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公開番号2025007745
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023109348
出願日2023-07-03
発明の名称高温ガス炉および高温ガス炉システム
出願人三菱重工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G21C 5/00 20060101AFI20250109BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】高温ガス炉および高温ガス炉システムにおいて、支持板に対する上下面での温度差を低減することを可能とする。
【解決手段】中空形状をなす原子炉容器と、原子炉容器の内部に配置される炉心と、原子炉容器の下部に水平配置される下部支持板と、高温冷却材が原子炉容器の下部から下部支持板の上方を通って炉心に向けて流れる高温冷却材流路と、低温冷却材が原子炉容器の側部から下部支持板の下方を通って下方に向けて流れる低温冷却材流路と、下部支持板の上面部に配置される吸熱構造体と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
中空形状をなす原子炉容器と、
前記原子炉容器の内部に配置される炉心と、
前記原子炉容器の下部に水平配置される下部支持板と、
高温冷却材が前記原子炉容器の下部から前記下部支持板の上方を通って前記炉心に向けて流れる高温冷却材流路と、
低温冷却材が前記原子炉容器の側部から前記下部支持板の下方を通って下方に向けて流れる低温冷却材流路と、
前記下部支持板の上面部に配置される吸熱構造体と、
を備える高温ガス炉。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記下部支持板より上方に配置されて前記炉心を支持する上部支持板が水平配置され、前記上部支持板と前記下部支持板との間に前記吸熱構造体が配置される、
請求項１に記載の高温ガス炉。
【請求項３】
前記吸熱構造体は、前記上部支持板の下面部を被覆する上支持部と、前記下部支持板の上面部を被覆する下支持部と、前記上支持部と前記下支持部とを連結すると共に前記高温冷却材流路を形成する支持柱とを有する、
請求項２に記載の高温ガス炉。
【請求項４】
前記原子炉容器の下部に内筒と外筒から構成される二重管が配置され、前記内筒の上端部が前記下部支持板を貫通することで、前記内筒の内側に前記高温冷却材流路が形成され、前記内筒と前記外筒の間に前記低温冷却材流路が形成され、前記吸熱構造体は、前記内筒を除く前記下部支持板の上面部に配置される、
請求項１に記載の高温ガス炉。
【請求項５】
前記吸熱構造体は、黒鉛により形成される、
請求項１に記載の高温ガス炉。
【請求項６】
核分裂で生じた熱をヘリウムガスにより外部に取り出す高温ガス炉と、
前記高温ガス炉から排出された高温のヘリウムガスと熱媒体との間で熱交換する中間熱交換器と、
前記中間熱交換器から排出された高温のヘリウムガスによりタービンを駆動して発電を行うガスタービン発電システムと、
前記ガスタービン発電システムから排出された高温のヘリウムガスと低温のヘリウムガスとの間で熱交換する再生熱交換器と、
を備える高温ガス炉システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、高温ガス炉および高温ガス炉システムに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
高温ガス炉は、原子燃料として二酸化ウランなどの燃料核をセラミックス材により被覆した被覆燃料粒子を適用し、また、冷却材にヘリウム、減速材や原子炉内の主な構造材に黒鉛を用いることで、９００℃以上の高温の熱エネルギーを取り出すことが可能な原子炉である。高温ガス炉は、圧力容器の内部に炉心が格納される。炉心は、燃料ブロックの内側と外側に反射体ブロックが配置されて構成される。高温ガス炉は、原子燃料が核分裂することで中性子を放出して熱を発生させる。ヘリウムガスは、圧力容器の下部から供給され、炉心の外側を通って上昇した後、炉心の燃料ブロックを通って下降する。ヘリウムガスは、炉心を冷却することで加熱されて高温となり、外部に排出されることで熱を取り出す。このような高温ガス炉としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭６１－０６８５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高温ガス炉は、炉心が高温となることから、炉心を冷却する高温冷却材と、圧力容器を冷却する低温冷却材が必要となる。例えば、高温冷却材（高温ヘリウムガス）は、前述したように、圧力容器の下部から供給され、炉心の外側を通って上昇した後、炉心を通って下降することで炉心を冷却する。一方、低温冷却材（低温ヘリウムガス）は、圧力容器の側部から供給され、圧力容器の内壁に沿って上昇すると共に下降することで圧力容器を冷却する。この場合、圧力容器の下部から供給されて上昇する高温冷却材と、圧力容器の側部から供給されて下降して外部に排出される低温冷却材とを混合させないように流路を分離する必要がある。
【０００５】
圧力容器は、下部に内筒および外筒からなる二重管が配置されると共に、内筒の上部に水平な支持板が連結される。高温冷却材は、内筒を通って上昇し、支持板の上面を通って外方に流れる。一方、低温冷却材は、圧力容器の内壁に沿って下降し、支持板の下面を通って内方に流れ、内筒および外筒の間を通って外部に排出される。すなわち、支持板は、高温冷却材と低温冷却材の流路を分離するための仕切板として機能する。ところが、支持板は、高温冷却材と低温冷却材が直接接触することから、上下面での温度差が大きくなる。すると、支持板は、熱変形による応力が大きくなり、十分な構造強度を確保することが困難となるおそれがある。
【０００６】
本開示は、上述した課題を解決するものであり、支持板に対する上下面での温度差を低減することが可能な高温ガス炉および高温ガス炉システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示の高温ガス炉は、中空形状をなす原子炉容器と、前記原子炉容器の内部に配置される炉心と、前記原子炉容器の下部に水平配置される下部支持板と、高温冷却材が前記原子炉容器の下部から前記下部支持板の上方を通って前記炉心に向けて流れる高温冷却材流路と、低温冷却材が前記原子炉容器の側部から前記下部支持板の下方を通って下方に向けて流れる低温冷却材流路と、前記下部支持板の上面部に配置される吸熱構造体と、を備える。
【０００８】
また、本開示の高温ガス炉システムは、核分裂で生じた熱をヘリウムガスにより外部に取り出す高温ガス炉と、前記高温ガス炉から排出された高温のヘリウムガスと熱媒体との間で熱交換する中間熱交換器と、前記中間熱交換器から排出された高温のヘリウムガスによりタービンを駆動して発電を行うガスタービン発電システムと、前記ガスタービン発電システムから排出された高温のヘリウムガスと低温のヘリウムガスとの間で熱交換する再生熱交換器と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の高温ガス炉および高温ガス炉システムによれば、支持板に対する上下面での温度差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本実施形態の高温ガス炉システムを表す概略図である。
図２は、本実施形態の高温ガス炉の下部を表す詳細図である。
図３は、高温ガス炉の下部の詳細を表す概略図である。
図４は、高温ガス炉の下部の水平断面を表す図３のIV－IV断面図である。
図５は、高温ガス炉の下部の水平断面を表す図３のＶ－Ｖ断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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