KR100313964B1 - Seed-blanket reactor - Google Patents

Seed-blanket reactor Download PDF

Info

Publication number
KR100313964B1
KR100313964B1 KR1019980701043A KR19980701043A KR100313964B1 KR 100313964 B1 KR100313964 B1 KR 100313964B1 KR 1019980701043 A KR1019980701043 A KR 1019980701043A KR 19980701043 A KR19980701043 A KR 19980701043A KR 100313964 B1 KR100313964 B1 KR 100313964B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
seed
blanket
fuel
region
reactor
Prior art date
Application number
KR1019980701043A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR19990036375A (en
Inventor
알빈 라드코우스키
Original Assignee
쎄스 해리스 그래에;칼 에프. 마일드, 주니어
라드코우스키 토륨 파워 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쎄스 해리스 그래에;칼 에프. 마일드, 주니어, 라드코우스키 토륨 파워 코포레이션 filed Critical 쎄스 해리스 그래에;칼 에프. 마일드, 주니어
Priority claimed from PCT/US1996/013038 external-priority patent/WO1997008711A2/en
Publication of KR19990036375A publication Critical patent/KR19990036375A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100313964B1 publication Critical patent/KR100313964B1/en

Links

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

시드-블랭킷 원자로 코어(10,100)는 비확산성 농축 우라늄, 및 무기 또는 원자로 등급 플루토늄을 포함하는 종래의 원자로 연료로 토륨 연료를 연소시키기 위해 채용된다. 제 1 실시예에서, 코어(10)는 원자로 연료 및 생성된 폐기물이 핵무기를 제조하는 데 사용될 수 없다는 점에서 완전히 비확산성이다. 본 발명의 제 2 실시예에서, 코어(100)는 토륨으로 대량의 무기 등급 플루토륨을 연소시키기 위해 채용되고, 저장된 무기 등급 플루토륨이 붕괴될 수 있고 전기 에너지로 변환될 수 있는 통상적인 매커니즘을 제공한다. 두 실시예의 코어는 환형 블랭킷 영역(20,106)에 의해 포위되고 중앙에 위치된 시드 영역(18,104)을 갖는 다수의 시드-블랭킷 유닛(12,102)으로 이루어진다. 시드 영역은 우라늄 또는 플루토늄 연료 봉(22,110)을 포함하지만, 블랭킷 영역은 토륨 연료봉(26,118)을 포함한다. 감속재/연료 용적비율 및 시드와 블랭킷 영역의 상대 사이즈는 두 실시예중 어느 실시예도 핵무기 제조에 이용될 수 있는 폐기물을 생성하지 않도록 최적화된다.아룰러 새로운 연료공급 체계가, 시드 연료 이용을 최대화하고 또한 소모된 연료가 핵무기 제조에 이용될 수 없도록 보장하기 위해 제 1 실시예와 함께 채용된다.The seed-blanket reactor core 10,100 is employed to combust thorium fuel with conventional reactor fuel, including non-diffuse enriched uranium, and inorganic or reactor grade plutonium. In the first embodiment, the core 10 is completely non-proliferative in that the reactor fuel and the resulting waste cannot be used to produce nuclear weapons. In a second embodiment of the present invention, the core 100 is employed to combust a large amount of inorganic grade plutonium with thorium and employs a conventional mechanism in which stored inorganic grade plutonium can collapse and be converted into electrical energy. to provide. The cores of both embodiments consist of a plurality of seed-blanket units 12, 102 having seed regions 18, 104 located centrally and surrounded by annular blanket regions 20,106. The seed region includes uranium or plutonium fuel rods 22, 110, while the blanket region includes thorium fuel rods 26, 118. The moderator / fuel volume ratio and the relative size of the seed and blanket areas are optimized so that neither of the two embodiments produces waste that can be used for nuclear weapons manufacturing. In addition, the new fuel supply scheme maximizes seed fuel utilization and also It is employed with the first embodiment to ensure that the spent fuel cannot be used for nuclear weapon production.

Description

시드-블랭킷 원자로{SEED-BLANKET REACTOR}Seed-Blank Reactor {SEED-BLANKET REACTOR}

원자력은 오늘날 전세계적으로 중요한 에너지 자원으로 존재한다. 충분한 부존 화석연료 자원이 없는 대다수 국가들은 원자력에 의존하여 전력을 생산한다. 대부분의 국가에서, 핵 에너지는 이들 국가의 에너지 비를 다양화하고 경쟁력있는 전력 산출자로서 이용된다. 더우기, 원자력은 화석연료 오염을 제어하는 목표달성 및 미래 세대를 위한 화석연료 보존에 크게 공헌한다. 숫자상으로, 원자력은 전세계 전력의 약 11%를 공급한다. 1994년말 현재, 37개국에 424개 원자력 발전소가 있다. 구축중인 발전소는 금세기 말에는 약 500개로 될 것이다.Nuclear power is an important energy resource worldwide today. Most countries without sufficient fossil fuel resources depend on nuclear power to produce electricity. In most countries, nuclear energy is used to diversify their energy ratios and as a competitive power producer. Moreover, nuclear power contributes greatly to achieving the goals of controlling fossil fuel pollution and to preserving fossil fuels for future generations. Numerically, nuclear power supplies about 11% of the world's electricity. As of the end of 1994, there are 424 nuclear power plants in 37 countries. There will be about 500 power plants under construction at the end of the century.

원자로의 설계 및 가동에서 안전이 주요 관심사일 지라도, 또다른 주요 관심사는 핵무기에 사용될 수 있는 물질의 확산에 관한 위협이다. 이러한 사실은 핵무기를 보유하는 것이 전세계 안전에 커다란 위협을 줄 수 있는 불안정한 정부를 지닌 국가에서 특히 염려된다. 따라서 원자력은 핵무기가 확산되어 이 무기를 사용하는 위험한 결과를 야기시키지 않는 방식으로 설계 및 이용되어야만 한다.Although safety is a major concern in the design and operation of nuclear reactors, another major concern is the threat of the proliferation of materials that can be used for nuclear weapons. This is of particular concern in countries with unstable governments where having nuclear weapons can pose a huge threat to global security. Therefore, nuclear power must be designed and used in such a way that nuclear weapons will not proliferate and cause the dangerous consequences of using them.

불행히도, 현재의 모든 원자력 원자로는 원자로 등급 플루토늄으로 알려진 대량의 플루토늄을 생성한다. 예로서, 전형적인 1,000MWe 원자로는 1년에 200-300 Kg 정도의 원자로 등급 플루토늄을 생성한다. 이렇게 배출된 원자로 등급 플루토늄을 무기 등급 플루토늄으로 재처리하는 하는 것은 어렵지않으며, 단지 약 7.5Kg의 원자로 등급 플루토늄만이 단일 핵무기 제조에 필요할 뿐이다. 따라서, 종래 원자로의 코어에서 배출된 핵연료는 확산성이 높고, 배출된 핵연료가 허가되지 않은 개인에 의해 획득되지 않도록 보장하는 안전수단이 요구된다. 미합중국 및 구소련의 국가가 자신들의 핵무기를 해체시킴에 따라 발생되어온 대량의 무기 등급 플루토늄에 따른 상기와 마찬가지의 안전문제가 존재한다.Unfortunately, all current nuclear reactors produce large amounts of plutonium known as reactor grade plutonium. As an example, a typical 1,000 MWe reactor produces about 200-300 Kg of reactor grade plutonium per year. Reprocessing these discharged reactor grade plutonium into inorganic grade plutonium is not difficult, and only about 7.5 kg of reactor grade plutonium is needed for the production of a single nuclear weapon. Therefore, the fuel discharged from the core of the conventional reactor is highly diffusive, and safety measures are required to ensure that the discharged fuel is not obtained by unauthorized individuals. The same safety concerns exist with the massive weapons grade plutonium that has arisen as the United States and the former Soviet Union dismantled their nuclear weapons.

종래의 원자로 가동과 관련된 문제점은 천연 우라늄광물의 전세계적 공급의 급격한 감소 및 장기 방사성 폐기물의 영구적 폐기에 관한 것이다. 후자에 관해, 정부소유 저장공간은 실질적으로 존재하지 않으며 미합중국에 요구된 Yucca Flats 프로젝트가 현재 의회에 의해 지연되고 있다. 전자에 대해선, 천연 우라늄광물의 공급에 따른 심각한 문제점은 향후 50년내에 예견된다.The problems associated with conventional reactor operation are related to the drastic reduction in the global supply of natural uranium minerals and the permanent disposal of long-term radioactive waste. On the latter, government-owned storage is virtually nonexistent and the Yucca Flats project required in the United States is currently being delayed by Congress. For the former, serious problems with the supply of natural uranium minerals are expected in the next 50 years.

상기 문제점에 따른 결과, 비교적 작은 양의 비확산성 농축 우라늄(함량 20% 이하의 U-235를 갖는 농축 우라늄)으로 가동되고, 플루토늄과 같은 확산성 물질의 상당량을 생성하지 않는 원자로 구축에 관한 시도가 과거에 행해져 왔다. 이러한 원자로의 예는 본 출원인의 이전 국제특허출원인 1985년 국제공개번호 WO 85/01826로 국제공개된 국제 특허출원 PCT/US84/01670호, 및 1993년 국제공개번호 WO 93/06477로 국제공개된 국제 특허출원 PCT/US93/01037호에 개시되어 있다. 상기'826호 및 '477호는 토륨이 연료로 공급된 블랭킷으로부터 시드-블랭킷 원자로 전력의 상당비율을 유도하는 시드-블랭킷 원자로를 개시한다. 블랭킷은 비확산성 농축 우라늄의 연료봉을 포함하는 환형 시드부를 포위한다. 시드 연료봉의 우라늄은 블랭킷의 토륨에 의해 포획되는 중성자를 배출시키므로써, 적절히 연소하는 핵분열가능한 U-233을 생성하고 원자로에 파워를 공급하는 열을 발생시킨다.As a result of this problem, attempts have been made to build a reactor that is operated with a relatively small amount of non-diffusive enriched uranium (enriched uranium with a U-235 content of 20% or less) and does not produce significant amounts of diffusible materials such as plutonium. It has been done in the past. Examples of such reactors are International Patent Application PCT / US84 / 01670, published internationally by Applicant International Patent Application WO 85/01826 in 1985, and International Publication No. WO 93/06477, 1993. Patent application PCT / US93 / 01037 is disclosed. '826 and' 477 disclose seed-blanket reactors that derive significant proportions of seed-blanket reactor power from a thorium-fueled blanket. The blanket surrounds the annular seed portion comprising the fuel rods of non-diffusive enriched uranium. The uranium in the seed fuel rods emits neutrons that are captured by the thorium in the blanket, producing fissile U-233 that burns properly and generates heat to power the reactor.

상기 방법에서 원자로 연료로서 토륨을 사용하는 것은 토륨이 우라늄 보다 훨씬 풍부하기 때문에 매력적이다. 또한, 초기 연료 적재 및 각 연료 사이클의 끝에서 배출된 연료는 어느 것도 핵무기 제조에 사용되기엔 적합치 않다는 점에서 상기 '826호 및 '477호에 개시된 원자로는 비확산성이어야 할 것이 요구된다. 이것은 시드 연료로서 비확산성 농축 우라늄만을 채용하고, 플루토늄 산출을 최소화하는 감속재/연료 용적비율을 선택하고 U-238 성분이 블랭킷 사이클의 끝에서 잔존 U-233과 균일하게 혼합하는 블랭킷에 소량의 비확산성 농축 우라늄을 첨가하므로써, 그리고 U-233을 "변성"시키므로써 달성되고, 이렇게하여 그것을 핵무기의 제조에 쓸모없게 한다.The use of thorium as the reactor fuel in this method is attractive because thorium is much richer than uranium. In addition, the reactors disclosed in '826 and' 477 are required to be non-proliferative in that none of the fuel discharged at the initial fuel loading and at the end of each fuel cycle is suitable for use in the manufacture of nuclear weapons. It employs only non-diffuse enriched uranium as the seed fuel, selects moderator / fuel volume fraction that minimizes plutonium yield, and a small amount of non-diffuse in the blanket where the U-238 component mixes uniformly with the remaining U-233 at the end of the blanket cycle. By adding enriched uranium and by "denaturing" U-233, thus making it useless in the manufacture of nuclear weapons.

불행히도, 출원인은 상기 국제특허출원에 개시된 원자로 설계는 어느 것도 진정으로 비확산성이지 못함을 계속된 연구를 통해 알게 되었다. 특히, 이들 설계는 모두는 환형 시드 배열에 기인하여 시드에서 확산성 플루토늄의 최소 산출 보다 많이 산출되는 결과가 나타남을 알게 되었다. 내부 중앙 블랭킷부 및 외부 포위 블랭킷부와 함께 환형 시드의 사용은 박형 환형시드가 내부 및 외부 블랭킷부의 더욱 강력한 스펙트럼에 의해 지배되어야 할 시드 스펙트럼을 야기하는 적은 "광학 두께"를 대응하여 갖기 때문에 비확산성으로 제조될 수 없다. 이것은 시드에서 확산성 플루토늄이 최소 산출량 보다 많이 산출되고 더욱 큰 부분의 에피써멀 뉴트론이 되는 결과로 된다.Unfortunately, the Applicant has learned through continued research that none of the reactor designs disclosed in the above international patent application is truly non-proliferative. In particular, these designs have all been found to result in more than the minimum yield of diffusive plutonium in the seeds due to the cyclic seed arrangement. The use of the annular seed in combination with the inner central blanket portion and the outer envelope blanket portion is non-proliferative because the thin annular seed correspondingly has a small “optical thickness” which causes the seed spectrum to be governed by the stronger spectrum of the inner and outer blanket portions. It can not be prepared. This results in more diffuse plutonium in the seed than the minimum yield and a larger portion of the epithermal neuron.

이들 종래의 원자로 설계는 또한 동작 파라미터 관점에서 최적이지 못하다. 예로서, 시드 영역 및 블랭킷 영역의 감속재/연료 용적비율은 시드영역에서 최소 플루토늄 산출하고, 시드 연료봉으로 부터의 적절한 열 제거를 허용하며 블랭킷에서 토륨이 U-233으로의 최적 변환을 보장하는 것에 특히 중요하다. 후속 연구는 상기 국제특허출원에 개시된 바람직한 감속재/연료 비율이 시드 영역에서 너무 높고 블랭킷 영역에서 너무 낮음을 나타낸다.These conventional reactor designs are also not optimal in terms of operating parameters. As an example, the moderator / fuel volume ratios of the seed and blanket regions yield a minimum plutonium in the seed region, allow for proper heat removal from the seed fuel rods and in particular to ensure optimal conversion of thorium to U-233 in the blanket. It is important. Subsequent studies indicate that the preferred moderator / fuel ratio disclosed in the above international patent application is too high in the seed region and too low in the blanket region.

종래 원자로 코어 설계는 시드 연료 엘리먼트에서 비확산성 농축 우라늄 소비면에 특히 효율적이지 못하다. 이 결과, 연료 봉은 다른 원자로에서 재사용을 위해 재처리되어야 할 다수의 잔존 우라늄이 함유된 각각의 시드 연료 사이클의 끝에서 배출된다.Conventional reactor core designs are not particularly efficient in terms of non-diffuse enriched uranium consumption in the seed fuel element. As a result, fuel rods are discharged at the end of each seed fuel cycle containing a number of remaining uranium that must be reprocessed for reuse in other reactors.

상기 '477호 에 개시된 원자로는 또한 종래 원자로 코어로 개장시키는 것에 적절치 못한 복잡한 기계적 원자로 제어 장치를 필요로 한다. 마찬가지로, '822호 에 개시된 원자로는 이 코어의 설계 파라미터가 종래 코어의 파라미터와 양립하지 않으므로 종래 코어로 용이하게 개장될 수 없다.Reactors disclosed in '477 also require complex mechanical reactor control devices that are not suitable for retrofitting into conventional reactor cores. Similarly, the reactor disclosed in '822 cannot be easily retrofitted into a conventional core since the design parameters of this core are incompatible with those of the conventional core.

마지막으로, 종래 원자로 구조는 모두 토륨으로 비확산성 농축 우라늄을 연소시키도록 설계되었으며, 대량의 플루토늄 소비에 적절치 못하다. 따라서, 이들 설계중 어느 것도 저장된 플루토늄 문제에 대한 해결책을 제공하지 못한다.Finally, conventional reactor structures are all designed to burn non-diffusive enriched uranium with thorium, which is not suitable for large plutonium consumption. Thus, none of these designs provide a solution to the stored plutonium problem.

본 발명은 일반적으로 연료로서 토륨을 이용하는 경수 원자로 구조에 관한 것이다. 이 원자로는 토륨, 비확산성 농축 우라늄, 무기 등급 플루토늄 또는 원자로 등급 플루토늄으로 핵반응을 일으킬 수 있다.The present invention generally relates to light water reactor structures using thorium as fuel. The reactor may be nuclear, with thorium, non-diffuse enriched uranium, inorganic grade plutonium or reactor grade plutonium.

도 1은 비확산성 경수 토륨 원자로로서 알려진 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따라 구축된 원자로 코어의 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a reactor core constructed in accordance with a first preferred embodiment of the present invention, known as a non-diffusive light thorium reactor.

도 2는 제 1 실시예에 채용된 시드-블랭킷 어셈블리 유닛(SBUs)의 상세 단면도.FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of seed-blanket assembly units (SBUs) employed in the first embodiment. FIG.

도 3은 원자로 제어용 가연 독물질 봉을 포함하도록 수정된 SBU의 부분 단면도.3 is a partial cross-sectional view of an SBU modified to include a combustible poison rod for reactor control.

도 4는 도 3에 예시된 수정된 SBU에 대해 다양한 변형물의 제 1 시드 연료 사이클에 대한 최대 파워가동 일의 함수로서 반응도 레벨을 예시하는 그래프.FIG. 4 is a graph illustrating the reactivity level as a function of the maximum power up day for the first seed fuel cycle of various variants for the modified SBU illustrated in FIG. 3.

도 5a-5i는 도 1에 예시된 원자로 코어의 가동 동안 채용된 9개의 상이한 시드 연료 사이클의 각각에 대응하는 연료 적재 맵을 나타내는 도.5A-5I illustrate a fuel loading map corresponding to each of nine different seed fuel cycles employed during operation of the reactor core illustrated in FIG. 1.

도 6은 플루토늄 소각로로서 알려진 제 2 바람직한 실시예에 따라 구축된 원자로 코어의 개략 단면도.6 is a schematic cross-sectional view of a reactor core constructed in accordance with a second preferred embodiment known as plutonium incinerator.

도 7은 제 2 바람직한 실시예에 따라 채용된 SBU의 상세한 단면도.7 is a detailed cross-sectional view of an SBU employed in accordance with a second preferred embodiment.

도 8은 제 2 바람직한 실시예에 대한 축적된 연료소비도 및 재적재 구성을 나타내는 코어 맵.8 is a core map showing the accumulated fuel consumption and reloading configuration for the second preferred embodiment.

상기 사항을 고려하여, 본 발명의 목적은 경제적 및 비확산성 관점에서 최적가동을 제공하는 개선된 시드-블랭킷 원자로를 제공하는 것이다.In view of the above, it is an object of the present invention to provide an improved seed-blanket reactor that provides optimum operation in terms of economics and non-proliferation.

본 발명의 다른 목적은 종래 원자로 코어로 용이하게 개장될 수 있는 시드-블랭킷 원자로를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a seed-blanket reactor that can be easily retrofitted into a conventional reactor core.

본 발명의 또다른 목적은 확산성 폐기 부산물을 생성하지 않고, 토륨으로 대량의 플루토늄을 소비하는 데 이용될 수 있는 시드-블랭킷 원자로를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a seed-blanket reactor that can be used to consume large amounts of plutonium with thorium without producing diffuse waste by-products.

본 발명의 또다른 추가 목적은 상당히 감소된 양의 고 레벨 방사성 폐기물을 산출하므로써, 장기 폐기물 저장공간 필요조건을 상당히 감소시키는 시드-블랭킷 원자로를 제공하는 것이다.It is a still further object of the present invention to provide a seed-blanket reactor that significantly reduces long-term waste storage requirements by yielding significantly reduced amounts of high level radioactive waste.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적은 우라늄 또는 플루토늄 연료와 합동으로 토륨 연료를 이용하는 개선된 시드-블랭킷 원자로의 제공을 통해 달성된다.The above and other objects of the present invention are achieved through the provision of an improved seed-blanket reactor utilizing thorium fuel in combination with uranium or plutonium fuel.

본 발명의 제 1 바람직한 실시예는 '477호에 개시된 비확산성 원자로를 개선한 원자로를 포함한다. 연료 비율에 대한 특정 감속재 및 새로운 연료공급 체계의 사용으로, 본 실시예는 임의의 공지된 원자로에서 달성할 수 없었던 연료 소비효율을 달성하고, 핵무기 제조에 사용될 수 없는 핵폐기물만을 생성한다. 본 발명의 제 2 바람직한 실시예는 고속의 효율적인 방식으로 원자로 등급 배출 플루토늄 및 무기 등급 플루토늄을 대량으로 소비하도록 설계되었다. 다시 말해, 상기와 같이 생성된 폐기물은 핵무기 제조에 이용될 수 없다.A first preferred embodiment of the present invention includes a reactor that improves on the non-diffuse reactor disclosed in '477. With the use of new moderators and specific moderators for fuel ratios, this embodiment achieves fuel consumption efficiency that could not be achieved in any known reactors, and produces only nuclear waste that cannot be used for nuclear weapons production. A second preferred embodiment of the present invention is designed to consume large quantities of reactor grade exhaust plutonium and inorganic grade plutonium in a high speed and efficient manner. In other words, the waste thus produced cannot be used for nuclear weapon production.

본 발명의 제 1 실시예가 비확산성 경수 토륨 원자로로서 이름지어진 것은 이 원자로의 연료 및 폐기 부산물이 핵무기 제조에 이용될 수 없기 때문이다. 비확산성 원자로의 코어는 다수의 시드-블랭킷 유닛(SBUs)으로 이루어지고, 이 유닛의 각각은 중앙에 위치된 시드 영역과 이를 포위하는 환형 블랭킷 영역을 포함한다. SBUs는 종래 원자로 코어의 연료 어셈블리 대신에 용이하게 개장되도록 설계되었다.The first embodiment of the present invention is named as a non-diffusive light-water thorium reactor because the fuel and waste by-products of this reactor cannot be used for the production of nuclear weapons. The core of the non-diffuse reactor consists of a plurality of seed-blanket units (SBUs), each of which includes a centrally located seed region and an annular blanket region surrounding it. SBUs are designed to be easily retrofitted instead of fuel assemblies in conventional reactor cores.

SBUs의 시드 영역은 1 보다 큰 증배율(multiplication factor)를 가지며, 20% U-235 대 80% U-238 비율 이하인 U-235 대 U-238 비율을 갖는 농축 우라늄의 시드 연료 엘리먼트를 함유하고, 이것은 비확산성인 것으로 여겨지는 최대비율로 된다. 이 농축 우라늄은 바람직하게 우라늄-지르코늄 합금(우라늄-지르칼로이) 또는 서멧 연료(지르코늄 합금 매트릭스에 매립된 우라늄 산화물 입자)로 이루어진 플레이트 및/또는 봉 형태이다.The seed region of the SBUs has a multiplication factor greater than 1 and contains a seed fuel element of enriched uranium with a U-235 to U-238 ratio that is less than or equal to 20% U-235 to 80% U-238 ratio, This is the maximum rate that is considered to be non-diffusion. This enriched uranium is preferably in the form of a plate and / or rod consisting of a uranium-zirconium alloy (uranium-zircaloy) or cermet fuel (uranium oxide particles embedded in a zirconium alloy matrix).

블랭킷 영역은 1 보다 작은 증배율을 가지며, 토륨이 스스로 파워를 공급하지 못할 때 초기 가동 스테이지 동안 원자력 공급에 있어서 시드에 도움을 주기위해 적은 백분율의 농축 우라늄(20% U-235로 농축된)을 갖는 Th-232를 반드시 포함하는 블랭킷 연료 엘리먼트를 포함한다. 농축 우라늄을 블랭킷에 추가하므로써, 이 블랭킷은 시드 연료 엘리먼트에 의해 배출된 다수의 중성자가 블랭킷의 토륨 연료 엘리먼트에 의해 흡수될 때 나중에 발생할 수 있는 파워 비율과 동일한 비율의 파워를 스타트 시 발생시킬 수 있다. 이러한 흡수는 적절히 연소된 핵분열가능한 U-233을 발생하고, 일단 원자로가 스타트되어 가동을 시작하면 블랭킷으로부터 파워를 공급한다.The blanket area has a multiplication factor of less than 1, and a small percentage of enriched uranium (concentrated to 20% U-235) to assist seeding in nuclear supply during the initial start-up stage when thorium fails to power itself. And a blanket fuel element necessarily including Th-232. By adding enriched uranium to the blanket, the blanket can generate at start up a power ratio equal to the power ratio that would occur later when multiple neutrons emitted by the seed fuel element are absorbed by the thorium fuel element of the blanket. . This absorption results in a properly burned fissable U-233, which is powered from the blanket once the reactor is started and started up.

블랭킷의 20% 농축 우라늄 산화물은 또한 U-232, U-234, U-236 및 U-238 등의 핵분열불가능한 우라늄 동위원소와 U-233를 균일하게 혼합하므로써 자신의 수명의 끝에서 블랭킷에 남아있는 임의의 잔존 U-233를 변성시키는 역할을 한다. 이러한 변성은 핵분열불가능한 우라늄 동위원소로부터 잔존 U-233를 분리시키는 것이 거의 불가능하여 잔존 U-233을 핵무기 제조에 사용하는 것이 적절치 못하게 하므로 중요하다.The 20% enriched uranium oxide in the blanket also remains in the blanket at the end of its lifetime by uniformly mixing U-233 with non-fissile uranium isotopes such as U-232, U-234, U-236, and U-238. Denatures any remaining U-233. This metamorphosis is important because it is nearly impossible to isolate the remaining U-233 from non-fissile uranium isotopes, making it inappropriate to use the remaining U-233 in the manufacture of nuclear weapons.

경수 감속재는 반응도를 제어하기 위해 각각의 SBU의 시드 및 블랭킷 영역에 이용된다. 종래 우라늄 코어와는 다르게, 보론(boron)은 파워 가동 동안 경수 감속재에서 용해되지 않는데 이는 블랭킷의 증배율이 수용할 수 없을 정도로 작기 때문이고 따라서, 블랭킷 파워 비율을 급격히 낮추는 결과로 된다.Hard water moderators are used in the seed and blanket areas of each SBU to control reactivity. Unlike conventional uranium cores, boron does not dissolve in hard water moderators during power operation because the multiplication ratio of the blanket is unacceptably small, thus resulting in a sharp decrease in the blanket power ratio.

각각의 영역에서 경수 감속재 대 연료의 용적비는 매우 중요하다. 시드 영역에서, 원자로가 확산성인 것으로 여겨지는 플루토늄 폐기물의 상당량을 생성하지 않도록 하기 위해, 감속재/연료 용적비는 시드에서 중성자를 감속시키는 데 유용할 정도로 높아야하고, 이들 중성자가 시드에서 우라늄-238에 의해 흡수될 가능성을 감소시키므로써, 플루토늄을 생성한다. 불행히도, 자연적으로 시드에서 감속재 체적을 증가시키는 것은 연료체적이 반드시 이에 상응하여 감소되어야 함을 의미하고, 이것은 지나치게 증가된다면 지나치게 많은 열을 생성할 파워 밀도를 증가시킨다. 따라서 이들 두 요인은 반드시 시드 영역에서 최적 감속재/연료 비를 결정하기 위해 반드시 고려되어야 한다. 시드 연료용 우라늄/지르코늄 합금의 사용은 이 합금의 열전도도가 산화물 연료의 열 전도도에 비해 높기 때문에 높은 감속재/연료 비를 허용한다. 이러한 유형의 연료 엘리먼트의 사용은, 시드 영역에서의 감속재/연료 비가 2.5 내지 5.0 바람직하게는 3.0 내지 3.5 사이이어야 한다. 시드 영역의 고 감속재/연료 비를 사용하는 이점은 고 레벨의 방사성 폐기물 특히 초우라늄 악티늄의 발생이 상당히 감소되는 결과로 된다. 이것은, 블랭킷 연료봉이 약 10년 동안 코어에 남아있는다는 사실과 결부되어 장기간의 폐기물 저장 공간 필요조건을 상당히 감소시키는 결과로 된다.The volume ratio of hard water moderator to fuel in each area is very important. In the seed zone, in order to ensure that the reactor does not produce a significant amount of plutonium waste that is considered to be diffusive, the moderator / fuel volume ratio should be high enough to be useful for slowing down the neutrons in the seed, and these neutrons are separated by uranium-238 in the seed. By reducing the likelihood of absorption, it produces plutonium. Unfortunately, increasing the moderator volume in the seed naturally means that the fuel volume must be correspondingly reduced, which increases the power density which will produce too much heat if excessively increased. Therefore, these two factors must be considered to determine the optimum moderator / fuel ratio in the seed region. The use of uranium / zirconium alloys for seed fuels allows for a high moderator / fuel ratio because the alloy's thermal conductivity is higher than that of oxide fuels. Use of this type of fuel element should have a moderator / fuel ratio in the seed region between 2.5 and 5.0, preferably between 3.0 and 3.5. The advantage of using a high moderator / fuel ratio in the seed region results in a significant reduction in the generation of high levels of radioactive waste, particularly ultrauranium actinium. This, combined with the fact that the blanket fuel rods remain in the core for about 10 years, results in a significant reduction in long term waste storage space requirements.

블랭킷 영역에서의 감속재/연료 용적비는 블랭킷의 토륨 연료가 가능한한 많은 중성자를 흡수하는 것이 바람직하기 때문에 시드 영역에서의 감속재/연료 용적비 보다 상당히 낮아야 한다. 토륨을 적절히 연소된 핵분열가능한 U-233 으로 변환할 필요가 있으며, 원자로 파워의 상당 부분을 공급한다. 블랭킷 영역에서의 최적 감속재/연료 용적비는 약 1.5-2.0 바람직하게는 약 1.7이어야 한다는 연구가 수립되어 왔다. 만일 이 용적비가 2.0 보다 크면 과도한 열 중성자가 워터에 의해 흡수될 것이고, 반면에 이 용적비가 1.5 보다 작으면 U-233의 형성도 방해하고 프로트악티늄이 블랭킷 영역에서 과도하게 형성될 것이다.The moderator / fuel volume ratio in the blanket region should be significantly lower than the moderator / fuel volume ratio in the seed region because it is desirable for the thorium fuel of the blanket to absorb as much neutrons as possible. It is necessary to convert thorium into properly burned nuclear fissable U-233, providing a significant portion of the reactor power. Research has been established that the optimum moderator / fuel volume ratio in the blanket area should be about 1.5-2.0, preferably about 1.7. If this volume ratio is greater than 2.0, excess thermal neutrons will be absorbed by the water, while if this volume ratio is less than 1.5, it will also interfere with the formation of U-233 and excessive formation of protactinium in the blanket region.

일회완료(once-through) 연료 사이클이 미래 사용을 위해 소모된 연료 어셈블리를 재처리할 필요가 없는 제 1 바람직한 실시예와 함께 이용된다. 또한, 시드 및 블랭킷 영역에서 연료소비를 최대화하는 새로운 연료공급 체계가 이용되고, 또한 소모된 연료 엘리먼트에 남아있는 임의의 연료가 재처리되어 핵무기 제조에 이용될 가능성을 더욱 감소시킨다. 이러한 연료공급 체계에서, 시드 연료 엘리먼트는매끄럽지 못한 방법으로 전체 시드 연료 엘리먼트의 일부분, 바람직하게는 1/3 이 각각의 연료 사이클의 끝에서 대체되고, 1 연료 사이클 바람직하게는 3 연료 사이클 이상 동안 코어에 남아있는다. 각각의 연료 사이클은 기간이 약 13개월이다. 블랭킷 연료는 대부분 토륨으로 이루어지기 때문에 최고 9 연료 사이클 또는 약 10년 동안 코어에 남아있는다. 그러나, 코어에서 SBUs의 셔플링은 코어 전체에 파워 분배를 개선시키기 위해 각각의 연료 사이클의 끝에서 수행된다.Once-through fuel cycles are used in conjunction with the first preferred embodiment, which does not require reprocessing spent fuel assemblies for future use. In addition, new fueling schemes are employed that maximize fuel consumption in the seed and blanket areas, and further reduce the likelihood that any fuel remaining in the spent fuel element will be reprocessed and used for nuclear weapons production. In such a fueling scheme, the seed fuel element is replaced in a non-smooth way with a portion, preferably 1/3, of the entire seed fuel element replaced at the end of each fuel cycle and the core for one fuel cycle preferably at least 3 fuel cycles. Remains on. Each fuel cycle is about 13 months in duration. Because blanket fuel is mostly made of thorium, it remains in the core for up to nine fuel cycles or about 10 years. However, shuffling of SBUs in the core is performed at the end of each fuel cycle to improve power distribution across the core.

이 연료공급 체계는 농축 우라늄 시드 연료봉이 자신의 최초 U-235 함량의 20% 미만으로 격감될 수 있게 한다. 또한 시드 연료 엘리먼트의 코어에서 장기 잔류시간은 Pu-238의 생성을 시드 연료 엘리먼트에 의해 생성된 비교적 적은 양 Pu-239 을 변성시키는 포인트까지 증가한다. 이 결과, 소모된 시드 연료 엘리먼트는 핵무기의 형성에 대해 사실상 무용하게 된다.This fueling system allows enriched uranium seed fuel rods to be reduced to less than 20% of their original U-235 content. The long term residence time at the core of the seed fuel element also increases the production of Pu-238 to the point of denaturing a relatively small amount of Pu-239 produced by the seed fuel element. As a result, the spent seed fuel element becomes virtually useless for the formation of nuclear weapons.

본 발명의 제 2 바람직한 실시예는 종래 원자로 코어로 개장될 수 있는 다수의 SBUs를 갖는 제 1 바람직한 실시예에서와 동일한 기본 시드-블랭킷 코어 장치를 사용한다. 그러나 제 2 실시예는 블랭킷의 토륨과 함께 무기 등급 또는 원자로 등급인 대량의 플루토늄 소비를 위해 설계되었다. 따라서, 토륨 산화물은 블랭킷 연료 봉의 플루토늄과 혼합되는 반면에, 시드 연료 봉은 주로 플루토늄-지르코늄 합금으로 형성된다. 블랭킷의 토륨에 의해 생성된 파워의 양을 최대화하는 것을 목표로 하는 제 1 실시예와 다르게, 제 2 실시예의 목표는 일반적으로 종래 원자로에서 생기는 바와 같은 대량의 새로운 플루토늄을 생성하지 않고 플루토늄의 소비를 최대화하는 것이다.The second preferred embodiment of the present invention uses the same basic seed-blanket core device as in the first preferred embodiment having multiple SBUs that can be retrofitted into a conventional reactor core. However, the second embodiment is designed for consumption of large amounts of plutonium, either inorganic or reactor grade, with thorium in the blanket. Thus, thorium oxide is mixed with the plutonium of the blanket fuel rods, while the seed fuel rods are formed predominantly of plutonium-zirconium alloys. Unlike the first embodiment, which aims to maximize the amount of power generated by the thorium of the blanket, the goal of the second embodiment is to reduce the consumption of plutonium without generating large amounts of new plutonium, as is typically the case in conventional reactors. To maximize.

플루토늄 소각로 실시예는 또한 고 워터 감속재/연료 용적비로서 바람직하게는 2.5 내지 3.5 사이의 용적비도 이용한다. 그러나, 고 용적비를 이용하는 이유는 제 1 실시예에서와는 상이하다. 특히, 고 워터 대 연료 용적비는 시드 영역에 초고온 스펙트럼을 제공한다. 이것은 모든 제어가 시드 영역에 집중되어 잇기 때문에 코어 제어를 단순화하고, 이렇게하여 제어는 보론 케미컬 제어 또는 제어봉 이용 증가 없이 유효하게 될 수 있다.The plutonium incinerator embodiment also utilizes a volume ratio between 2.5 and 3.5, preferably as a high water moderator / fuel volume ratio. However, the reason for using the high volume ratio is different from that in the first embodiment. In particular, the high water to fuel volume ratio provides the ultra-high temperature spectrum in the seed region. This simplifies core control because all controls are concentrated in the seed region, so that control can be made effective without increasing boron chemical control or rod control.

블랭킷 영역에서, 플루토늄 소각로 실시예에서의 현저한 차이는 초기 원자로 가동 동안 조력하기 위해 블랭킷 연료봉의 토륨 산화물이 적은 비율을 갖는 플루토늄 산화물과 혼합된다는 것이다. 또한, 약 2-5 용적% 우라늄 찌꺼기(약 0.2% 로 감소된 U-235 함유량을 갖는 천연 우라늄)이 블랭킷 연료봉에 첨가된다. 이들 찌꺼기는 원자로 가동 동안 블랭킷에 형성된 U-233을 변성(핵무기 제조를 위한 사용에 있어 쓸모없는 것으로 됨)시키는 역할을 한다. 블랭킷 영역에서 감속재/연료 비는 바람직하게 중성자 제약조건 및 열 수력 제약조건을 충족시키기 위해 약 1.5 내지 2.0 사이이다.In the blanket region, a significant difference in the plutonium incinerator embodiment is that thorium oxide in the blanket fuel rods is mixed with a small proportion of plutonium oxide to aid during initial reactor operation. In addition, about 2-5 volume% uranium debris (natural uranium with a U-235 content reduced to about 0.2%) is added to the blanket fuel rods. These debris serve to denature U-233 formed in the blanket during reactor operation, becoming obsolete for use in the manufacture of nuclear weapons. The moderator / fuel ratio in the blanket region is preferably between about 1.5 and 2.0 to satisfy neutron constraints and thermal hydraulic constraints.

본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면을 참조하여, 다수의 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.The features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of numerous embodiments with reference to the accompanying drawings.

A. 비확산성 경수 토륨 원자로A. Non-Diffuse Hard Water Thorium Reactor

비확산성 경수 토륨 원자로로 알려진 본 발명의 제 1 바람직한 실시예를 상세히 참조하면, 도 1은 시드-블랭킷 유닛으로 알려진, 6각형 구성으로 배열되고 단면이 6각형인 다수의 연료 어셈블리(12)를 포함하는 원자로 코어(10)를 나타낸다. 코어(10)는 VVER-1000으로 알려진 종래의 러시아 경수 원자로로 용이하게 개장될 수 있도록 이 VVER-1000과 기하학적 구성 및 크기가 동일하게 이루어지고, 163개의 SBU 연료 어셈블리(12)로 구성된다. 코어(10)와 VVER-1000 원자로 코어의 차이는아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 SBUs(12)의 구성에 있다. 코어(10)와 SBUs(12)의 형태 및 배열은 임의 유형의 종래 경수 가압수형 원자로(PWR;pressurized water reactor;)로 용이하게 개장하기 위해 필요에 따라 수정될 수 있음이 인식될 것이다. 예를들어, 미합중국 및 기타 국가의 종래 PWRs는 정방형 단면을 갖는 연료 어셈블리를 이용하며, SBUs(12)는 이러한 PWR로 개장되도록 설계된다면 정방형 단면을 가질 수 있다.Referring in detail to the first preferred embodiment of the present invention, known as a non-diffusive light-water thorium reactor, FIG. 1 includes a plurality of fuel assemblies 12 arranged in a hexagonal configuration and hexagonal in cross section, known as a seed-blanket unit. The reactor core 10 is shown. The core 10 is of the same geometry and size as the VVER-1000 and consists of 163 SBU fuel assemblies 12 so that it can be easily retrofitted into a conventional Russian light-water reactor known as the VVER-1000. The difference between the core 10 and the VVER-1000 reactor core is in the configuration of the SBUs 12 as described in detail below. It will be appreciated that the shape and arrangement of the core 10 and the SBUs 12 may be modified as needed to facilitate retrofitting with any type of conventional light pressurized water reactor (PWR). For example, conventional PWRs in the United States and other countries use fuel assemblies with square cross sections, and SBUs 12 may have square cross sections if designed to be retrofitted with such PWRs.

도 1 및 도 5a-5i에 도시된 바와 같이 바람직하게 다수의 리플렉터(reflector) 어셈블리(16)를 포함하는 리플렉터(14)는 코어(10)를 포위한다. 리플렉터 어셈블리(16)의 각각은 워터와 코어 배럴/압력 베셀(core barrel/pressure vessel) 금속의 혼합물을 포함한다. 대안으로, 리플렉터 어셈블리(16)의 각각은 주로 토륨 산화물로도 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 5A-5I, the reflector 14, which preferably comprises a plurality of reflector assemblies 16, surrounds the core 10. Each of the reflector assemblies 16 includes a mixture of water and core barrel / pressure vessel metal. Alternatively, each of the reflector assemblies 16 may also be formed primarily of thorium oxide.

도 2는 SBU 연료 어셈블리(12)의 각각의 구성을 나타낸다. SBU 연료 어셈블리(12)의 각각은 중앙에 위치된 시드 영역(18)과 이 시드 영역(18)을 포위하는 환형 블랭킷 영역(20)을 포함한다. 시드 영역(18)은 초기에 비확산성 즉, 핵무기 제조에 이용될 수 없는 것으로 고려되어야 할 최대 농축인 20% U-235으로 초기에 농축된 U-235/U-238을 함유하는 우라늄-지르코늄 합금으로 형성된 다수의 시드 연료 봉(22)을 포함한다. 초기 U-235 농축을 20% 까지 최대화 할 필요가 없는 반면에, 원자로 가동 동안 시드에서 플루토늄 산출을 최소화하기 위해 이 농축 레벨을 이용하는 것이 바람직하다. 대안으로, 연료봉(22)은 지르코늄 합금 매트릭스에 매립된 우라늄 산화물 입자를 갖는 서멧 연료로 제조될 수 있다. 시드 연료봉(22)에서 지르코늄 합금(지르칼로이)의 사용은 지르코늄 합금이 고 열전도도를 갖기 때문에 산화물 유형 연료에 대해 바람직하다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 열 제거를 위해 SBU(12)에 필요한 공간의 크기를 감소시킬 수 있으므로 중요하며, 이렇게하여 워터 감속재에 유용한 공간 크기를 증대시킨다. 시드 영역(18)은 또한 시드 영역(18)에서의 반응성을 제어하기 위해 워터 감속재(또는 아래에서 상세히 설명되는 바와 같은 종래의 가연 독물질 봉 및/또는 제어 봉)의 수용을 위해 다수의 워터 튜브를 포함한다.2 shows each configuration of the SBU fuel assembly 12. Each of the SBU fuel assemblies 12 includes a centrally located seed region 18 and an annular blanket region 20 surrounding the seed region 18. Seed region 18 is an uranium-zirconium alloy initially containing U-235 / U-238, initially enriched with 20% U-235, which is initially non-proliferative, ie, the maximum concentration that should be considered to be unavailable for nuclear weapon production. It comprises a plurality of seed fuel rods 22 formed. While it is not necessary to maximize the initial U-235 enrichment by 20%, it is desirable to use this enrichment level to minimize plutonium output from the seed during reactor operation. Alternatively, fuel rod 22 may be made of cermet fuel with uranium oxide particles embedded in a zirconium alloy matrix. The use of zirconium alloys (zircaloys) in the seed fuel rods 22 is preferred for oxide type fuels because the zirconium alloys have high thermal conductivity. As will be described in detail below, it is important because the size of space required for the SBU 12 for heat removal can be reduced, thereby increasing the space size useful for the water moderator. Seed region 18 may also be provided with a plurality of water tubes for receiving water moderators (or conventional combustible poison rods and / or control rods as detailed below) to control reactivity in seed region 18. It includes.

블랭킷 영역(20)은 바람직하게 혼합된 토륨-우라늄 산화물로 형성된 다수의 블랭킷 연료봉(26)을 포함한다. 초기 토륨-우라늄 혼합물의 우라늄 체적양은 바람직하게 약 2-10% 범위에 있고, 토륨이 시드 영역으로부터 중성자를 흡수할 기회를 갖기 이전에 스타트 업시 블랭킷 영역(20)에 연료를 공급하는 데 도움을 주도록 채용되고, 블랭킷의 핵분열가능한 연료인 U-233을 생성한다. 시드 연료봉(22)에서와 같이, 블랭킷 연료봉(24)에 포함된 우라늄 산화물은 최대 비확산성 비율 20:80 으로 초기에 U-235/U-238로 바람직하게 농축된다.The blanket region 20 preferably comprises a plurality of blanket fuel rods 26 formed of mixed thorium-uranium oxide. The uranium volume of the initial thorium-uranium mixture is preferably in the range of about 2-10%, to help fuel the blanket region 20 at start-up before thorium has a chance to absorb neutrons from the seed region. And U-233, a blanket fissionable fuel. As with the seed fuel rods 22, the uranium oxide contained in the blanket fuel rods 24 is preferably concentrated to U-235 / U-238 initially with a maximum non-diffusion ratio of 20:80.

시드-블랭킷 코어(10)는 시드 영역(18)과 블랭킷 영역(20) 사이에서 파워를 공유하기 위해 다음의 단순화된 수학식 1에 따라 가동한다.The seed-blanket core 10 operates according to the following simplified equation 1 to share power between the seed region 18 and the blanket region 20.

Pb/Ps= ε(Kb/(1-Kb))((Ks-1)/Ks)P b / P s = ε (K b / (1-K b )) ((K s -1) / K s )

상기 수학식 1에서, Ks및 Kb는 각각 시드 영역 및 블랭킷 영역의 증배율이다. Pb및 Ps는 각각 시드 영역 및 블랭킷 영역에서 생성된 파워이고, ε는 고속 효과로서 1을 약간 초과한다. 시드 증배율(Ks)은 1 보다 크고, 블랭킷 증배율(Kb)은 1 보다 작다. 따라서, 블랭킷은 임계미만(subcritical)이고, 시드는 블랭킷용 중성자원으로서 작용한다.In Equation 1, K s and K b are multiplication ratios of the seed region and the blanket region, respectively. P b and P s are the power generated in the seed region and the blanket region, respectively, and epsilon is slightly above 1 as a high speed effect. Seed multiplication (K s ) is greater than 1 and blanket multiplication (K b ) is less than 1. Thus, the blanket is subcritical and the seed acts as a neutral resource for the blanket.

토륨으로부터 산출된 에너지 양을 최대화하기 위해, 가능한한 높은 비율로 블랭킷 영역(20)에서 산출된 코어 파워를 분배할 것이 필요하다. 이것은 KsIn order to maximize the amount of energy calculated from thorium, it is necessary to distribute the core power calculated in the blanket area 20 in as high a ratio as possible. This is K s

가능한한 높게 하므로써 달성되고, Ks는 1.7 까지 가능한 것으로 판정되었고 Kb는 약 0.85 내지 1 사이에서 선택된다.Achieved by making it as high as possible, K s was determined to be possible up to 1.7 and K b is chosen between about 0.85 and 1.

시드 영역(18)에서 U-238에 의해 흡수된 중성자의 수는 최소화되어야 한다. U-238에 의해 흡수된 대부분의 중성자는 매우 높은 흡수에 대한 밀하게 간격을 이룬 에너지 인터벌에 의해 표기된 소위 공진 에너지 영역내에 있다. 반면에, U-235에서의 핵분열의 대부분은 평균 중성자 에너지가 경수 감속재의 대기 온도와 거의 평형을 이루는 열 영역의 낮은 에너지에서 발생한다. 시드영역(18)의 워터 함량을 가능한한 높게 하므로써, 공진영역의 중성자의 수는 감소되어, 더욱 적은 중성자수가 U-238에 의해 포획된다.The number of neutrons absorbed by U-238 in the seed region 18 should be minimized. Most neutrons absorbed by U-238 are in the so-called resonant energy region indicated by the tightly spaced energy intervals for very high absorption. On the other hand, most of the nuclear fission in U-235 occurs at low energy in the thermal zone where the average neutron energy is nearly equilibrium with the ambient temperature of the hard water moderator. By making the water content of the seed region 18 as high as possible, the number of neutrons in the resonance region is reduced, so that fewer neutrons are captured by U-238.

U-238 포획 감소는 두 양호한 효과를 가져온다. 첫째, 시드 영역의 증배율(Ks)은 상승되므로써, 상기한 바와 같이 블랭킷에서 산출된 코어 파워의 비율을 증가시키고, 둘째 이 증배율은 플루토늄을 형성하는 U-238 중성자를 포획하기때문에 플루토늄의 형성은 최소화된다.U-238 capture reduction has two good effects. First, the multiplication ratio (K s ) of the seed region is increased, thereby increasing the ratio of core power calculated from the blanket as described above, and second, the multiplication ratio of the plutonium since it captures U-238 neutrons forming plutonium. Formation is minimized.

시드 영역(18)에 놓일 수 있는 워터의 양은 연료 봉(28)으로부터 적절한 열을 제거할 수 있기 위해 연료봉(22)을 위한 충분한 방을 가질 필요에 의해 제한된다. 연료봉의 체적 및 표면 영역은 반드시 코어의 파워 밀도가 원자로의 냉각 시스템에 의해 지시된 작동 제한사항 이상으로 상승하는 지점까지 감소되지 않아야 한다. 산화물 연료 보다 더욱 높은 열 전도도를 갖는 우라늄/지르코늄 합금으로 시드 연료 엘리먼트(22)를 제조하므로써, 시드 영역(18)의 워터 감속재/연료 용적비는 종래 우라늄 코어에서 2 대 1 보다 작게 될 수 있는 것과 비교하여 4 또는 5 대 1의 높은 비율로 될 수 있다. 시드 영역(18)의 워터 감속재/연료비는 따라서 약 2.5 내지 5.0 사이 가장 바람직하게는 3.0 내지 3.5 사이로 선택되어야 한다.The amount of water that can be placed in the seed region 18 is limited by the need to have enough room for the fuel rods 22 to be able to remove adequate heat from the fuel rods 28. The volume and surface area of the fuel rod must not be reduced to the point where the power density of the core rises above the operating limits dictated by the reactor's cooling system. By making the seed fuel element 22 from a uranium / zirconium alloy having a higher thermal conductivity than oxide fuel, the water moderator / fuel volume ratio of the seed region 18 can be compared to two to one in a conventional uranium core. To a high ratio of 4 or 5 to 1. The water moderator / fuel ratio of the seed region 18 should therefore be chosen between about 2.5 and 5.0 and most preferably between 3.0 and 3.5.

시드 영역(18)의 고 감속재/연료 용적비 이점은 이것이 시드 영역(18)에서 발생된 고 레벨 방사성 폐기물 양을 상당히 감소시킨다는 것이다. 특히, 시드 스펙트럼은 대량의 워터 충돌 때문에 생긴 고온이기 때문에, 매우 적은 양의 초우라늄 또는 소량의 악티나이드가 산출될 것이다. 반감기가 수백만년인 이들 악티나이드는 지하 저장고에 장기간 저장할 것이 필요하다. 따라서 비확산성 코어(10)에 의한 감소된 악티나이드 산출과 결부된 10년의 블랭킷 수명동안 방사성 폐기물은 덜 산출되고 열은 보다 단축된 기간 동안 발생한다. 이것은 지하 저장고 공간 필요조건을 상당히 감소시키게 된다. 또한, 저 레벨 폐기물은 어떠한 붕산도 정상 가동동안 워터 감속재에서 용해되지 않기 때문에 어느 정도 감소되고, 따라서 어떠한 트리튬도 코어에서 생성되지 않는다. 붕산이 워터 감속재에 이용되지 않는 이유는 이것이 블랭킷 영역(20)에서의 증배율을 수용할 수 없게 낮추는 것이라는 것을 주목해야 한다.The high moderator / fuel volume ratio advantage of the seed region 18 is that it significantly reduces the amount of high level radioactive waste generated in the seed region 18. In particular, since the seed spectrum is a high temperature resulting from a large number of water collisions, very small amounts of ultrauranium or small amounts of actinides will be produced. These half-life millions of years require long-term storage in these actinides. Thus, during the 10-year blanket life associated with reduced actinide yield by the non-diffusing core 10, less radioactive waste is produced and heat is generated for a shorter period of time. This will significantly reduce the underground storage space requirements. In addition, the low level waste is somewhat reduced because no boric acid is dissolved in the water moderator during normal operation, so no tritium is produced in the core. It should be noted that the reason that boric acid is not used in the water moderator is that it unacceptably lowers the multiplication factor in the blanket region 20.

블랭킷 영역(20)의 감속재/연료 용적비는 매우 중요한 파라미터이지만, 상이한 제약조건에 의해 좌우된다. 특히, 블랭킷 영역(20)의 상황은 시드 연료 엘리먼트로부터 유입하는 과도한 중성자를 흡수하므로써 과도한 워터가 Kb를 감소시키기 때문에 더욱 복잡하고, 이렇게하여 이들 중성자를 토륨으로부터 제거한다. 반면에, 블랭킷 영역에서 과소한 워터는 프로트악티늄에 대한 손상을 증가시킨다. 토륨이 중성자를 흡수할 때, 이것은 프로트악티늄을 형성하고, 그후 27.4일을 반감기로 하여 핵분열가능한 U-233으로 붕괴한다. 이 간격동안, 프로트악티늄은 중성자 흡수에 대해 취약해지고 핵분열 불가능한 U-234를 형성한다. 이것은 중성자 및 예상되는 U-233 원자핵에 대한 이중 손실이다. 연구에 의하면 이러한 손실을 최소화하기 위해 블랭킷 영역(20)에서 워터/연료 비의 최적 값은 약 1.5 내지 2.0 사이 바람직하게는 1.7 에서 선택되어야 함을 나타낸다.The moderator / fuel volume ratio of the blanket region 20 is a very important parameter, but depends on different constraints. In particular, the situation of the blanket region 20 is more complicated because excess water reduces K b by absorbing excess neutrons coming from the seed fuel element, thus removing these neutrons from thorium. On the other hand, excessive water in the blanket area increases damage to protactinium. When thorium absorbs neutrons, it forms protactinium and then collapses into fissable U-233 with a half-life of 27.4 days. During this interval, proactinium is vulnerable to neutron absorption and forms a non-fissile U-234. This is a double loss for the neutrons and the expected U-233 nucleus. Studies have shown that in order to minimize this loss, the optimal value of the water / fuel ratio in the blanket region 20 should be chosen between about 1.5 and 2.0, preferably 1.7.

바람직하게, 시드영역(18)은 SBU(12)에서의 전체 체적의 25 내지 40 퍼센트를 포함한다. 이 값 범위는 성능 고려사항(competing consideration)에 의거하여서도 결정된다. 첫째, 가능한한 토륨 만큼 연소하도록 설계되므로써, 블랭킷 영역(20)은 실질적으로 크게 되어야만 한다. 반면에, 시드영역(18)은 시드영역내의 파워밀도가 상기한 이유 때문에 너무 높게 상승하도록 작게 만들어 지면 안된다. 상기 25-40 퍼센트는 고려사항에 있어서 이들 성능의 최적 밸런스를 제공하도록 결정되었다.Preferably, seed region 18 comprises 25 to 40 percent of the total volume in SBU 12. This value range is also determined based on competing considerations. First, because it is designed to burn as much as possible, the blanket area 20 must be substantially large. On the other hand, the seed region 18 should not be made small so that the power density in the seed region rises too high for the above reason. The 25-40 percent has been determined to provide the optimum balance of these performances in consideration.

SBU(12)의 또다른 중요한 설계 태양은 중앙 시드/환형 블랭킷 구성이다. 본 출원인의 이전 국제특허출원 국제공개번호 제 WO85/01826호에서, 내부, 중앙 블랭킷부 및 외부, 포위 블랭킷부를 갖춘 환형 시드를 이용하는 시드-블랭킷 코어가 개시되었다. 이러한 배열은, 박형 환형 시드가 시드 스펙트럼으로 하여금 내부 및 외부 블랭킷부의 고강도 스펙트럼에 의해 억제되어지게 하는 대응하는 적은 "광학 두께"를 갖기 때문에 비확산성으로 제조될 수 없다. 이것은 고 열중성자 에너지를 낳는 결과가 되고, 또한 시드 영역에서 Pu-239의 산출증가를 가져온다. SBU(12)의 중앙 시드 배열은 블랭킷부(20)로부터 시드부(18)로 크로싱하는 열 중성자와 과도하게 상호작용하는 것을 방지하기에 충분한 두께로 시드부(18)를 만듦으로써 이러한 결점을 극복한다.Another important design aspect of the SBU 12 is the central seed / annular blanket configuration. In Applicant's previous International Patent Application Publication No. WO85 / 01826, a seed-blanket core using an annular seed having an inner, a central blanket portion and an outer, surrounding blanket portion is disclosed. Such an arrangement cannot be made non-diffusively because the thin annular seed has a corresponding small "optical thickness" which causes the seed spectrum to be suppressed by the high intensity spectra of the inner and outer blanket portions. This results in high thermal neutron energy and also increases output of Pu-239 in the seed region. The central seed arrangement of the SBU 12 overcomes this drawback by making the seed 18 thick enough to prevent excessive interaction with thermal neutrons crossing from the blanket 20 to the seed 18. do.

코어(10) 및 각각의 SBUs(12)를 위한 기준 코어 및 연료 어셈블리 파라미터는 각각 아래의 표 1 및 표 2에 나타나 있다. 이들 파라미터는 기존의(전형적인) VVER-1000 플랜트와 SBU 연료 어셈블리의 완전한 호환성을 제공하도록 선택되었다.Reference core and fuel assembly parameters for the core 10 and each SBUs 12 are shown in Table 1 and Table 2 below, respectively. These parameters were chosen to provide full compatibility of SBU fuel assemblies with existing (typical) VVER-1000 plants.

코어 파라미터Core parameters 파라미터parameter 전체 파워(MWth)Full power (MWth) 30003000 평균 파워 밀도(W/cm3)Average power density (W / cm 3 ) 107107 평균 감속재 온도, ℃Average moderator temperature, ℃ 306306 코어의 평균 SBUs 갯수Average SBUs Number of Cores 163163 제어 봉 클러스터 갯수(CRC)Number of control rod clusters (CRC) 6161 CRC 당 제어 봉 갯수Number of control rods per CRC 1212 블랭킷 연료Blanket fuel U+Th(O2)U + Th (O 2 ) 시드 연료Seed fuel U/Zr 합금U / Zr Alloy 시드 재적재 스케쥴Seed reload schedule 54 시드/사이클(1년)54 seeds / cycle 1 year) 블랭킷 재적재 스케쥴Blanket Reload Schedule 163 블랭킷/9 사이클(10년)163 blanket / 9 cycles 10 years)

서브 파라미터Subparameters 파라미터parameter 시드Seed 블랭킷Blanket 연료 펠릿의 외경, cmOuter diameter of fuel pellets, cm 0.3100.310 0.3800.380 개스 갭의 외경, cmOuter diameter of gas gap, cm -- 0.38650.3865 클래딩의 외경, cmOuter diameter of cladding, cm 0.3700.370 0.45850.4585 셀 반경, cmCell radius, cm 0.66520.6652 0.67310.6731 피치, cmPitch, cm 1.2671.267 1.2821.282 감속재/연료 용적비Moderator / Fuel Volume Ratio 3.183.18 1.681.68 연료봉 갯수Number of fuel rods 156156 162162 워터 튜브 갯수Number of water tubes 1212 00 기타 튜브 갯수Number of other tubes 1One 00 시드 총 중량, th.M.Seed total weight, th.M. 6.716.71 -- 블랭킷 총 중량, th.M.Blanket total weight, th.M. -- 35.8235.82 U(블랭킷에서) tU (on the blanket) t -- 3.113.11

각각의 시드 사이클 동안 추가의 반응도 제어를 제공하기 위해, SBU(12)는 시드영역(18)에서 간격을 이루어 배치된 다수의 가연 독물질 봉(28 및 30)을 포함하도록 도 3에 도시된 바와 같이 수정될 수 있다. 도 3에 예시된 예에서, 가연 독물질 봉(28 및 30)의 제 1 그룹은 현재 종래 기술의 PWR 연료 시스템에서 이용되는 WABAs로 알려진 표준 Westinghouse사 가연 독물질 봉을 포함한다. 이들 봉은 보론-10, 보론-11, 탄소, 알루미늄 및 산소로 이루어진 합성물로 형성된다. 가연 독물질 봉(28 및 30)의 제 2 그룹은 작은 비율의 천연 가도리늄을 함유하도록 수정된 우라늄/지르칼로이 시드 연료 봉을 포함한다. 가연 독물질 봉(28 및 30)의 수 및 조합은 필요에 따라 채용될 수 있다. 도 3에 나타낸 예에서, 각각의 SBU(12)는 6 개의 가도리늄/연료 봉(30) 및 6개의 WABAs(28)을 포함한다.To provide additional reactivity control during each seed cycle, the SBU 12 may include a plurality of combustible poison rods 28 and 30 spaced apart in the seed region 18 as shown in FIG. 3. It can be modified as well. In the example illustrated in FIG. 3, the first group of combustible poison rods 28 and 30 includes standard Westinghouse Inc. combustible poison rods known as WABAs currently used in prior art PWR fuel systems. These rods are formed from a composite of boron-10, boron-11, carbon, aluminum and oxygen. The second group of combustible poison rods 28 and 30 includes uranium / zircaloy seed fuel rods modified to contain a small proportion of natural gadolinium. The number and combination of flammable poison rods 28 and 30 can be employed as needed. In the example shown in FIG. 3, each SBU 12 includes six gadolinium / fuel rods 30 and six WABAs 28.

가연 독물질 봉의 두 유형은 각기 장점을 갖는다. WABAs는 각각의 원자로 연료 사이클의 끝 까지 반응도에 대한 더욱 균일한 제어를 제공하는 반면에, 가도리늄/연료 봉(30)은 원자로 사이클 수명의 맨처음 1/3 동안 커다란 네거티브 반응도 입력을 공급한다. 도 4는 독물질이 없는 경우, 가도리늄 독물질의 경우, 보론 독물질의 경우 및 결합된 가도리늄 및 보론 독물질의 경우에 4개 시드 제어 변화량의 각각에 대한 최대 파워 가동일의 함수로서 SBUs(12)의 각각에서 반응도 레벨(K)을 나타낸다. 나타난 바와 같이, 두 독물질 제어 유형의 조합은 가장 편평한 반응도 곡선을 나타나게 된다.Both types of flammable poison rods have advantages. WABAs provide more uniform control of reactivity until the end of each reactor fuel cycle, while gadolinium / fuel rod 30 provides a large negative reactivity input for the first third of the reactor cycle life. FIG. 4 shows SBUs as a function of maximum power uptime for each of the four seed control variations in the absence of toxins, for gadolinium toxins, for boron toxins, and for bound gadolinium and boron toxins. Reactivity level (K) is shown in each of (12). As shown, the combination of the two toxic control types results in the flattest reactivity curve.

종래의 제어봉은 또한 바람직하게 원자로 코어의 과도 반응도를 보상하도록 채용된다. 추가하여, 제어봉은 Xe 진동에 의한 파워 천이 및 감속재 온도 천이 보상 및 원자로의 비상 가동중단(긴급정지)을 위해 채용될 수 있다. 제어봉은 제어봉 클러스터(CRC;control rods clusters)당 12개 제어봉을 갖춘 CRC로 어셈블링된다. 상기 표 1에 나타난 바와 같이, SBUs(12)의 각각은 CRC를 포함할 필요가 없고, 계산치는 코어의 163개 SBUs에 대한 61개 CRC중 하나를 배치시키는 것만으로도 충분하다.Conventional control rods are also preferably employed to compensate for transient reactivity of the reactor core. In addition, control rods can be employed for power transition and moderator temperature transition compensation by Xe vibration and emergency shutdown of the reactor. The control rods are assembled into CRCs with 12 control rods per control rod cluster (CRC). As shown in Table 1 above, each of the SBUs 12 need not include a CRC, and the calculation is sufficient to place one of 61 CRCs for the 163 SBUs of the core.

비확산성 경수 토륨 원자로 코어(10)의 가동에서, 시드 및 블랭킷 영역(18 및 20)의 모든 연료봉이 원자로 코어에서 단한번 사용되는 일회-완료 연료 사이클이 채용될 수 있다. 그러나, 시드 및 블랭킷 연료 어셈블리가 별개의 연료 관리 경로를 따라 행해지는 특정 연료 관리 체계가 채용될 수 있다. 특히, 시드 연료봉(22)의 각각은 1 시드 연료 사이클(약 13 개월) 이상 바람직하게는 3 시드 연료사이클 동안 원자로 코어에 남아있지만, 각각의 시드 연료 사이클의 마지막에는 단지 시드의 일부분(바람직하게는 1/3)이 대체된다. 바람직하게, 코어(10)의 SBUs(12) 위치는 코어를 통한 파워 분배를 개선시키기 위해 각각의 시드 연료 사이클의 마지막에는 셔플링된다. 이와는 대조적으로, 각각의 블랭킷 연료봉(24)은 블랭킷 영역(20)의 전체 수명 바람직하게는 9 연료 사이클 또는 약 10년 동안 각각의 SBU(12)에 남아있다.In operation of the non-diffusion hard thorium reactor core 10, a one-complete fuel cycle may be employed in which all fuel rods in the seed and blanket regions 18 and 20 are used only once in the reactor core. However, specific fuel management schemes may be employed in which the seed and blanket fuel assemblies are performed along separate fuel management paths. In particular, each of the seed fuel rods 22 remains in the reactor core for at least one seed fuel cycle (about 13 months) and preferably for three seed fuel cycles, but only a portion of the seed (preferably at the end of each seed fuel cycle). 1/3) is replaced. Preferably, the location of the SBUs 12 of the core 10 is shuffled at the end of each seed fuel cycle to improve power distribution through the core. In contrast, each blanket fuel rod 24 remains in each SBU 12 for the entire life of the blanket region 20, preferably nine fuel cycles or about ten years.

시드-블랭킷 배열과 결합되고 코어 파라미터와 연관된 이러한 연료관리체계는 시드 연료 엘리먼트(22)가 코어(10)로부터 제거되기 이전에 이 엘리먼트내에 우라늄의 약 80-90%가 소비될 수 있게 한다. 이 결과, 소비된 시드 연료 봉(22)은 최초에 적재된 U-235가 거의 남아 있지 않기 때문에 경제적이지 못하거나 원자핵으로서 가치가 없다.This fuel management scheme, coupled with the seed-blanket arrangement and associated with the core parameters, allows about 80-90% of the uranium to be consumed in this element before the seed fuel element 22 is removed from the core 10. As a result, the spent seed fuel rods 22 are not economical or of no value as an atomic nucleus because little U-235 originally loaded remains.

또한, 시드 연료봉의 이렇게 확대된 연소도는 시드영역(18)에서 산출된 작은양의 Pu-239(년당 약 30kg)을 완전히 변성시킬 수 있을 정도로 충분한 Pu-238를 증대시킨다. 더욱 상세히는, 원자로 코어(10)에 의해 산출된 전체 플루토늄의 약 8-9%는 Pu-238이다. Pu-238은 Pu-239에 의해 산출된 열량 보다 약 300배 열량을 산출하는 열 발생기이므로, 이러한 고비율의 Pu-238은 원자로 코어에 의해 산출된 플루토늄이 핵무기 용도로 사용되는 것을 방지한다. 특히, Pu-238의 함량이 4.9 중량% 이상인 원자로 등급 플루토늄은 핵무기를 0°F로 냉각시키는 경우에도 핵무기 용도로 사용될 수 없다. 이러한 농축으로, Pu-238에 의해 발생된 열은 고성능 폭발물을 용융시키고 궁극적으로 플루토늄 코어를 용융시키거나 적어도 자신의 정상적인 알파 페이즈로부터 델타 페이즈로 변화시킨다. 페이즈 변화는 자신의 밀도를 감소시키고 실질적으로 자신의 임계질량을 증가시킨다. 비확산성 코어(10)는 4.9 중량%를 훨씬 초과하는 Pu-238 농도를 산출하기 때문에, 이것은 효과적으로 배출 플루토늄이 본질적으로 비확산성이 되게 한다.In addition, this enlarged combustion degree of the seed fuel rods increases Pu-238 sufficient to completely denature the small amount of Pu-239 (about 30 kg per year) calculated in the seed zone 18. More specifically, about 8-9% of the total plutonium produced by the reactor core 10 is Pu-238. Because Pu-238 is a heat generator that produces about 300 times more heat than Pu-239, this high proportion of Pu-238 prevents the use of plutonium produced by nuclear reactor cores for nuclear weapons. In particular, reactor grade plutonium with a Pu-238 content of 4.9% by weight or more cannot be used for nuclear weapons even when nuclear weapons are cooled to 0 ° F. With this concentration, the heat generated by Pu-238 melts high performance explosives and ultimately melts the plutonium core or at least changes from its normal alpha phase to delta phase. Phase change decreases its density and substantially increases its critical mass. Since the non-diffusing core 10 yields a concentration of Pu-238 that is well above 4.9% by weight, this effectively makes the discharged plutonium essentially non-diffuse.

다수의 뱃치 연료 관리 체계가 코어(10)내의 약 1/5의 SBUs(12)의 파이 슬라이스부를 나타내는 도 5a 내지 5i를 통해 더욱 상세히 도시된다. 도 5a 내지 5i의 각각은 1 블랭킷 연료 사이클에 대응하는 9 시드 연료 사이클의 각각에 대한 적재 맵을 도시한다. 이 연료 적재 맵(fuel loading map)은 3 배치 연료 관리 체계인 채용된 기본 연구를 나타낸다. 이것은 모든 사이클에서, 천이 사이클 1 및 2를 제외하고, 미연소(fresh), 1회-연소 및 2회-연소인 3개의 시드 뱃치가 있음을 의미한다. 이들은 재적재 맵에서 각각 F, O 및 T로 표기된다. 재적재 패턴에 영향을 주는 또다른 주요 인자는 국부 파워 피크치를 억제시킬 수 있는 핵반응 가능한 독물질의 과도사용이다. 미연소 연료의 대부분은 코어 외주에 적재되지 않지만, 위치 6, 8, 10 및 12 내부 및, 위치 20, 21, 23, 26 및 32 외주에 가까이에 주로 분포된다. 도 5a 내지 5i에 도시된 추가정보는 코어 내부의 U-Gd 및 WABA 독물질 봉의 분포를 나타낸다. 정교한 가연 독물질 봉의 분포는 본 원자로 설계에 이용된 저누설 구성 및 재적재 패턴의 복잡도를 나타낸다. CRCs를 갖는 이들 SBUs는 또한 C로 표기된다.A number of batch fuel management schemes are shown in greater detail through FIGS. 5A-5I showing the pie slices of about one fifth of the SBUs 12 in the core 10. Each of FIGS. 5A-5I shows a loading map for each of the nine seed fuel cycles corresponding to one blanket fuel cycle. This fuel loading map represents the basic research employed, a three batch fuel management system. This means that in every cycle, except for transition cycles 1 and 2, there are three seed batches that are fresh, one-burn and two-burn. These are denoted F, O and T in the reload map, respectively. Another major factor influencing the reloading pattern is the overuse of nuclear reactable toxins that can suppress local power peaks. Most of the unburned fuel is not loaded on the core periphery, but is distributed mainly within positions 6, 8, 10 and 12 and close to positions 20, 21, 23, 26 and 32. The additional information shown in FIGS. 5A-5I shows the distribution of U-Gd and WABA toxic rods within the core. The sophisticated distribution of flammable toxic rods indicates the complexity of the low leakage configuration and reloading patterns used in the present reactor design. These SBUs with CRCs are also designated C.

코어수명의 시작 즉 사이클 1에서, 모든 미연소 시드 연료 어셈블리가 적재된다. 합당한 방사상 파워 분포를 달성하기 위해 3개의 상이한 우라늄 농축 및 중량비가 사용된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, SBUs(12)의 1/3은 U-235 12중량%로 농축된 9.5 용적% 우라늄을 가지며, SBUs(12)의 다른 1/3은 U-235 17중량%로 농축된 14.5 용적% 우라늄을 가지며 SBUs(12)의 또다른 1/3은 U-235 20중량%로 농축된 17 용적% 우라늄을 가진다. 그후 U-235 20중량% 의 타겟 미연소 연료 농축은 사이클 3-9에서 이용되었다. 따라서, 사이클 1 및 사이클 2는 천이 사이클이고, 사이클 3-9는 준-평형 사이클이다. 미연소 연료 농축은 U-235 20중량%로 일정하였지만, U/Zr 합금에서 우라늄 중량비율은 1 시드 연료 사이클에 대응하는 300 최대 파워 가동일을 보장하기 위해 변화되었다. 원자로는 일반적으로 전체 연료 사이클 동안 최대 파워로 가동하지 않기 때문에, 시드 연료 사이클의 실제 기간은 약 13 개월이다.At the start of core life, ie cycle 1, all unburned seed fuel assemblies are loaded. Three different uranium enrichments and weight ratios are used to achieve a reasonable radial power distribution. As shown in FIG. 5A, one third of the SBUs 12 have 9.5% by volume uranium enriched to 12% by weight U-235, and the other one third of the SBUs 12 is 17% by weight U-235. It has 14.5% by volume uranium enriched and another 1/3 of SBUs (12) have 17% by volume uranium enriched with 20% by weight U-235. A target unburned fuel enrichment of 20% by weight of U-235 was then used in Cycles 3-9. Thus, cycles 1 and 2 are transition cycles and cycles 3-9 are quasi-balance cycles. Unburned fuel enrichment was constant at 20% by weight U-235, but the uranium weight ratio in the U / Zr alloy was varied to ensure 300 maximum power uptime corresponding to one seed fuel cycle. Since the reactor generally does not run at full power for the entire fuel cycle, the actual duration of the seed fuel cycle is about 13 months.

B.플루토늄 소각로B. plutonium incinerator

본 발명의 제 2 바람직한 실시예는 플루토늄 소각로로 알려진 또다른 시드-블랭킷 원자로 설계에 관한 것이다. 명칭이 의미하는 바와 같이, 본 제 2 실시예의 궁극적 목적은 무기 등급 또는 원자로 등급 플루토늄을 가능한한 많이 소비하는 것이다. 이것은 블랭킷의 토륨 연료로부터 가능한한 많은 에너지를 유도하는 본 발명의 제 1 실시예의 목적과 상반된다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 제 1 실시예의 목적과 완전히 상반된 플루토늄 소각로의 목적은 이용되는 코어 파라미터가 완전히 상이해야 함을 규정한다.A second preferred embodiment of the present invention relates to another seed-blanket reactor design known as plutonium incinerator. As the name implies, the ultimate purpose of this second embodiment is to consume as much of the weapon grade or reactor grade plutonium as possible. This is contrary to the object of the first embodiment of the present invention which derives as much energy as possible from the thorium fuel of the blanket. As will be explained in detail below, the purpose of the plutonium incinerator, which is completely in contrast to the purpose of the first embodiment, specifies that the core parameters used must be completely different.

도 6에 예시된 플루토늄 소각로의 바람직한 형태는 다수의 SBUs(102)로 형성되고, 원자로 코어(100)를 포함한다. 코어(100)는 일반적으로 각각이 정방형 단면을 갖는 89개 SBUs(102)로 이루어 진 원형 단면부를 갖는다. 원자로 코어의 사이즈 및 형태는 임의적이고, 소망 파워 출력을 달성하고 및/또는 임의 유형의 종래 코어로의 개장을 수용하기 위해 필요에 따라 변경될 수 있음을 주목해야 한다.The preferred form of the plutonium incinerator illustrated in FIG. 6 is formed of a number of SBUs 102 and includes a reactor core 100. Core 100 generally has a circular cross section of 89 SBUs 102 each having a square cross section. It should be noted that the size and shape of the reactor core may be arbitrary and may be modified as needed to achieve the desired power output and / or to accommodate retrofitting to any type of conventional core.

각각의 SBUs(102)는 중앙 시드 영역(104) 및 환형 블랭킷 영역(106)을 포함한다. 시드 영역(104)에 의해 점유된 SBU의 전체 용적비는 본 실시예에서 가능한한 크게, 바람직하게는 약 45 내지 55% 사이로 선택되어, 가능한한 다량의 플루토늄이 시드영역에서 연소될 수 있다. 리플렉터(108)는 토륨 산화물과 같은 임의의 적절한 물질로 이루어지고, 코어(102)를 포위한다.Each SBUs 102 includes a central seed region 104 and an annular blanket region 106. The total volume ratio of the SBU occupied by the seed region 104 is chosen in this embodiment as large as possible, preferably between about 45 and 55%, so that as much plutonium can be combusted as possible in the seed region. The reflector 108 is made of any suitable material, such as thorium oxide, and surrounds the core 102.

도 7에 SBU(102)에 대한 하나의 바람직한 형태가 예시된다. 도시된 바와 같이, 시드 영역(104)은 플루토늄(무기 또는 원자로 등급) 및 지르코늄 합금 또는 대안으로 서멧 연료로 형성된 제 1 다수 시드 연료봉(110)으로 이루어진다. 다수의 워터 홀(112)은 제어봉 핀을 수용하도록 시드영역(104) 전체에 균일하게 간격을 이룬다. 제 1 및 제 2 다수 가연 독물질 봉(114 및 166)은 시드영역(104) 전체에 균일하게 배치된다. 가연 독물질봉(114)은 바람직하게 시드연료 및 가도리늄의 혼합물로 형성된다. 이들은 두 유형일 수 있고, 제 1 유형은 0.36 g/cc인 가도리늄 농도를 가지며 제 2 유형은 0.72 g/cc인 가도리늄 농도를 가진다. 가연 독물질 봉(116)은 바람직하게 종래의 WABA 독물질 봉을 포함한다. 두 유형의 핵반응 가능한 독물질 봉(114 및 166)에 대한 임의 조합은 소망하는 대로 채용될 수 있다.One preferred form for SBU 102 is illustrated in FIG. 7. As shown, the seed region 104 consists of a first multi-seed fuel rod 110 formed of plutonium (inorganic or reactor grade) and zirconium alloy or alternatively cermet fuel. The plurality of water holes 112 are evenly spaced throughout the seed region 104 to accommodate the control rod pins. The first and second plurality of combustible poison rods 114 and 166 are uniformly disposed throughout the seed region 104. The flammable poison rod 114 is preferably formed from a mixture of seed fuel and gadolinium. These can be of two types, the first type having a gadolinium concentration of 0.36 g / cc and the second type having a gadolinium concentration of 0.72 g / cc. Combustible poison rods 116 preferably comprise a conventional WABA poison rod. Any combination of the two types of nuclear reactable poison rods 114 and 166 may be employed as desired.

블랭킷 영역(106)은 주로 토륨 산화물로 형성된 다수의 블랭킷 연료봉(118)을 포함한다. 바람직하게, 1 용적% 미만인 적은 비율의 플루토늄 산화물이 초기 원자로 가동동안 블랭킷 증배율을 높게 유지하기 위해 블랭킷 연료봉(118)의 토륨 산화물과 혼합된다. 또한, 약 2-5용적% 우라늄 찌꺼기가 U-232, U-234, U-236 및 U-238과 같은 비핵분열성 동위원소에 의한 원자로 가동동안 토륨에 형성된 U-233을 변성시키기 위해 토륨에 추가된다.The blanket region 106 includes a plurality of blanket fuel rods 118 formed primarily of thorium oxide. Preferably, a small proportion of plutonium oxide, less than 1 vol.%, Is mixed with thorium oxide in blanket fuel rod 118 to maintain high blanket multiplication rates during initial reactor operation. In addition, about 2-5% by volume uranium residue is added to thorium to denature U-233 formed in thorium during reactor operation by non-fissile isotopes such as U-232, U-234, U-236 and U-238. do.

시드 영역(104)의 감속재/연료 용적비는 종래의 원자로 코어 보다 높도록 선택되지만, 이렇게 선택하는 이유는 본 발명의 비확산성 실시예와는 다르다. 특히, 감속재/연료 용적비는 약 2.5 내지 3.5 사이 바람직하게는 2.5 내지 3.0 사이로 선택된다. 이와 같은 선택은 시드 영역내에서 열 중성자 트랩을 생성하고, 그 트랩내의 제어 독물질 반응도 값을 증가시키므로써, 원자로를 더욱 용이하게 제어할 수 있게 한다. 비확산성 코어 실시예에서와 같이, 블랭킷 영역의 감속재/연료비는 약 1.5 내지 2.0 사이로 선택된다.The moderator / fuel volume ratio of the seed region 104 is chosen to be higher than a conventional reactor core, but the reason for this selection is different from the non-diffusion embodiment of the present invention. In particular, the moderator / fuel volume ratio is selected between about 2.5 and 3.5, preferably between 2.5 and 3.0. This selection creates a thermal neutron trap in the seed region and increases the value of the controlled toxic reactivity in the trap, thereby making it easier to control the reactor. As in the non-diffusing core embodiment, the moderator / fuel ratio of the blanket region is selected between about 1.5 and 2.0.

본 발명의 플루토늄 소각로를 위한 주 코어 및 SBU 파라미터 값은 아래의 표 3 및 표 4와 같다.The main core and SBU parameter values for the plutonium incinerator of the present invention are shown in Tables 3 and 4 below.

주 코어 파라미터Primary core parameter 파라미터parameter value 파워 레벨, MWthPower level, MWth 32503250 코어의 SBUs 갯수Number of SBUs in the core 8989 코어의 등가 직경, cmEquivalent diameter of core, cm 380380 코어의 활성 높이, cmActive height of the core, cm 365365 평균 파워 밀도, w/czAverage power density, w / cz 78.578.5

부가 코어 파라미터Additional Core Parameters 파라미터parameter 시드Seed 블랭킷Blanket 연료 봉/SBU 갯수Fuel Rod / SBU Number 264264 384384 워터 홀/SBU 갯수Number of water holes / SBU 2525 00 플랫 길이, cmFlat length, cm 25.525.5 35.735.7 SBU 용적%SBU Volume% 5151 4949 연료 핀 직경, mmFuel pin diameter, mm 8.78.7 8.78.7 연료 봉 직경, mmFuel rod diameter, mm 9.79.7 9.79.7 핏치, mmPitch, mm 15.015.0 12.7512.75 감속재/연료 용적비Moderator / Fuel Volume Ratio 2.542.54 1.491.49 연료 유형Fuel type 금속산화물합성물Metal oxide composites 연료물질Fuel material 2.4 용적% Pu2.4 vol% Pu 0.55 용적% PuO2 0.55 volume% PuO 2 97.6 용적%지르칼로이97.6% by volume zircaloy 94.45-97.45용적% ThO22.0-5.0 용적%U 찌꺼기94.45-97.45 volume% ThO 2 2.0-5.0 volume% U residue 코어 중금속 적재,kgCore heavy metal load, kg 2300 Pu2300 Pu 60,700Th392 Pu100 U 찌꺼기60,700Th392 Pu100 U residue

플루토늄 소각로 코어(100)의 가동에서, 시드 연료봉(110)과 블랭킷 연료봉(118)은 2년 동안 코어에 존재하고 동시에 배출된다. 이러한 연료 재적재 체계는 플루토늄 재고감소 비율면에서 최적이지만, 토륨 이용면에선 차선책일 것이다. 하지만, 이것은 문제될 것이 없는 데 이는 플루토늄 소각로 코어(100)의 목적이 플루토늄 소비를 최대화하기 때문이다.In operation of the plutonium incinerator core 100, the seed fuel rods 110 and the blanket fuel rods 118 remain in the core for two years and are discharged simultaneously. This fuel reloading system is optimal in terms of plutonium inventory reduction rates, but may be the next best option in terms of thorium use. However, this should not be a problem because the purpose of the plutonium incinerator core 100 maximizes plutonium consumption.

바람직하게, 연료 관리체계는 표준 아웃-인 패턴을 갖춘 2-배치 코어를 채용한다. 1회 및 2회 연소 연료 어셈블리를 위한 재적재 구성 및 축적된 연소도는 도 8의 코어 맵에 예시되어 있다. 2회 연소 연료 어셈블리를 위한 축적된 연소도는 약 15 GWD/T이고 배출연료 평균 약 31 GWD/T 이다. 연료 어셈블리의 3가지 상이한 유형은 도 8의 코어 맵에 나타나 있다. 유형 A 어셈블리는 각각이 0.36 g/cc 가도리늄 농도를 갖는, 가연 독물질 봉(14)에 기초한 20 가도리늄을 포함하고, 유형 B 어셈블리는 0.72 g/cc 가도리늄 농도를 갖는, 가연 독물질 봉(114)에 기초한 20 가도리늄을 포함하며, 유형 C 어셈블리는 0.72 g/cc 가도리늄 농도를 갖는, 가연 독물질 봉(114)에 기초한 20 가도리늄과 WABA 가연 독물질 봉(116)을 포함한다.Preferably, the fuel management system employs a two-batch core with a standard out-in pattern. Reload configurations and accumulated burnups for one- and two-combustion fuel assemblies are illustrated in the core map of FIG. 8. The accumulated burnup rate for the two-combustion fuel assembly is about 15 GWD / T with an average fuel emission of about 31 GWD / T. Three different types of fuel assemblies are shown in the core map of FIG. 8. The type A assembly comprises 20 gadolinium based on the flammable toxic rod 14, each having a concentration of 0.36 g / cc gadolinium, and the type B assembly has a flammable toxic rod, having a concentration of 0.72 g / cc gadolinium. 20 gadolinium based on 114, and a Type C assembly includes 20 gadolinium based on flammable poison rod 114 and WABA flammable poison rod 116 having a concentration of 0.72 g / cc gadolinium. .

플루토늄 소각로 코어(100)의 Pu-239의 연간 차지양은 약 1350 kg이다. 원자로로부터 500kg 플루토늄이 배출되므로, 잔존 플루토늄의 나머지는 Pu-240, 241 및 242인 플루토늄 동위원소 형태로 존재하기 때문에 전체 플루토늄의 단지 약 850 kg인 순 붕괴 비율을 남긴다. 시드-블랭킷 개념을 이용하는 표준 크기의 LWR 연료 어셈블리에 기초한 평형 사이클은 평형결과를 가져온다.The annual charge of Pu-239 in the plutonium incinerator core 100 is about 1350 kg. Since 500 kg of plutonium is released from the reactor, the remainder of the remaining plutonium is in the form of plutonium isotopes, Pu-240, 241 and 242, leaving a net decay rate of only about 850 kg of the total plutonium. An equilibrium cycle based on a standard size LWR fuel assembly using the seed-blanket concept results in an equilibrium result.

시드-블랭킷 원자로의 Pu-239 소각을 위해 토륨 연료 사이클을 이용하는 이점은 토륨의 중성자 특성 즉, 자신의 커다란 열 흡수 단면에 의해 나타난다. 이것은 대량의 커다란 초기 Pu 재고로 되게하므로, 단위 에너지당 고 Pu가 소모된다. Pu 핵분열성 물질에 의한 토륨 블랭킷 가동은 높은 Pu 파워 공유를 가져오므로 효율적으로 Pu를 소각한다.The advantage of using thorium fuel cycles for Pu-239 incineration of seed-blanket reactors is shown by the neutron properties of thorium, ie its large heat absorption cross section. This results in a large, large initial Pu stock, consuming high Pu per unit energy. Thorium blanket operation by Pu fissile material results in high Pu power sharing and thus efficiently incinerates Pu.

종래의 등질 경수 원자로(LWR) 코어 구조의 사용은 제어가능성에 관한 문제점을 나타낸다. Pu에 기초한 연료사이클의 과도한 반응도는 동일한 우라늄을 기초로한 사이클과 동일한 값이지만, 반응도 값은 상당히 낮다. Pu-기초 연료는 매우 큰 열 흡수 단면에 의해 특징지워지고, 열 중성자용 제어 독물질 필적한다. 종래 등질 어셈블리 설계에 의한 결과는 제어봉의 효율, 용해성 보론 및 핵반응가능한독물질이 종래 LWR 값에 비해 약 2 팩터 만큼 감소된다. 이 문제에 대한 명백한 해결은 더욱 강한 흡수재의 이용 및/또는 코어의 감속재/연료 용적비 증가와 같은, 상이한 제어 매커니즘의 반응도 제어값을 개선시키는 것이다. 불행히도, 이러한 해결책은 원자로의 안전 및 경제적 성능 파라미터에 부정적인 영향을 미친다.The use of conventional homogeneous light water reactor (LWR) core structures presents a problem with controllability. Excessive reactivity of a fuel cycle based on Pu is the same value as a cycle based on the same uranium, but the reactivity value is considerably lower. Pu-based fuels are characterized by a very large heat absorption cross section and are comparable to control toxicants for thermal neutrons. The result of conventional homogeneous assembly design is that the control rod efficiency, soluble boron, and nuclear reactable toxins are reduced by about two factors compared to conventional LWR values. An obvious solution to this problem is to improve the responsiveness control values of different control mechanisms, such as the use of stronger absorbers and / or an increase in the moderator / fuel volume ratio of the core. Unfortunately, this solution negatively affects the safety and economic performance parameters of the reactor.

토륨 기초 시드-블랭킷 구조는 경제적 또는 동작적 결점을 수반하지 않는 이러한 문제에 대한 고유 해결책을 제공한다. 제어봉 및/또는 가연 독물질봉은 단지 각각의 SBU(102)의 시드영역에 위치되므로, 이들의 제어효과는 시드부의 파워밀도가 코어의 평균 파워밀도 보다 높기 때문에 상당히 증가된다.따라서, 시드영역에서 중성자의 주요기능은 매우 크므로, 제어 및 독물질 봉의 반응값을 증가시킨다. 또한 시드영역의 고 감속재/연료 용적비는 SBU내의 파워분배를 개선시키고, 시드영역내에서 열 중성자 트랩을 생성하므로써 제어 독물질 반응도 값을 증가시킨다.Thorium based seed-blanket structures provide a unique solution to this problem that does not involve economic or operational drawbacks. Since the control rods and / or flammable poison rods are located only in the seed region of each SBU 102, their control effect is significantly increased because the power density of the seed portion is higher than the average power density of the core. Thus, the neutrons in the seed region The main function of is very large, increasing the response of the control and poison rods. The high moderator / fuel volume ratio in the seed zone also improves power distribution in the SBU and increases the control toxic reactivity values by generating thermal neutron traps in the seed zone.

C. 요약C. Summary

요약하면, 본 발명은 경제적이고 신뢰성있는 전력원을 제공하는 동시에 핵확산 및 무기등급 핵연료 파괴에 관한 문제에 경제적이고 실행가능한 해결책을제공하는 데 있어서 특히 중요한 두 개의 새로운 토륨 기초 시드-블랭킷 원자로 코어 장치를 제공한다. 본 발명의 비확산성 실시예는 원자로 연료 또는 폐기물이 핵무기 제조에 사용될 우려를 불식시키므로 저개발 국가에 대해 이상적인 데 이는 상기 원자로 연료 또는 폐기물이 상기 제조 목적에 사용될 수 없기 때문이다. 플루토늄 소각로 실시예는 비축된 원자로 등급 및 무기 등급 플루토늄이 용이하게 붕괴될 수 있는 훌륭한 수단을 제공하는 데 특히 유용하다. 두 실시예에서, 시드-블랭킷 코어장치는 소망 결과를 제공하는 데 필수적이다. 이 코어 장치 없이는 비확산성 실시예는 작동불가 즉, 확산성 폐기물을 생성시킨다. 플루토늄 소각로에서, 시드-블랭킷 코어 장치는 적절한 원자로 제어를 보장할 것이 요구되고 상당량 새로운 Pu-239의 생성을 방지한다.In summary, the present invention provides two new thorium-based seed-blanket reactor core devices that are particularly important in providing an economical and reliable power source while at the same time providing an economical and viable solution to the problems of proliferation and weapons grade nuclear destruction. To provide. The non-proliferative embodiment of the present invention is ideal for underdeveloped countries because it eliminates the concern that nuclear reactor fuel or waste will be used for nuclear weapons production, since the reactor fuel or waste cannot be used for the purpose of the production. Plutonium incinerator embodiments are particularly useful to provide excellent means by which stockpile reactor grade and inorganic grade plutonium can be readily collapsed. In both embodiments, the seed-blanket core device is essential to provide the desired result. Without this core device, a non-diffusion embodiment produces inoperable, ie diffused waste. In plutonium incinerators, the seed-blanket core device is required to ensure proper reactor control and prevents the production of significant new Pu-239.

본 발명이 다수의 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었을지라도, 청구의범위에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 상기 실시예에 대한 기타 수정 및 변경이 가능함을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to a number of preferred embodiments, it will be understood that other modifications and variations to the embodiment can be made without departing from the scope of the invention as defined in the claims.

Claims (67)

다수의 시드-블랭킷 유닛을 포함하는 코어를 갖는 원자로에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각은,In a reactor having a core comprising a plurality of seed-blanket units, each of the seed-blanket units includes: a) U-235 및 U-238을 포함하는 핵분열성 물질로 형성된 시드 연료 엘리먼트를 포함하는 중앙 시드 영역;a) a central seed region comprising a seed fuel element formed of fissile material comprising U-235 and U-238; b) 주로 토륨과 약 10 용적% 이하의 농축 우라늄으로 이루어진 블랭킷 연료 엘리먼트를 포함하고 상기 시드 영역을 포위하는 환형 블랭킷 영역;b) an annular blanket region comprising a blanket fuel element consisting predominantly of thorium and up to about 10 vol% enriched uranium and surrounding the seed region; c) 감속재 대 연료의 용적비가 약 2.5 내지 5.0인 상기 시드 영역의 감속재; 및c) moderator in said seed region having a volume ratio of moderator to fuel in the range of about 2.5 to 5.0; And d) 감속재 대 연료의 용적비가 약 1.5 내지 2.0인 상기 블랭킷 영역의 감속재를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.d) a moderator in said blanket region having a moderator to fuel volume ratio of about 1.5 to 2.0. 제 1 항에 있어서, 상기 시드 연료 엘리먼트의 각각은 우라늄-지르코늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원자로.The reactor of Claim 1, wherein each of said seed fuel elements is comprised of a uranium-zirconium alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 시드 영역은 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각의 전체 용적의 약 25% 내지 40%를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.The reactor of claim 1, wherein the seed region comprises about 25% to 40% of the total volume of each of the seed-blanket units. 제 1 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 1 그룹은 제 1 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 2 그룹은 제 2 상위 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 1 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 1 시드 연료 사이클 동안 코어에 남아있도록 설계되고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 2 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 적어도 2 시드 연료 사이클 동안 상기 코어에 남아 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 원자로.The method of claim 1, wherein the first group of seed-blanket units comprises a seed fuel element containing uranium enriched to a first level and the second group of seed-blanket units is enriched to a second higher level. A seed fuel element containing uranium, wherein said seed fuel element of said first group of said seed-blanket unit is designed to remain in a core for one seed fuel cycle, and wherein said seed fuel element of said second group of said seed-blanket unit And the seed fuel element is designed to remain in the core for at least two seed fuel cycles. 제 4 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 3 그룹은 제 3 상위 우라늄 레벨로 농축된 시드 연료 엘리먼트를 포함하고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 3 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 적어도 3 시드 연료 사이클 동안 상기 코어에 남아 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 원자로.5. The seed fuel element of claim 4, wherein the third group of seed-blanket units comprises a seed fuel element enriched to a third upper uranium level, wherein the seed fuel element of the third group of seed seed blanket units is at least three seeds. A reactor designed to remain in the core during a fuel cycle. 제 1 항에 있어서, 상기 시드 영역 및 블랭킷 영역의 상기 감속재는 경수인 것을 특징으로 하는 원자로.The nuclear reactor of Claim 1, wherein the moderators of the seed region and the blanket region are hard water. 제 1 항에 있어서, 상기 시드 영역에서 감속재 대 연료의 용적비는 약 3.0 내지 3.5 인 것을 특징으로 하는 원자로.The reactor of claim 1, wherein the volume ratio of moderator to fuel in the seed region is about 3.0 to 3.5. 제 1 항에 있어서, 상기 시드 영역은 다수의 가연 독물질 봉을 더 포함하는것을 특징으로 하는 원자로.The nuclear reactor of Claim 1, wherein said seed region further comprises a plurality of combustible poison rods. 제 8 항에 있어서, 상기 다수의 가연 독물질 봉은 독물질 봉을 포함하는 가도리늄 및 WABA 독물질 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.10. The reactor of Claim 8, wherein the plurality of combustible poison rods comprise gadolinium and a WABA poison rod comprising the poison rod. (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) 제 1 항에 있어서, 상기 시드 연료 엘리먼트는 약 20중량% 이하의 U-235 대 약 80중량% 이상의 U-238 비율로 U-235 및 U-238을 포함하는 핵분열성 물질로 형성되고, 상기 블랭킷 연료 엘리먼트는 주로 토륨과 20중량% 이하의 U-235를 갖는 약 10 용적% 이하의 농축 우라늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.The blanket of claim 1 wherein the seed fuel element is formed of fissile material comprising U-235 and U-238 at a ratio of about 20% by weight or less of U-235 to about 80% or more by weight of U-238 and the blanket Wherein the fuel element comprises up to about 10 volume percent enriched uranium having primarily thorium and up to 20 percent by weight U-235. 제 21 항에 있어서, 상기 시드 연료 엘리먼트의 각각은 우라늄-지르코늄 합금으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 원자로.22. The nuclear reactor of Claim 21, wherein each of said seed fuel elements is comprised of a uranium-zirconium alloy. 제 21 항에 있어서, 상기 시드 영역은 각각의 상기 시드-블랭킷 유닛의 전체 용적의 약 25% 내지 40%를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.The reactor of claim 21, wherein the seed region comprises about 25% to 40% of the total volume of each seed-blanket unit. 제 21 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 1 그룹은 제 1 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하고, 상기 시드-블랭킷 유닛의제 2 그룹은 제 2 상위 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 1 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 1 시드 연료 사이클 동안 코어에 남아있도록 설계되고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 2 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 적어도 2 시드 연료 사이클 동안 코어에 남아있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 원자로.22. The method of claim 21, wherein the first group of seed-blanket units comprises a seed fuel element containing uranium enriched to a first level and the second group of seed-blanket units is enriched to a second higher level. A seed fuel element containing uranium, wherein said seed fuel element of said first group of said seed-blanket unit is designed to remain in a core for one seed fuel cycle, and wherein said seed fuel element of said second group of said seed-blanket unit And the seed fuel element is designed to remain in the core for at least two seed fuel cycles. 제 24 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 3 그룹은 제 3 상위 우라늄 레벨로 농축된 시드 연료 엘리먼트를 포함하고, 여기서 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 3 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 적어도 3 시드 연료 사이클 동안 상기 코어에 남아있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 원자로.25. The system of claim 24, wherein the third group of seed-blanket units comprises a seed fuel element enriched to a third higher uranium level, wherein the seed fuel element of the third group of seed-blanket units is at least three. A reactor designed to remain in the core during a seed fuel cycle. 제 21 항에 있어서, 상기 감속재 및 상기 시드 영역과 블랭킷 영역은 경수인 것을 특징으로 하는 원자로.22. The nuclear reactor of Claim 21, wherein the moderator, the seed region, and the blanket region are hard water. 제 21 항에 있어서, 상기 시드 영역의 감속재 대 연료의 용적비는 약 3.0 내지 3.5 인 것을 특징으로 하는 원자로.22. The reactor of Claim 21, wherein the volume ratio of moderator to fuel in the seed region is about 3.0 to 3.5. 제 21 항에 있어서, 상기 중앙 시드 영역은 다수의 가연 독물질 봉을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.22. The nuclear reactor of Claim 21, wherein the central seed region further comprises a plurality of combustible poison rods. 제 28 항에 있어서, 상기 다수의 가연 독물질 봉은 독물질 봉을 포함하는 가도리늄과 WABA 독물질 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.29. The reactor of claim 28, wherein the plurality of combustible toxic rods comprises gadolinium and a WABA toxic rod comprising a toxic rod. 제 21 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각은 종래의 가압식 워터 원자로에서 상기 시드-블랭킷 유닛의 개장을 가능케 하는 단면 형상 및 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 원자로.22. The reactor of claim 21, wherein each of the seed-blanket units has a cross-sectional shape and size that allows for retrofitting of the seed-blanket unit in a conventional pressurized water reactor. 제 1 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각은 종래의 가압수형원자로에서 상기 시드-블랭킷 유닛의 개장을 가능케 하는 단면 형상 및 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 원자로.The reactor of Claim 1, wherein each of said seed-blanket units has a cross-sectional shape and size that enables retrofitting of said seed-blanket unit in a conventional pressurized water reactor. 제 31 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각은 6각형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 원자로.32. The reactor of claim 31 wherein each of the seed-blanket units has a hexagonal cross-sectional shape. 제 31 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각은 정방형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 원자로.32. The nuclear reactor of Claim 31, wherein each of said seed-blanket units has a square cross-sectional shape. 제 30 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각은 6각형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 원자로.31. The nuclear reactor of Claim 30, wherein each of said seed-blanket units has a hexagonal cross-sectional shape. 제 30 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 각각은 정방형 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 원자로.31. The nuclear reactor of Claim 30, wherein each of said seed-blanket units has a square cross-sectional shape. 각각의 시드-블랭킷 유닛이 6각형 및 정방형으로 이루어 진 그룹으로부터 선택된 단면형상을 갖는 다수의 상기 시드-블랭킷 유닛을 포함하는 경수 원자로 코어에 있어서, 상기 각각의 시드-블랭킷 유닛은,In a light-water reactor core each seed-blanket unit comprising a plurality of said seed-blanket units having a cross-sectional shape selected from the group consisting of hexagonal and square, wherein each seed-blanket unit comprises: a) U-235 및 U-238, 제 1 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하는 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 1 그룹과, 제 2 상위 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하는 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 2 그룹으로 이루어지는 핵분열가능한 물질로 형성된 시드 연료 엘리먼트를 포함하는 중앙 시드 영역을 포함하는데, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 1 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 1 시드 연료 사이클 동안 코어에 남아있도록 설계되고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 2 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 적어도 2 시드 연료 사이클 동안 상기 코어에 남아있도록 설계되며;a) a first group of said seed-blanket units comprising U-235 and U-238, a seed fuel element containing uranium enriched to a first level, and a seed fuel containing uranium enriched to a second higher level A central seed region comprising a seed fuel element formed of a fissile material comprised of a second group of said seed-blanket units comprising an element, wherein said seed fuel element of said first group of said seed-blanket units comprises: Designed to remain in the core for a seed fuel cycle, wherein the seed fuel element in the second group of seed-blanket units is designed to remain in the core for at least two seed fuel cycles; b) 주로 토륨과 약 10 용적% 이하의 농축된 우라늄을 포함하는 블랭킷 연료 엘리먼트를 함유하고 상기 시드영역을 포위하는 환형 블랭킷 영역;b) an annular blanket region surrounding the seed region and containing a blanket fuel element comprising predominantly thorium and up to about 10 vol% enriched uranium; c) 감속재 대 연료의 용적비가 약 2.5 내지 5.0 사이인 상기 시드 영역의 감속재; 및c) moderator in said seed region having a volume ratio of moderator to fuel between about 2.5 and 5.0; And d) 감속재 대 연료의 용적비가 약 1.5 내지 2.0 사이인 상기 블랭킷 영역의 감속재를 포함하는 것을 특징으로 하는 경수 원자로 코어.d) a moderator in said blanket region having a moderator to fuel volume ratio between about 1.5 and 2.0. 제 36 항에 있어서, 상기 시드 영역은 각각의 상기 시드-블랭킷 유닛의 전체 용적의 약 25% 내지 40%를 포함하는 것을 특징으로 하는 경수 원자로 코어.37. The light water reactor core of claim 36, wherein the seed region comprises about 25% to 40% of the total volume of each seed-blanket unit. 제 36 항에 있어서, 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 3 그룹은 제 3 상위 우라늄 레벨로 농축된 시드 연료 엘리먼트를 포함하고, 여기서 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 3 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 적어도 3 시드 연료 사이클 동안 상기 코어에 남아 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 경수 원자로 코어.37. The fuel cell of claim 36, wherein the third group of seed-blanket units comprises a seed fuel element enriched to a third higher uranium level, wherein the seed fuel element of the third group of seed-blanket units is at least three. A light-water reactor core designed to remain in the core during a seed fuel cycle. 제 36 항에 있어서, 상기 시드 연료 엘리먼트는 약 20중량% 이하의 U-235 대 약 80중량% 이상의 U-238 비율로 U-235 및 U-238을 포함하는 핵분열성 물질로 형성되고, 상기 블랭킷 연료 엘리먼트는 주로 토륨과 20중량% 이하의 U-235를 갖는 약 10 용적%의 농축 우라늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 경수 원자로 코어.37. The method of claim 36, wherein the seed fuel element is formed of a fissile material comprising U-235 and U-238 at a ratio of about 20% by weight or less of U-235 to about 80% or more by weight of U-238, and the blanket The light water reactor core, characterized in that the fuel element mainly comprises about 10 volume percent enriched uranium with thorium and up to 20 weight percent U-235. 각각의 시드-블랭킷 유닛이 6각형 및 정방형으로 이루어 진 그룹으로부터 선택된 단면형상을 갖는 다수의 상기 시드-블랭킷 유닛을 포함하는 경수 원자로 코어에 있어서, 상기 각각의 시드-블랭킷 유닛은,In a light-water reactor core each seed-blanket unit comprising a plurality of said seed-blanket units having a cross-sectional shape selected from the group consisting of hexagonal and square, wherein each seed-blanket unit comprises: a) 각각의 상기 시드-블랭킷 유닛의 전체 용적의 약 25% 내지 40%를 이루고, U-235 및 U-238을 포함하는 핵분열가능한 물질로 형성된 시드 연료 엘리먼트를 포함하는 중앙 시드 영역;a) a central seed region comprising about 25% to 40% of the total volume of each said seed-blanket unit, said seed fuel element being formed of a fissile material comprising U-235 and U-238; b) 주로 토륨과 약 10 용적% 이하의 농축 우라늄을 포함하는 블랭킷 연료 엘리먼트를 함유하고 상기 시드영역을 포위하는 환형 블랭킷 영역;b) an annular blanket region surrounding the seed region and containing a blanket fuel element comprising predominantly thorium and up to about 10 volume percent enriched uranium; c) 감속재 대 연료의 용적비가 약 2.5 내지 5.0 사이인 상기 시드 영역의 감속재; 및c) moderator in said seed region having a volume ratio of moderator to fuel between about 2.5 and 5.0; And d) 감속재 대 연료의 용적비가 약 1.5 내지 2.0 사이인 상기 블랭킷 영역의 감속재를 포함하는 것을 특징으로 하는 경수 원자로 코어.d) a moderator in said blanket region having a moderator to fuel volume ratio between about 1.5 and 2.0. 각각의 시드-블랭킷 유닛이 6각형 및 정방형으로 이루어 진 그룹으로부터 선택된 단면형상을 갖는 다수의 상기 시드-블랭킷 유닛을 포함하는 경수 원자로 코어에 있어서, 상기 각각의 시드-블랭킷 유닛은,In a light-water reactor core each seed-blanket unit comprising a plurality of said seed-blanket units having a cross-sectional shape selected from the group consisting of hexagonal and square, wherein each seed-blanket unit comprises: a) 상기 시드-블랭킷 유닛의 전체 용적의 약 25% 내지 40% 의 용적을 포함하며, 약 20중량% 이하의 U-235 대 약 80중량% 이상의 U-238 비율로 U-235 및 U-238을 포함하는 핵분열가능한 물질로 형성된 시드 연료 엘리먼트, 제 1 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하는 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 1 그룹, 제 2 상위 레벨로 농축된 우라늄을 함유하는 시드 연료 엘리먼트를 포함하는 상기 시드-블랭킷 유닛의 제 2 그룹을 포함하는 중앙 시드 영역을 포함하는 데, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 1 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 1 시드 연료 사이클 동안 코어에 남아있도록 설계되고, 상기 시드-블랭킷 유닛의 상기 제 2 그룹의 상기 시드 연료 엘리먼트는 적어도 2 시드 연료 사이클 동안 상기 코어에 남아있도록 설계되며;a) U-235 and U-238, comprising from about 25% to 40% of the total volume of the seed-blanket unit, at a ratio of up to about 20% by weight of U-235 to at least about 80% by weight of U-238; A seed fuel element formed of a fissile material comprising: a first group of seed-blanket units comprising a seed fuel element containing uranium enriched to a first level, a seed containing uranium enriched to a second higher level A central seed region comprising a second group of said seed-blanket units comprising a fuel element, such that said seed fuel element of said first group of said seed-blanket units remains in a core for one seed fuel cycle; The seed fuel element of the second group of seed-blanket units is designed to remain in the core for at least two seed fuel cycles; b) 주로 토륨과 약 10 용적% 이하의 농축 우라늄을 포함하는 블랭킷 연료 엘리먼트를 포함하고 상기 시드영역을 포위하는 환형 블랭킷 영역;b) an annular blanket region surrounding the seed region and comprising a blanket fuel element comprising predominantly thorium and up to about 10 volume percent enriched uranium; c) 감속재 대 연료의 용적비가 약 2.5 내지 5.0 사이인 상기 시드 영역의 경수 감속재; 및c) a hard water moderator in said seed region having a volume ratio of moderator to fuel between about 2.5 and 5.0; And d) 감속재 대 연료의 용적비가 약 1.5 내지 2.0 사이인 상기 블랭킷 영역의 경수 감속재를 포함하는 것을 특징으로 하는 경수 원자로 코어.d) a light water moderator of said blanket region having a volume ratio of moderator to fuel between about 1.5 and 2.0. (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) (삭제)(delete) 원자로를 위한 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리에 있어서,A seed-blanket unit fuel assembly for a nuclear reactor, a) 시드 연료 엘리먼트는 시드 영역에서 감속재와 반응하는 동안에 상기 시드 영역에서의 감속재 대 연료비가 2.5 내지 5.0 사이가 되도록 구성되고, U-235및 U-238을 포함하는 농축 우라늄으로 형성된 상기 시드 연료 엘리먼트로 이루어진 중앙 시드 영역; 및a) the seed fuel element is configured such that the moderator to fuel ratio in the seed region is between 2.5 and 5.0 during the reaction with the moderator in the seed region and is formed of enriched uranium comprising U-235 and U-238 A central seed region consisting of; And b) 블랭킷 연료 엘리먼트는 환형 블랭킷 영역에서 감속재와 반응하는 동안에 감속재 대 연료의 용적비가 1.5 내지 2.0 사이가 되도록 구성되고, 상기 시드 영역을 포위하고 주로 토륨과 10 용적% 이하의 농축된 우라늄을 포함하는 상기 블랭킷 연료 엘리먼트로 이루어진 상기 환형 블랭킷 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.b) the blanket fuel element is configured such that the volume ratio of moderator to fuel is between 1.5 and 2.0 during reaction with the moderator in the annular blanket region, surrounding the seed region and comprising mainly thorium and up to 10% by volume of concentrated uranium And said annular blanket region comprised of said blanket fuel element. 제 57 항에 있어서, 상기 시드 연료 엘리먼트의 각각은 우라늄-지르코늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.59. The seed blanket unit fuel assembly of claim 57, wherein each of said seed fuel elements is comprised of a uranium-zirconium alloy. 제 57 항에 있어서, 상기 블랭킷 연료 엘리먼트의 각각은 혼합된 토륨-우라늄 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.59. The seed blanket unit fuel assembly of claim 57, wherein each of the blanket fuel elements is comprised of mixed thorium-uranium oxide. 제 57 항에 있어서, 상기 중앙 시드 영역은 상기 시드-블랭킷 유닛 용적의 25% 내지 40% 사이를 포함하는 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.59. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 57, wherein the central seed region comprises between 25% and 40% of the seed-blanket unit volume. 제 57 항에 있어서, 상기 시드 연료 엘리먼트는 상기 중앙 시드 영역에서 감속재와 반응하는 동안에 상기 시드 영역에서 감속재 대 연료의 용적비가 3.0 내지3.5 사이가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.59. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 57, wherein the seed fuel element is configured such that the volume ratio of moderator to fuel in the seed region is between 3.0 and 3.5 while reacting with the moderator in the central seed region. 제 57 항에 있어서, 상기 중앙 시드 영역은 다수의 가연 독물질 봉을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.59. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 57, wherein the central seed region further comprises a plurality of combustible poison rods. 제 62 항에 있어서, 상기 다수의 가연 독물질 봉은, WABA 독물질 봉 및 가도리늄으로 이루어진 독물질 봉을 포함하는 그룹으로부터 선택된 봉들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.63. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 62, wherein the plurality of combustible toxic rods comprise rods selected from the group comprising a toxic rod consisting of WABA toxic rods and gadolinium. 제 57 항에 있어서, 상기 시드 연료 엘리먼트는 20중량% 이하의 U-235 대 80중량% 이상의 U-238의 비율로 U-235 및 U-238을 포함하는 농축 우라늄으로 형성되고, 상기 블랭킷 연료 엘리먼트는 주로 토륨과 20중량% 이하의 U-235를 갖는 10용적% 이하의 농축 우라늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.59. The blanket fuel element of claim 57 wherein the seed fuel element is formed from enriched uranium comprising U-235 and U-238 at a ratio of up to 20 weight percent U-235 to 80 weight percent U-238. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 11, wherein the seed-blanket unit fuel assembly comprises up to 10% by volume of enriched uranium having primarily thorium and up to 20% by weight of U-235. 제 57 항에 있어서, 상기 어셈블리는 통상적인 경수 원자로에서 상기 시드-블랭킷 유닛의 개장을 가능하게 하는 단면 형상 및 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.59. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 57, wherein the assembly has a cross-sectional shape and size that enables retrofitting the seed-blanket unit in a conventional light water reactor. 제 65 항에 있어서, 상기 어셈블리는 육각형의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.66. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 65, wherein the assembly has a hexagonal cross-sectional shape. 제 65 항에 있어서, 상기 어셈블리는 정방형의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시드-블랭킷 유닛 연료 어셈블리.66. The seed-blanket unit fuel assembly of claim 65 wherein the assembly has a square cross-sectional shape.
KR1019980701043A 1995-08-16 1996-08-14 Seed-blanket reactor KR100313964B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9510400 1995-08-16
WOPCT/US95/10400 1995-08-16
PCT/US1996/013038 WO1997008711A2 (en) 1994-08-16 1996-08-14 Seed-blanket reactors

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007015055A Division KR100336214B1 (en) 1995-08-16 1996-08-14 Seed-blanket reactors
KR1020007015058A Division KR100301339B1 (en) 1995-08-16 2000-12-29 Method for operating seed-blanket reactors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990036375A KR19990036375A (en) 1999-05-25
KR100313964B1 true KR100313964B1 (en) 2001-12-12

Family

ID=65953328

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007015055A KR100336214B1 (en) 1995-08-16 1996-08-14 Seed-blanket reactors
KR1019980701043A KR100313964B1 (en) 1995-08-16 1996-08-14 Seed-blanket reactor
KR1020007015058A KR100301339B1 (en) 1995-08-16 2000-12-29 Method for operating seed-blanket reactors

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007015055A KR100336214B1 (en) 1995-08-16 1996-08-14 Seed-blanket reactors

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007015058A KR100301339B1 (en) 1995-08-16 2000-12-29 Method for operating seed-blanket reactors

Country Status (2)

Country Link
KR (3) KR100336214B1 (en)
UA (2) UA56356C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR100336214B1 (en) 2002-05-09
KR100301339B1 (en) 2001-11-07
KR19990036375A (en) 1999-05-25
UA56356C2 (en) 2003-05-15
UA42847C2 (en) 2001-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5737375A (en) Seed-blanket reactors
US5940461A (en) Reactor core for a light water cooled reactor, fuel assembly and control rod
WO1985001826A1 (en) Nuclear reactor of the seed and blanket type
Jagannathan et al. ATBR—a thorium breeder reactor concept for early induction of thorium in an enriched uranium reactor
KR100313964B1 (en) Seed-blanket reactor
JPH0915361A (en) Initial loading reactor core
Attom et al. Comparison of homogeneous and heterogeneous thorium fuel blocks with four drivers in advanced high temperature reactors
US5440598A (en) Fuel bundle design for enhanced usage of plutonium fuel
Karomah et al. Analysis of core configuration for conceptual gas Cooled Fast Reactor (GFR) using OpenMC
Lombardi et al. Plutonium burning in pressurized water reactors via nonfertile matrices
Puill et al. Improved plutonium consumption in a pressurised water reactor
Wade et al. ATW neutronics design studies
Talamo et al. A Deep Burn Fuel Management Strategy for the Incineration of Military Plutonium in the Gas Turbine–Modular Helium Reactor Modeled in a Detailed Three-Dimensional Geometry by the Monte Carlo Continuous Energy Burnup Code
Hejzlar et al. The long-life gas turbine fast reactor matrix core concept
Jagannathan et al. ATBR-a thorium breeder reactor concept for an early induction of thorium
Newman Burning weapons-grade plutonium in reactors
Yang et al. Performance comparison of liquid metal and gas cooled ATW system point designs
Lombardi et al. Plutonia-thoria fuel cycle as starting solution for a wider thorium use
JPH09292481A (en) Fuel charge method and reactor core
Lombardi et al. Neutronic analysis of a plutonium burner PWR partially fed with inert matrix fuel
Cockey Actinide transmutation in the advanced liquid metal reactor (ALMR)
Karin et al. Utilization of plutonium in HTGR and its actinide production
Price et al. Prospects of the high-temperature reactor
Meneley et al. Synergistic fuel cycles of the future
JPH0720271A (en) Initial loading reactor core

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee