JP5967790B1 - 熱膨張現象による反射体の熱変形を利用した負荷追随型小型原子力発電システム - Google Patents
熱膨張現象による反射体の熱変形を利用した負荷追随型小型原子力発電システム Download PDFInfo
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Abstract
Description
(負荷追随型制御方式)
燃料棒に含有されたPu、U等の核***性物質から生成される中性子束は、原子炉外等の系外に漏れる中性子と、燃料棒に再吸収され核***に寄与する中性子の二種類に大別される。系外に漏れる中性子の割合は次のパラメータに依存する。
炉心の中性子束密度は、炉心を囲む反射体の反射効率に大きく依存し、効率的な反射体を利用することにより中性子倍増係数を1以上にすることが可能となる。この反射効率を炉心の熱出力に応じて変化させることにより、負荷追随型制御方式が可能となる。
本発明においては、冷却材として金属ナトリウム、鉛、鉛−ビスマスが挙げられる。ここで、各々の特性を説明する。
(冷却材である金属ナトリウムの密度)
金属ナトリウムの密度は温度に依存しており、具体的には熱膨張率に依存している。温度が上がると密度が低下するため、中性子漏れ確率が大きくなり、結果として中性子倍増係数が低下して1に近づき、さらに温度が上がると中性子倍増係数が1以下となり、原子炉の臨界を維持することが不可能となる。逆に温度が下がると、中性子漏れ確率が低下して中性子倍増係数が1以上となり、核***連鎖反応を維持することが可能となる。
高速炉の冷却材として、金属ナトリウム以外に、中性子吸収断面積が小さく中性子束に影響しない鉛があるが、融点が325℃と比較的高いことが欠点とある。そこで融点を下げることが可能な鉛−ビスマス(45.5%Pb−55.5%Bi)も有効な冷却材候補となる。鉛-ビスマスの融点は125℃に低下する。
生成される中性子量は原子炉の体積に依存しており、また中性子漏れ量は原子炉表面積に依存する。即ち、漏れる中性子の割合は、原子炉表面積/体積の比に依存することになる。言い換えると、炉心寸法が小さくなると漏れ中性子の割合が大きくなる。
燃料棒から発生する高速中性子束を制御することは重要である。従来、燃料棒には、高温でスェリング等の変化が小さい酸化物燃料が主として使用されてきた。本発明の目的を達成するためには、金属燃料棒を採用し、高温で中性子発生効率が低下することが望ましい。高温で燃料棒にスェリング、膨張等が発生した場合、Pu、U等の核物質濃度が低下することになり、核反応効率が低下することになる。実際、金属燃料棒は高温で熱膨張する傾向が高く、非特許文献2によると、U、Pu、Zr三元合金燃料は、600℃から650℃以上になると膨張係数が3桁大きくなることが報告されている。この結果、燃料棒が高温なると、核反応効率が低下し、温度が低下することになり、負荷追随型制御方式が達成可能となる。
(反射体の効果)
ウラニウム235、238及びプルトニウム239のいずれか一方又は双方を含有する金属性燃料を被覆管に封入した複数の燃料棒からなる燃料集合体の炉心と、
前記炉心を収納した原子炉容器と、
前記原子炉容器内に充填され、前記炉心によって加熱される金属ナトリウム、鉛(Pb)または鉛-ビスマス(Bi)のうちの一つからなる1次冷却材と、
前記炉心の周囲を囲んで配置される中性子反射体とを含み、
該中性子反射体は、前記炉心から放射される中性子の実効倍増係数を約1以上に維持して前記炉心を臨界状態とする中性子反射効率を有し、さらに前記中性子反射体は反射体自身よりも熱膨張率が大きい金属部材に接続され、前記原子炉容器内の温度に対応した前記金属部材の熱膨張による変位を利用して、前記中性子反射効率を変化させるように構成され、それにより負荷追随型制御が可能となっている。
あるいは、前記燃料集合体の周囲に加えて、前記燃料集合体の上部にも、熱膨張により前記中性子反射効率の制御を可能にするように構成されたスプリング状またはスパイラル状の前記金属部材を有する中性子反射体を設置してもよい。
前記中性子反射体は、さらに半径方向に2分割以上に多分割されていてもよい。
また、前記2つのグループの中性子反射体の間に潤滑材としてカーボンを装着してもよい。
また、前記中性子吸収体として、アクチノイド系放射性元素等の、放射性廃棄物等の処理に適した材料を用いてもよい。
(基本仕様)
炉心直径:85cm、
炉心高さ:200cm
燃料集合体:60体
燃料ピン直径:1cm
2 中性子反射体、
4 燃料集合体、
5 反射体支持体、
6 1次冷却材入り口配管、
7 1次冷却材出口配管、
20 反射体支持板、
21 反射体A、
22 反射体B、
23 反射体重なり部分、
24 調節スプリング固定用円筒、
25 支持棒、
26 調節スプリング、
27 調節スプリング支持板、
28 反射体調節棒、
31 上部スパイラル状金属部材、
32 下部スパイラル状金属部材、
41 燃料棒、
42 燃料集合体支持板
51 原子炉容器入口、
52 原子炉容器出口、
60 主熱交換器、
91 上部多層反射体、
92 上部多層反射体スプリング、
93 上部多層反射体支持板、
211 リング状多層反射体、
311 スプリング状金属部材、
281 多層反射体支持板、
291 上部角度調整スパイラル状金属部材、
292 下部角度調整スパイラル状金属部材
501、580 蒸気タービン、
502、581 復水器、
503、582 第1加熱器、
504、583 第2加熱器、
521 超臨界二酸化炭素ガスタービン、
522 超臨界二酸化炭素ガス圧縮機、
523 冷却器、
524 再生熱交換器、
525 炭酸ガス循環ポンプ
550 循環供給ポンプ、
555 循環ポンプ、
560 隔離弁
1001 鉛-ビスマス表面
Claims (24)
- ウラニウム(U)235,238及びプルトニウム(Pu)239のいずれか一方又は双方を含有する金属性燃料を被覆管に封入した複数の燃料棒からなる燃料集合体の炉心と、
前記炉心を収納した原子炉容器と、
前記原子炉容器内に充填され、前記炉心によって加熱される金属ナトリウム、鉛(Pb)または鉛-ビスマス(Bi)のうちの一つからなる1次冷却材と、
前記炉心の周囲を囲んで配置される中性子反射体とを含み、
該中性子反射体は、前記炉心から放射される中性子の実効倍増係数を約1以上に維持して前記炉心を臨界状態とする中性子反射効率を有し、さらに前記中性子反射体は反射体自身よりも熱膨張率が大きい金属部材に接続され、前記原子炉容器内の温度に対応した前記金属部材の熱膨張による変位を利用して、前記中性子反射効率を変化させるように構成され、それにより負荷追随型制御が可能となっている
小型原子炉を備えた小型原子力発電システム。 - 前記炉心の周囲を囲んで設置される前記中性子反射体は、前記炉心の高さ寸法より小さい高さに形成され、移動機構により前記炉心の下方側から上方側に向かって、または上方側から下方側に向かって移動できるように構成されている、請求項1記載の小型原子力発電システム。
- 前記燃料集合体の全長と同等の長さの前記中性子反射体を、前記燃料集合体の周囲に設置した、請求項1に記載の小型原子力発電システム。
- 前記燃料集合体の周囲に加えて、前記燃料集合体の上部にも、熱膨張により前記中性子反射効率の制御を可能にするように構成されたスプリング状またはスパイラル状の前記金属部材を有する中性子反射体を設置した、請求項1〜3のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記中性子反射体は、前記炉心の中心から同心円上に配置され、同心円上において2分割以上に多分割された2種類の半径を有する複数の中性子反射体であり、該複数の中性子反射体を、それぞれが同じ半径を有する第1グループと第2グループの2つのグループに分類し、このうちの第1グループの中性子反射体を、前記炉心と同心円上に設置した第1のスパイラル状の前記金属部材に接続し、前記第1のスパイラル状の前記金属部材の熱膨張により、前記第1グループの中性子反射体と前記第2グループの中性子反射体との間にスリットが形成され、該スリットの間隔を前記原子炉容器内の温度に基づいて調整する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記中性子反射体が、さらに半径方向に2分割以上に多分割された、請求項5に記載の小型原子力発電システム。
- 前記第2グループの反射体も、前記炉心と同心円上に配置された第2のスパイラル状の前記金属部材に接続され、かつ前記第1のスパイラル状の前記金属部材と前記第2のスパイラル状の前記金属部材の巻き方向が逆方向である、請求項5または6に記載の小型原子力発電システム。
- 前記中性子反射体の材料が、ベリリウム(Be)、酸化ベリリウム(BeO)、グラファイト、カーボン、ステンレス鋼から選定される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記第1グループと第2グループの前記中性子反射体の間に潤滑材としてカーボンを装着した、請求項5〜7のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記第1グループと第2グループの前記中性子反射体が円周方向に重なり部分を有し、該重なり部分の幅を調整することで臨界状態が1となる温度を調整する、請求項5〜7のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 同心円上で2分割以上に分割された中性子反射体の外側に、前記金属部材である調節スプリングを固定するための固定用円筒と、さらにその外側に、調節スプリング支持板、反射体調節棒、及び前記調節スプリングとを含む、分割された各々の前記中性子反射体に対応した複数の反射体移動用治具とを備え、前記反射体調節棒の各々が対応した前記中性子反射体に接続されており、前記調節スプリングの熱膨張が、前記調節スプリング支持板に固定された前記反射体調節棒を介して、前記中性子反射体が前記燃料集合体から離れるように伝達されるように構成され、これにより原子炉の出力を制御する負荷追随型制御が可能となっている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 同心円上、及び前記燃料棒に沿った方向で2分割以上に分割された多層リング状中性子反射体が配置され、スプリング状の前記金属部材が、前記多層リング状中性子反射体の外側に前記中性子反射体を包囲するように配置され、前記分割された前記多層リング状中性子反射体の各々が前記スプリング状の前記金属部材の異なる部分に接続され、前記スプリング状の前記金属部材の熱膨張が前記分割されたリング状中性子反射体に伝達され、前記分割された中性子反射体の間隔が変化することにより中性子の漏れ確率を調整し、原子炉の出力を制御する負荷追随型制御が可能となっている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 同心円上で2分割以上に分割された各々の中性子反射体が、前記燃料棒に沿った方向の前記中性子反射体の各々の片方の端部に設けられた支持棒を中心として外側に回転可能であり、それにより前記中性子反射体間が開放可能なように構成され、前記各々の中性子反射体の回転の中心である支持棒に接続されたスパイラル状の前記金属部材の熱膨張により、前記中性子反射体間の開放の程度を変化させることにより中性子の漏れ確率を調整し、それにより原子炉の出力を制御する負荷追随型制御が可能となっている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記金属部材の材料が、ステンレス鋼、ニッケル基超合金、ニッケル−コバルト系超合金である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記金属部材がバイメタルからなる請求項1〜13のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記バイメタルの材料が、低膨張材料としてニッケル(Ni)−鉄(Fe)合金と高膨張材料として銅(Cu)、ニッケル(Ni)、銅−亜鉛(Zn)、ニッケル−銅、ニッケル−マンガン(Mn)−鉄、ニッケル−クロム(Cr)−鉄、ニッケル−モリブデン(Mo)−鉄のうちの一つとの組合せである、請求項15に記載の小型原子力発電システム。
- 前記高膨張材料がニッケル−マンガン−鉄またはニッケル−クロム−鉄である、請求項16に記載の小型原子力発電システム。
- 前記中性子反射体の外側に中性子吸収体を設置した、請求項5、11〜13のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記中性子吸収体として、アクチノイド系放射性元素の、放射性廃棄物の処理に適した材料を用いた、請求項18に記載の小型原子力発電システム。
- 前記炉心は、ジルコニウム(Zr)とウラニウム(235、238)及びプルトニウム239とからなる合金、またはジルコニウムとウラニウム(235、238)及びプルトニウム239のいずれか一方とからなる合金からなる金属性燃料を、フェライト系ステンレス鋼、またはクロム・モリブデン鋼からなる被覆管に封入した燃料棒を複数備えた、請求項1〜19のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記原子炉容器は、5m以下の直径及び15m以下の高さを有する円筒状に形成され、前記原子炉容器に収納される炉心は、5〜15mmの直径及び3.0m以下の長さに形成された複数の燃料棒からなる、請求項1〜20のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記原子炉の外部に設置され、前記原子炉によって加熱された前記1次冷却材が導管を介して供給されるとともに、前記1次冷却材と熱交換されて加熱される超臨界二酸化炭素からなる2次冷却材が循環する主熱交換器と、前記主熱交換器によって加熱された前記2次冷却材によって駆動されるタービンと、前記タービンの駆動によって動作する発電機とをさらに備えることを特徴とする、請求項1〜21のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記原子炉の外部に設置され、前記原子炉によって加熱された前記1次冷却材が導管を介して供給されるとともに、前記1次冷却材と熱交換されて加熱される軽水からなる2次冷却材が循環する主熱交換器と、前記主熱交換器によって加熱された前記2次冷却材によって駆動されるタービンと、前記タービンの駆動によって動作する発電機とをさらに備えることを特徴とする、請求項1〜21のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
- 前記原子炉の外部に設置され、前記原子炉に軽水と反応しない前記1次冷却材が充填されるとともに、前記1次冷却材と原子炉容器内で熱交換されて加熱される前記軽水からなる2次冷却材が加熱された前記2次冷却材によって駆動されるタービンと、前記タービンの駆動によって動作する発電機とをさらに備えることを特徴とする、請求項1〜21のいずれか1項に記載の小型原子力発電システム。
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CN114530265A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-05-24 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于核反应堆的安全棒及核反应堆 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61228381A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-11 | バブコツク日立株式会社 | 高温ガス炉 |
JPH0972980A (ja) * | 1995-09-07 | 1997-03-18 | Hitachi Ltd | 高速炉及び高速炉の炉心保護装置 |
JP2000088987A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-03-31 | Toshiba Corp | 反射体制御型原子炉 |
JP2001208884A (ja) * | 2000-01-27 | 2001-08-03 | Toshiba Corp | ガス封入集合体 |
JP2003114292A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 中性子反射体 |
JP2008122248A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Toshiba Corp | 高速炉 |
WO2013094196A1 (ja) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | 日本ネイチャーセル株式会社 | 小型原子力発電システム |
-
2016
- 2016-01-25 JP JP2016505350A patent/JP5967790B1/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61228381A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-11 | バブコツク日立株式会社 | 高温ガス炉 |
JPH0972980A (ja) * | 1995-09-07 | 1997-03-18 | Hitachi Ltd | 高速炉及び高速炉の炉心保護装置 |
JP2000088987A (ja) * | 1998-09-17 | 2000-03-31 | Toshiba Corp | 反射体制御型原子炉 |
JP2001208884A (ja) * | 2000-01-27 | 2001-08-03 | Toshiba Corp | ガス封入集合体 |
JP2003114292A (ja) * | 2001-10-02 | 2003-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 中性子反射体 |
JP2008122248A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Toshiba Corp | 高速炉 |
WO2013094196A1 (ja) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | 日本ネイチャーセル株式会社 | 小型原子力発電システム |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114530265A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-05-24 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于核反应堆的安全棒及核反应堆 |
CN114530265B (zh) * | 2022-01-11 | 2024-03-22 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于核反应堆的安全棒及核反应堆 |
Also Published As
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