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公開番号2024054880
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161299
出願日2022-10-06
発明の名称不測の事態が発生しても湖水からの自動給水、冷却装置で住民の安全と環境を万全に保護するAIの情報共有により工場で製造した湖底の大深度小型原子炉発電システム
出願人個人
代理人
主分類G21C 1/00 20180101AFI20240411BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】電気エネルギー源の確保とCNカーボンニュートラルの両立は突発的であるにせよロシアのウクライナ侵攻火急の課題となった。また原発は戦争の標的になることも現実となった。本発明の課題は、攻撃に強く、安全で、放射能のコントロールがされ、廃棄物や住民への安全が確保され、ローコストで短期に起動できる次世代小型原子炉をプラモデルを組み立てるようなユニットで工場生産されるプロジェクトを官民一体でスタートさせることである。
【解決手段】本発明のは解決手段は、以下の課題を解決するプロジェクトチームを立ち上げることから始まる。それが上記の課題解決となる。1.ユニットタイプ小型モジュール原子炉SMRの開発、2.水力発電所湖底、鉱山跡における大深度地下原子力発電のテスト設置、3.原子力発電廃棄と放射能測定のシステム化、4.トータルコスト計算と他の電力とのコスト比較、5.冷却使用の放射能汚染が無いかのモニタリング
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
本発明の請求項１は、脱二酸化炭素、ローコスト発電という原子力発電の良さを生かしつつ、その一方のマイナス要素たる、放射能漏れ、廃棄物の処理、事故による甚大な被害の可能性、膨大な新設コストと長い建設期間、原発を恐れる住民感情、ミサイル標的になりやすい立地、天災や地震への心配などに対し、１）安心面では湖底大深度地下への設置、常備用水の自動作動、冷却装置の自動起動、ロボットによる放射能廃棄物の保管、２）環境面では機械類、施設設置場所の気圧、水圧利用による密封方式、住民対策として徹底した安心対策として、変電送電部署以外地上に出ないこと、電力の地元ブランド、地産地消、３）発電コストではAIのバ－チャル映像を関連会社全員で情報共有して、あたかもプラモデルのようなモジュール小型原子力発電ユニットを、設置環境、設置立地、送電必要電力、利用可能な従来インフラを勘案した工場生産して短期間でローコストな湖底大深度小型原子炉発電を実現させる新技術。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１の従属項として、原子炉に万一の事故やトラブルが発生した場合、施設頭上の貯水を温度感知センサー技術で大量給水し、更に水温が上昇する場合は自動冷却装置が作動し原子炉を守る安全装置。
【請求項３】
請求項１の従属項として、使用済みの核燃料は放射能廃棄物として数十年間は安全な場所（例：地下３００メートル）に保管しなければならないが、本発明の湖底大深度小型原子炉発電設置はすでに地下３００メートルにあり、ロボットアーム装置をつけて地上操作すれば安全に保管場所に移動させられる放射能廃棄物移動装置。
【請求項４】
請求項１の従属項として、大深度地下３００メートルという立地は大気圧、水圧ともに数倍から数十倍以上に大きく全てのモノを圧縮する。その環境を生かし原子炉の周辺機器の放射能もれを防ぐ小型原子力発電モジュール。
【請求項５】
請求項１の従属項として、湖底大深度小型原子炉発電の設置場所は送電線、道路、エレベ－タ－、変電所など従来インフラがそのまま使用できて建設コストの削減と建設期間の短縮が見込めるというビジネスモデル。
【請求項６】
請求項１の従属項として、本発明は、電気の地産地消、ふるさとブランドの電気など地域密着型の発電が可能である。その場合、設立と運用は地方の金融機関、自治体、関連業者など市民でファンドをつくり民間会社として運用が可能である。その地元密着の発電配給会社のビジネスモデル。
【請求項７】
請求項１の従属項として、小型原子炉発電装置はAIに設置環境モデルを数値化しそれぞれの立地を入力し、AIに計算させて最適の設置方法とモジュールを算出し、同時にそのバ－チャルリアリティー画像を関連部品メーカーから建築、土木会社、配電会社まで全員が情報共有して、最終的にはプラモデル式組み立て小型原子力発電ユニットとして建設コストの削減と時間短縮をはかるビジネスモデル。
【請求項８】
請求項１の従属項として、湖底を採掘する際、飲料水、農業用水などへの利用を妨げることなく地下深く掘る方法として、最初から近隣場所のトンネル採掘場所を確保してそこから湖底３００メートル付近に当りをつけて掘り進み湖底の地下に設置したあとに上から送水パイプを打ち込み接続をはかり上部コントロール室を結ぶ湖底大深度小型原子炉設置工法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、突発的であるにせよ直近のロシアのウクライナ侵攻による化石燃料の輸入制限や国際価格の高騰、CN（カーボンニュートラル）やSDG’s、日本では円安による物価高などエネルギーなどの諸課題を、一挙に解決する大深度小型原子炉と原子力発電とその立地に関するものである。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
本発明の要点１の「新規性、進歩性と特別な技術」とは、以下の内容に集約される。
湖底大深度小型原子炉発電とは、頭上に365日豊富な水を蓄え、それはあたかも「深海の原子力発電所」を３００メートルの大深度に設置するかのごときである。
万一不測の事故（地震、ミサイル攻撃、停電、爆破、津波などの天地異変）が起きたとしても頭上に蓄えられた巨大な水が、自動的に原子炉を冷却し続けるように包み込み、万一の放射能放出があったとしても地下３００メートルに封印し続けられ、冷却に使われた水は完全にパイプラインで分離され放射能を帯びることなく、水温が上がりそうになった場合は、自動冷却装置で冷やされ還流するという安全と実用のアイデアと技術システムに尽きる。
【０００３】
本発明の新規性、進歩性その２は、原子炉を大深度地下に設置することである。
湖底大深度小型原子炉発電設置場所の地下３００メートルは、気圧ならば３気圧で３００kgf/m2、水圧ならば３０万キログラム／平方メートルという、「巨大な圧力が原子炉モジュールを永遠に包み込み外圧をかけたパッキング状態にある」ので放射能の様に目に見えない危険物の作動場所としては物理的のみならず、心理的にも安心である。今までにこのような安心ロケーションに原子力発電を設置した例はない。
【０００４】
本発明の新規性、進歩性その３は、すでに送電や機器輸送道路インフラの完備したポイントでの敷設利用であり、設置費用のコスト軽減と工期短縮を図る。
また湖底大深度小型原子炉発電設置の候補地は、日本だけでも４５００箇所（１都道府県当り約１００箇所）もあり、「地元産発電」つまり、電気の地産地消を実現するだけでなく折角発電した電力の送電ロスを減らすことにも繫がり効率的である。
【０００５】
本発明の新規性、進歩性その４は、AIを駆使して、設置環境に即した、発電の中心となる小型モジュール原子炉を始めとして、関係者全員が情報共有しながら、現場と工場で共同製造される点である。
本発明は、機械設計から設置完了までの一部始終を、ＡＩが化して、設置場所、設置空間を仮想空間として可視化、映像化し、立地環境条件を「AIプラス画像認識AIソリューション」で機械、建設、土木、電気、重電、原子力、環境保護、農業など関係者全員が情報共有しながらプラントを短期間で完成させるものである。
モジュールは、「圧力容器」「蒸気発生器」「加圧器」「格納容器」をふくむ一体型パッケージであり、あたかもプラモデルのように、現地では「組み立てるだけ」である。これらは「水中、地中、小型で高性能」のトリプル合成安全を実現する。本発明の立地例として、水力発電ダムの湖底や、鉱山、坑道、廃鉱、湖沼などを利用する。本発明は、原子力発電の長年の課題として、冷却水、放射能漏れ、天災、地震、津波、ミサイル攻撃、火災など不測の事故にも対応できるものである。
【０００６】
本発明の構造物は、プレハブ住宅のように、主要機器を事前に工場で製造してから現地で据え付ける小型モジュール炉 SMR（Small Modular Reactor）を大深度地下または湖（大地、海）の底深く設置しAIとロボットで稼働コントロール・燃料補給・放射性廃棄物メンテナンスの自動で行うというものである。
【０００７】
本発明の利点をまとめると、１．ほぼ絶対的ともいえる大深度地下３００メートルの安全発電で地域住民に安心を与える、２．空気、水、土、Co2環境に悪影響がない、３．短期間で完成する、４．ローコスト発電、５．放射能からの完全遮断、６．放射性廃棄物がそのまま大深度保管可能、７．送電線や道路など既存インフラの利用、８．不測の事故、天災、他国からの攻撃など不測の事態からエネルギー源を守る、９．ローコスト電力の実現、１０．「数千社の関連会社の参加が促せる新産業を創造する」ことにある。
【０００８】
本発明では休眠インフラたる、１．水力発電所、２．炭鉱と炭鉱跡、３．湖沼と水利、４．河川と治水と考えこれらを次世代発電に生かせると考える。
本発明のインフラ遺産とは、日本においては江戸時代に遡る産業と戦後日本の復興を象徴する水力発電所、炭鉱、地下鉄、地下街などを指す。
本発明は、１９００年代から作られ今も稼働中の全国に点在する２４９４基の水力発電所の「湖底または近接した場所への小型モジュール原子炉 SMR設置」の関するものである。
本発明の立地は、約２５００箇所から小型原子炉設置の好適地を選ぶことができる。本発明の「水力発電の湖底立地や発電同士のコラボ」は未だ報告がない発明である。
【０００９】
本発明の、立地である水力発電所の湖底は、小型モジュール原子炉 SMR（Small Modular Reactor）／１モジュールの出力は6万kW（５億２５６０万KWｈ）、通常の「加圧水型」原子炉の１／２０の発電量があり安全な設置場所として最適である。以下に２４９４箇所の水力発電所とのコラボが発明であり画期的かを以下に示す。
１．水力発電所には常に原子炉冷却用の水がある。（利点１）
２．水力発電所（ダム型）の貯水は抜くことができる。小型原子炉建設工事中は流入する水をパイプラインで迂回させ乾いた地面の地下への工事と発電ユニットの埋設が可能である。（利点２）
３．近隣場所から地下トンネル掘り進むか、水を一定期間抜いて湖底地面の地下深く小型モジュール炉 SMR（Small Modular Reactor）を埋設しその後に水を張れば、小型原子炉冷却は安心で、冷却用循環水は放射能には汚染せず下流の飲料水利用にも安心である。同時に湖底の地下位置するため外敵からの攻撃に対する防御性も高い。（利点３）
４．発電全体の管理棟はAIとロボットでコントロールされ近隣地に設置する。万一想像を超えた災害や攻撃があり放射能漏れが懸念された場合でも、そのままコンクリートで埋めることができる。（利点４）
５．放射性廃棄物の処理も簡単で安全である。なぜなら、先ず常に水中にありしかも地下深くに保存されているため被爆の心配がない。（利点５）
６．水力発電所は山奥であっても建設時に作った道路ありそのまま直ぐに使用でき費用節減と時間短縮につながる。（利点６）
７．水力発電所はすでに送電線・変電設備を持っておりそなまま直ぐに使用できる。（利点７）
８．緊急電力が必要な場合も水力発電と原子力発電を融通し合うことができる。例えば電力需要の少ない夜間には原子力で得られた電気で下に溜めた水をポンプアップし揚水し昼間の発電に利用できる。（利点８）
９．小型モジュール原子炉はプラモデルのようにパーツごとに分けられている。１モジュールは、「圧力容器」「蒸気発生器」「加圧器」「格納容器」をふくむ一体型パッケージであり、ウラン燃料棒交換などは放射能を遮断したパッケージごとロボットを用いて交換される。福島原発事故で「冷却水」の重要性は公知であり「ダムの大深度湖底への小型モジュール炉設置」は住民理解だ得られやすい。福島原発の水素爆発などの模様も繰り返し放送されており、一定の住民理解は得られるだろうが、ダム堤防決壊の安全シミュレーションも用意するべきであろう。
【００１０】
次の本発明の要旨「立地」は、小型原子炉を、黄金の国「ジパング」に象徴される江戸時代から採掘されてきた全国２０００カ所以上の「鉱山」と「鉱山跡」で大深度地中に設置し初期費用をかけずに安全な原子力発電所を設置することである。
例えば日本には地中原発の好適地と考える、約２０００にも上る鉱山と鉱山跡がある。鉱山のない都道府県はなく大深度地下への小型原子炉設置場所の選択容易であり、それは下記０００９にある原子力発電への懸念材料を解決する。
１．鉱山には坑道がある。坑道は通常地下深くあるいは山中深く掘り下げられている。つまりすでに「道」や「エレベーター」や「トロッコ線路」がつけられている。小型原子炉ユニット設置のために新たな費用が掛からないだけでなく工期の大幅な短縮が見込める。
２．露天掘りの場合は「開削工法」（構造物を埋めたり、建造した後に土砂やコンクリートで埋め戻す方法）でも同様に小型原子炉または大型原子炉を埋めて大深度原子炉・原子力発電所とする。
３．この工法は地下鉄、地下街を建造した方法が生かされる。大深度地下原発の利点は基本的には「水力発電の湖底」と同じであるが、冷却水の調達は「湖沼」「河川」の近接立地を勘案しなければならない。
４．ちなみに日本における湖沼は２２６箇所、河川は１２６の大きな河川がある。また最近では冷凍温度の低い塩化ナトリウム水溶液が用いられ小型原子炉の冷却には必ずしも冷却水が必要でない研究も進んでいる。
（【００１１】以降は省略されています）

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