KR20130080449A - 액체 연료 핵분열 원자로 - Google Patents

액체 연료 핵분열 원자로 Download PDF

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Abstract

개시된 실시예들은 핵분열 원자로, 핵분열 연료 핀, 핵분열 원자로 운전 방법, 핵분열 원자로로의 연료 공급 방법 및 핵분열 연료 핀 제작 방법을 포함한다.

Description

액체 연료 핵분열 원자로{LIQUID FUEL NUCLEAR FISSION REACTOR}
본 발명은 핵분열 원자로에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 개선된 핵분열 원자로를 제공하고자 하는 것이다.
개시된 실시예들은 핵분열 원자로, 핵분열 연료 핀, 핵분열 원자로 운전 방법, 핵분열 원자로로의 연료 공급 방법 및 핵분열 연료 핀 제작 방법을 포함한다.
상기 기재는 요약이므로 세부 사항의 단순화된 형태, 일반화된 형태, 개재된 형태 및/또는 생략된 형태를 포함할 수 있으며: 당업자들은 이러한 요약이 단지 예시적일 뿐, 어떤 식으로든 한정하고자 의도된 것이 아님을 알 것이다. 여기 기술되는 장치 및/또는 공정 및/또는 다른 주제의 기타의 측면, 특징 및 장점들은 여기 설명되는 가르침에서 분명해질 것이다.
도 1a-1c는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 상면도이다.
도 1d-1f는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 측면도이다.
도 1g는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 연료 핀의 측면도이다.
도 1h는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 연료 핀의 상면도이다.
도 1i는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 측면도이다.
도 1j는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 사시도이다.
도 2a는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 상면도이다.
도 2b는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 측면도이다.
도 2c는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 상면도이다.
도 2d는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 측면도이다.
도 2e는 부분적으로 절단된 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 사시도이다.
도 3a는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 원자로의 측면도이다.
도 4a-4c는 부분적 개략적 형태의 예시적인 핵분열 연료 핀의 측면도이다.
도 5a는 핵분열 원자로의 예시적인 운전 방법의 흐름도이다.
도 5b-5d는 도 5a의 방법의 예시적인 상세의 흐름도이다.
도 6a는 핵분열 원자로의 예시적인 운전 방법의 흐름도이다.
도 6b-6e는 도 6a의 방법의 예시적인 상세의 흐름도이다.
도 7a는 핵분열 원자로의 예시적인 운전 방법의 흐름도이다.
도 7b-7g는 도 7a의 방법의 예시적인 상세의 흐름도이다.
도 8a는 핵분열 원자로로의 예시적인 연료 공급 방법의 흐름도이다.
도 8b-8h는 도 8a의 방법의 예시적인 상세의 흐름도이다.
도 9a는 핵분열 연료 핀의 예시적인 제조 방법의 흐름도이다.
도 9b-9j는 도 9a의 방법의 예시적인 상세의 흐름도이다.
도 10a는 핵분열 연료 핀의 예시적인 제조 방법의 흐름도이다.
도 10b-10i는 도 10a의 방법의 예시적인 상세의 흐름도이다.
다음의 상세한 설명에서는 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면을 참조한다. 도면에서는 문맥상 달리 언급이 없는 한 유사 부호는 통상 유사 구성 성분을 식별한다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 기재된 예시적인 실시예들은 한정하는 것을 의미하지 않는다. 여기 제시되는 주제의 취지 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들이 사용될 수 있고 달리 변경이 이루어질 수 있다.
본 출원은 설명의 간결성을 위해 형식적인 개요의 소제목을 사용하고 있다. 그러나, 개요의 소제목들은 설명을 목적으로 한 것이고 다른 종류의 주제가 본 출원에 걸쳐 논의될 수 있음(예, 장치/구조가 공정/동작의 소제목 하에 기술될 수 있거나 및/또는 공정/동작이 장치/구조의 소제목 하에 기술될 수 있거나; 및/또는 단일 주제의 설명이 2개 이상의 주제 소제목을 포함할 수 있다). 따라서, 형식적인 개요의 소제목의 사용은 어떤 식으로든 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다.
예시적인 핵분열 원자로
개요로써 주어지고 도 1a를 참조하면, 비 한정적인 실시예로서, 예시적인 핵분열 원자로(10)는 원자로 용기(12)를 포함한다. 원자로 용기(14)에는 중성자 투과 액체 캐리어 재료 내에 용해된 핵분열성의 핵분열 연료 물질의 용액(14)이 수용된다. 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)이 용액(14)과 접촉되게 배치된다. 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있다.
또한 개요로써, 운전시, 비용해된 핵연료 원료의 핵분열 연료 물질(16)의 일부가 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형된다. 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질은 용액(14)으로 확산된다.
따라서, 소정의 실시예에서, 용액(14)에 대한 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 확산은 핵분열성의 핵분열 연료 물질의 핵분열 중에 소비되는 핵분열성의 핵분열 연료 물질의 일부를 보충하는데 도움을 줄 수 있다.
한정이 아닌 예시로써 비 한정적인 예시적인 상세를 아래에 설명한다.
여전히 도 1a를 참조하면, 핵분열성 핵분열 연료 물질의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도보다 크다. 소정의 실시예에서 그리고 전술한 바와 같이, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해 가능함으로써 용액(14)을 구성한다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 실질적으로 용해될 수 없다.
액체 캐리어 물질, 핵분열성 핵분열 연료 물질 및 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 상기 용해도 및 중성자 투과 관계에 따라 원하는 대로 선택될 수 있다.
예를 들면, 다양한 실시예에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca, Ni 등의 액체 물질을 포함할 수 있다. 소정의 실시예에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함할 수 있다. 또한, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238Pu를 포함할 수 있다.
한정이 아닌 예시로써 실례를 설명한다. 예시적인 일 실시예에서, 액체 캐리어 물질은 액체 Mg를 포함할 수 있고, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함할 수 있고, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 238Pu를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 경우, Mg는 약 650℃의 융점을 가진다. 액체 Mg 캐리어 물질은 239Pu핵분열성 핵분열 연료 물질을 위한 용매이고,플루토늄은 마그네슘의 융점을 낮춘다. 비 한정적인 예로 주어진 바와 같이, 약 5 원자% Pu에서, 약 600℃의 융점으로 고정 조성이 형성된다. 액체 Mg 캐리어 물질은 238Pu 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)을 위한 용매가 아니다(또한, 고체 및 액체 형태로 실질적으로 혼합될 수 없다). 또한, Mg는 약 mb 수준으로 고속 스펙트럼에서 중성자 흡수 단면적을 가진다. 이러한 고속 스펙트럼 내의 작은 중성자 단면적은 액체 Mg 캐리어 물질을 239Pu 핵연료 원료 핵분열 연료 물질로 중성자 투과되게 한다.
물질 전달 확산 계수는 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 확산에 영향을 미침을 알 것이다. 전술한 물질의 비 한정적인 조합의 경우, Pu-액체 Mg에 대한 물질 전달 확산 계수는 약 1E-05 cm2/s이다. 아래에 더 논의되는 바와 같이, 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질은 먼저 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)을 통해 용액(14)으로 확산된다. 이를 염두에 두고, Pu-U에 대한 물질 전달 확산 계수는 1E-12 cm2/s이다.
전술한 바와 같이, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 용액(14)과 접촉되게 제공된다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 상태에 있을 수 있다. 더욱이, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁될 수 있다.
이를 위해, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 고체 형태로 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선형, 판형, 발포형 등과 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다.
핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 제공되는 형태에 무관하게 그리고 전술한 바와 같이, 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질은 먼저 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)을 통해 용액(14)에 이르도록 확산된다. 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 형태에 의해 제공되는 비표면적이 클수록, 핵분열성 핵분열 연료 물질의 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통한 액체 캐리어 물질로의 확산 속도가 커짐을 알 것이다. 또한, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 입상으로 제공된 경우, 작은 입자 크기가 (핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내에 분산된 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질과 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질 사이에) 큰 농도 변화 없이 (변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질의) 큰 농도 구배를 도입하는데 도움을 줄 수 있음을 알 것이다. 따라서, 확립되는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16) 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도는 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도보다 크다. 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질이 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)을 통해 액체(14)로 확산되도록 하는 것은 이러한 농도 구배이다.
여전히 도 1a를 참조하면, 용액(14)과 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 원하는 임의의 방법으로 원자로 용기(12) 내에 분포될 수 있다. 이를 위해, 도 1a에 나타낸 예시로부터 어떤 한정도 시사되지 않고 암시되지도 않는다.
이제 도 1b를 참조하면, 소정의 실시예에서, 용액(14)과 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 원자로 용기(12) 내에 균질하게 분포될 수 있다. 예를 들면, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 펠릿, 봉상, 입자 현탁, 발포 등과 같은 임의의 하나 이상의 형태에 한정되지 않고 용액(14) 내에 균질하게 분포될 수 있는 임의의 형태로 제공될 수 있다.
균질한 분포의 비한정적인 예로써, 60 v/o 범위의 감손 U(depleted U)의 경우, 8-9 v/o의 Mg 내의 Pu가 수반되어 잠재적으로 임계적인 구성(즉, k∞>1)을 획득한다. 과도하게 부피 감손된 U는 k∞<1을 가져오고, 이는 연료로서 사용될 수 없다(즉, 자동 연속 시동이 될 수 없다). 약 9 v/o의 Mg 내의 Pu(약 50 w/o Pu)에서, 액체 Pu는 Mg로부터의 용액으로부터 나와서 2종의 액상계를 형성하므로, 이는 고성능으로부터 Pu의 수준에 대한 다른 제약이다.
k∞에 대한 감손된 U의 효과는: (i) U를 Pu-Mg 용액 내에 감소된 농도로 현탁하여 높은 k∞를 가져오거나; 또는 (ii) MgO와 같은 고체상의 불용성 중성자 투과 물질로 U를 희석하거나; (iii) U를 높은 기공도와 그에 따른 낮은 농도의 발포체 형태로 제공함으로써 높은 k∞를 가져오는 것에 의한 것과 같이 여러 방법 중 임의의 하나 이상의 방법으로 감소될 수 있다.
이들 중 임의의 경우, U 함량이 약 50 v/o 미만으로 감소되면, 약 3-5 v/o 정도와 같은 낮은 Pu 농도는 k∞>1을 가져올 수 있다.
다른 실시예에서 그리고 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 용액(14)과 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 원자로 용기(12) 내에 불균질하게 분포될 수 있다. 불균질한 분포는 원하는 임의의 불균질 분포일 수 있으며, 도면에 도시된 불균질 분포에 한정되도록 의도된 것이 아니다.
비 한정적인 예로써 그리고 도 1c에 도시된 바와 같이, 소정의 실시예에서, 용액(14)의 일부(18)가 원자로 용기(12)의 핵분열 영역(20) 내에 수용될 수 있다. 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)과 용액(14)의 일부(22)는 원자로 용기(12)의 핵연료 원료 블랭킷(blanket) 영역(24) 내에 수용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)은 핵분열 영역(20)과 물 전달 가능하고(액체 캐리어 물질이 핵분열 영역(20)과 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)을 점유하고 있으므로), 핵분열 영역(20)과는 중성자 전달이 가능하다(중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액(14)이 핵분열 영역(20)과 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)을 점유하고 있으므로).
다른 실시예에서 그리고 도 1e를 참조하면, 원자로 용기(12) 내에 핵분열 연료 핀(26)이 수용될 수 있다. 각각의 핵분열 연료 핀(26)은 축방향 단부(28, 30)를 가진다.
추가로 도 1f를 참조하면, 소정의 실시예에서, 적어도 하나의 핵분열 연료 핀(26)의 일부(32)가 핵분열 영역(20) 내에 배치되고, 적어도 하나의 핵분열 연료 핀(26)의 적어도 일부(34)는 핵연료 원료 블랭킷 영역(24) 내에 배치될 수 있다.
추가로 도 1g를 참조하면, 소정의 실시예에서, 용액(14)은 복수의 핵분열 연료 핀(26) 전체를 통해 분포되며, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 핵연료 원료 블랭킷 영역(36, 38) 내에 수용되고 축방향 단부(28, 30) 측으로 배치될 수 있다. 따라서, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)(도 1f)은 핵분열 연료 핀(26)의 축방향 단부(28) 측으로 설치될 수 있으며, 다른 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)(도 1f)은 핵분열 연료 핀(26)의 축방향 단부(30) 측으로 설치될 수 있음을 알 것이다.
이제 도 1h와 도 1j를 참조하면, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 블랭킷 모듈(40)이 핵연료 원료 블랭킷 영역(20) 내에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 핵연료 원료 블랭킷 모듈(40) 내에 수용된다.
이제 도 1i 및 도 1j를 참조하면, 소정의 실시예에서, 적어도 하나의 열교환기 요소(42)가 용액(14)과 열 전달되게 배치될 수 있다. 도 1i는 부분적 개략적 형태로 나타낸 일 실시예의 전반적 표현을 나타내는 반면, 도 1j는 핵연료 원료 블랭킷 모듈(40)을 포함하는 일 실시예의 보다 상세한 도면을 나타낸다. 소정의 경우, 열교환기 요소(42)는 용액(14) 내에 잠길 수 있다. 또한, 소정의 경우, 열교환기 요소(42)를 통해 그리고 고리(44) 주위로 용액이 자연 순환될 수 있도록 열교환기 요소(42)에 인접하게 원자로 용기(12) 내에 고리(44)가 배치될 수 있다.
이를 위해, 원자로 용기(12)는 열교환기 요소(42)와 고리(44) 위인 레벨(45)까지 용액(14)으로 충전된다. 이러한 구성에서, 핵분열 영역(20) 내에서의 핵분열로부터 발생되는 열은 핵분열성 용액(14)이 화살표(46)로 나타낸 바와 같이 상승을 유도한다. 상승하는 용액(14)은 화살표(47)로 나타낸 바와 같이 고리(44) 주변에서 열교환기 요소(42) 내로 유동한다. 열교환기 요소(42)는 그 사이로 흐르는 용액(14)을 냉각시킨다. 열교환기 요소(42)에 의해 냉각된 용액(14)은 화살표(48)로 나타낸 바와 같이 아래로 흐른다. 아래로 흐르는 용액(14)은 화살표(49)로 나타낸 바와 같이 고리(44) 주변으로 그리고 핵분열 영역(20) 내로 유동됨으로써 자연적인 순환 루프를 형성한다.
반응성은 임의의 원하는 방식으로 조절될 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, 한정이 아닌 예시로써, 반응성은, 한정되지 않지만: 액체 캐리어 물질 내에 중성자 흡수 독물질(poison)을 용해시키고; 중성자 흡수 물질의 제어봉(도시 생략)을 용액(14)에 대해 삽입 및 추출하고; 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)과 핵분열성 핵분열 연료 물질을 원하는 대로 재분포시키고; 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도를 감소시키도록 중성자 투과 액체 캐리어 물질을 첨가하고; 용액(14)(핵분열성 핵분열 연료 물질을 포함)을 변위시키도록 중성자 투과 물질을 삽입하고; 및/또는 기타의 방식과 같이, 임의의 하나 이상의 예시적인 반응성 제어 방법에 의해 조절될 수 있다.
반응성은 여기 개시된 모든 실시예에서 유사한 방식으로 조절될 수 있다. 이로써, 간결성을 위해 반응성 조절의 상세는 개시된 실시예의 이해를 위해 모든 실시예에서 반복될 필요는 없다.
발명의 여러 실시예와 여러 측면에 대한 개요가 기술되었지만, 추가의 실시예, 측면 및 예시적인 상세를 이제 설명한다. 간결성의 관점에서, 전술된 실시예에 공통적인 구성 성분에 대한 상세는 반복될 필요도 없고 반복되지 않을 것이며, 동일한 참조 번호가 재사용될 것이다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 핵분열 원자로(210)는 중성자 투과 액체 캐리어 용액 내에 용해된 분열성 핵분열 물질의 용액(14)을 포함하는 원자로 용기(12)를 포함한다. 원자로 용기(12)는 원자로 용기(12)의 중앙 영역(221) 측의 핵분열 영역(20)과 원자로 용기(12)의 주변 영역(225) 측의 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)을 형성한다. 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)이 용액과 접촉되는 상태로 핵연료 원료 블랭킷 영역(24) 내에 배치된다. 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 핵분열성 핵분열 물질로 변형될 수 있다.
소정의 실시예에서, 원자로 용기(12)는 원통형일 수 있다. 이러한 경우와 그리고 도 2a에 도시된 바와 같이, 주변 영역(225)은 반경 방향 주변 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 원자로 용기(12)는 원통형일 필요가 없으며, 원하는 대로 임의의 형태를 가질 수 있다. 원자로 용기(12)의 형태와 무관하게 그리고 도 2b에 도시된 바와 같이, 소정의 실시예에서, 주변 영역(225)은 축방향 주변 영역을 포함할 수 있다. 또한 도 2b에 도시된 바와 같이, 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)은 양측 축방향 주변 영역(225)에 형성될 수 있음을 알 것이다. 그러나, 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)은 양측 축방향 주변 영역(225)에 형성될 필요가 없는 것도 알 것이다. 이를 위해 그리고 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)은 축방향 주변 영역(225) 양측이 아닌 어느 하나에 형성될 수 있다.
앞서 상세하게 설명된 여러 측면을 아래에 간단히 설명한다. 전술한 바와 같이, 핵분열성 핵분열 연료 물질의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도보다 크다. 소정의 실시예에서 그리고 전술한 바와 같이, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해 가능함으로써 용액(14)을 구성한다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 실질적으로 용해될 수 없다.
다양한 실시예에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca, Ni 등의 액체 물질을 포함할 수 있다. 소정의 실시예에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함할 수 있다. 또한, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238Pu를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 용액(14)과 접촉되게 제공된다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 상태에 있을 수 있다. 더욱이, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁될 수 있다.
소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 고체 형태로 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선형, 판형, 발포형 등과 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다.
이제 도 2c 및 도 2e를 참조하면, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 블랭킷 모듈(40)이 핵연료 원료 블랭킷 영역(20) 내에서 주변 영역(225) 측으로 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)이 핵연료 원료 블랭킷 모듈(40) 내에 수용된다.
이제 도 2d 및 도 2e를 참조하면, 소정의 실시예에서, 적어도 하나의 열교환기 요소(42)가 용액(14)과 열 전달되게 배치될 수 있다. 도 2d는 부분적 개략적 형태로 나타낸 일 실시예의 전반적 표현을 나타내는 반면, 도 2e는 주변 영역(225) 측에 배치된 핵연료 원료 블랭킷 모듈(40)을 포함하는 일 실시예의 보다 상세한 도면을 나타낸다. 소정의 경우, 열교환기 요소(42)는 용액(14) 내에 잠길 수 있다. 또한, 소정의 경우, 열교환기 요소(42)를 통해 그리고 고리(44) 주위로 용액이 자연 순환될 수 있도록 열교환기 요소(42)에 인접하게 원자로 용기(12) 내에 고리(44)가 배치될 수 있다. 상세 구성은 도 1h-1j를 참조로 상술된 것과 유사하므로 반복될 필요가 없다.
이제 도 3a를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에서, 핵분열 원자로(300)는 원자로 용기(12)와 원자로 용기(12) 내에 수용되는 핵분열 연료 핀(26)을 포함한다. 각각의 핵분열 연료 핀은 축방향 단부(28, 30)를 포함한다. 핵연료 원료 핵분열 물질의 용액(14)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해되며, 용액(14)은 각각의 핵분열 연료 핀(26) 전체에 걸쳐 분포된다. 핵분열 연료 핀(26)의 중앙 축방향 영역(321)은 원자로 용기(12)의 핵분열 영역(20)을 형성한다. 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 각각의 핵분녕 연료 핀(26)의 축방향 단부(28, 30) 측으로 각각 배치된 핵연료 원료 블랭킷 영역(36, 38) 내에서 용액과 접촉되게 배치된다. 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 핵분열성 핵분열 물질로 변형될 수 있다. 핵분열 연료 핀(26)의 핵연료 원료 블랭킷 영역(36, 38)은 핵연료 원료 블랭킷 영역(24)을 형성한다.
예시적인 핵분열 연료 핀(26)은 도 1g를 참조로 상기 설명되었으므로 그 상세는 반복될 필요가 없다. 이전에 상세하게 설명된 여러 측면을 아래에 간단히 설명한다.
전술한 바와 같이, 핵분열성 핵분열 연료 물질의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도보다 크다. 소정의 실시예에서 그리고 전술한 바와 같이, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해 가능함으로써 용액(14)을 구성한다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 실질적으로 용해될 수 없다.
다양한 실시예에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca, Ni 등의 액체 물질을 포함할 수 있다. 소정의 실시예에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함할 수 있다. 또한, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238Pu를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 용액(14)과 접촉되게 제공된다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 상태에 있을 수 있다. 더욱이, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁될 수 있다.
소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 고체 형태로 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선형, 판형, 발포형 등과 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다.
예시적인 핵분열 연료 핀
이제 도 4a를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에서, 핵분열 연료 핀(426)은 긴 폐쇄체(452)를 형성하는 피복(450)을 포함한다. 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액(14)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된다. 용액(14)은 긴 폐쇄체(452) 전체에 걸쳐 분포된다. 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 긴 폐쇄체(452) 내에서 용액(14)과 접촉 상태로 배치된다. 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 핵분열성 핵분열 물질로 변형될 수 있다.
소정의 실시예에서, 긴 폐쇄체(452)는 축방향 단부(28, 30)와 양 축방향 단부(28, 30) 사이에 중앙 축방향 영역(29)을 포함한다.
여전히 도 4a를 참조하면, 용액(14)과 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 원하는 임의의 방식으로 긴 폐쇄체(452) 내에 분포될 수 있다. 이를 위해, 도 4a에 도시된 예시로부터 어떤 한정도 시사되지 않고 암시되지도 않는다. 소정의 실시예에서, 용액(14)과 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 긴 폐쇄체(452) 내에 균질하게 분포될 수 있다.
이제 도 4b를 참조하면, 소정의 다른 실시예에서, 용액(14)과 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 긴 폐쇄체(452) 내에 불균질하게 분포될 수 있다. 불균질한 분포는 원하는 임의의 불균질 분포일 수 있으며, 도면에 도시된 불균질 분포에 한정되도록 의도된 것이 아니다.
여전히 도 4b를 참조하면, 소정의 실시예에서, 중앙 축방향 영역(29)은 핵분열 연료 핀(426)의 핵분열 영역(20)을 형성한다.
소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 축방향 단부(28, 30) 측으로 배치될 수 있다. 이러한 경우, 축방향 단부(28, 30)는 핵분열 연료 핀(426)의 핵연료 원료 블랭킷 영역(36, 38) 각각을 형성할 수 있다.
이전에 상세하게 설명된 여러 측면을 아래에 간단히 설명한다.
이제 도 4a 및 도 4b를 참조하고 그리고 전술한 바와 같이, 핵분열성 핵분열 연료 물질의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)의 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 용해도보다 크다. 소정의 실시예에서 그리고 전술한 바와 같이, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해 가능함으로써 용액(14)을 구성한다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 실질적으로 용해될 수 없다.
다양한 실시예에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca, Ni 등의 액체 물질을 포함할 수 있다. 소정의 실시예에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함할 수 있다. 또한, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 용액(14)과 접촉되게 제공된다. 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 상태에 있을 수 있다. 더욱이, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁될 수 있다.
소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 고체 형태로 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선형, 판형, 발포형 등과 같은 다양한 형태로 제공될 수 있다.
이제 도 4c를 참조하면, 소정의 실시예에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 긴 폐쇄체(452)의 벽과 접촉된 상태로 배치될 수 있다. 비 한정적인 예로써 주어진 바와 같이, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(16)은 벽(454)의 내부면(456)과 접촉 상태로 배치될 수 있다.
핵분열 원자로와 핵분열 연료 핀을 포함하는 다양한 실시예가 설명되었지만, 이제 다양한 방법을 포함하는 다른 실시예를 아래 설명한다. 중성자학 및 물질 전달에 관한 추가의 예시적인 상세를 비 한정적인 예로써 설명한다.
예시적인 방법들
다음은 실시를 표현하는 일련의 흐름도이다. 이해를 용이하게 하기 위해, 흐름도는 최초 흐름도가 실시의 예를 통해 실시를 제공한 후, 다음의 흐름도가 대안적인 실시를 제공하거나 및/또는 하나 이상의 초기 제시된 흐름도 상에 구성된 보조 성분 동작 또는 추가 성분 동작으로서 초기 흐름도의 확장을 제공하도록 구성된다. 당업자들은 여기 활용되는 표현 스타일(예, 흐름도가 실시의 예를 제공하고, 이후 후속하는 흐름도에 추가 사항 및/또는 추가의 상세를 제공하도록 표현하는 것으로 시작함)이 다양한 처리의 실시를 빠르고 쉽게 이해할 수 있게 함을 알 것이다. 추가로, 당업자들은 여기 사용되는 표현의 스타일은 모듈형의 및/또는 객체 지향형의 프로그램 패러다임에 적합함을 알 것이다.
핵분열성 핵분열 연료 물질, 중성자 투과 캐리어 물질, 중성자 투과 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 및 핵연료 원료 핵분열 연료 물질에 관한 예시적인 상세는 상기 설명되었으므로 다음의 예시적인 비 한정적인 방법의 측면에서 반복될 필요가 없다.
이제 도 5a를 참조하면, 일 실시예에서, 핵분열 원자로의 예시적인 운전 방법(500)이 제공된다. 방법(500)은 502 블록에서 시작한다. 504 블록에서, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부가 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형되며, 여기서 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉된 상태로 배치되어 있다. 한정이 아닌 예시로써 주어지는 바와 같이, 238U가 중성자 플럭스에 노출되면, 238U은 239Pu로 변형될 것이다. 보다 구체적으로, 238U의 원자가 중성자 플럭스에 노출되면, 그 원자핵이 중성자를 포착함으로써 239U로 변화시킨다. 그러면 239U는 β- 붕괴에 의해 전자와 반중성미자
Figure pct00001
를 방출하여 239Np가 된 후, 2차 β- 붕괴에 의해 다른 전자와 반중성미자를 방출함으로써 239Pu가 된다. 506 블록에서, 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질이 용액으로 확산된다. 방법(500)은 508 블록에서 종료한다.
추가로 도 5b를 참조하면, 소정의 실시예에서, 510 블록에서, 중간 변형 물질이 용액으로 확산될 수 있다. 비 한정적인 예로써 주어진 바와 같이, 위에 언급한 바와 같이 중간 변형된 물질은 한정되지 않고 239U와 239Np를 포함할 수 있다.
추가로 도 5c를 참조하면, 소정의 실시예에서, 512 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부가 핵분열한다. 이러한 경우, 핵분열성 핵분열 연료 물질의 핵분열은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 노출되는 중성자 플럭스를 제공함으로써 504 블록(도 5a)에서 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부가 변형되는 것을 야기할 수 있다.
추가로 도 5d를 참조하면, 소정의 실시예에서, 506 블록에서 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 용액으로 확산시키는 것은 514 블록에서 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 확산시키는 것을 포함할 수 있다. 예로써 그리고 전술한 바와 같이, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 제공되는 형태에 무관하게, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 형태에 의해 제공되는 비표면적이 클수록, 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통한 액체 캐리어 물질로의 확산 속도가 커진다. 또한, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 입상으로 제공된 경우, 작은 입자 크기가 (핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내에 용해된 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질과 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질 사이에) 농도 차가 크지 않게 (용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의) 큰 농도 구배를 도입하는데 도움을 줄 수 있음을 알 것이다. 따라서, 확립되는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도는 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도보다 크다. 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질이 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 액체로 확산되도록 하는 것은 이러한 농도 구배이다.
이제 도 6a를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에서, 핵분열 원자로운 운전 방법(600)이 제공된다. 방법(600)은 602 블록에서 시작한다. 604 블록에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도가 형성된다. 606 블록에서, 상기 용액과 접촉되게 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도가 형성되며, 이때 제2 농도는 제1 농도보다 높다. 608 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질이 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 용액 측으로 확산된다. 방법(600)은 610 블록에서 종료된다.
추가로 도 6b를 참조하면, 소정의 실시예에서, 604 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도의 형성 과정은 612 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 것을 포함한다. 추가로 도 6c를 참조하고 주어진 비 한정적인 예에서, 612 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 것은 614 단계에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열하는 것을 포함할 수 있다.
추가로 도 6d를 참조하면, 소정의 실시예에서, 606 블록에서 상기 용액에 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도, 즉 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도를 형성하는 과정은 616 블록에서 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형하는 것을 포함할 수 있다. 한정이 아닌 예를 들면, 소정의 실시예에서, 전술한 바와 같이 238U가 중성자 플럭스에 노출되면, 238U는 239Pu로 변형될 것이다. 보다 구체적으로, 238U의 원자가 중성자 플럭스에 노출되면, 그 원자핵이 중성자를 포착함으로써 239U로 변화시키게 된다. 그러면, 239U는 2번의 베타 붕괴를 순간 경험하게 된다. 238U이 중성자를 흡수하여 239U로 되면, 239U는 β- 붕괴에 의해 전자와 반중성미자
Figure pct00002
를 방출하여 239Np가 된 후, 2차 β- 붕괴에 의해 다른 전자와 반중성미자를 방출함으로써 239Pu가 된다.
추가로 도 6e를 참조하면, 소정의 실시예에서, 618 블록에서, 중간의 변형 물질이 용액 내로 확산될 수 있다. 비 한정적인 예를 들면, 전술한 바와 같이 중간 변형 물질은 한정되지 않고 239U와 239Np를 포함할 수 있다.
이제 도 7a를 참조하면, 다른 실시예에서, 핵분열 원자로의 운전 방법(700)이 제공된다. 방법(700)은 702 블록에서 시작한다. 704 블록에서, 핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부가 핵분열된다.
706 블록에서, 원자로 노심의 핵연료 원료 블랭킷 영역에서, 용액과 접촉되게 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부가 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형된다. 한정이 아닌 예를 들면, 소정의 실시예에서, 238U가 중성자 플럭스에 노출되면(예컨대, 704 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질의 핵분열로부터 생기는 중성자의 핵분열 영역으로부터의 누출에 의해 야기될 수 있음), 238U는 239Pu로 변형될 것이다. 보다 구체적으로 말하면 전술한 바와 같이, 238U의 원자가 중성자 플럭스에 노출되면, 그 원자핵이 중성자를 포착함으로써 239U로 변화시키게 된다. 그러면, 239U는 2번의 베타 붕괴를 순간 경험하게 된다. 238U이 중성자를 흡수하여 239U로 되면, 239U는 β- 붕괴에 의해 전자와 반중성미자
Figure pct00003
를 방출하여 239Np가 된 후, 2차 β- 붕괴에 의해 다른 전자와 반중성미자를 방출함으로써 239Pu가 된다.
708 블록에서, 변형된 핵분열성 핵분열 연료는 확산된다. 방법(700)은 710 블록에서 종료된다.
추가로 도 7b를 참조하면, 708 블록에서 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 확산은 712 블록에서 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 확산을 포함할 수 있다. 예를 들면, 추가로 도 7c를 참조하면, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통한 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 확산은 714 블록에서 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 용액으로 확산하는 것을 포함할 수 있다.
이제 도 7a 및 도 7d를 참조하면, 소정의 실시예에서, 핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서, 704 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열하는 것은 716 블록에서, 핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 것을 포함할 수 있다.
추가로 도 7e를 참조하면, 716 블록에서, 핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 것은 718 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도를 핵분열 영역에 형성하는 것을 포함할 수 있음을 알 것이다.
추가로 도 7f를 참조하면, 706 블록에서, 원자로 노심의 핵연료 원료 블랭킷 영역에서, 용액에 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형하는 것은 720 블록에서 핵연료 원료 블랭킷 영역에 있어서 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도, 즉 제1 농도보다 높은 제2 농도를 형성하는 것을 포함할 수 있음을 알 것이다.
추가로 도 7g를 참조하면, 소정의 실시예에서, 722 블록에서 중간 변형 물질이 용액으로 확산될 수 있다. 비 한정적인 예를 들면, 전술한 바와 같이 중간 변형 물질은 한정되지 않고 239U와 239Np를 포함할 수 있다.
상기 방법들(500: 도 5a-5d, 600: 도 6a-6e, 700: 도 7a-7g)은 적절한 호스트 환경에서 일어날 수 있음을 알 것이다. 비 한정적인 예를 들면, 단계의 블록들은 한정됨이 없이 전술한 원자로 용기와 같은 임의의 적절한 원자로 용기에서 행해질 수 있다. 소정의 실시예에서, 단계의 블록들은 한정됨이 없이 전술한 핵분열 연료 핀과 같은 적절한 핵분열 연료 핀에서 행해질 수 있다.
이제 도 8a를 참조하면, 소정의 실시예에서, 핵분열 원자로에 연료를 공급하는 예시적인 방법(800)이 제공된다. 방법(800)은 802 블록에서 시작한다. 804 블록에서, 핵분열 원자로의 원자로 노심에 액체 캐리어 물질이 수용된다. 806 블록에서, 액체 캐리어 물질 내에는 불용성의 핵연료 원료 핵분열 연료 물질과 가용성의 핵분열성 핵분열 연료 물질이 배치된다. 액체 캐리어 물질은 가용성 핵분열성 핵분열 연료 물질에 중성자 투과성이며, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있다. 방법(800)은 808 블록에서 종료된다.
추가로 도 8b를 참조하면, 소정의 실시예에서, 810 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질이 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 용해될 수 있다.
추가로 도 8c를 참조하면, 812 블록에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게 배치될 수 있으며, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 용액 내에 용해되지 않고 남겨진다.
추가로 도 8d를 참조하면, 소정의 실시예에서, 812 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 것은 814 블록에서 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 해당 용액과 물리적으로 직접 접촉되게 배치하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 그리고 추가로 도 8e를 참조하면, 소정의 실시예에서, 814 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 물리적으로 직접 접촉되게, 그러나 해당 용액에 용해되지 않게 남겨지는, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 것은 816 블록에서 용액 내에 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 현탁시키는 것을 포함할 수 있다.
추가로 도 8f를 참조하면, 소정의 실시예에서, 812 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게, 그러나 해당 용액에 용해되지 않게 남겨지는, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 것은 818 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게, 그러나 해당 용액에 용해되지 않게 남겨지는, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을, 원자로 노심에 균질하게 배치하는 것을 포함할 수 있다.
소정의 다른 실시예에서, 그리고 추가로 도 8g를 참조하면, 812 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게, 그러나 해당 용액에 용해되지 않게 남겨지는, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 것은 820 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게, 그러나 해당 용액에 용해되지 않게 남겨지는, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을, 원자로 노심에 불균질하게 배치하는 것을 포함할 수 있다.
비 한정적인 예를 들면, 그리고 추가로 도 8h를 참조하면, 소정의 실시예에서, 820 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게, 그러나 해당 용액에 용해되지 않게 남겨지는, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을, 원자로 노심에 불균질하게 배치하는 것은 822 블록에서 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 원자로 노심의 핵연료 원료 블랭킷 영역에 배치하는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서 그리고 이제 도 9a를 참조하면, 핵분열 연료 핀의 예시적인 제조 방법(900)이 제공된다. 방법(900)은 902 블록에서 시작한다. 904 블록에서, 피복의 긴 폐쇄체 내에 액체 캐리어 물질이 수용된다. 906 블록에서, 액체 캐리어 물질 내에는 불용성의 핵연료 원료 핵분열 연료 물질과 가용성의 핵분열성 핵분열 연료 물질이 배치된다. 액체 캐리어 물질은 가용성 핵분열성 핵분열 연료 물질에 중성자 투과성이며, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있다. 방법(900)은 908 블록에서 종료된다.
추가로 도 9b를 참조하면, 소정의 실시예에서, 910 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질이 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 용해될 수 있다.
추가로 도 9c를 참조하면, 소정의 실시예에서, 912 블록에서, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게 배치될 수 있으며, 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 용액 내에 용해되지 않고 남겨진다.
추가로 도 9d를 참조하면, 소정의 실시예에서, 914 블록에서 피복의 폐쇄체의 벽에 접촉되게 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 배치될 수 있다.
이제 도 9a-9c 및 도 9e를 참조하면, 소정의 실시예에서, 916 블록에서, 제1 및 제2 축방향 단부와 해당 제1 및 제2 축방향 단부 사이에 중앙 축방향 영역을 포함하는 피복의 긴 폐쇄체가 형성될 수 있다.
추가로 도 9f를 참조하면, 소정의 실시예에서, 912 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 배치하는 것은 918 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 균질하게 배치하는 것을 포함할 수 있다.
소정의 실시예에서 그리고 이제 도 9a-9c, 9e 및 9g를 참조하면, 912 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 배치하는 것은 920 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들면, 그리고 추가로 도 9h를 참조하면, 소정의 실시예에서, 920 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 것은 922 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 접촉되게 긴 폐쇄체의 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 배치하는 것을 포함할 수 있다.
추가로 도 9i를 참조하면, 소정의 실시예에서, 912 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 배치하는 것은 924 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 물리적으로 직접 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 배치하는 것을 포함할 수 있다. 비 한정적인 예를 들면, 그리고 추가로 도 9j를 참조하면, 소정의 실시예에서, 924 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 물리적으로 직접 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 배치하는 것은 926 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 용액에 현탁시키는 것을 포함할 수 있다.
이제 도 10a를 참조하면, 핵분열 연료 핀의 예시적인 제조 방법(1000)이 제공된다. 방법(1000)은 1002 블록에서 시작한다. 1004 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질을 위한 용매이면서 핵분열성 핵분열 연료 물질에 중성자 투과성인 액체 캐리어 물질이 피복의 긴 폐쇄체 내에 배치된다. 1006 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되도록 배치된다. 방법(1000)은 1008 블록에서 종료된다.
추가로 도 10b를 참조하면, 소정의 실시예에서, 1010 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질이 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 용해될 수 있다.
추가로 도 10c를 참조하면, 소정의 실시예에서, 1006 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 배치하는 것은 1012 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되도록 긴 폐쇄체 내에 균질하게 배치하는 것을 포함할 수 있다.
소정의 다른 실시예에서 그리고 도 10a, 10b 및 10d를 참조하면, 1006 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 배치하는 것은 1014 블록에서 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되도록 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 것을 포함할 수 있다.
비 한정적인 예를 들면, 그리고 추가로 도 10e를 참조하면, 소정의 실시예에서, 1014 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 것은 1016 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 긴 폐쇄체의 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 배치하는 것을 포함할 수 있다.
추가로 도 10f를 참조하면, 소정의 실시예에서, 1018 블록에서, 제1 및 제2 축방향 단부와 해당 제1 및 제2 축방향 단부 사이에 중앙 축방향 영역을 포함하는 피복의 긴 폐쇄체가 형성될 수 있다.
추가로 도 10g를 참조하면, 소정의 실시예에서, 1006 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 배치하는 것은 1020 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 물리적으로 직접 접촉되게 긴 폐쇄체 내에 배치하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 그리고 추가로 도 10h를 참조하면, 소정의 실시예에서, 1020 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 물리적으로 직접 접촉되게 배치하는 것은 1022 블록에서, 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 현탁시키는 것을 포함할 수 있다.
이제 도 10a 및 10i를 참조하면, 소정의 실시예에서, 1024 블록에서 피복의 긴 폐쇄체의 벽에 접촉되도록 핵연료 원료 핵분열 연료 물질이 배치될 수 있다.
당업자들은 전술한 특정의 예시적인 공정 및/또는 장치 및/또는 기술이 여기에 같이 제출된 청구범위 및/또는 그 밖의 본 출원에와 같이 여타에서 교시되는 보다 일반적인 공정 및/또는 장치 및/또는 기술을 나타내는 것임을 알 것이다.
당업자들은 장치 및/또는 공정 및/또는 시스템의 구현하고 그 후 공학 및/또는 기타 실행을 이용하여 해당 구현된 장치 및/또는 공정 및/또는 시스템을 보다 포괄적인 장치 및/또는 공정 및/또는 시스템으로 통합하는 것이 당해 기술 분야 내에서 보편적임을 알 것이다. 즉, 여기 설명된 장치 및/또는 공정 및/또는 시스템은 적어도 일부가 합리적인 수준의 실험을 통해 다른 장치 및/또는 공정 및/또는 시스템으로 통합될 수 있다. 당업자들은 이러한 다른 장치 및/또는 공정 및/또는 시스템이 문맥과 용도에 적합하게 (a) 항공 이송 수단(예, 비행기, 로켓, 헬리콥터 등), (b) 지상 이송 수단(예, 자동차, 트럭, 기관차, 탱크, 병력 수송 장갑차 등), (c) 건물(예, 가정집, 창고, 사무실 등), (d) 가전 기기(예, 냉장고, 세탁기, 드라이어 등), (e) 통신 시스템(예, 네트워크 시스템, 전화 시스템, 인터넷 전화(VoIP) 시스템 등), (f) 비지니스 주체(예, Comcast Cable, Qwest, Southwestern Bell 등의 인터넷 서비스 제공자(ISP) 주체), 또는 (g) 유무선 서비스 주체(예, Sprint, Cingular, Nextel 등) 등의 장치 및/또는 공정 및/또는 시스템 전체 또는 일부를 포함할 수 있을 것임을 인식할 것이다.
소정의 경우, 구성 성분이 영토 밖에 위치되는 경우에도 시스템 또는 방법의 사용이 있을 수 있다. 예를 들면, 분산 컴퓨팅의 맥락에서 분산 컴퓨팅 시스템의 부품이 영토 밖에 위치될 수 있다 하더라도(예, 영토 밖에 위치된 릴레이, 서버, 프로세서, 신호 보유 매체, 전송 컴퓨터, 수신 컴퓨터 등), 분산 컴퓨팅 시스템의 사용이 있을 수 있다.
시스템 또는 방법의 구성 성분이 영토 밖에 위치되거나 및/또는 영토 밖에서 사용되는 경우에도 시스템 또는 방법의 판매가 마찬가지로 일어날 수 있다.
또한, 한 영토 내에서 방법 수행을 위한 시스템의 적어도 일부가 구현되는 것은 다른 영토 내에서 시스템의 사용을 못하게 하지 않는다.
본원 명세서에서 실질적으로 모든 복수형 및/또는 단수형 용어들의 이용과 관련하여, 문맥상 및/또는 용도에 적합하게, 소위 당업자는 복수형으로부터 단수형으로 전환할 수 있을 것이고 및/또는 단수형으로부터 복수형으로의 전환할 수 있을 것이다. 명료함을 위해서, 여러 가지 단수형/복수형 치환(permutations)들에 대해서 특별히 설명하지는 않았다.
본원에서 설명되는 청구대상은 또 다른 여러 성분들에 포함되거나 연결된 여러 성분들을 설명하기도 한다. 그러한 설명된 아키텍쳐(architectures)는 단지 예시적인 것으로 이해되어야 할 것이고, 그리고 사실상, 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐들도 실행될 수 있을 것이다. 개념적인 견지에서, 희망하는 기능을 달성하도록, 동일한 기능을 달성하기 위한 성분들의 임의 정렬이 유효하게 "연관된다." 그에 따라, 아키텍쳐 또는 매개물 성분과 관계 없이, 희망하는 기능을 달성하도록, 특정 기능을 달성하기 위해서 조합된 임의의 두 성분들이 서로 "연관된 것"으로 볼 수 있을 것이다. 유사하게, 그렇게 연관된 임의의 두 성분들이 희망 기능의 달성을 위해서 서로 "작동적으로 연결된(operably connected)" 또는 "작동적으로 커플링된" 것으로 볼 수 있을 것이며, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 두 성분들은 또한 희망 기능을 달성하기 위해서 서로 "작동적으로 커플링될 수 있는" 것으로 볼 수 있을 것이다. 작동적으로 커플링될 수 있는 구체적인 예에는 물리적으로 결합가능한(mateable) 및/또는 물리적으로 상호작용하는 성분들, 및/또는 무선으로 상호작용할 수 있는 및/또는 무선으로 상호작용하는 성분들, 및/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용할 수 있는 성분들을 포함하나, 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다.
당업자들은 여기 설명된 구성 성분(예, 동작), 장치, 목적 및 이들을 동반한 설명들은 개념적 간명성을 위해 예시로서 사용되고 다양한 구성 변경이 고려됨을 인식할 것이다. 따라서, 여기 사용되는 바와 같이 기술된 특정 예와 관련 설명은 보다 포괄적인 범주를 나타내도록 의도된다. 전반적으로, 임의의 특정 전형의 사용은 그 범주를 나타내도록 의도된 것이고, 특정 성분(예, 동작), 장치 및 목적의 비 개재는 한정하는 것으로 간주되어서는 안된다.
본 명세서에서 특정 양태의 청구물이 예시되고 기술되지만, 본 교시에 기초하여, 여기에 기술된 청구물 및 더 광범위한 양태들을 벗어나지 않으면서 변경예 및 변형예가 행해질 수도 있음은 당업자에게 자명할 것이고, 따라서, 첨부한 청구항은 여기서 기술하는 청구물의 진정한 사상 및 범주 내에서 모든 이러한 변경예 및 변형예를 포함한다. 또한, 본 발명은 첨부한 청구항에 의해 정의됨을 이해해야 한다. 일반적으로, 여기서 이용되고 특히 첨부한 청구항 (예를 들어, 첨부한 청구항의 본문) 에서 이용되는 용어들은 "개방적" 용어들로 (예를 들어, 용어 "포함하는" 은 "포함하지만 이에 한정되지 않는"으로, 용어 "갖는" 은 "적어도 갖는"으로, 용어 "포함하다"는 "포함하지만 이에 한정되지 않는다" 등으로) 의도됨을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 청구물 인용 도입부의 특정 숫자가 의도되면 그러한 의도는 그 청구물에서 명백하게 인용될 것이고, 그러한 인용이 없으면, 그러한 의도가 없음을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 후속 청구물들은 청구물 인용을 도입하기 위해 도입 구문 "적어도 하나" 및 "하나 이상" 의 이용을 포함할 수도 있다. 그러나, 이러한 구문의 이용은, 동일한 청구물이 단수형 표현("a" 또는 "an" 과 같은 부정 관사)과 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 와 같은 도입 구문을 포함하는 경우에도, 그 단수형 표현(부정 관사 "a" 또는 "an")에 의한 청구물 인용 도입부가 이러한 청구물 인용 도입부를 오직 그러한 인용만을 포함하는 발명으로 한정하는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되며 (예를 들어, 단수형 표현("a" 및/또는 "an")은 통상적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상" 을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 청구물 인용 도입부에 정관사가 이용되는 경우에도 마찬가지이다. 또한, 청구물 인용 도입부의 특정 숫자가 명백하게 인용되는 경우에도, 통상적으로 그러한 인용은 적어도 그 인용된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 함을 당업자는 인식할 것이다 (예를 들어, 다른 변형물 없이 단순히 "2 개의 인용물" 의 인용은 통상적으로 적어도 2 개의 인용물 또는 2 이상의 인용물을 의미한다). 또한, "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 와 유사한 관용구가 이용되는 예에서, 일반적으로 이러한 해석은, 당해 분야의 당업자가 그 관용구를 이해하는 방식으로 의도된다 (예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템" 은, 오직 A, 오직B, 오직 C, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 및/또는 A, B, C 전부 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다). "A, B, 또는 C 중 적어도 하나" 와 유사한 관용구가 이용되는 예에서, 일반적으로 이러한 해석은, 당해 분야의 당업자가 그 관용구를 이해하는 방식으로 의도된다 (예를 들어, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은, 오직 A, 오직 B, 오직 C, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 및/또는 A, B, C 전부 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다). 또한, 상세한 설명, 청구항, 또는 도면에서, 2 이상의 대안적 용어를 실질적으로 임의의 분리적(disjunctive) 단어 및/또는 구문은 그 용어, 그 용어들 중 하나, 또는 그 용어들 모두를 포함할 가능성을 고려하도록 의도되어야 함을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 구문 "A 또는 B" 는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B" 의 가능성을 포함함을 이해할 것이다.
첨부된 특허청구범위와 관련하여, 당업자는 기재된 작업들이 일반적으로 임의의 순서로 실행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 여러 동작적인 흐름(flows)이 순차적으로 제시되어 있지만, 그렇게 설명된 것과 다른 순서로도 여러 작업이 실시될 수 있고, 또는 동시에 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 다른 순서의 예에는, 다른 내용의 기재가 없다면, 중첩, 개입, 중단, 재배열, 증가, 준비, 보충, 동시적, 반대, 또는 기타 변형된 순서를 포함할 수 있을 것이다. 또한, 다른 내용의 기재가 없다면, "응답하는", "관련된", 또는 다른 과거형 형용사는 일반적으로 그러한 변형을 배제하는 것으로 해석되지 않아야 할 것이다.
여기에 다양한 측면 및 실시예들이 개시되고 있지만, 다른 측면 및 실시예들이 당업자에게 자명할 것이다. 여기 개시된 다양한 측면 및 실시예들은 예시를 목적으로 한 것으로 한정하는 것으로 의도된 것이 아니며, 진정한 범위 및 취지는 후속하는 청구범위에 의해 나타낸다.
여기 개시된 주제의 측면들은 아래에 열거되는 항에 정리된다:
1. 핵분열 원자로로서:
원자로 용기와;
상기 원자로 용기에 저장되는, 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과;
상기 용액에 접촉되는, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
2. 제1항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용해도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 용해도보다 높은 핵분열 원자로.
3. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 실질적으로 불용성인 핵분열 원자로.
4. 제1항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca 및 Ni로부터 선택된 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
5. 제1항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함하는 핵분열 원자로.
6. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함하는 핵분열 원자로.
7. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 핵분열 원자로.
8. 제7항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁된 핵분열 원자로.
9. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 고체 형태로 제공된 핵분열 원자로.
10. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선상, 판상 및 발포 상으로부터 선택된 형태로 제공된 핵분열 원자로.
11. 제1항에 있어서, 상기 용액과 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 원자로 용기 내에 균질하게 분포된 핵분열 원자로.
12. 제1항에 있어서, 상기 용액과 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 원자로 용기 내에 불균질하게 분포된 핵분열 원자로.
13. 제1항에 있어서,
상기 용액의 제1 부분이 상기 원자로 용기의 핵분열 영역 내에 수용되고;
상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질과 상기 용액의 제2 부분이 상기 원자로 용기의 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 수용되며, 상기 핵연료 원료 블랭킷 영역은 상기 핵분열 영역과 물 전달 가능하고 상기 핵분열 영역과 중성자 전달 가능한 핵분열 원자로.
14. 제1항에 있어서, 상기 원자로 용기 내에 수용되는 복수의 핵분열 연료 핀을 더 포함하고, 해당 복수의 핵분열 연료 핀 각각은 제1 및 제2 축방향 단부를 포함하는 핵분열 원자로.
15. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 핵분열 연료 핀의 제1 부분이 상기 원자로 용기의 핵분열 영역 내에 배치되고, 상기 적어도 하나의 핵분열 연료 핀의 적어도 제2 부분이 상기 원자로 용기의 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 배치된 핵분열 원자로.
16. 제14항에 있어서,
상기 용액은 각각의 상기 복수의 핵분열 연료 핀 전체에 걸쳐 분포되고,
상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 각각의 상기 복수의 핵분열 연료 핀의 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 각각 배치된 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 수용되는 핵분열 원자로.
17. 제13항에 있어서,
상기 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 배치된 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈을 더 포함하고, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈 내에 수용되는 핵분열 원자로.
18. 제1항에 있어서,
상기 용액과 열 전달되는 적어도 하나의 열교환기 요소를 더 포함하는 핵분열 원자로.
19. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환기 요소는 상기 용액 내에 침지되는 핵분열 원자로.
20. 제18항에 있어서,
상기 원자로 용기에 배치된 고리를 더 포함하고, 상기 고리는 상기 적어도 하나의 열교환기 요소를 통해 그리고 상기 고리 둘레로 상기 용액의 자연 순환이 이루어지도록 상기 적어도 하나의 열교환기 요소에 인접하게 상기 원자로 용기 내에 배치된 핵분열 원자로.
21. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도보다 높은 핵분열 원자로.
22. 핵분열 원자로로서:
중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액을 가지는 원자로 용기를 포함하고,
상기 원자로 용기는:
상기 원자로 용기의 중앙 영역 측의 핵분열 영역과;
상기 원자로 용기의 주변 영역 측으로 핵연료 원료 블랭킷 영역을 형성하고;
그리고, 상기 핵분열 원자로는, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있으며, 상기 용액과 접촉되도록 상기 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
23. 제22항에 있어서, 상기 원자로 용기는 원통형인 핵분열 원자로.
24. 제23항에 있어서, 상기 원자로 용기의 주변 영역은 반경 방향 원주 영역을 포함하는 핵분열 원자로.
25. 제22항에 있어서, 상기 원자로 용기의 주변 영역은 축방향 원주 영역을 포함하는 핵분열 원자로.
26. 제22항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용해도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 용해도보다 높은 핵분열 원자로.
27. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 실질적으로 불용성인 핵분열 원자로.
28. 제22항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca 및 Ni로부터 선택된 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
29. 제22항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함하는 핵분열 원자로.
30. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함하는 핵분열 원자로.
31. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 핵분열 원자로.
32. 제31항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁된 핵분열 원자로.
33. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 고체 형태로 제공된 핵분열 원자로.
34. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선상, 판상 및 발포 상으로부터 선택된 형태로 제공된 핵분열 원자로.
35. 제22항에 있어서,
상기 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 상기 원자로 용기의 반경 방향 주변 측으로 배치된 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈을 더 포함하고, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈 내에 수용되는 핵분열 원자로.
36. 제22항에 있어서,
상기 용액과 열 전달되는 적어도 하나의 열교환기 요소를 더 포함하는 핵분열 원자로.
37. 제36항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환기 요소는 상기 용액 내에 침지되는 핵분열 원자로.
38. 제36항에 있어서,
상기 원자로 용기에 배치된 고리를 더 포함하고, 상기 고리는 상기 적어도 하나의 열교환기 요소를 통해 그리고 상기 고리 둘레로 상기 용액의 자연 순환이 이루어지도록 상기 적어도 하나의 열교환기 요소에 인접하게 상기 원자로 용기 내에 배치된 핵분열 원자로.
39. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도보다 높은 핵분열 원자로.
40. 핵분열 원자로로서:
원자로 용기와;
상기 원자로 용기 내에 수용되고, 각각 제1 및 제2 축방향 단부를 갖는 복수의 핵분열 연료 핀과;
중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액으로서, 해당 용액은 각각의 상기 복수의 핵분열 연료 핀 전체에 걸쳐 분포되며, 상기 복수의 핵분열 연료 핀의 중앙 축방향 영역은 상기 원자로 용기의 핵분열 영역을 형성하는, 그러한 용액과;
상기 복수의 핵분열 연료 핀 각각의 상기 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 배치된 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 존 내에서 상기 용액과 접촉되는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질로서, 해당 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있으며, 상기 복수의 핵분열 연료 핀의 상기 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 존은 상기 원자로 용기의 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 영역을 형성하는, 그러한 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
41. 제40항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용해도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 용해도보다 높은 핵분열 원자로.
42. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 실질적으로 불용성인 핵분열 원자로.
43. 제40항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca 및 Ni로부터 선택된 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
44. 제40항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함하는 핵분열 원자로.
45. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함하는 핵분열 원자로.
46. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 핵분열 원자로.
47. 제46항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁된 핵분열 원자로.
48. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 고체 형태로 제공된 핵분열 원자로.
49. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선상, 판상 및 발포 상으로부터 선택된 형태로 제공된 핵분열 원자로.
50. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도보다 높은 핵분열 원자로.
51. 핵분열 연료 핀으로서:
긴 폐쇄체를 형성하는 피복과;
중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해되고, 상기 긴 폐쇄체 전체에 걸쳐 분포되는 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과;
상기 긴 폐쇄체 내에서 상기 용액과 접촉되고, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 포함하는 핵분열 연료 핀.
52. 제51항에 있어서, 상기 피복은 제1 및 제2 축방향 단부와 해당 제1 및 제2 축방향 단부 사이의 중앙 축방향 영역을 가지는 긴 폐쇄체를 형성하는 핵분열 연료 핀.
53. 제51항에 있어서, 상기 용액과 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 긴 폐쇄체 내에 균질하게 분포된 핵분열 연료 핀.
54. 제51항에 있어서, 상기 용액과 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 분포된 핵분열 연료 핀.
55. 제52항에 있어서, 상기 긴 폐쇄체의 상기 중앙 축방향 영역은 상기 핵분열 연료 핀의 핵분열 영역을 형성하는 핵분열 연료 핀.
56. 제52항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 긴 폐쇄체의 상기 제1 및 제2 단부 측으로 배치된 핵분열 연료 핀.
57. 제56항에 있어서, 상기 긴 폐쇄체의 상기 제1 및 제2 단부는 상기 핵분열 연료 핀의 각각의 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 존을 형성하는 핵분열 연료 핀.
58. 제51항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용해도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 용해도보다 높은 핵분열 연료 핀.
59. 제51항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 실질적으로 불용성인 핵분열 연료 핀.
60. 제51항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca 및 Ni로부터 선택된 물질을 포함하는 핵분열 연료 핀.
61. 제51항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함하는 핵분열 연료 핀.
62. 제51항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함하는 핵분열 연료 핀.
63. 제51항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 핵분열 연료 핀.
64. 제63항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁된 핵분열 연료 핀.
65. 제51항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 고체 형태로 제공된 핵분열 연료 핀.
66. 제51항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선상, 판상 및 발포 상으로부터 선택된 형태로 제공된 핵분열 연료 핀.
67. 제51항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 피복으로 된 상기 긴 폐쇄체의 벽과 접촉되게 배치된 핵분열 연료 핀.
68. 제51항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도보다 높은 핵분열 연료 핀.
69. 핵분열 원자로를 운전하는 방법으로서:
중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액과 접촉되게 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부를 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형시키는 단계와;
상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 용액으로 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
70. 제69항에 있어서,
중간 변형된 물질을 상기 용액으로 확산시키는 단계를 더 포함하는 방법.
71. 제69항에 있어서,
상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열시키는 단계를 더 포함하는 방법.
72. 제69항에 있어서, 상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 용액으로 확산시키는 단계는 상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
73. 핵분열 원자로를 운전하는 방법으로서:
중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도를 형성하는 단계와;
상기 용액과 접촉되게 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도인, 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도를 형성하는 단계와;
상기 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 상기 용액 측으로 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
74. 제73항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도를 형성하는 단계는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 단계를 포함하는 방법.
75. 제74항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 단계는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열시키는 단계를 포함하는 방법.
76. 제73항에 있어서, 상기 용액과 접촉되게 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도인, 상기 제1 농도보다 높은 상기 제2 농도를 형성하는 단계는 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부를 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형시키는 단계를 포함하는 방법.
77. 제74항에 있어서,
중간 변형된 물질을 상기 용액으로 확산시키는 단계를 더 포함하는 방법.
78. 핵분열 원자로를 운전하는 방법으로서:
핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서, 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열시키는 단계와;
상기 원자로 노심의 핵연료 원료 블랭킷 영역에서, 상기 용액과 접촉되게 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부를 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형시키는 단계와;
상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료를 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
79. 제78항에 있어서, 상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 확산시키는 단계는 상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
80. 제79항에 있어서, 상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 확산시키는 단계는 상기 변형된 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 통해 상기 용액으로 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
81. 제78항에 있어서, 핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 핵분열시키는 단계는 핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 단계를 포함하는 방법.
82. 제81항에 있어서, 핵분열 원자로의 원자로 노심의 핵분열 영역에서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 일부를 소비하는 단계는 상기 핵분열 영역에서 상기 용액 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
83. 제82항에 있어서, 상기 원자로 노심의 핵연료 원료 블랭킷 영역에서, 상기 용액 내에 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 일부를 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형시키는 단계는 상기 핵연료 원료 블랭킷 영역에서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 농도인, 상기 제1 농도보다 높은 상기 제2 농도를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
84. 제78항에 있어서,
중간 변형된 물질을 상기 용액으로 확산시키는 단계를 더 포함하는 방법.
85. 핵분열 원자로에 연료를 공급하는 방법으로서:
핵분열 원자로의 원자로 노심 내에 액체 캐리어 물질을 수용하는 단계와;
상기 액체 캐리어 물질 내에 불용성 핵연료 원료 핵분열 연료 물질과 가용성 핵분열성 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계를 포함하고,
상기 액체 캐리어 물질은 상기 가용성 핵분열성 핵분열 연료 물질에 중성자 투과적이며, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 방법.
86. 제85항에 있어서,
상기 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해시키는 단계를 더 포함하는 방법.
87. 제86항에 있어서,
상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 용액 내에 용해되지 않은 상태로 남겨지는 방법.
88. 제87항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록, 해당 용액에 용해되지 않게 유지되는, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계는 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액과 물리적으로 직접 접촉되게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
89. 제88항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 물리적으로 직접 접촉되도록, 해당 용액에 용해되지 않게 유지되는, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계는 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액 내에 현탁시키는 단계를 포함하는 방법.
90. 제87항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록, 해당 용액에 용해되지 않게 유지되는, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록, 해당 용액에 용해되지 않게 유지되는, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 원자로 노심 내에 균질하게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
91. 제87항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록, 해당 용액에 용해되지 않게 유지되는, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록, 해당 용액에 용해되지 않게 유지되는, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 원자로 노심 내에 불균질하게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
92. 제91항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록, 해당 용액에 용해되지 않게 유지되는, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 원자로 노심 내에 불균질하게 배치하는 단계는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 원자로 노심의 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에서 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록 배치하는 단계를 포함하는 방법.
93. 핵분열 연료핀을 제조하는 방법으로서:
피복으로 된 긴 폐쇄체 내에 액체 캐리어 물질을 수용하는 단계와;
상기 액체 캐리어 물질 내에 불용성 핵연료 원료 핵분열 연료 물질과 가용성 핵분열성 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계를 포함하고,
상기 액체 캐리어 물질은 상기 가용성 핵분열성 핵분열 연료 물질에 중성자 투과적이며, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 방법.
94. 제93항에 있어서,
상기 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해시키는 단계를 더 포함하는 방법.
95. 제94항에 있어서,
상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액에 접촉되도록 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 용액 내에 용해되지 않은 상태로 남겨지는 방법.
96. 제94항에 있어서,
상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 피복으로 된 상기 긴 폐쇄체의 벽에 접촉되게 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
97. 제95항에 있어서,
제1 및 제2 축방향 단부와 해당 제1 및 제2 축방향 단부 사이의 중앙 축방향 영역을 가지는 피복으로 된 긴 폐쇄체를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
98. 제95항에 있어서, 상기 긴 폐쇄체 내에서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 균질하게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
99. 제95항에 있어서, 상기 긴 폐쇄체 내에서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
100. 제99항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체의 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 배치하는 단계를 포함하는 방법.
101. 제95항에 있어서, 상기 긴 폐쇄체 내에서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 물리적으로 직접 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 배치하는 단계를 포함하는 방법.
102. 제101항에 있어서, 상기 긴 폐쇄체 내에서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액에 물리적으로 직접 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 용액 내에 현탁시키는 단계를 포함하는 방법.
103. 핵분열 연료 핀을 제조하는 방법으로서:
피복으로 된 긴 폐쇄체 내에 핵분열성 핵분열 연료 물질을 위한 용매이면서 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질에 중성자 투과적인 액체 캐리어 물질을 배치하는 단계와;
상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는, 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
104. 제103항에 있어서, 핵분열성 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해시키는 단계를 더 포함하는 방법.
105. 제103항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 균질하게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
106. 제103항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 단계를 포함하는 방법.
107. 제106항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 불균질하게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 상기 긴 폐쇄체의 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 배치하는 단계를 포함하는 방법.
108. 제103항에 있어서,
제1 및 제2 축방향 단부와 해당 제1 및 제2 축방향 단부 사이의 중앙 축방향 영역을 가지는 피복으로 된 긴 폐쇄체를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
109. 제103항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 상기 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 물리적으로 직접 접촉되게 상기 긴 폐쇄체 내에 배치하는 단계를 포함하는 방법.
110. 제109항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 물리적으로 직접 접촉되게 배치하는 단계는 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁시키는 단계를 포함하는 방법.
111. 제103항에 있어서,
상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 피복으로 된 상기 긴 폐쇄체의 벽에 접촉되게 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.

Claims (50)

  1. 핵분열 원자로로서:
    원자로 용기와;
    상기 원자로 용기에 저장되는, 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질(fissile nuclear fission fuel material)의 용액과;
    상기 용액에 접촉되는, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질(fertile nuclear fission fuel material)을 포함하는 핵분열 원자로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용해도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 용해도보다 높은 핵분열 원자로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 실질적으로 불용성인 핵분열 원자로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca 및 Ni로부터 선택된 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함하는 핵분열 원자로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함하는 핵분열 원자로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 핵분열 원자로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁된 핵분열 원자로.
  9. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 고체 형태로 제공된 핵분열 원자로.
  10. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선상, 판상 및 발포 상으로부터 선택된 형태로 제공된 핵분열 원자로.
  11. 제1항에 있어서, 상기 용액과 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 원자로 용기 내에 균질하게 분포된 핵분열 원자로.
  12. 제1항에 있어서, 상기 용액과 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 원자로 용기 내에 불균질하게 분포된 핵분열 원자로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 용액의 제1 부분이 상기 원자로 용기의 핵분열 영역 내에 수용되고;
    상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질과 상기 용액의 제2 부분이 상기 원자로 용기의 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 수용되며, 상기 핵연료 원료 블랭킷 영역은 상기 핵분열 영역과 물 전달 가능하고 상기 핵분열 영역과 중성자 전달 가능한 핵분열 원자로.
  14. 제1항에 있어서, 상기 원자로 용기 내에 수용되는 복수의 핵분열 연료 핀을 더 포함하고, 해당 복수의 핵분열 연료 핀 각각은 제1 및 제2 축방향 단부를 포함하는 핵분열 원자로.
  15. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 핵분열 연료 핀의 제1 부분이 상기 원자로 용기의 핵분열 영역 내에 배치되고, 상기 적어도 하나의 핵분열 연료 핀의 적어도 제2 부분이 상기 원자로 용기의 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 배치된 핵분열 원자로.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 용액은 각각의 상기 복수의 핵분열 연료 핀 전체에 걸쳐 분포되고,
    상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 각각의 상기 복수의 핵분열 연료 핀의 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 각각 배치된 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 수용되는 핵분열 원자로.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 배치된 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈을 더 포함하고, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈 내에 수용되는 핵분열 원자로.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 용액과 열 전달되는 적어도 하나의 열교환기 요소를 더 포함하는 핵분열 원자로.
  19. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환기 요소는 상기 용액 내에 침지되는 핵분열 원자로.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 원자로 용기에 배치된 고리를 더 포함하고, 상기 고리는 상기 적어도 하나의 열교환기 요소를 통해 그리고 상기 고리 둘레로 상기 용액의 자연 순환이 이루어지도록 상기 적어도 하나의 열교환기 요소에 인접하게 상기 원자로 용기 내에 배치된 핵분열 원자로.
  21. 제1항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도보다 높은 핵분열 원자로.
  22. 핵분열 원자로로서:
    중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액을 가지는 원자로 용기를 포함하고,
    상기 원자로 용기는:
    상기 원자로 용기의 중앙 영역 측의 핵분열 영역과;
    상기 원자로 용기의 주변 영역 측으로 핵연료 원료 블랭킷 영역을 형성하고;
    상기 핵분열 원자로는, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있으며, 상기 용액과 접촉되도록 상기 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 배치된 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
  23. 제22항에 있어서, 상기 원자로 용기는 원통형인 핵분열 원자로.
  24. 제23항에 있어서, 상기 원자로 용기의 주변 영역은 반경 방향 원주 영역을 포함하는 핵분열 원자로.
  25. 제22항에 있어서, 상기 원자로 용기의 주변 영역은 축방향 원주 영역을 포함하는 핵분열 원자로.
  26. 제22항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용해도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 용해도보다 높은 핵분열 원자로.
  27. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 실질적으로 불용성인 핵분열 원자로.
  28. 제22항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca 및 Ni로부터 선택된 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
  29. 제22항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함하는 핵분열 원자로.
  30. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함하는 핵분열 원자로.
  31. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 핵분열 원자로.
  32. 제31항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁된 핵분열 원자로.
  33. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 고체 형태로 제공된 핵분열 원자로.
  34. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선상, 판상 및 발포 상으로부터 선택된 형태로 제공된 핵분열 원자로.
  35. 제22항에 있어서,
    상기 핵연료 원료 블랭킷 영역 내에 상기 원자로 용기의 반경 방향 주변 측으로 배치된 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈을 더 포함하고, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 복수의 핵연료 원료 블랭킷 모듈 내에 수용되는 핵분열 원자로.
  36. 제22항에 있어서,
    상기 용액과 열 전달되는 적어도 하나의 열교환기 요소를 더 포함하는 핵분열 원자로.
  37. 제36항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열교환기 요소는 상기 용액 내에 침지되는 핵분열 원자로.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 원자로 용기에 배치된 고리를 더 포함하고, 상기 고리는 상기 적어도 하나의 열교환기 요소를 통해 그리고 상기 고리 둘레로 상기 용액의 자연 순환이 이루어지도록 상기 적어도 하나의 열교환기 요소에 인접하게 상기 원자로 용기 내에 배치된 핵분열 원자로.
  39. 제22항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도보다 높은 핵분열 원자로.
  40. 핵분열 원자로로서:
    원자로 용기와;
    상기 원자로 용기 내에 수용되고, 각각 제1 및 제2 축방향 단부를 갖는 복수의 핵분열 연료 핀과;
    중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 용해된 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용액으로서, 해당 용액은 각각의 상기 복수의 핵분열 연료 핀 전체에 걸쳐 분포되며, 상기 복수의 핵분열 연료 핀의 중앙 축방향 영역은 상기 원자로 용기의 핵분열 영역을 형성하는 것인 용액과;
    상기 복수의 핵분열 연료 핀 각각의 상기 제1 및 제2 축방향 단부 측으로 배치된 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 존 내에서 상기 용액과 접촉되는 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질로서, 해당 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질로 변형될 수 있으며, 상기 복수의 핵분열 연료 핀의 상기 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 존은 상기 원자로 용기의 제1 및 제2 핵연료 원료 블랭킷 영역을 형성하는 것인 용해되지 않은 핵연료 원료 핵분열 연료 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
  41. 제40항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 용해도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질의 용해도보다 높은 핵분열 원자로.
  42. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질에 실질적으로 불용성인 핵분열 원자로.
  43. 제40항에 있어서, 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질은 Mg, Ag, Ca 및 Ni로부터 선택된 물질을 포함하는 핵분열 원자로.
  44. 제40항에 있어서, 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질은 239Pu를 포함하는 핵분열 원자로.
  45. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 238U를 포함하는 핵분열 원자로.
  46. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질과 물리적으로 직접 접촉된 핵분열 원자로.
  47. 제46항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내에 현탁된 핵분열 원자로.
  48. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 고체 형태로 제공된 핵분열 원자로.
  49. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질은 입상, 선상, 판상 및 발포 상으로부터 선택된 형태로 제공된 핵분열 원자로.
  50. 제40항에 있어서, 상기 핵연료 원료 핵분열 연료 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제1 농도는 상기 중성자 투과 액체 캐리어 물질 내의 상기 핵분열성 핵분열 연료 물질의 제2 농도보다 높은 핵분열 원자로.
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