2-vibe systems.

前記1−バイブ・システムにおいて、蒸気は前記凝縮手
段へ導通され、液体は、前記液体を保持している前記タ
ンク手段へ同一のバイブを介して再循環され、前記蒸気
の流れおよび液体の戻りの流れは、対向流となる。2−
バイブ・システムにおいては、前記凝縮装置へ向かう蒸
気の流れ、および前記熱溜まりへ向かう液体の戻りの流
れのそれぞれのため、別々のバイブが設けられている。
In the one-vibe system, vapor is conducted to the condensing means and liquid is recirculated via the same vibrator to the tank means holding the liquid, thereby controlling the flow of vapor and the return of liquid. The flow becomes countercurrent. 2-
In a vibrator system, a separate vibrator is provided for each flow of vapor toward the condenser and return flow of liquid toward the heat reservoir.

上記した沸騰均衡条件は、広い範囲に亘って変更される
ことができるとともに、大気圧もしくは準大気圧の下で
適切に遂行される。本発明の好ましい実施例において、
沸騰の均衡は、前記熱溜まりとして作用する水のため約
150°Fで設立される。
The boiling equilibrium conditions described above can be varied over a wide range and are suitably performed at atmospheric or sub-atmospheric pressures. In a preferred embodiment of the invention,
Boiling equilibrium is established at about 150°F due to the water acting as the heat sink.

したがって、連続的に動作する受動的な熱エネルギ消散
装置が与えられる。
Thus, a continuously operating passive thermal energy dissipation device is provided.

上記によると、過熱に基づく核分裂の産物の事故的な放
出を防止するように、高温・ガス冷却・核反応炉システ
ムを製造する方法は、前記したように、原子炉圧力容器
(前記原子炉コアを収容している)の周囲に収容容器を
配置することを有利に具備していることが、容易に理解
されるであろう。内壁および外壁を包含しているタンク
手段を備えている前記収容容器は、前記タンク手段が保
持すべく適合されている液体により前記原子炉コアから
衰微する熱エネルギを吸収するように位置される。当該
方法は、さらに、前記タンク手段と動作可能に連係する
状態に、前記衰微する熱エネルギの吸収の結果として前
記液体により放出される蒸気から熱を除去する手段を設
ける工程と、前記タンク手段および前記熱除去手段に動
作可能に連係する状態に、前記蒸気からの熱の除去の結
果として生じる液体を前記タンク手段へ戻すための手段
を設ける工程とをさらに具備している。
According to the above, a method for manufacturing a high-temperature, gas-cooled, nuclear reactor system so as to prevent the accidental release of products of nuclear fission due to overheating is based on the reactor pressure vessel (the reactor core). It will be readily appreciated that the invention advantageously comprises arranging the container around the holder (containing the holder). The containment vessel, comprising tank means including inner and outer walls, is positioned to absorb decaying thermal energy from the reactor core by means of a liquid that the tank means is adapted to retain. The method further comprises: providing in operative association with the tank means means for removing heat from vapor released by the liquid as a result of absorption of the decaying thermal energy; and providing means in operative association with the heat removal means for returning liquid resulting from the removal of heat from the vapor to the tank means.

また、上記によると、本発明は、過熱に基づく高温・ガ
ス冷却・核反応炉からの核分裂の産物の放出を防止する
有利な方法を提供する。同方法は、先に説明されたよう
に原子炉圧力容器(前記原子炉コアを収容している〉の
周囲に配置された液体の中に、前記原子炉コア内で発生
された衰微する熱エネルギの僧を吸収する工程と、前記
衰微する熱エネルギの吸収の結果として生じる液体によ
り放出される蒸気から熱エネルギを除去する工程と、前
記蒸気からの熱エネルギの除去の結果として生じる液体
を前記液体の本体へ戻す工程とを備えている。
Also in accordance with the above, the present invention provides an advantageous method of preventing the release of products of nuclear fission from a high temperature, gas-cooled, nuclear reactor due to overheating. The method involves transferring the decaying thermal energy generated within the reactor core into a liquid disposed around the reactor pressure vessel (containing the reactor core) as previously described. removing thermal energy from the vapor released by the liquid resulting from the absorption of said attenuated thermal energy; and removing the liquid resulting from the removal of thermal energy from said vapor from said liquid. and a step of returning it to the main body.

本発明のこれらの実施例と、より詳細な実施例が、図面
の幾つかの添付図に関連して以下のようにさらに説明さ
れる。
These and more detailed embodiments of the invention are further described below with reference to some of the accompanying figures of the drawings.

第3図には、高温になるとともにヘリウムにより冷却さ
れ且つ黒鉛で調節される原子炉(核反応炉)システム1
0が開示されている。同原子炉システム10は、筒状の
原子炉圧力容器12(図示のものの内部の圧力は50バ
ールに維持されている)を包含し、同原子炉圧力容器1
2は、全体的に円筒形状のものであって、鋼で作られ、
直径が約550 ctnで、高さが約2 、400Gで
ある。原子炉圧力容器12内には、筒状のコア容器14
が配置され、これも鋼で作られている。同コア容器14
は、直径が約500cxrで高さが約1 、700c!
Rである。コア容器14内の中央にはコア15が設置さ
れ、コア15は、円筒形状のものであるとともに、球状
の燃料要素16を備え、かつ口径が約2.5インチであ
る。
Figure 3 shows a nuclear reactor system 1 that is heated to high temperatures, cooled by helium, and controlled by graphite.
0 is disclosed. The reactor system 10 includes a cylindrical reactor pressure vessel 12 (the pressure inside the one shown is maintained at 50 bar).
2 is generally cylindrical in shape and made of steel;
It has a diameter of approximately 550 ctn and a height of approximately 2,400 G. Inside the reactor pressure vessel 12, there is a cylindrical core vessel 14.
is placed and is also made of steel. Same core container 14
The diameter is about 500cxr and the height is about 1,700c!
It is R. A core 15 is disposed centrally within the core container 14, and the core 15 is of cylindrical shape, includes a spherical fuel element 16, and has a diameter of approximately 2.5 inches.

コア15は、例の丸石土台(ヘッド)・タイプのものが
有利である。同丸石土台は、調節装置、冷却用の適切な
ガス流路、ならびに燃料供給および燃料除去のための簡
単な1段に安定した構造を結合させる。前記コアの直径
は、前記冷却システムのうちの強制移動される冷却剤の
循環の喪失および/または減圧が存在するときでも、核
分裂による産物の大幅な放出を排除するため、充分に低
い核燃料温度を維持するように適合されるのが好都合で
ある。
The core 15 is advantageously of the cobblestone head type. The cobblestone foundation combines a stable structure in a simple single stage for regulating equipment, suitable gas channels for cooling, and fuel supply and fuel removal. The diameter of the core is such that the nuclear fuel temperature is low enough to eliminate significant release of fission products even in the presence of forced coolant circulation loss and/or depressurization of the cooling system. Conveniently, it is adapted to maintain.

前記球状核燃料要素16の設計も重要な点である。The design of the spherical nuclear fuel element 16 is also an important point.

前記核分裂燃料の材料は、コーティングを施された粒子
の形態となっている。それは、前記燃料要素であるボー
ルの中央の行列に亘って均一に分配される。前記燃料粒
子は、核分裂による産物の放出に抗する圧力の漏らない
障壁(バリヤ)を形成するため、ピロカーボン(pyr
ocarbon)およびシリコン・カーバイドからなる
幾つかの層でコーティングされ、かつ前記コア中の黒鉛
ポールからなるベッド(土台)内に埋設され、それによ
り、前記放射性燃料粒子を幾何学的に位置決めするとと
もに、核反応の調節を達成する。そのような要素を用い
ることの1つの利点は、前記核熱量要素上に金属被覆材
料を使用することが除去されることであり、同被覆材料
は、急速に溶解されて、核分裂による産物を放出する結
果となる。反対に、本発明に従って併合される多段コー
ディングを施された燃料粒子を収容している前記球状燃
料要素は、核分裂による産物を保持するための金属性被
覆材料を欠いているので、金属被覆材料を有する燃料要
素のものを大幅に越える熱抵抗許容度を有している。前
記多段コーティングを施された燃料粒子の破損は、漸次
的で突発的な大変動ではなく、前記粒子のコーティング
を通過する核分裂による産物の拡散がゆっくりとした形
で開始し、それから幾何学的な安定性を維持された前記
燃料要素から開始する。
The fission fuel material is in the form of coated particles. It is evenly distributed over the central matrix of the fuel element balls. The fuel particles are made of pyrocarbon to form a pressure-tight barrier against the release of fission products.
ocarbon) and silicon carbide and embedded in a bed of graphite poles in the core, thereby geometrically positioning the radioactive fuel particles; Achieve regulation of nuclear reactions. One advantage of using such an element is that it eliminates the use of metal cladding materials on the nuclear caloric element, which are rapidly melted and release the products of fission. The result is In contrast, the spherical fuel elements containing multi-coated fuel particles that are merged according to the present invention lack metallic cladding material to retain the products of nuclear fission. It has thermal resistance tolerances that significantly exceed those of fuel elements with The failure of the multi-coated fuel particle is not a gradual, sudden cataclysm, but rather a slow initiation of the diffusion of fission products through the particle coating, followed by a geometric Starting with the fuel element maintained stable.

多段コーティングを施された燃料粒子および黒鉛燃料要
素を使用しているそのような、高温になり且つヘリウム
により冷却され且つ黒鉛により調節される原子炉を使用
することの他の利点は、利用され得る前記燃料のウラン
濃縮の範囲が広いことである。そのような燃料を使用す
ることを通して、本発明の増殖抵抗は、軽水原子炉と比
較して増大される。これは、本発明を実施するのに20
%もしくはそれ以下の濃縮レベルが適切であることから
結果的に由来し、当該濃縮レベルは、普通は、少なくと
もウラン235に対して「非感応的」であると見なされ
ている。さらに、前記原子炉において産出される核分裂
の結果のプルトニウムの90%までの高いパーセンテー
ジが、消費された燃料が放出される前に燃焼される。ま
た、同消費された燃料中に残存する核分裂の結果のプル
トニウムは、有清な原子である高度のプルトニウム同位
元素と混合され、かつそのような残存する核分裂の結果
のプルトニウムの臨界量が、他の原子炉タイプのプルト
ニウムよりも5倍の大きさまでそれを分離されるように
することを必要とし、それは困難である。さらに、供給
された燃料におけるウランからの同位元素の分離、およ
び消費された燃料中のプルトニウムの分離は、核爆発に
おいて使用するのに適した核分裂の可能な材料を必然的
に産出し、そのような分離は、非常に複雑で入り組んだ
装置を必要とし、且ついずれの場合も放射線学的に[ホ
ット(hot ) Jであるため、困難である。また、
前記球状の燃料要素ボールは、典型的に直径が約2.5
インチであるため、それらの大きい寸法と比較的小さい
数とが、例えば水で冷却される原子炉内で用いられる非
常に小さい核燃料小球よりも、それらを容易に仕止めら
れるようにする。
Other advantages of using such a high temperature, helium cooled and graphite conditioned reactor using multi-stage coated fuel particles and graphite fuel elements can be exploited. The fuel has a wide range of uranium enrichment. Through the use of such fuels, the breeder resistance of the present invention is increased compared to light water reactors. This requires 20
As a result, enrichment levels of % or less are generally considered to be "insensitive" to at least uranium-235. Furthermore, a high percentage of up to 90% of the fission-resulting plutonium produced in the reactor is burned before the spent fuel is released. Additionally, the remaining fission plutonium in the spent fuel is mixed with high-grade plutonium isotopes, which are pure atoms, and the critical mass of such remaining fission plutonium is Reactor-type plutonium requires up to five times the size to be separated, which is difficult. Furthermore, the separation of isotopes from uranium in the supplied fuel, and the separation of plutonium in the consumed fuel, will necessarily yield fissionable material suitable for use in a nuclear explosion, and such Separation is difficult because it requires very complex and intricate equipment and is radiologically hot in both cases. Also,
The spherical fuel element ball typically has a diameter of about 2.5 mm.
inch, their large size and relatively small number make them easier to kill than the much smaller nuclear fuel spherules used, for example, in water-cooled nuclear reactors.

前記コア容器14内には、セラミック殻20(厚さが約
2501および外径が約5001)が収納され、間膜2
0内には、黒鉛反射体18(厚さが約75cIRおよび
外径が約450z)が収納されている。制御ロンド22
が、前記黒鉛反射体18の中へ挿入するための前記原子
炉圧力容器内に配置されており、同制御ロッドは、中性
子の吸収体としての役目をする任意の適宜材料で作られ
、それにより、例えばハフニウム(hafnius )
である前記コア中の核分裂反応を制御する。前記コア容
器14は前記原子炉圧力容器12内に位置され、それに
よりガス空間24を形成し、ガス空間24は、前記コア
の中心より約250から約275CImまで半径方向へ
延在する。収容容器26は内壁30を有し、同内里30
は、上部および底部と一緒に圧力容器(これの中の圧力
は約1バールに維持されている)ともなっており、これ
は前記原子炉圧力容器を収納している。前記部分30は
高さが約4,300cIIである。その部分は、原子炉
圧力容器12の周囲に配置され且つ同原子炉圧力容器1
2がら離間され、それゆえ、前記コアの中心より約28
0から約380cmまで半径方向へ延在している前記2
つの容器間に小室28を形成している。前記収容容3は
、それ自体、前記コアの中心から約380cI4の箇所
の内部タンク壁30と、前記コアの中心から約5003
の箇所の外部タンク壁32とを包含し、これらはタンク
34を形成するために互いに協働し、タンク34は、例
えば第3図に示されているように水36(前記コア中心
より約380から約5001:lIlまで半径方向へ延
在している)である液体を保持するように適合されてい
る。タンク34の内部は、1本のパイプの導通路システ
ム38を介してコンデンサ(凝縮装置)40と連通し、
コンデンサ40は自然対流により空気で冷却される。
A ceramic shell 20 (having a thickness of about 250 mm and an outer diameter of about 500 mm) is housed within the core container 14, and the mesenterium 2
A graphite reflector 18 (having a thickness of approximately 75 cIR and an outer diameter of approximately 450 z) is housed inside the 0. control rondo 22
is located in the reactor pressure vessel for insertion into the graphite reflector 18, the control rod being made of any suitable material that acts as a neutron absorber, thereby , such as hafnium
The nuclear fission reaction in the core is controlled. The core vessel 14 is positioned within the reactor pressure vessel 12, thereby defining a gas space 24 that extends radially from about 250 to about 275 CIm from the center of the core. The storage container 26 has an inner wall 30.
together with the top and bottom part also constitute a pressure vessel (in which the pressure is maintained at approximately 1 bar), which houses the reactor pressure vessel. Said section 30 has a height of approximately 4,300 cII. The portion is located around the reactor pressure vessel 12 and is connected to the reactor pressure vessel 1.
2 and therefore about 28 mm from the center of said core.
said 2 extending radially from 0 to approximately 380 cm.
A small chamber 28 is formed between the two containers. The containment volume 3 itself has an internal tank wall 30 approximately 380 cI4 from the center of the core and approximately 5003 cI4 from the center of the core.
and an external tank wall 32 at a point , which cooperate with each other to form a tank 34 , which includes water 36 (approximately 380 m from the center of the core) as shown in FIG. extending radially from approximately 5001:lIl). The interior of tank 34 communicates with a condenser 40 via a single pipe conduit system 38;
The condenser 40 is cooled with air by natural convection.

本発明のこの実施例および他の実施例の両方における、
前記原子炉圧力容器コア収容体および収容容器は、少な
くとも前記原子炉核の衰微する熱エネルギの熱溜まりま
での走行経路に沿う位置で絶縁されないのが好ましく、
それにより、その熱エネルギの伝達率を最小にすること
が容易に理解される。前記原子炉圧力容器、コア収容体
および収容容器は、典型的に例えば鋼である金属から製
造される。
In both this and other embodiments of the invention,
Preferably, the reactor pressure vessel core accommodating body and the accommodating vessel are not insulated at least at a position along a traveling route to a heat pool of decaying thermal energy of the reactor core,
It is easily understood that this minimizes the rate of transfer of thermal energy. The reactor pressure vessel, core enclosure and containment vessel are typically manufactured from metal, for example steel.

本発明の有利な特徴は、収容容器26および前記原子炉
圧力容器1211Jの前記小室28の一部が、前記原子
炉圧力容器の下方に配置されていることである。この特
徴を併合する幾つかの実施例において、前記部分の体積
は、前記水(または他の液体)の任意畿を収納するよう
充分に大きく、それゆえ、量水(または他の液体)は、
確かに前記タンク手段から前記小室内へ漏れる可能性の
あるものであるけれども、当該漏れだ液体は、前記原子
炉圧力容器下に保持されるとともに、同原子炉圧力容器
のレベルよりも低い安定した液体レベルを有することに
なる。
An advantageous feature of the invention is that the containment vessel 26 and a portion of the chamber 28 of the reactor pressure vessel 1211J are located below the reactor pressure vessel. In some embodiments that incorporate this feature, the volume of the portion is large enough to accommodate any volume of the water (or other liquid), such that the amount of water (or other liquid) is
Although it is possible for leakage from the tank means into the chamber, the leaked liquid is retained below the reactor pressure vessel and at a stable level below the reactor pressure vessel level. It will have a liquid level.

前記原子炉コア、包囲する構成要素、原子炉圧力容器お
よび収容容器は、原子炉ガス冷却システムと作動可能に
連係され、同原子炉ガス冷却システムにより、前記コア
内に発生された熱エネルギは、電力の発生、工業用処理
熱の供給等の目的のために除去され且つ他の位置へ移送
される。前記原子炉コア15の冷却は、比較的低温の一
部ガス冷却剤を用意することにより大きく達成され、同
−一部ガス冷却剤は、(前記コアの構成要素および条件
に対して不活性であるとともに、熱エネルギを吸収する
他のガスでもよいけれども)約300℃の温度のヘリウ
ムである。同ヘリウムは、典型的に軸方向(すなわら前
記コアの長手軸心と同一の方向)において前記コアを通
過するように通される。したがって、第3図における比
較的低温の原子炉冷却ガスは、直径が約185 cr+
fである導管44内で前記原子炉コアへ導通される。当
該比較的低温のガスは、単一または複数の通路42を通
して上方へ循環され、次に、コア収容体14内に保持さ
れたコア15を通る軸心方向の流の方向内で下方へ通さ
れる。前記ヘリウム・ガスは、それが球体の燃料要素1
6を通過する間に、それらの燃料要素における核分裂の
可能な材料により発生された感応性の熱であって、「ホ
ット」になり、かつその温度が約900℃まで増大して
いる感応性の熱を吸収する。
The reactor core, surrounding components, reactor pressure vessel, and containment vessel are operatively associated with a reactor gas cooling system, whereby thermal energy generated within the core is It is removed and transported to other locations for purposes such as generating electricity, providing heat for industrial processes, etc. Cooling of the reactor core 15 is largely achieved by providing a relatively low temperature, part-gas coolant (inert to the core components and conditions). Helium at a temperature of approximately 300°C (although other gases that absorb thermal energy may also be used). The helium is typically passed through the core in an axial direction (ie, in the same direction as the longitudinal axis of the core). Therefore, the relatively cold reactor cooling gas in FIG. 3 has a diameter of about 185 cr+
f into the reactor core in a conduit 44. The relatively cool gas is circulated upwardly through the passage or passages 42 and then passed downwardly in the direction of axial flow through the core 15 held within the core housing 14. Ru. The helium gas is a spherical fuel element 1.
6, the sensitive heat generated by the fissile material in their fuel elements becomes "hot" and its temperature increases to about 900°C. absorb heat.

同ヘリウム・ガスは、コア15の底部に現れるとともに
、導管4Gへ導通され、導管46は直径が約110備で
あるとともに、導管44内に同心的に配置されている。
The helium gas appears at the bottom of core 15 and is conducted into conduit 4G, conduit 46 having a diameter of about 110 mm and being disposed concentrically within conduit 44.

前記の現時点でホットとなっているヘリウムは、導管4
6を通って前記原子炉圧力容器12の外部へ流れるとと
もに、混合装置48の中へ流れ、混合装置48は、熱交
換システム49の一部を形成し、熱交換システム49は
、圧力容器51および収容容器26の包囲部分内に収容
され、当該包囲部分は参照符号26[3で指示され(こ
れは高さが約4 、300crRおよび直径が約500
1の円筒状である)でいる。
The helium, which is currently hot, is in conduit 4.
6 to the outside of the reactor pressure vessel 12 and into a mixing device 48, which forms part of a heat exchange system 49, which is connected to the pressure vessel 51 and It is housed within an enclosed portion of a containment vessel 26, designated by the reference numeral 26[3, which has a height of approximately 4 cm, 300 crR and a diameter of approximately 500 cm.
It has a cylindrical shape of 1).

図示のように、一次の「ホット」ヘリウム(または他の
冷却剤)ガスは、前記原子炉圧力容器のごとき前記原子
炉システムの圧力収容用構成要素とは接触しないように
保持されるのが好ましい。
As shown, primary "hot" helium (or other coolant) gas is preferably kept out of contact with pressure containment components of the reactor system, such as the reactor pressure vessel. .

したがって、第3図のシステムにおいて、前記一次の「
ホット」のヘリウム・ガスは、コア15から現れるとき
、導管46内へ且つ導管4Gを通って流れ、その結果、
それは、例えばガス空間24内で原子炉圧力容器12と
は接触できなくなる。
Therefore, in the system of FIG.
As the "hot" helium gas emerges from core 15, it flows into conduit 46 and through conduit 4G, so that
It can no longer come into contact with the reactor pressure vessel 12, for example in the gas space 24.

熱交換システム49において、前記一次冷却ヘリウムは
、同一次冷却ガスから熱エネルギを除去し、かつそのエ
ネルギをどこかへ移送する目的のため、この場合的20
0℃のヘリウム(しかし、これの代わりに前記一次冷却
剤として他の単一もしくは複数のガス)である二次冷却
ガス体と熱を移送する関係へ導かれる。
In the heat exchange system 49, the primary cooling helium is used in this case for the purpose of removing thermal energy from the same cooling gas and transferring that energy somewhere.
It is brought into heat-transferring relationship with a secondary cooling gas body that is helium at 0° C. (but alternatively, other gas or gases as the primary coolant).

第3図から理解することができるように、前記熱交換シ
ステムは、原子炉圧力容器12の外側における図示の実
施例中に設置されている。しかし、本発明の幾つかの実
施例においては、同熱交換システムを次の第4および6
図に示されているように前記原子炉圧力容器内に位置さ
せることも有利である。
As can be seen from FIG. 3, the heat exchange system is installed in the illustrated embodiment outside the reactor pressure vessel 12. However, in some embodiments of the invention, the same heat exchange system may be
It is also advantageous to locate it within the reactor pressure vessel as shown in the figure.

熱交換システム49は支持カバー片50を備え、これは
同熱交換体の殻もしくは流れ用スカート66の右側から
垂れ下っている。二次の[コールド(COld)」ヘリ
ウム・ガス・ヘッダー(頭部分離体)56が、支持カバ
ー50と一体になっている。熱交換は、前記一次の「ホ
ット」ヘリウム・ガスを、混合装置48から容積52(
直径が約260cmおよび高さが約1700cII)の
中へ上向きの方向で通すとともに、同時に二次の「コー
ルド」ヘリウム・ガスを導管55からヘッダー56へ通
して下向きの方向で容積52の中へ通すことにより発生
し、その結果、当該2つのガス体は、互いに対向流の関
係になる。これは、容積52中に、1本またはそれより
も多い本数の、完全に除去可能および交換可能な螺線形
の(他の形状も有用であるけれども)管の束(簡単にす
る目的のため図示されていない)を設置することにより
効果的に行われ、当該複数の管は支持カバー50から吊
下され、前記一次の「ホット」ヘリウム・ガスは、前記
螺線形の管の周囲で上方へ通され、その間に前記二次の
「コールド」ガスが同螺線形の管を通って下方へ通過さ
れ、そして前記一次の「ホット」ヘリウム・ガスの熱エ
ネルギが、前記二次の「コールド」ヘリウム・ガスへ伝
達される。前記二次ヘリウム・ガスの温度は、約200
℃から約900℃まで上昇され、また前記一次ヘリウム
・ガスの温度は、それに対応して約900℃から約30
0℃まで下降される。
The heat exchange system 49 includes a support cover piece 50 depending from the right side of the heat exchanger shell or flow skirt 66. A secondary "cold" helium gas header 56 is integral with the support cover 50. Heat exchange involves transferring the primary "hot" helium gas from mixing device 48 to volume 52 (
approximately 260 cm in diameter and approximately 1700 cm in height) in an upward direction, while simultaneously passing secondary "cold" helium gas from conduit 55 to header 56 in a downward direction into volume 52. As a result, the two gas bodies are in a counterflow relationship with each other. This includes a bundle of one or more fully removable and replaceable spiral (although other shapes are also useful) tubes (not shown for simplicity purposes) in volume 52. The plurality of tubes are suspended from a support cover 50, and the primary "hot" helium gas is passed upwardly around the spiral tubes. while the secondary "cold" gas is passed downwardly through the spiral tube, and the thermal energy of the primary "hot" helium gas is transferred to the secondary "cold" helium gas. transmitted to the gas. The temperature of the secondary helium gas is about 200
°C to about 900 °C, and the temperature of the primary helium gas correspondingly increases from about 900 °C to about 30 °C.
The temperature is lowered to 0°C.

そのように冷却された前記一次ヘリウム・ガスは、前記
支持カバー50の下方へ向けられるとともに、環状領域
64を通過するように導かれ、環状領[64は、(直径
が約3001および高さが約1,700cptの)熱交
換装置設54と、(直径が約400CIRおよび高さが
約1 、700atrの)流れ用スカート66とにより
設定されている。前記一次の「コールド」ヘリウム・ガ
スは、環状空間64を通り導管68まで下方へ移動し、
かつ導管68を通ってそれはガス循環装置?ff(送風
装置) 70へ導通される。循環装置70は、前記一次
の「コールド」ヘリウム・ガスを外側導管44へ戻し、
導管44を通ってそれはコア収容体14内の原子炉コア
15戻るように導通され、それにより再び前記球状の燃
料要素16から熱エネルギを吸収する。ガス循環装ra
70を駆動するモーターは、電動モーターであって、潤
滑剤等がない状態で作動する能力のあるガスもしくは磁
気的軸受を取り付けられたものであるのが好ましい。同
装置は、加圧された収容容器部分26Bの範囲内で前記
中間熱交換装置上へ取り付けられる。これは、前記ガス
循環装置70が1tJ記加圧された収容容器の範囲内に
配置されることを可能にする。なぜなら、一定に維持す
る可動部品の必要性が排除されるからである。本発明の
有利な実施例においては、前記原子炉システムの圧力境
界へ突入する密閉可動部品の必要性が除去される。
The primary helium gas so cooled is directed below the support cover 50 and guided through an annular region [64] having a diameter of approximately 300 mm and a height of 1,700 cpt) and a flow skirt 66 (approximately 400 CIR in diameter and 1,700 atr in height). The primary "cold" helium gas travels downwardly through annular space 64 to conduit 68;
And through conduit 68 is it a gas circulation device? Conducted to ff (air blower) 70. Circulator 70 returns the primary "cold" helium gas to outer conduit 44;
Through the conduit 44 it is conducted back to the reactor core 15 in the core housing 14, thereby absorbing thermal energy again from said spherical fuel element 16. gas circulation system ra
The motor driving 70 is preferably an electric motor fitted with gas or magnetic bearings capable of operating without lubricant or the like. The device is mounted on the intermediate heat exchange device within the pressurized containment vessel section 26B. This allows the gas circulation device 70 to be placed within the confines of a 1tJ pressurized containment vessel. This is because it eliminates the need for moving parts to remain constant. In an advantageous embodiment of the invention, the need for closed moving parts that enter the pressure boundaries of the nuclear reactor system is eliminated.

同時に、現時点では既に約900℃の温度まで加熱され
ている前記二次ヘリウム・ガスは、二次の「ホット」ヘ
リウム・ガス・ヘッダー58の中へ流れ、それを通して
、それはく直径が約100C!Rおよび高さが約1,9
00cNの)二次「ホット」ガス管60中へ導通される
。同二次の「ホット」ヘリウム・ガスは、管60を通し
て上方へ導通され且つ前記熱交換システムの外側の他の
位置まで導通され、当該他の位置でそれは、電力の発生
または工業的処理熱等の用意のために採用される。
At the same time, said secondary helium gas, which at the moment is already heated to a temperature of about 900C, flows into a secondary "hot" helium gas header 58 through which it has a diameter of about 100C! R and height approximately 1,9
00 cN) into a secondary "hot" gas line 60. The same secondary "hot" helium gas is conducted upwardly through tube 60 and to another location outside the heat exchange system where it is used for power generation or industrial processing heat, etc. adopted for the preparation of

上記の論述から明らかなように、前記一次および二次の
ガス冷却剤は、熱を移送する関係にあるけれども、物理
的には混合されない。本発明の好ましい一実施例である
当該一次および二次冷却システムのこの分離のため、燃
料要素16の外へ漏れて前記循環している一部ヘリウム
冷却ガス中へ漏れる核分裂の結果の産物による前記二次
ヘリウム・ガスの汚染の可能性が最小にされる。同様に
、前記原子炉一次ヘリウム・ガス冷却剤は、前記二次ヘ
リウム・ガス冷却剤が一削記ガス冷却ループの処理側で
一汚染されるようになる場合でも、そのような手段によ
り汚染から保護される。
As is clear from the above discussion, the primary and secondary gas coolants, although in a heat transfer relationship, are not physically mixed. Due to this separation of the primary and secondary cooling systems, which is a preferred embodiment of the present invention, this is due to the products of fission leaking out of the fuel element 16 and into the circulating helium cooling gas. The possibility of contamination of secondary helium gas is minimized. Similarly, the reactor primary helium gas coolant is free from contamination by such means even if the secondary helium gas coolant becomes contaminated on the process side of the gas cooling loop. protected.

他の有利な実施例において、前記一次および二次ガス冷
却剤は人気よりも高い圧力に維持される。
In another advantageous embodiment, the primary and secondary gas coolants are maintained at a higher pressure than normal.

これらの圧力は、前記燃料要素16および前記一次冷却
剤の間と、−1記一次および二次冷却剤の間とにおける
全体の熱伝遠効率を最適にするため、ならびにコアの圧
力降下およびガス循環装置70のポンプ作動力に鑑みて
選択される。本発明の好ましい一実施例の図示において
、ヘッダー56を通して中へ供給され且つヘッダー58
から除去される前記二次冷却剤の圧力は、前記原子炉コ
アを通して循環される前記一次冷却剤のものよりも高い
レベルに維持される。したがって、前記2つのシステム
間に漏れがある場合、流れは、前記二次システムの放射
性汚染を可能な程度まで最も良く防止するよう、前記二
次側から前記一次側へ向かうことになる。
These pressures are selected to optimize overall heat transfer efficiency between the fuel element 16 and the primary coolant, and between the primary and secondary coolants, and to reduce core pressure drop and gas It is selected in consideration of the pump operating force of the circulation device 70. In one illustration of a preferred embodiment of the invention, a header 56 is fed into the header 56 and a header 58 is fed into the header 58.
The pressure of the secondary coolant removed from the reactor core is maintained at a higher level than that of the primary coolant circulated through the reactor core. Therefore, if there is a leak between the two systems, flow will be directed from the secondary side to the primary side to best prevent radioactive contamination of the secondary system to the extent possible.

さらに、前記収容容器26はそれ自体圧力容器であり、
それゆえ、それは前記原子炉冷却システムから逃げる全
ての汚染された原子炉冷却ガスを閉じ込める役目をする
。したがって、前記タンク手段34の前記内壁30は、
そのような漏れた冷却ガスのための初期の汚染バリヤ(
障壁)として機能し、またその外壁32は、同内壁が漏
れる場合に二次汚染バリヤとして、および激突バリヤと
して機能する。
Furthermore, the storage container 26 is itself a pressure container,
It therefore serves to contain all contaminated reactor cooling gases escaping from the reactor cooling system. Accordingly, the inner wall 30 of the tank means 34 is
An initial contamination barrier for such leaked cooling gas (
Its outer wall 32 also acts as a cross-contamination barrier in case the same inner wall leaks, and as a crash barrier.

本発明による前記原子炉システム10が普通に作動して
いるとき、前記原子炉コア15と熱移送をする関係にあ
るガス冷却剤の強制された循環は、前記コアにおいて発
生される熱エネルギの大部分を吸収するように行われる
。それにもかかわらず、より少量の熱エネルギが前記コ
アから前記原子炉圧力容器12の壁まで移動する。同原
子炉圧力容器壁は、はぼ200℃(392’F )まで
加熱され、これは前記冷却ガスの入口温度よりも僅かに
低い。前記絶縁されていない原子炉圧力容器壁へ浸透す
る熱エネルギは、主として対流および輻射により、その
壁および前記絶縁されていない汚染容器壁間の空間を横
切って移動し、前記収容容器および前記原子炉圧力容器
間の前記小室内の空間は、典型的に空気により占有され
るが、幾つかの他の同様のガスまたはガスの混合体によ
る占有も許容される。次に、前記熱エネルギは、前記収
容容器の前記タンク部分の絶縁されていない内壁を通っ
て移動する。この壁を通る導通による熱の流れは、前記
環状に外形を形作られたタンク内の水により吸収され、
量水は次に沸騰する。同液体により発生される蒸気は前
記凝縮ユニット40まで上昇する。
During normal operation of the nuclear reactor system 10 according to the present invention, the forced circulation of gas coolant in heat transfer relationship with the reactor core 15 contributes to the large amount of thermal energy generated in the core. It is done to absorb parts. Nevertheless, a smaller amount of thermal energy is transferred from the core to the walls of the reactor pressure vessel 12. The reactor pressure vessel walls are heated to approximately 200°C (392'F), which is slightly lower than the cooling gas inlet temperature. Thermal energy penetrating into the uninsulated reactor pressure vessel wall is transferred primarily by convection and radiation across the space between that wall and the uninsulated contaminated vessel wall, and is transferred to the containment vessel and the reactor vessel by convection and radiation. The space within the chamber between the pressure vessels is typically occupied by air, but occupation by some other similar gas or mixture of gases is also permissible. The thermal energy then travels through the uninsulated inner wall of the tank portion of the containment vessel. The flow of heat due to conduction through this wall is absorbed by the water in the annularly shaped tank;
Quantify the water and then bring it to a boil. The vapor generated by the liquid rises to the condensing unit 40.

同凝縮装置からの空気の排除の後、その沸騰/凝縮飽和
温度および圧力は、前記熱溜まりから受は取られる前記
熱負荷に対する前記凝縮装置の能力により決定される値
で安定する。このシステムの動力学は、従来の加熱シス
テムのものと同様である。この実施例において前記安定
する温度は、前記水の感応性熱吸収能力をこの温度より
も高く最大にするため、約65℃(150’F)である
After removal of air from the condenser, the boiling/condensation saturation temperature and pressure stabilize at a value determined by the condenser's capacity for the heat load taken from the heat reservoir. The dynamics of this system are similar to those of conventional heating systems. The stabilizing temperature in this example is about 65°C (150'F) to maximize the sensitive heat absorption capacity of the water above this temperature.

それゆえ、普通の動作条件下では、本発明の原子炉シス
テムは、前記原子炉圧力容器壁から大気までの熱移送手
段を併合し、当該手段は、連続的に作動するとともに、
自然の熱的力により完全に駆動され、それにより緊急の
場合の自動的始動または操作員による作動開始の必要性
を排除する。
Therefore, under normal operating conditions, the nuclear reactor system of the invention incorporates means for transferring heat from said reactor pressure vessel wall to the atmosphere, said means operating continuously and
It is fully powered by natural thermal forces, thereby eliminating the need for automatic start-up or operator initiation in case of an emergency.

勿論、上記の連続的な動作は、前記システムからの熱の
連続的な損失に結果としてつながる。しかし、その損失
は小さく且つ最小にされる。なぜなら、前記原子炉圧力
容器は、比較的低い温度の冷却ガスにより冷却されるか
らである。その小さい熱損失は、しかし、下記において
説明されるように、強制されたガス循環が失われるよう
な緊急の条件下で、ガス冷却剤の圧力が減少するときで
も、前記原子炉を冷却するための受動の手段を設けるこ
との利点により、相殺以上のものとなる。
Of course, the above continuous operation results in continuous loss of heat from the system. However, the losses are small and minimized. This is because the reactor pressure vessel is cooled by cooling gas at a relatively low temperature. That small heat loss cools the reactor even when the gas coolant pressure decreases, however, under emergency conditions where forced gas circulation is lost, as explained below. This is more than offset by the benefits of providing a passive means of

前記原子炉が臨界的で動力を発生しているときにガス冷
却剤の強制循環が妨害された場合、前記原子炉の燃料要
素の温度は(制御ロッドが挿入されていないと仮定する
と)、前記原子炉の設計において固有の再作動率を否定
する温度により前記原子炉が操業休止にされる点まで上
昇する。前記原子炉コアからの衰微する熱エネルギの充
分に大きい間が、前記原子炉燃料要素より前記熱溜まり
まで離れるように導通され、それから前記原子炉システ
ムの外部へ、および大気中へ導通されるので、前記原子
炉システムの温度は一削記ガス冷却剤の強制循環が失わ
れ、同ガス冷却剤の圧力が減少したときでも一充分には
増大されず、それにより、前記燃料の湿度を、核分裂に
よる産物が放出され始まる温度を越えるようにさせる。
If the forced circulation of gas coolant is interrupted when the reactor is critical and generating power, the temperature of the fuel elements of the reactor (assuming no control rods are inserted) will be Temperatures that negate the re-operation rate inherent in the reactor design rise to the point where the reactor is shut down. A sufficiently large amount of decaying thermal energy from the reactor core is conducted away from the reactor fuel element to the heat pool, and then to the exterior of the reactor system and into the atmosphere. , the temperature of the reactor system is not sufficiently increased even when forced circulation of the gas coolant is lost and the pressure of the gas coolant is reduced, thereby reducing the humidity of the fuel The temperature at which products begin to be released is exceeded.

特に前記ガス冷却剤の圧力減少、すなわち前記ガス冷却
システムからの原子炉冷却の大幅な喪失の場合、本発明
の成る実施例の有利な特徴は、前記収容容器2Gおよび
前記原子炉圧力容器12間の前記小室28の容積が充分
に小さく、その結果、前記冷却システムからの前記小室
内への漏れ一制御されない漏れでも−は、前記システム
を完全には減圧させないことである。むしろ、前記収容
容器は圧力容器であり、また前記小室は有利な小容積の
ものであるため、同小室内および前記原子炉冷却システ
ム内には、平衡する圧力が設立され、これは、好ましい
もので大気圧よりも充分に高い。好ましくは、前記小室
の容積は、前記一次冷却システムの容積とほぼ同一であ
るか、あるいはより小さく、その結果初期の冷却剤圧力
の少なくとも半分が維持される。したがって、充分に高
密度のガス冷却剤が維持され、それゆえ前記冷却システ
ムによる熱移送が依然として前記原子炉燃料要素からの
熱エネルギの除去に貢献し、その結果低減されたレベル
において前記原子炉の連続的な作動を可能にする。さら
に、前記収容容器および原子炉圧力容器間の前記小室内
の圧力が増大され、それゆえ同小室を占有する前記ガス
の密度が増大されるので、前記原子炉圧力容器壁および
収容容器壁間の材料の熱伝導性が増大され、この増大さ
れた伝導性は、前記原子炉コアから前記熱温まりまでの
熱移送の効率を増大させる。したがって、前記受動の熱
演散手段の動作も強化される。
Particularly in the case of a pressure reduction of the gas coolant, i.e. a significant loss of reactor cooling from the gas cooling system, an advantageous feature of embodiments of the invention is that between the containment vessel 2G and the reactor pressure vessel 12 The volume of the chamber 28 is small enough that leakage from the cooling system into the chamber - even uncontrolled leakage - will not completely depressurize the system. Rather, since the containment vessel is a pressure vessel and the chamber is of advantageously small volume, an equilibrium pressure is established in the chamber and in the reactor cooling system, which is advantageous. is sufficiently higher than atmospheric pressure. Preferably, the volume of the chamber is approximately the same as, or smaller than, the volume of the primary cooling system, so that at least half of the initial coolant pressure is maintained. Thus, a sufficiently dense gaseous coolant is maintained such that heat transfer by the cooling system still contributes to the removal of thermal energy from the reactor fuel elements, so that at a reduced level the reactor Allows continuous operation. Furthermore, the pressure in the chamber between the containment vessel and the reactor pressure vessel is increased, and therefore the density of the gas occupying the same chamber is increased, so that the pressure between the reactor pressure vessel wall and the containment vessel wall is increased. The thermal conductivity of the material is increased, and this increased conductivity increases the efficiency of heat transfer from the reactor core to the thermal warmer. Therefore, the operation of the passive heat dissipation means is also enhanced.

第3図に示された本発明の実施例の他の有利な特徴は、
前記収容容器26の下方に燃料取扱い空間76を設けた
ことである。当該燃料取扱い空間は、コア収容体14の
範囲内に収納された前記原子炉コアと導管74を介して
連通している。燃料取扱い空間76は、種々な導管、お
よび通気路、ならびに機械的装置を収容しており、これ
らは、コア収容体14内における前記丸石ベッド状コア
の底部か球状燃料要素を受けるように適合されていると
ともに、それらを検査し、かつコア収容体14の上部で
それらを前記荒石ベッド状コア内へ戻すように循環させ
、あるいは消費された燃料の処分のためにそれらを迂回
させるようにさらに適合されている(前記燃料取扱い空
間内の前記通気路および機械的装置、ならびに前記球状
燃料要素を再循環させるための前記導管手段は簡単にす
るために図示されていない)。そのような構成を有する
ことにより、導管74または他の燃料取扱い装置の破裂
は、考慮に入れなければならない確かに起こり得る事故
状態である。より詳細に説明すると、上記硬類の破裂、
すなわち充分に大きくて、前記球状燃料要素の成るもの
が充分な速度を以て前記燃料取扱い装置を吹き飛ばし、
その結果それらを衝突時に粉砕するようにさせるほどの
破裂は、核分裂の産物を放出させる結果となる。しかし
、本発明による収容容器26を設けることは、その場合
の大気と入れ代わる汚染に対して保護を行なう。なぜな
ら、前記水を充満されたタンク34は、生物学的な遮蔽
体として作用し、また前記収容容器の前記均衡は、放射
性汚染を中に閉じ込めることにおいて有効でもある。
Other advantageous features of the embodiment of the invention shown in FIG.
A fuel handling space 76 is provided below the storage container 26. The fuel handling space communicates with the reactor core housed within the core housing 14 via a conduit 74 . The fuel handling space 76 contains various conduits and vents and mechanical devices adapted to receive the spherical fuel element from the bottom of the cobblestone bed core within the core housing 14. further adapted to inspect them and circulate them back into the rough bed core in the upper part of the core receptacle 14 or to divert them for disposal of spent fuel. (the vent passages and mechanical devices in the fuel handling space and the conduit means for recirculating the spherical fuel elements are not shown for simplicity). With such a configuration, rupture of conduit 74 or other fuel handling equipment is a certainly possible accident condition that must be taken into account. To explain in more detail, rupture of the above-mentioned hard object,
i.e. large enough that said spherical fuel element blows away said fuel handling device with sufficient velocity;
A rupture that causes them to shatter upon impact results in the release of fission products. However, the provision of the containment vessel 26 according to the invention provides protection against contamination replacing the atmosphere in that case. Because the water-filled tank 34 acts as a biological shield, the balance of the containment vessel is also effective in containing radioactive contamination.

他の留意すべき特徴は、前記小室28も適切に形作られ
ており、その結果、タンク34の内面および原子炉圧力
容器12の外面の両方が、定期的な非破壊試験結果のた
めに完全に接近し得るものとなる。
Another noteworthy feature is that the chamber 28 is also suitably shaped, so that both the inner surface of the tank 34 and the outer surface of the reactor pressure vessel 12 are completely sealed for periodic non-destructive test results. It becomes something that can be approached.

勿論、幾つかの例において、そのような非破壊試験検査
を可能にするその小室の形状、ならびに同小室が漏れた
水を前記原子炉圧力容器のレベルよりも小さい体積に収
容するように同小室を形作ることの望ましさは、一次冷
却ガスの制御されない漏れがある場合に均衡圧力を最大
にするための前記小室の容積の最小化に匹敵する考慮事
項であることも事実であり得る。しかし、そのような事
情においては、前記小室の容積を前記一次冷却気体の体
積のそれと比較し得る量に維持するための選択から離れ
ることが許容される。なぜなら、低い冷却剤の漏れの均
衡圧力が許容されるからである。
Of course, in some instances, the shape of the chamber allows for such non-destructive testing, and the chamber is configured such that the chamber contains leaked water in a volume smaller than the level of the reactor pressure vessel. It may also be true that the desirability of shaping the chamber is a consideration comparable to the minimization of the volume of said chamber in order to maximize the equilibrium pressure in the case of uncontrolled leakage of the primary cooling gas. However, in such circumstances it is permissible to depart from the option of maintaining the volume of the chamber at an amount comparable to that of the volume of the primary cooling gas. This is because a low coolant leak equilibrium pressure is allowed.

いずれにせよ、前記小室の容積を可能な程度まで最小化
することにより、そのような均衡圧力を実施可能な値と
同じ値に維持するのが望ましい。
In any case, it is desirable to maintain such equilibrium pressure at the same value as practicable by minimizing the volume of the chamber to the extent possible.

第4および5図には、本発明の代わりの実施例が示され
ている。原子炉(核反応炉)システム100は、絶縁さ
れていない鋼製の原子炉圧力容器102を具備し、原子
炉圧力容器102は、全体が円筒形状のものであって、
その中において、この実施例では圧力が50バールに維
持されている。同原子炉圧力容器内には、全体が円筒状
のコア収容体104が配置され、これも鋼で製造され且
つ絶縁されていない。同コア収容体の中には複数の球状
の燃料要素106が配置され、燃料要素106は、同燃
料要素内に埋設され且つ多段のコーティングを施された
燃料粒子を有し、これらは環状形態の丸石ベッド(土台
)状コア107の中に配列されている。
An alternative embodiment of the invention is shown in FIGS. 4 and 5. A nuclear reactor (nuclear reactor) system 100 includes a reactor pressure vessel 102 made of non-insulated steel, and the reactor pressure vessel 102 has an overall cylindrical shape,
Therein, in this example the pressure is maintained at 50 bar. A generally cylindrical core housing 104 is disposed within the reactor pressure vessel, which is also made of steel and is not insulated. A plurality of spherical fuel elements 106 are disposed within the core housing, and the fuel elements 106 have fuel particles embedded therein and coated in multiple stages, and these have an annular shape. They are arranged in a cobblestone bed (foundation)-like core 107.

同コアの近くには黒鉛反射体108があり、これは、そ
れ自体がセラミック殻110により包囲されている。例
えばハウニウムまたはボロン・カーバイドである任意の
適切な材料で作られる制御ロッド112が、黒鉛反射体
108の中へ挿入されることが可能である前記原子炉圧
力容器102およびコア収容体104間には、ガス空間
114がある。絶縁されていない鋼製の収容容器11G
は、それ自体が圧力容器(これの中の圧力はこの実施例
では1バールに維持されている)であって、原子炉圧力
容器102の周囲に配置され旦つ同原子炉圧力容器10
2から離間され、それにより当該2つの容器間に小室1
18を形成している。前記収容容器は、内部タンク壁1
20および外部タンク壁122を包含し、これらは、水
126を収容するタンク124を形成するように協働し
、水126は前記原子炉圧力容器およびそれゆえ前記コ
ア107の周囲に配置される。タンク124の内部は、
2つのパイプ・システムすなわちパイプ128および1
30により凝縮装置132と連通している。それの代わ
りに、1−パイプ・システムが使用されることができる
。前記凝縮装置は、自然対流により空気で冷却される。
Near the core is a graphite reflector 108, which is itself surrounded by a ceramic shell 110. A control rod 112 made of any suitable material, for example haunium or boron carbide, can be inserted into the graphite reflector 108 between the reactor pressure vessel 102 and the core housing 104. , a gas space 114. Non-insulated steel container 11G
is itself a pressure vessel (in which the pressure is maintained at 1 bar in this example) and is arranged around the reactor pressure vessel 102.
2, thereby creating a chamber 1 between said two containers.
18 is formed. The storage container has an internal tank wall 1
20 and an external tank wall 122, which cooperate to form a tank 124 containing water 126, which is disposed around the reactor pressure vessel and therefore the core 107. The inside of the tank 124 is
Two pipe systems namely pipes 128 and 1
30 communicates with a condensing device 132. Alternatively, a 1-pipe system can be used. The condensing device is cooled with air by natural convection.

前記原子炉圧力容器102および収容容器116は、第
3図に示され且つ第3図に関連して説明された前記原子
炉圧力容器12、およびそれを包含している前記収容容
器26Aの部分よりも幾分大きいが、同程度の大きさの
寸法にある。
The reactor pressure vessel 102 and containment vessel 116 are different from the reactor pressure vessel 12 and the containment vessel 26A shown in FIG. 3 and described in connection with FIG. is also somewhat larger, but of similar size dimensions.

前記原子炉が臨界的で動力発生状態にあるとき、前記球
状の燃料要素により前記コア内に発生される熱エネルギ
の小部分が、削記黒1Nおよびセラミック材料(108
#よび110のそれぞれ)を通り、コア収容体104を
通り、ガス空間114を横切り、前記原子炉圧力容器1
02の壁を通り、小室118を横切り、そして内部壁1
20を通って伝達され、それによりタンク124内の水
126によって吸収される。同熱の吸収は蒸気が発生さ
れるようにし、同蒸気はバイア128を経由して凝縮装
置132へ導通される。前記感知し得る(!i4応性の
)潜熱が凝縮装置132内の前記蒸気から除去された後
、その凝縮された液状の水はパイプ130を経由してタ
ンク124へ戻される。凝縮装置132は、約150°
Fで沸騰の均衡を達成するように寸法を設定されるのが
適切である。
When the reactor is in a critical power producing state, a small portion of the thermal energy generated in the core by the spherical fuel elements is absorbed by the 1N and ceramic materials (108
# and 110 respectively), through the core containment body 104, across the gas space 114, and through the reactor pressure vessel 1.
02 wall, across the chamber 118, and inside wall 1
20 and thereby absorbed by water 126 in tank 124. The isothermal absorption causes steam to be generated, which is communicated via via 128 to condenser 132. After the appreciable latent heat is removed from the vapor in condenser 132, the condensed liquid water is returned to tank 124 via pipe 130. The condensing device 132 is approximately 150°
It is suitably sized to achieve boiling balance at F.

一次冷却ガスすなわちヘリウムは、ガス循環装@ 13
4により、矢印によって示される方向へガス空間114
を通って下方へ強制移動される。同一次「コールドJヘ
リウム・ガス、すなわち比較的低温(例えば約300℃
)のガスは、前記セラミックおよび黒鉛材料(それぞれ
110iよび108)内の通路を通り、それから球状燃
料要素106を収容している半径方向へ前記コア107
を通過し、そして熱交換領域144内へ、矢印136に
よって示されている経路に沿うように導通される。前記
コアを通過した後、前記一次ヘリウム・ガスは「ホット
」、すなわち比較的高温(例えば900℃)のガスとな
り、前記コアから熱エネルギを除去している。熱交換領
[144において、当該「ホット」一次ヘリウム・ガス
は、[コールドJ二次ヘリウム・ガス、すなわち比較的
低温(例えば約200℃)のものと熱を伝達する関係に
置かれる。前記一次ヘリウム・ガスにより吸収された前
記熱エネルギは、それゆえ、前記二次ヘリウム・ガスへ
移送され、それにより前記一次ヘリウム・ガスを冷却し
、これはその後、前記環状のコア/熱交換構造の中心に
おいて通路138の中へ導通される。現時点で「コール
ド」に(比較的低温に)なっている前記一次ヘリウム・
ガスは、通路138内の矢印により示されている方向に
おいて通路138の上方へ導通され、そして再循環のた
めに循環装置134内へ導通される。
The primary cooling gas, helium, is supplied to the gas circulation system @ 13
4, gas space 114 in the direction indicated by the arrow.
is forced downward through the Identical "cold J helium gas, i.e. relatively low temperature (e.g. about 300 degrees Celsius)
) passes through passages within the ceramic and graphite materials (110i and 108, respectively) and then radially into the core 107 containing the spherical fuel elements 106.
and into heat exchange region 144 along the path indicated by arrow 136 . After passing through the core, the primary helium gas is a "hot" or relatively high temperature (eg, 900° C.) gas, removing thermal energy from the core. In the heat exchange zone [144], the "hot" primary helium gas is placed in heat transfer relationship with a cold secondary helium gas, ie, one that is at a relatively low temperature (eg, about 200° C.). The thermal energy absorbed by the primary helium gas is therefore transferred to the secondary helium gas, thereby cooling the primary helium gas, which then passes through the annular core/heat exchange structure. is conducted into passageway 138 at the center of . The primary helium, which is currently “cold” (relatively low temperature),
Gas is conducted up passageway 138 in the direction indicated by the arrow within passageway 138 and into circulation device 134 for recirculation.

二次「コールド」ヘリウム・ガスは、矢印により示され
ている方向において導管140を通って前記熱交換領域
へ導通される。それは、前記一次ガス回路より僅かに高
い圧力に維持される。前記二次「コールド」ヘリウム・
ガスは熱交換領[144へ差し向けられ、その結果それ
は、前記原子炉コアから現れる一次「ホット」ヘリウム
・ガスから熱を吸収することができる。前記二次ヘリウ
ム・ガスは、矢印14Gにより示されているようにU字
形の経路における前記熱交換領域を通って移動する。こ
の移動経路は、実際の技術においては、第5図の断面図
で示されているように、前記二次ヘリウム・ガスを黒鉛
製の熱交換装置における通路154へ通して導通させる
ことにより行われる。前記二次ヘリウム・ガスが前記熱
交換領域の底部に現れるとき、それは、前記熱交換領域
へ供給される前記一次[ホットJガス・ヘリウムの熱エ
ネルギを吸収しながら、同然エネルギより加熱される。
Secondary "cold" helium gas is conducted to the heat exchange area through conduit 140 in the direction indicated by the arrow. It is maintained at a slightly higher pressure than the primary gas circuit. The secondary "cold" helium
Gas is directed into a heat exchange zone [144] so that it can absorb heat from the primary "hot" helium gas emerging from the reactor core. The secondary helium gas moves through the heat exchange region in a U-shaped path as shown by arrow 14G. This path of travel is achieved in practice by conducting said secondary helium gas through passages 154 in a graphite heat exchanger, as shown in cross-section in FIG. . When the secondary helium gas appears at the bottom of the heat exchange region, it is heated by the same energy while absorbing the thermal energy of the primary [hot J gas helium] supplied to the heat exchange region.

次に、前記二次「ホット」ヘリウム・ガスは、導管14
2へ且つ導管142を通過するように導通されるととも
に、電力の発生または工業用処理熱等において採用され
るように前記原子炉システムの外部へ導通される。前記
一次から二次ガス熱交換装茸への漏れがある場合、漏れ
たものは、中の二次冷却ガスの一部となり、それゆえ、
核分裂による産物が漏れ出すことにより一次ガスが汚染
される可能性を最小にする。
The secondary "hot" helium gas is then transferred to conduit 14
2 and through conduit 142 and to the exterior of the nuclear reactor system, such as for use in power generation or industrial processing heat. If there is a leakage from the primary to the secondary gas heat exchanger, the leakage will become part of the secondary cooling gas inside and therefore
Minimizes the potential for contamination of the primary gas by leakage of fission products.

第3図に関連して論述された実施例の成るものと同様、
小室118の容積は充分に小さく(好ましくは前記一次
冷却剤のものとほぼ同一の容積である)、その結果、前
記一次ヘリウム・ガス冷却剤の漏れ(制御されない漏れ
であっても)が生じてその中へ入るとしても、大気圧よ
りも高い圧力(好ましくは前記初期の一次冷却剤圧力の
約半分である)が、少なからず前記一次冷却システム内
に維持されることとなる。また、小室118は、その充
分な大部分が前記原子炉圧力容器のレベルよりも低く位
置するように形作られることができ、それゆえ、前記水
126が前記タンク124から同小室118内へ漏れた
とすると、量水の安定されたレベルは、前記原子炉圧力
容器102のそれよりも低くなることになる。
As in the embodiment discussed in connection with FIG.
The volume of the chamber 118 is sufficiently small (preferably approximately the same volume as that of the primary coolant) so that leakage (even uncontrolled leakage) of the primary helium gas coolant cannot occur. Even so, a subatmospheric pressure (preferably about half of the initial primary coolant pressure) will be maintained within the primary cooling system. Also, the chamber 118 can be shaped such that a sufficiently large portion thereof is located below the level of the reactor pressure vessel, so that the water 126 leaks from the tank 124 into the chamber 118. The stabilized level of volume water will then be lower than that of the reactor pressure vessel 102.

さらに、原子炉システム100には、前記原子炉コアか
ら球状の燃料要素106を除去および/または再循環さ
せるために、配管または導管および他の燃料取扱い装置
が設けられている。除去の際、これらの燃料要素は、経
路148に沿って導管150まで移動し、導管150は
前記燃料要素を燃料取扱い空間152へ導通させ、ここ
で、それらは燃料取扱い装置(簡単にするため図示され
ていない)により検査等を行われる。
Additionally, nuclear reactor system 100 is provided with piping or conduits and other fuel handling equipment for removing and/or recirculating spherical fuel elements 106 from the reactor core. Upon removal, these fuel elements travel along path 148 to conduit 150, which communicates the fuel elements to fuel handling space 152, where they are connected to fuel handling equipment (not shown for simplicity). Inspections, etc. will be conducted by

第3図に示された実施例と同様、前記収容容器116は
、受動の熱消散構造の一部であるだけでなく、水を充満
されたタンクをさらに構成し、同タンクは、生物学的遮
蔽体およびバリヤとして作用し、それゆえ、前記燃料要
素からの核分裂の産物の放出、汚染された一次もしくは
二次冷却ガスの漏れ、前記燃料取扱い装置の破裂に基づ
く球状燃料要素の粉砕等の結果、前記小室内に存在する
こととなった放射性物質を収容する。
Similar to the embodiment shown in FIG. 3, the containment vessel 116 is not only part of a passive heat dissipation structure, but also constitutes a water-filled tank, which contains biological Acting as a shield and barrier, thus resulting in release of products of nuclear fission from the fuel element, leakage of contaminated primary or secondary cooling gas, fragmentation of spherical fuel elements due to rupture of the fuel handling equipment, etc. , to accommodate the radioactive material that is now present in the small chamber.

動作を説明すると、第4および5図に示されたシステム
は、第3図に示されたシステムのために説明されたもの
と同一の一般的方法で機能し、それにより受動の熱エネ
ルギ消散を行うとともに、強制されたガス冷却の喪失に
もかかわらず、前記一次冷却システムの減圧へつなげら
れるときでも、核分裂の産物の放出を防止する。
In operation, the system shown in FIGS. 4 and 5 functions in the same general manner as described for the system shown in FIG. 3, thereby providing passive thermal energy dissipation. and prevent the release of products of fission even when coupled to a vacuum in the primary cooling system despite the loss of forced gas cooling.

第6図には、本発明のさらに他の実施例が示されている
。原子炉(核反応炉)システム200はコア202を具
備し、コア202は荒石ベッド形反応体からなり、同荒
石ベッド形反応体は球状の黒鉛燃料要素を収容し、同黒
鉛燃料要素は、前記球状の燃料要素204内に埋設され
且つ多段のセラミックのコーティングを施された燃料粒
子を有している。
FIG. 6 shows yet another embodiment of the invention. Nuclear reactor system 200 includes a core 202 comprising a rough bed reactor containing spherical graphite fuel elements, the graphite fuel elements being It has fuel particles embedded within a spherical fuel element 204 and coated with multi-stage ceramic.

前記原子炉コア202は、黒鉛製反射体206およびセ
ラミック製膜208により包囲され、これらは、次にコ
ア収容体210内に収納されている。原子炉圧力容器2
12(これの中においてその圧力はこの場合約50バー
ルに維持されている)が、前記コア収容体210の周囲
に配置され、それによりそれらの間にガス空間214を
形成している。制御ロッド216が、黒鉛製反射体20
6の中へ挿入されることができる。
The reactor core 202 is surrounded by a graphite reflector 206 and a ceramic membrane 208, which are in turn housed within a core housing 210. Reactor pressure vessel 2
12 (in which the pressure is maintained at approximately 50 bar in this case) are arranged around said core housing 210, thereby forming a gas space 214 between them. The control rod 216 is connected to the graphite reflector 20
6.

収容容器218(同様に圧力容器であって、この中にお
いては約1パールの圧力が維持されている)が、環状の
形態となっている前記原子炉圧力容器212の周囲に配
置され、それによりそれらの間に小室222を形成して
いる。同収容容器218は、内部壁250と外部壁25
2とを包含し、これらはタンク254を形成するように
協働している。この場合は水である液体が、前記タンク
254内に配置されている。前記小室222は、それの
充分な大部分が前記原子炉圧力容器の下方に存在して、
前記タンク254からの漏れ(制御されない漏れであっ
ても)の結果としてその中へ流出する水を収容するよう
に形作られることができ、同小室内へ漏れる水のレベル
は、前記原子炉圧力容器の下方で安定する。
A containment vessel 218 (also a pressure vessel, in which a pressure of approximately 1 par is maintained) is arranged around said reactor pressure vessel 212, which is in an annular configuration, thereby A small chamber 222 is formed between them. The container 218 has an inner wall 250 and an outer wall 25.
2, which cooperate to form a tank 254. A liquid, in this case water, is disposed within the tank 254. The chamber 222 has a sufficiently large portion located below the reactor pressure vessel;
The tank 254 can be configured to contain water that escapes therein as a result of a leak (even an uncontrolled leak), and the level of water that leaks into the chamber is controlled by the reactor pressure vessel. becomes stable below .

前記原子炉圧力容器および収容容器は、第3図に示され
且つ第3図に関連して説明された原子炉圧力容512、
およびそれを包囲している前記収容容器26Aの部分よ
りも大きいが、同程度の大きさの寸法を有している。
The reactor pressure vessel and containment vessel include the reactor pressure vessel 512 shown in and described in connection with FIG. 3;
It is larger than the portion of the storage container 26A that surrounds it, but has dimensions of approximately the same size.

ガス循環装置ff(送風装置234が、前記丸石ベツド
状原子炉コア202の上方で前記収容容器212の範囲
内に取り付けられている。それは電動モーターにより駆
動され、同電動モーターは、前記11ii環装置と一体
であるとともに、前記原子炉の圧力の境界の範囲内に密
閉状態に封入され、且つ磁気的軸受を用いている。前記
循環装置は、一次ヘリウム・ガスをコア202内へ矢印
236により示されている軸方向経路に沿って強制移動
させる。前記原子炉内で、前記一次「コールド」ヘリウ
ム・ガス(比較的低温、例えば約300℃で導入される
)が、前記球状燃料要素からの熱エネルギのそれの吸収
に起因して「ホット」となる。同一次「ホット」ヘリウ
ム・ガスは、次に、矢印240により示される経路に沿
って熱交換領域238内へ循環される。
A gas circulation device ff (blowing device 234) is installed above the cobble bed reactor core 202 and within the confines of the containment vessel 212. It is driven by an electric motor, which is connected to the 11ii ring system. and is hermetically sealed within the pressure boundaries of the reactor and uses magnetic bearings. Within the reactor, the primary "cold" helium gas (introduced at a relatively low temperature, e.g., about 300° C.) is forced to move along an axial path that is The same "hot" helium gas, which becomes "hot" due to its absorption of energy, is then circulated into heat exchange region 238 along the path indicated by arrow 240.

同然交FJ!装置は、非金属材料(本発明の他の実施例
におけるそのような装置に対して適しているものである
)で製造される。二次「コールド」ヘリウム・ガス(比
較的低温、例えば約200℃)は、導管242を通して
熱交換領域238内へ導通される。
Dogenko FJ! The device is made of non-metallic materials, which are suitable for such devices in other embodiments of the invention. Secondary “cold” helium gas (relatively low temperature, eg, about 200° C.) is conducted through conduit 242 into heat exchange region 238 .

前記一次「ホット」ヘリウム・ガスおよび二次「コール
ド」ヘリウム・ガスは、同然交換領域内で熱を移送する
関係に置かれ、それゆえ、前記一次ヘリウム・ガスによ
り吸収された前記熱エネルギは、前記二次ヘリウム・ガ
スへ伝達される。次に、一次「コールド」ヘリウム・ガ
スは、矢印248により示されているように熱交換領域
238から出現するとともに、通路246内へ差し向け
られ、同通路2′46を通してそれは、矢g]248に
より示されているように導通されて前記循環装置234
へ戻される。同時に、二次「ホット」ヘリウム・ガスは
、導管244を経由して熱交換領域238から除去され
るとともに、離れた位置へ取り出され、その位置で、そ
れは電力の発生、または工業的処理熱の用意等のために
採用される。
The primary "hot" helium gas and the secondary "cold" helium gas are placed in a heat-transferring relationship within an equivalent exchange region, so that the thermal energy absorbed by the primary helium gas is transferred to the secondary helium gas. The primary "cold" helium gas then emerges from the heat exchange region 238 as shown by arrow 248 and is directed into passageway 246 through which it passes through arrow g]248 The circulation device 234 is electrically connected as shown by
be returned to. At the same time, secondary "hot" helium gas is removed from heat exchange region 238 via conduit 244 and extracted to a remote location where it is used for power generation or industrial process heat generation. Adopted for preparation etc.

タンク254の内部は、1−パイプ・システムを経由し
て凝縮装置226と連通し、凝縮装置226は自然対流
により空気で冷却される。勿論、2−パイプ・システム
がそれの代わりに使用されることができる。熱エネルギ
が、前記コア202からタンク254内の前記水へ伝達
されるとき、蒸気が発生されて、これは凝縮Ha 22
6までパイプ228へ通され、凝縮装置226において
同蒸気は、熱(高温空気である大気へ放出される)を除
去するために冷却されるとともに凝縮され、それから液
体として(再びバイア228を通して)タンク254へ
戻される。このように、受動の連続的に作動する熱消散
システムが設けられている。
The interior of tank 254 communicates via a one-pipe system with condenser 226, which is cooled with air by natural convection. Of course, a two-pipe system could be used instead. When thermal energy is transferred from the core 202 to the water in tank 254, steam is generated which condenses Ha 22
6 to pipe 228, in a condenser 226 the same vapor is cooled and condensed to remove heat (which is released to the atmosphere, which is hot air), and then as a liquid (again through via 228) to a tank. 254. Thus, a passive, continuously operating heat dissipation system is provided.

また、この実施例において、導管232が、コア202
および燃料取扱い領[230間の連通を可能にするため
に設けられている。球状の燃料要素204は、円筒状の
コア202から導管232を経由して除去されることが
でき、それゆえ、前記燃料取扱い領域内にあり旦つ前記
コアの上端部と連通している燃料取扱い装置(簡単にす
るため図示されていない)により、受容され、検査され
、そして循環される。
Also, in this example, the conduit 232 is connected to the core 202.
and the fuel handling area [230]. The spherical fuel element 204 can be removed from the cylindrical core 202 via a conduit 232, thus providing a fuel handling area within the fuel handling area and in communication with the upper end of the core. It is received, inspected, and circulated by equipment (not shown for simplicity).

また小′!!!218は充分に小さく、それゆえ、同小
室218内に入る一部冷却ガスの制御されない漏れがあ
る場合でも、その均衡する圧力が大気圧よりも高くなる
。好ましくは、小室218は、前記一次冷却システムの
それとほぼ同じ容積であり、その結果、前記均衡する圧
力は、前記一次冷却剤の元の圧力のものの約1.5倍と
なる。
Small again! ! ! 218 is small enough so that even if there is an uncontrolled leakage of some cooling gas into the chamber 218, its equilibrium pressure will be greater than atmospheric pressure. Preferably, the chamber 218 is approximately the same volume as that of the primary cooling system, so that the balancing pressure is approximately 1.5 times that of the original pressure of the primary coolant.

先の図に示されている他の実施例と同様、前記コアを包
囲し且つ前記水を充満されたタンクは、受動の熱消散に
加えて、生物学的遮蔽体を構成するとともに、大気中へ
の放射性の汚染の放出を防止する。同様に、前記収容容
器は、小v222内へ逃げる放射性材料による環境汚染
に対するバリヤを構成する。これは、核分裂の産物が大
気へ逃げる危険、前記一次もしくは二次冷却ヘリウム・
ガスの汚染の危険、または、放射性材料を放出するよう
に前記燃料要素の排除および粉砕の結果となる前記燃料
取扱い装置の破裂の危険を最小にする。
Similar to the other embodiments shown in the previous figures, the water-filled tank surrounding the core constitutes a biological shield, in addition to passive heat dissipation, and provides atmospheric protection. prevent the release of radioactive contamination to Similarly, the containment vessel constitutes a barrier against environmental contamination by radioactive materials escaping into the small v222. This is due to the risk of nuclear fission products escaping into the atmosphere and the primary or secondary cooling of helium.
Minimizing the risk of gas contamination or rupture of the fuel handling equipment resulting in evacuation and shredding of the fuel elements so as to release radioactive material.

ここで説明される前記収容容器構造も、前記原子炉シス
テムのために効果的なミサイルに対する保護を施すよう
に、適切に構成されている。前記されたような前記タン
ク手段の外檗は、激突に対するかなりの保護を施すべく
、充分に強く且つ重くなるように作られることができる
。それの代わりに、同システムは、相互に嵌合するプレ
・ストレスト・コンクリート要素から組立てられる建物
の中に収納されることができ、あるいは同システムは、
重い耐ミサイル性のコンクリート・スラブ等により被覆
された地中のサイロ内に置かれることもできる。
The containment structure described herein is also suitably configured to provide effective missile protection for the nuclear reactor system. The shell of the tank means as described above can be made sufficiently strong and heavy to provide considerable protection against collisions. Alternatively, the system can be housed in a building constructed from interfitting pre-stressed concrete elements, or the system can be
They can also be placed in underground silos covered with heavy missile-resistant concrete slabs or the like.

それゆえ、本発明は、本質的に安全な原子炉システムを
提供し、同原子炉システムは、自動的始動または操作員
による作用から独立している単に受動的な熱消散手段を
使用することにより、強制された冷却剤の循環の喪失お
よび/または前記冷却剤の圧力の減少を許容する。また
、本発明は核による熱源を提供し、当該核による熱源は
、その小さい物理的寸法のため、より経済的に構築され
、作動し、帷持し、それて退役し、制御された条件下で
工場内で製造するのに適し、そして本質的に安全である
。結果として、政府のp14IIlに従う費用が低減さ
れ、そして放射線学的清潔度、および前記原子炉システ
ムの増殖抵抗が、従来の原子炉システムを越えて増大さ
れる。さらに、本発明は原子炉を45!供し、この原子
炉は、制御されない一次冷却剤の漏れがある場合に、な
らびに、衝撃の際の燃料要素の破壊による同燃料要素の
排出、およびその結果としての放射性物質の放出につな
がる前記燃料循環用配管、もしくは他の燃料取扱い装置
の破裂の場合に、放射能が周囲と相互交換を行う可能性
を大幅に最小にする。したがって、本発明は、当該技術
においてかなり前進している。
The present invention therefore provides an inherently safe nuclear reactor system, which can be activated by automatic start-up or by the use of purely passive heat dissipation means that are independent of operator action. , permitting a loss of forced coolant circulation and/or a reduction in the pressure of said coolant. The present invention also provides a nuclear heat source that, because of its small physical size, is more economical to construct, operate, maintain, and decommission under controlled conditions. suitable for in-factory manufacture, and inherently safe. As a result, the cost of complying with government p14III is reduced and the radiological cleanliness and breeding resistance of the nuclear reactor system is increased over conventional nuclear reactor systems. Furthermore, the present invention has a nuclear reactor of 45! and this reactor is subject to uncontrolled leakage of the primary coolant, as well as to the fuel circulation, which leads to the destruction of the fuel element during an impact, leading to its evacuation and the consequent release of radioactive material. In the event of a rupture of a utility line or other fuel handling equipment, the possibility of radioactivity being interchanged with the surrounding environment is greatly minimized. The present invention therefore represents a significant advance in the art.

採用されている前記用語および表現は、説明の用語とし
て使用され、限定のために使用されているものではなく
、また、そのような用B’Bおよび表現を使用すること
には、図示され且つ説明された特徴、またはそれの一部
のものの全ての均等物を排除する意図がなく、種々の変
更が本発明の範囲内で可能であることが認められる。
The foregoing terms and expressions employed are used as terms of description and not of limitation, and the use of such terms and expressions includes the illustrations and expressions. It is recognized that there is no intention to exclude all equivalents of the described features, or parts thereof, and that various modifications are possible within the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の高温・ガス冷却・核反応炉システム
のための強制冷却の喪失以来の経過時間に対する燃料温
度のプロット図である。 第2図は、前記コアの長子軸心からの半径方向距離に対
する本発明による核反応炉システム内の温度のプロット
図である。 第3図は、本発明の核反応炉システムの断面の概略図で
ある。 第4図は、本発明による他の核反応炉システムの断面の
概略図である。 第5図は、線A−Aで取られた第4図のシステムの断面
の概略図である。 第6図は、本発明のさらに他の実施例の断面の概略図で
ある。 10・・・原子炉(核反応炉)システム12・・・原子
炉圧力容器  14・・・コア容器15・・・コア  
     16・・・燃料要素18・・・反射体   
   20・・・セラミック酸22・・・制御ロンド 
   24・・・ガス空間26・・・収容容器    
 28・・・小室30・・・内壁       32・
・・外部タンク壁34・・・タンク      36・
・・水38・・・導通路システム  40・・・凝縮装
置42・・・通路       44.46・・・導管
48・・・混合装置     49・・・熱交換システ
ム50・・・支持カバー片   51・・・圧力容器5
2・・・容積       54・・・熱交換装置設5
5・・・導管 56・・・二次「コールド」ヘリウム・ガス・ヘッダ6
0・・・二次「ホット」ガス管 64・・・環状領域     66・・・流れ用スカー
ト68・・・導管       70・・・循環装置7
4・・・導管       16・・・燃料取扱い空間
100・・・原子炉(核反応炉)システム102・・・
原子炉圧力容器 104・・・コア収容体106・・・
燃料要素    107・・・荒石土台状コア108・
・・反射体      110・・・セラミック酸11
2・・・制御ロッド   114・・・ガス空間116
・・・収容容器    118・・・小室120・・・
内部タンク壁  122・・・外部タンク壁124・・
・タンク      126・・・水128、 130
・・・パイプ  132・・・凝縮′lA置134・・
・ガス循環lrt13g・・・通路140・・・導管 
     144・・・熱交換領域150・・・導管 
      152・・・燃料取扱い空間154・・・
通路 200・・・原子炉(核反応炉)システム202・・・
コア       204・・・燃料要素206・・・
反射体      208・・・セラミック製膜210
・・・コア収容体   212・・・原子炉圧力容器2
14・・・ガス空間    216川制御ロンド218
・・・収容容器    222・・・小室226・・・
凝縮装置    228・・・バイブ232・・・導管
      234・・・ガス1lSrjA装置238
・・・熱交換領域   242・・・導管24400.
導管      246・・・通路250・・・内部壁
      252・・・外部壁254・・・タンク (自発)手続ネm正書 特許庁長官 殿          昭和62年2月2
4日1、?S件の表示               
  雇ゴ特願昭61−315975号 2、発明の名称 核反応炉システムおよびその製造方法 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 住 所 アメリカ合衆国 コネチカット州 06340
グロートン ポコノック ロード 591名 称 プロ
ト−パワー コーポレーション4、代理人 〒106  東京都港区六本木5−2−1はうらいやビ
ル 7階 ! (479) 2367(7318)  
弁理士 柳 1)征 史 (ほか2名)8、補正の内容
  手書き明細内をタイプ浄書に訂正します。 1乏)手続補正古 1、 事件の表示 昭和61年特許願  第315.975号2、 j1明
の名称 核反応炉システムおよびその製造方法 3、 補正をする者 事件との関係     特許出願人 名 称 プロト−パワー コーポレーション代表者 ジ
ョン エル ヘルム 4、代理人 住 所 東京都港区六本木5−2−1      はう
らいやピル7階6、補正により増加する発明の数   
な  し7.補正の対象  図 面 8、補正の内容  手書き図面を墨入れ図面に補正しま
す。 (内容に変更なし)
FIG. 1 is a plot of fuel temperature versus time elapsed since loss of forced cooling for the high temperature, gas-cooled, nuclear reactor system of the present invention. FIG. 2 is a plot of temperature within a nuclear reactor system according to the present invention versus radial distance from the longitudinal axis of the core. FIG. 3 is a cross-sectional schematic diagram of the nuclear reactor system of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional schematic diagram of another nuclear reactor system according to the invention. FIG. 5 is a schematic diagram of a cross-section of the system of FIG. 4 taken along line A-A. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of yet another embodiment of the invention. 10... Nuclear reactor (nuclear reactor) system 12... Reactor pressure vessel 14... Core vessel 15... Core
16...Fuel element 18...Reflector
20...Ceramic acid 22...Control Rondo
24... Gas space 26... Storage container
28... Small room 30... Inner wall 32.
・・External tank wall 34・Tank 36・
... Water 38 ... Conduit system 40 ... Condensing device 42 ... Passage 44.46 ... Conduit 48 ... Mixing device 49 ... Heat exchange system 50 ... Support cover piece 51. ...Pressure vessel 5
2...Volume 54...Heat exchange equipment equipment 5
5... conduit 56... secondary "cold" helium gas header 6
0... Secondary "hot" gas pipe 64... Annular region 66... Flow skirt 68... Conduit 70... Circulation device 7
4... Conduit 16... Fuel handling space 100... Nuclear reactor system 102...
Reactor pressure vessel 104... Core container 106...
Fuel element 107... Rough stone base core 108.
...Reflector 110...Ceramic acid 11
2... Control rod 114... Gas space 116
...Storage container 118...Small room 120...
Internal tank wall 122...External tank wall 124...
・Tank 126...Water 128, 130
...Pipe 132...Condensation'lA position 134...
・Gas circulation lrt13g...Passage 140...Conduit
144... Heat exchange area 150... Conduit
152...Fuel handling space 154...
Passage 200...Nuclear reactor (nuclear reactor) system 202...
Core 204...Fuel element 206...
Reflector 208...Ceramic film 210
... Core container 212 ... Reactor pressure vessel 2
14... Gas space 216 River control Rondo 218
...Storage container 222...Small room 226...
Condensing device 228...Vibe 232...Conduit 234...Gas 1lSrjA device 238
... Heat exchange area 242 ... Conduit 24400.
Conduit 246...Passway 250...Inner wall 252...External wall 254...Tank (voluntary) procedure Nem Author: Commissioner of the Patent Office February 2, 1988
4th day 1? Displaying S items
Patent Application No. 61-315975 2, Name of the invention Nuclear reactor system and its manufacturing method 3, Relationship with the case of the person making the amendment Address of patent applicant: State of Connecticut, United States of America 06340
Groton Poconnock Road 591 Name Proto-Power Corporation 4, Agent Address: 106 7th floor, Uraiya Building, 5-2-1 Roppongi, Minato-ku, Tokyo! (479) 2367 (7318)
Patent Attorney Yanagi 1) Seishi (and 2 others) 8. Contents of amendment The handwritten details will be corrected into a typed engraving. 1 Poor) Procedural amendment Old 1, Indication of the case 1986 Patent Application No. 315.975 2, J1 Ming's name Nuclear reactor system and its manufacturing method 3, Relationship with the person making the amendment Patent applicant name Proto - Power Corporation Representative John El Helm 4, Agent address: 6, 7th floor, Hauraiya Pill, 5-2-1 Roppongi, Minato-ku, Tokyo Number of inventions increased by amendment
None 7. Target of correction: Drawing 8, details of correction: Correct hand-drawn drawings into inked drawings. (No change in content)

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一つまたはそれ以上の同様の原子炉システムと組
合わされて基準単位として用いるのに適した高温・ガス
冷却・核反応炉システムにおいて、前記原子炉システム
の中に包含された原子炉コアで発生された衰微する熱エ
ネルギを吸収するための受動の熱溜まり手段と、そして
、 前記原子炉が臨界的で動力発生状態にあるとき、ガス冷
却剤の強制された循環の喪失、または冷却剤の減圧との
つながりにおけるそのような喪失から由来する核分裂の
産物の放出が防止されるように、衰微する熱エネルギを
吸収するための前記熱溜まり手段の能力を維持するよう
、充分な速度で前記熱溜まり手段から熱エネルギを除去
する手段と、 を具備することを特徴とする核反応炉システム。
(1) In a high temperature, gas-cooled, nuclear reactor system suitable for use as a reference unit in combination with one or more similar nuclear reactor systems, a nuclear reactor core contained within said reactor system. passive heat sink means for absorbing the decaying thermal energy generated in the reactor; and when said reactor is in a critical power generating condition, forced circulation loss of gaseous coolant, or loss of coolant. said heat reservoir means at a sufficient rate to maintain the ability of said heat reservoir means to absorb decaying thermal energy so that release of products of fission resulting from such loss in connection with the reduced pressure of said heat sink means is prevented. A nuclear reactor system comprising: means for removing thermal energy from a heat reservoir means;
(2)前記受動の熱溜まり手段がタンク手段であって、
同タンク手段は、液体を保持するように適合されている
とともに、前記原子炉コアにより放出された衰微する熱
エネルギのその液体による吸収のために位置されること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核反応システ
ム。
(2) the passive heat storage means is a tank means,
Claim 1, characterized in that the tank means is adapted to hold a liquid and is positioned for absorption by the liquid of decaying thermal energy emitted by the reactor core. The nuclear reaction system according to item 1.
(3)一つまたはそれ以上の他の同様の核反応炉システ
ムと組合わされて基準単位として用いられるのに適した
高温・ガス冷却・核反応炉システムであつて、原子炉圧
力容器と、同原子炉圧力容器内に収納され、且つ丸石土
台状反応体として配列された複数の燃料要素を持つ原子
炉コアと、加圧され且つ強制された循環ガスによる冷却
システムとを包含している核反応システムにおいて、収
容容器であつて、前記原子炉圧力容器の周囲に配置され
且つ同原子炉圧力容器から離間され、それにより同複数
の容器間に小室を形成し、当該小室の一部が、内壁およ
び外壁を包含しているタンク手段から形成され、前記タ
ンク手段が、液体を保持するように適合されているとと
もに、前記原子炉コアで発生され且つ前記原子炉圧力容
器を出る衰微する熱エネルギのそのような液体による吸
収のために位置され、同該収容容器が、それ自体、前記
原子炉コアと熱を移送する関係に置かれている漏れた原
子炉ガス冷却剤を収容するように適合された圧力容器で
ある当該収容容器と、前記衰微する熱エネルギの吸収の
結果として前記液体により放出される蒸気から熱エネル
ギを除去するための手段と、そして、 前記蒸気からの熱エネルギの除去よりの結果として、液
体を前記タンク手段へ戻すための手段とを具備し、 前記収容容器のタンク手段は、前記熱エネルギ除去手段
および液体戻し手段との協働状態において設立される沸
騰の均衡条件下で、前記原子炉が臨界的かつ動力発生状
態にあるとき、ガス冷却剤の強制循環の喪失、または冷
却剤の減圧とのつながりにおけるそのような喪失から由
来する核分裂の産物の放出を防止するのに充分な量の衰
微する熱エネルギを吸収するよう、前記液体の有効な量
を保持すべく適合されていることを特徴とする核反応炉
システム。
(3) A high-temperature, gas-cooled, nuclear reactor system suitable for use as a reference unit in combination with one or more other similar nuclear reactor systems, which is identical to the reactor pressure vessel. A nuclear reaction that includes a nuclear reactor core contained within a reactor pressure vessel and having a plurality of fuel elements arranged as a cobblestone reactor and a cooling system with pressurized and forced circulating gas. In the system, a containment vessel is arranged around the reactor pressure vessel and is spaced apart from the reactor pressure vessel, thereby forming a chamber between the plurality of vessels, and a portion of the chamber is formed on an inner wall. and tank means including an outer wall, said tank means being adapted to hold a liquid and to absorb decaying thermal energy generated in said reactor core and exiting said reactor pressure vessel. The containment vessel is adapted to contain leaked reactor gas coolant positioned for absorption by such liquid and is itself placed in heat transfer relationship with the reactor core. means for removing thermal energy from the vapor released by the liquid as a result of absorption of the attenuated thermal energy; and means for removing thermal energy from the vapor. as a result, comprising means for returning liquid to said tank means, wherein said tank means of said containment vessel is under boiling equilibrium conditions established in cooperation with said thermal energy removal means and liquid return means. , to prevent the loss of forced circulation of gas coolant, or the release of products of fission resulting from such loss in conjunction with depressurization of the coolant, when the reactor is in critical and power producing conditions. A nuclear reactor system adapted to retain an effective amount of said liquid so as to absorb a sufficient amount of decaying thermal energy.
(4)前記原子炉の前記ガス冷却システムが、前記原子
炉圧力容器内に少なくとも部分的に位置され、かつコア
で発生された熱エネルギを除去するように適合された前
記原子炉コアのガス冷却のための手段を備え、同手段は
、前記原子炉コアで発生された熱エネルギを前記原子炉
コアから除去するよう、一次冷却気体および前記原子炉
コア間に熱移送の関係を為すための手段と、前記一次冷
却気体から熱を除去するよう、二次冷却気体および前記
一次冷却気体間に熱移送の関係を為すための手段とを包
含していることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
の核反応炉システム。
(4) gas cooling of the reactor core, wherein the gas cooling system of the nuclear reactor is located at least partially within the reactor pressure vessel and is adapted to remove thermal energy generated in the core; means for establishing a heat transfer relationship between a primary cooling gas and the reactor core to remove thermal energy generated in the reactor core from the reactor core; and means for establishing a heat transfer relationship between a secondary cooling gas and the primary cooling gas to remove heat from the primary cooling gas. Nuclear reactor system as described in Section.
(5)前記原子炉の前記ガス冷却システムが、非金属製
のガス対ガスの熱交換装置を備えていることを特徴とす
る特許請求の範囲第4項記載の核反応炉システム。
(5) The nuclear reactor system according to claim 4, wherein the gas cooling system of the nuclear reactor includes a nonmetallic gas-to-gas heat exchange device.
(6)前記2つの気体間の任意の漏れの流れが前記一次
冷却気体中へ入るよう、前記二次冷却気体を前記一次冷
却気体よりも高い圧力に維持するための手段をさらに具
備していることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
の核反応炉システム。
(6) further comprising means for maintaining the secondary cooling gas at a higher pressure than the primary cooling gas so that any leakage flow between the two gases enters the primary cooling gas; A nuclear reactor system according to claim 4, characterized in that:
(7)前記一次および二次冷却ガス間に熱移送の関係を
為すための前記手段が、前記原子炉圧力容器の範囲内に
あることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の核反
応炉システム。
(7) A nuclear reaction according to claim 4, wherein the means for creating a heat transfer relationship between the primary and secondary cooling gases is within the confines of the reactor pressure vessel. Furnace system.
(8)前記一次および二次冷却ガス間に熱移送の関係を
為すための前記手段が、前記原子炉圧力容器の外側にあ
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の核反応
炉システム。
(8) A nuclear reactor according to claim 4, wherein the means for creating a heat transfer relationship between the primary and secondary cooling gases is located outside the reactor pressure vessel. system.
(9)前記一次冷却ガスの流れを前記コアに関して軸方
向、または半径方向へ差し向けるための手段をさらに具
備していることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
の核反応炉システム。
(9) The nuclear reactor system according to claim 4, further comprising means for directing the flow of the primary cooling gas in an axial direction or a radial direction with respect to the core.
(10)前記コアが、円筒状の外形を有し、前記一次冷
却ガスの流れの方向付けをするための前記手段が、前記
流れを前記コアに関して軸方向へ差し向けることを特徴
とする特許請求の範囲第9項記載の核反応炉システム。
(10) The core has a cylindrical outer shape, and the means for directing the flow of the primary cooling gas directs the flow in an axial direction with respect to the core. The nuclear reactor system according to item 9.
(11)前記コアが、円筒状の外形を有し、前記一次冷
却ガスの流れの方向付けを行うための前記手段が、前記
流れを前記コアに関して半径方向へ差し向けることを特
徴とする特許請求の範囲第9項記載の核反応炉システム
(11) The core has a cylindrical outer shape, and the means for directing the flow of the primary cooling gas directs the flow radially with respect to the core. The nuclear reactor system according to item 9.
(12)前記一次および二次冷却ガスが、ヘリウムであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の核反応
炉システム。
(12) The nuclear reactor system according to claim 4, wherein the primary and secondary cooling gases are helium.
(13)前記原子炉コアが円筒状または環状の外側を有
していることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
核反応炉システム。
(13) The nuclear reactor system according to claim 3, wherein the reactor core has a cylindrical or annular outer surface.
(14)前記冷却剤を凝縮させるための手段が適切に寸
法を設定され、その結果、沸騰の均衡が約150°Fの
温度で設立されることを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の核反応炉システム。
(14) The means for condensing the coolant is suitably dimensioned so that boiling equilibrium is established at a temperature of about 150°F.
Nuclear reactor system as described in Section.
(15)前記ガス冷却システムが、ガス対ガスの熱交換
装置と、前記コアで発生された熱エネルギを除去するよ
う、一次冷却気体を前記原子炉コアと熱移送を行う関係
に保持するために適合された容積を設定する第1設定手
段と、前記一次冷却気体から熱エネルギを除去するよう
、二次冷却気体を前記一次冷却気体と熱移送を行う関係
に保持するために適合された容積を設定する第2設定手
段とを備え、 前記原子炉圧力容器および前記収容容器間の前記小室の
容積は充分に小さく、それにより、前記小室内への一次
冷却ガスの制御され得ない漏れがあるときでも、前記第
1設定手段によりも高いことを特徴とする特許請求の範
囲第3項記載の核反応炉システム。
(15) the gas cooling system maintains a primary cooling gas in heat transfer relationship with the reactor core to remove thermal energy generated in the core with a gas-to-gas heat exchange device; first setting means for setting an adapted volume; and a volume adapted for holding a secondary cooling gas in a heat transfer relationship with said primary cooling gas to remove thermal energy from said primary cooling gas. second setting means for setting, the volume of the chamber between the reactor pressure vessel and the containment vessel being sufficiently small such that when there is an uncontrolled leakage of primary cooling gas into the chamber; 4. The nuclear reactor system according to claim 3, wherein the value is higher than that set by the first setting means.
(16)前記収容容器および前記原子炉圧力容器間の前
記小室の一部が、前記原子炉圧力容器のレベルの下方に
配置され、また、その小室の部分が充分に大きく、その
結果、前記小室内への前記タンク手段内に保持された液
体の制御されない漏れが、前記原子炉圧力容器のレベル
よりも低い前記小室内の安定した液体レベルに帰結する
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の核反応炉
システム。
(16) A portion of the small chamber between the containment vessel and the reactor pressure vessel is arranged below the level of the reactor pressure vessel, and the portion of the small chamber is sufficiently large, so that the small chamber Claim 3, characterized in that uncontrolled leakage of the liquid held in the tank means into the chamber results in a stable liquid level in the chamber below the level of the reactor pressure vessel. Nuclear reactor system as described in Section.
(17)前記原子炉コアから燃料要素を除去または再循
環させるため、導管手段および他の燃料取扱い装置を収
容している燃料取扱い領域をさらに具備し、また、前記
収容容器が、前記燃料取扱い装置の破裂、ならびにその
結果としてのそれからの前記燃料要素の排除、および粉
砕が生じた場合に、前記燃料要素から逃げる放射性物質
の解放に抗するバリヤを構成するように適合されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の核反応炉
システム。
(17) further comprising a fuel handling area containing conduit means and other fuel handling equipment for removing or recirculating fuel elements from the reactor core; characterized in that it is adapted to constitute a barrier against the release of radioactive material escaping from said fuel element in the event of rupture and consequent expulsion of said fuel element therefrom and shredding. A nuclear reactor system according to claim 3.
(18)電力または工業用処理熱の高温度を発生するの
に適し、かつ核分裂の産物の事故による放出を防止する
ように適合された小型の基準単位の核反応炉システムで
あつて、 原子炉圧力容器と、 同原子炉圧力容器内に収容され且つ同原子炉圧力容器か
ら離間されたコア収容体であつて、当該コア収容体中に
は、多段のコーティングを施された燃料粒子を収容して
いる複数の球状の燃料要素が収容され、同燃料要素がコ
アを形成すべく丸石土台状反応体の形態に配列されてい
る当該コア収容体と、 前記コア内の反応を制御するための手段と、前記原子炉
コアのガスによる冷却のための手段であつて、前記原子
炉圧力容器内に少なくとも部分的に配置され、かつ前記
コアで発生された熱エネルギを除去すべく適合され、か
つガス対ガスの熱交換装置を備えている当該手段と、 前記ガス冷却手段が収容している第1設定手段であつて
、同第1設定手段により設定された容積中の一次冷却気
体を前記原子炉コアと熱移送を行う関係に保持するため
の当該第1設定手段、および前記ガス冷却手段が収容し
ている第2設定手段であつて、同第2設定手段により設
定された容積中の二次冷却気体を前記一次冷却気体と熱
移送を行う関係に保持するための当該第2設定手段と、
収容容器であつて、前記原子炉圧力容器の周囲に配置さ
れ且つ同原子炉圧力容器から離間され、それにより同2
つの容器間に小室を形成し、当該収容容器は、内壁およ
び外壁を備えるタンク手段を包含し、同タンク手段が液
体を保持するように適合されているとともに、同タンク
手段が、前記コアで発生され且つ前記原子炉圧力容器を
出る衰微する熱エネルギの前記液体による吸収のために
位置される当該収容容器とを具備し、 前記収容容器は、それ自体、前記炉コアと熱移送を行う
関係になつている漏れた原子炉ガス冷却剤を収容するよ
うに適合された圧力容器であり、前記原子炉圧力容器お
よび前記収容容器間の前記小室の容積は充分に小さく、
それゆえ前記小室内への一次冷却ガスの制御され得ない
漏れがあるときでも、前記第1設定手段により設定され
た容積内の前記一次冷却剤の均衡圧力が、依然として好
ましくは大気圧よりも高く、 前記原子炉圧力容器よりも低い前記収容容器および前記
原子炉圧力容器間の前記小室のその部分の容積は充分に
大きく、それゆえ前記小室内への前記液体の制御されな
い漏れは、前記原子炉圧力容器のレベルよりも低い前記
小室内の安定した液体レベルに帰結し、 また、前記衰微する熱エネルギの吸収の結果として前記
液体により放出される蒸気を凝縮させるための手段、お
よび、 前記蒸気から前記液体へ凝縮された液体を再循環させる
ための手段が具備され、 前記収容容器のタンク手段は、前記凝縮手段および前記
再循環手段との協働状態において設立される沸騰の均衡
の条件下で、前記原子炉が臨界的かつ動力発生状態にあ
るとき、ガス冷却剤の強制された循環の喪失、または冷
却剤の減圧とのつながりにおけるそのような喪失から由
来する核分裂の産物の放出を防止するのに充分な量の衰
微する熱エネルギを吸収するため、有効な量の前記液体
を保持すべく適合されていることを特徴とする小型の基
準単位の核反応炉システム。
(18) A small reference unit nuclear reactor system suitable for producing high temperatures of electrical power or industrial process heat and adapted to prevent the accidental release of the products of nuclear fission, the nuclear reactor a pressure vessel; and a core containing body housed within the reactor pressure vessel and separated from the reactor pressure vessel, the core containing body containing fuel particles coated in multiple stages. a core container containing a plurality of spherical fuel elements arranged in a cobblestone reactor to form a core; and means for controlling the reaction within the core. and means for gaseous cooling of the reactor core, the means being at least partially disposed within the reactor pressure vessel and adapted to remove thermal energy generated in the core; the means comprising a heat exchange device for the gas; and a first setting means housed in the gas cooling means, the means for directing the primary cooling gas in the volume set by the first setting means to the nuclear reactor. a first setting means for maintaining the core in a heat transfer relationship; and a second setting means housed in the gas cooling means, the secondary setting means in a volume set by the second setting means. the second setting means for maintaining the cooling gas in a heat transfer relationship with the primary cooling gas;
a containment vessel disposed around the reactor pressure vessel and spaced from the reactor pressure vessel, thereby
forming a chamber between the two containers, the receiving container including tank means having an inner wall and an outer wall, the tank means being adapted to hold a liquid, and the tank means having a liquid in the core; and a containment vessel positioned for absorption by the liquid of decaying thermal energy exiting the reactor pressure vessel, the containment vessel itself being in heat transfer relationship with the reactor core. a pressure vessel adapted to contain leaked reactor gas coolant, the volume of the chamber between the reactor pressure vessel and the containment vessel being sufficiently small;
Therefore, even when there is an uncontrolled leakage of primary cooling gas into said chamber, the equilibrium pressure of said primary cooling gas within the volume set by said first setting means is still preferably higher than atmospheric pressure. , the volume of that part of the chamber between the containment vessel and the reactor pressure vessel that is lower than the reactor pressure vessel is sufficiently large so that uncontrolled leakage of the liquid into the chamber is resulting in a stable liquid level in said chamber below the level of the pressure vessel, and means for condensing the vapor released by said liquid as a result of absorption of said decaying thermal energy; and from said vapor. Means are provided for recirculating the condensed liquid to said liquid, said storage vessel tank means being capable of recirculating said liquid under conditions of boiling equilibrium established in cooperation with said condensing means and said recirculating means. , to prevent the loss of forced circulation of gas coolant or the release of products of fission resulting from such loss in conjunction with depressurization of the coolant when the reactor is in critical and power generating conditions; A small reference unit nuclear reactor system, characterized in that it is adapted to hold an effective amount of said liquid in order to absorb a sufficient amount of decaying thermal energy to
(19)過熱に起因する核分裂の産物の放出を防止する
よう、1つまたはそれ以上の同様の原子炉と組合わされ
て基準単位として用いられるのに適した高温・ガス冷却
・核反応炉を製造する方法であつて、 前記原子炉と連係するように受動の熱溜まり手段を配置
し、それにより同手段が、前記原子炉内に備えられた原
子炉コアから衰微する熱エネルギを除去するために位置
されることと、および、前記熱溜まり手段が衰微する熱
エネルギを吸収するための能力を維持するよう、充分な
速度で同熱溜まり手段から熱エネルギを除去するための
手段を、同熱溜まり手段と動作可能に連係する状態に設
け、それにより、前記原子炉が臨界的で動力発生状態に
あるときに、ガス冷却剤の強制された循環の喪失、また
は冷却剤の減圧とつながることにおけるそのような喪失
から由来する核分裂の産物の放出が防止されるようにす
ることとを具備している方法。
(19) Manufacture a high temperature, gas-cooled, nuclear reactor suitable for use as a reference unit in conjunction with one or more similar nuclear reactors to prevent the release of products of nuclear fission due to overheating. a method for disposing passive heat sink means in communication with said nuclear reactor, said means being adapted to remove decaying thermal energy from a reactor core disposed within said nuclear reactor; and means for removing thermal energy from the thermal sink means at a sufficient rate so as to maintain the ability of the thermal sink means to absorb decreasing thermal energy. means in operative communication with the reactor, thereby causing loss of forced circulation of gaseous coolant, or in connection with depressurization of the coolant, when said reactor is in a critical power generating condition. the release of products of fission resulting from such losses is prevented.
(20)前記受動の熱溜まり手段がタンク手段であつて
、同タンク手段は、液体を保持するように適合されてい
るとともに、前記原子炉コアから放出された衰微する熱
エネルギのその液体による吸収のために位置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第19項記載の方法。
(20) the passive heat sink means is a tank means adapted to hold a liquid and absorb by the liquid decaying thermal energy emitted from the reactor core; 20. A method according to claim 19, characterized in that the method is located for:
(21)過熱に起因する核分裂の産物の放出を防止する
ため、1つまたはそれ以上の他の同様の原子炉と組合わ
されて基準単位として用いられるのに適した高温・ガス
冷却・核反応炉を製造する方法であつて、前記原子炉が
、原子炉圧力容器と、同原子炉圧力容器内に収容され且
つ丸石土台状の反応体として配列された複数の燃料要素
を有する原子炉コアと、加圧され且つ強制的に循環され
るガス冷却システムとを備えている方法において、収容
容器を前記原子炉圧力容器の周囲に離間状態に配置し、
それにより同複数の容器間に小室を形成し、それゆえ、
内壁および外壁を包含しているタンク手段を備えた前記
収容容器の一部が、前記タンク手段が保持すべく適合さ
れている液体により前記原子炉コアから衰微する熱エネ
ルギを収容するために位置されるようにすることと、前
記衰微する熱エネルギの吸収の結果として前記液体によ
り放出される蒸気から熱エネルギを除去するための手段
を、前記タンク手段と動作可能に連係する状態に設ける
ことと、 前記蒸気からの熱エネルギの除去に由来する液体を前記
タンク手段へ戻すための手段を、前記タンク手段および
前記熱エネルギ除去手段と動作可能に連係する状態に設
けることとを具備し、前記収容容器のタンク手段は、前
記熱除去および液体戻し手段との協働状態において設立
される沸騰の均衡の条件下で、前記原子炉が臨界的で動
力発生状態にあるときに、ガス冷却剤の強制された循環
の喪失、または冷却剤の減圧とつながることにおけるそ
のような喪失から由来する核分裂の産物の放出を防止す
るのに充分な量の衰微する熱エネルギを吸収するよう、
有効な量の前記液体を保持すべく適合されており、そし
て、 前記収容容器が、それ自体、前記原子炉コアと熱を移送
する関係になつている漏れた原子炉ガス冷却剤を収容す
る能力のある圧力容器であることを特徴とする方法。
(21) A high-temperature, gas-cooled, nuclear reactor suitable for use as a reference unit in combination with one or more other similar nuclear reactors to prevent the release of products of nuclear fission due to overheating. A method of manufacturing a nuclear reactor, the reactor core having a reactor pressure vessel and a plurality of fuel elements contained within the reactor pressure vessel and arranged as a cobblestone reactor; a pressurized and forcedly circulated gas cooling system, in which containment vessels are spaced apart around the reactor pressure vessel;
Thereby, a chamber is formed between the same plurality of containers, and therefore,
A portion of said containment vessel comprising tank means comprising an inner wall and an outer wall is positioned for containing thermal energy dissipated from said reactor core by means of a liquid that said tank means is adapted to retain. and providing means in operative association with the tank means for removing thermal energy from the vapor released by the liquid as a result of absorption of the attenuated thermal energy; providing means for returning liquid resulting from the removal of thermal energy from the vapor to the tank means in operative communication with the tank means and the thermal energy removal means; The tank means is configured to provide for forced release of gas coolant when the reactor is in critical power generation conditions under conditions of boiling equilibrium established in cooperation with the heat removal and liquid return means. absorbing a sufficient amount of decaying thermal energy to prevent loss of circulation, or release of products of fission resulting from such loss in connection with depressurization of the coolant;
the containment vessel is adapted to hold an effective amount of the liquid, and the containment vessel is itself capable of containing leaked reactor gas coolant in heat transfer relationship with the reactor core. A method characterized in that the pressure vessel has:
(22)前記ガス冷却システム内に、前記コアで発生さ
れた衰微する熱エネルギを除去するため、前記原子炉コ
アと熱移送を行う関係に一次冷却気体を保持するように
適合された容積を設定する第1設定手段と、前記一次冷
却気体から熱エネルギを除去するため、前記一次冷却気
体と熱を移送する関係に二次冷却気体を保持するように
適合された容積を設定する第2設定手段とを併合させる
ことをさらに具備し、 前記原子炉圧力容器および前記収容容器間の前記小室の
容積は充分に小さく、それゆえ当該小室内への一次冷却
ガスの制御され得ない漏れがあるときでも、前記第1設
定手段により設定された容積内の前記一次冷却剤均衡圧
力が、依然として好ましくも大気圧よりも高いことを特
徴とする特許請求の範囲第21項記載の方法。
(22) establishing a volume within the gas cooling system adapted to maintain a primary cooling gas in heat transfer relationship with the reactor core for removing decaying thermal energy generated in the core; a first setting means for setting a volume adapted to hold a secondary cooling gas in a heat transfer relationship with said primary cooling gas for removing thermal energy from said primary cooling gas; further comprising merging the chambers between the reactor pressure vessel and the containment vessel, the volume of the chamber being small enough so that even when there is an uncontrolled leakage of primary cooling gas into the chamber, 22. A method as claimed in claim 21, characterized in that the primary coolant equilibrium pressure in the volume set by the first setting means is still preferably above atmospheric pressure.
(23)前記収容容器を前記原子炉圧力容器の周囲に配
置し、それにより、同複数の容器間の前記小室の一部が
、前記原子炉圧力容器のレベルよりも低く位置されると
ともに、その小室部分が充分に大きく、それゆえ同小室
内への前記タンク手段が保持すべく適合されている前記
液体の制御されない漏れが、前記原子炉圧力のレベルよ
りも低い前記小室内の安定した液体レベルに帰結するよ
うにさせることをさらに具備することを特徴とする特許
請求の範囲第21項記載の方法。
(23) The accommodation vessel is arranged around the reactor pressure vessel, so that a part of the small chamber between the plurality of vessels is located lower than the level of the reactor pressure vessel, and a stable liquid level in the chamber which is such that the chamber portion is sufficiently large so that uncontrolled leakage of the liquid into the chamber that the tank means is adapted to retain is below the level of the reactor pressure; 22. The method of claim 21, further comprising causing the result to be.
(24)一つまたはそれ以上の同様の原子炉と組合わさ
れて基準単位として用いられるのに適した高温・ガス冷
却・核反応炉から、過熱に起因して核分裂の産物が放出
されるのを防止する方法であって、 前記原子炉と連係するように配置された受動の熱溜まり
手段を用いて、前記原子炉内に収容された原子炉コアで
発生された衰微する熱エネルギの量を吸収することと、
および、 前記原子炉が臨界的で動力発生状態にあるときに、ガス
冷却剤の強制された循環の喪失、または冷却剤の減圧と
つながることにおけるそのような喪失から由来する核分
裂の産物の放出が防止されるように、衰微する熱エネル
ギの吸収のための前記熱溜まり手段の能力を維持するた
め、充分な速度で前記熱溜まり手段から熱エネルギを除
去することとを具備することを特徴とする方法。
(24) The release of products of nuclear fission due to overheating from a high temperature, gas-cooled, nuclear reactor suitable for use as a reference unit in combination with one or more similar nuclear reactors. A method of preventing the use of passive heat sink means arranged in communication with said nuclear reactor to absorb the amount of decaying thermal energy generated in a reactor core contained within said nuclear reactor. to do and
and the loss of forced circulation of gas coolant, or the release of products of nuclear fission resulting from such loss in conjunction with depressurization of the coolant, when said nuclear reactor is in critical power generating conditions. removing thermal energy from the heat sink means at a sufficient rate to maintain the capacity of the heat sink means for absorbing declining thermal energy so as to prevent Method.
(25)前記受動の熱溜まり手段がタンク手段であつて
、同タンク手段は、液体を保持するように適合されてい
るとともに、前記原子炉コアにより放出された衰微する
熱エネルギのその液体による吸収のために位置されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第24項記載の方法
(25) the passive heat sink means is a tank means adapted to hold a liquid and absorb by the liquid decaying thermal energy emitted by the reactor core; 25. A method according to claim 24, characterized in that the method is located for:
(26)原子炉圧力容器と、同原子炉圧力容器内に配置
され且つ丸石土台反応体として配列された複数の燃料要
素を持つ原子炉コアと、加圧され且つ強制された循環ガ
ス冷却システムとを包含している一つまたはそれ以上の
同様の核反応炉と組合わされて基準単位として用いられ
るのに適した高温・ガス冷却・核反応炉から、過熱に起
因して核分裂の産物が放出されるのを防止する方法であ
つて、前記原子炉圧力容器から離間された状態で同原子
炉圧力容器の周囲に配置された液体中に、前記原子炉コ
ア内で発生された衰微する熱エネルギを吸収することと
、 前記衰微する熱エネルギの吸収の結果として前記液体に
より放出される蒸気から熱エネルギを除去することと、
および、 前記蒸気からの熱エネルギの除去の結果としての液体を
前記液体へ戻すこととを具備し、 前記液体の量は、前記熱エネルギの除去および前記液体
の戻しと協働することにおいて設立される沸騰の均衡の
条件下で、前記原子炉が臨界的で動力発生状態にあると
きに、ガス冷却剤の強制された循環の喪失、または冷却
剤の減圧とつながることにおけるそのような喪失に起因
する核分裂の産物の放出を防止するのに充分な量の衰微
する熱エネルギを吸収するよう、充分な量であることを
特徴とする方法。
(26) a reactor pressure vessel, a reactor core having a plurality of fuel elements disposed within the reactor pressure vessel and arranged as a cobblestone reactor, and a pressurized and forced circulating gas cooling system; The products of fission are released due to overheating from a high-temperature, gas-cooled, nuclear reactor suitable for use as a reference unit in combination with one or more similar nuclear reactors containing A method for preventing the deterioration of thermal energy generated within the reactor core into a liquid disposed around the reactor pressure vessel while being spaced from the reactor pressure vessel. absorbing; and removing thermal energy from the vapor released by the liquid as a result of the absorption of the attenuated thermal energy;
and returning liquid to the liquid as a result of the removal of thermal energy from the vapor, the amount of the liquid being established in cooperation with the removal of the thermal energy and the returning of the liquid. Due to loss of forced circulation of gaseous coolant, or such loss in connection with depressurization of the coolant, when the reactor is in critical power generating conditions, under conditions of boiling equilibrium, the amount of attenuating thermal energy is sufficient to prevent the release of products of nuclear fission.
(27)前記原子炉が、さらに、前記原子炉圧力容器の
周囲に配置され且つ離間された収容容器と、前記コアで
発生された熱エネルギを除去するよう、前記原子炉コア
と熱移送を行う関係に一次冷却気体を保持すべく適合さ
れた容積を設定する第1設定手段を収容しているガス冷
却システムとを包含し、また、一次冷却ガスの漏れがあ
る場合に、同ガスを前記収容容器および原子炉圧力容器
間の空間内へ導通させる工程をさらに具備していること
を特徴とする特許請求の範囲第26項記載の方法。
(27) The nuclear reactor further performs heat transfer with a containment vessel disposed around and spaced apart from the reactor pressure vessel and the reactor core to remove thermal energy generated in the core. a gas cooling system containing a first setting means for setting a volume adapted to hold a primary cooling gas in relation thereto; 27. The method of claim 26, further comprising the step of providing electrical communication into the space between the vessel and the reactor pressure vessel.
(28)前記液体の漏れがある場合に、その漏れた液体
のレベルが前記原子炉圧力容器のそれよりも低くなるよ
うに、その漏れた液体を前記複数の容器間の空間内に保
持する工程をさらに具備することを特徴とする特許請求
の範囲第26項記載の方法。
(28) When the liquid leaks, retaining the leaked liquid in the space between the plurality of vessels so that the level of the leaked liquid is lower than that of the reactor pressure vessel. 27. The method of claim 26, further comprising:
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JP2016095155A (en) * 2014-11-12 2016-05-26 イビデン株式会社 Graphite block
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