特許ウォッチ

公開番号2025041845
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2024228147,2021560397
出願日2024-12-25,2020-04-13
発明の名称負荷追従発電を有する原子力熱プラント
出願人テラパワー, エルエルシー
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G21D 5/04 20060101AFI20250318BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】原子炉容器内に収容される熱交換器をコンパクトにできるシステムを提供する。
【解決手段】原子炉敷地上の原子炉と、前記原子炉敷地へのアクセスを抑制する1つ以上の障壁によって規定される原子炉敷地境界と、前記原子炉敷地境界の外側に位置する熱エネルギー蓄積システムと、前記原子炉敷地境界の外側に位置する発電機と、を含み、前記原子炉は、原子炉容器と、一次冷却材ループと、一次熱交換器と、を含み、前記一次熱交換器が、前記原子炉容器内に配置されるナトリウム-塩熱交換器である。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
システムであって、
原子炉敷地上の原子炉と、
前記原子炉を取り囲む原子炉敷地境界であって、前記原子炉敷地へのアクセスを抑制する１つ以上の障壁によって規定される原子炉敷地境界と、
前記原子炉敷地境界の外側に位置する熱エネルギー蓄積システムであって、前記原子炉と熱連通する熱エネルギー蓄積システムと、
前記熱エネルギー蓄積システムと熱連通する発電機であって、前記原子炉敷地境界の外側に位置する発電機と、を含み、
前記原子炉は、
原子炉容器と、
前記原子炉容器内に配置された一次冷却材ループと、
前記一次冷却材ループと熱連通する一次熱交換器と、を含み、
前記一次熱交換器が、前記原子炉容器内に配置されるナトリウム－塩熱交換器であることを特徴とする、システム。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
システムであって、
原子炉敷地境界によって規定される原子炉敷地内の原子炉であって、原子炉容器を有する原子炉と、
前記原子炉容器内の熱交換器であって、前記原子炉容器内の一次冷却材と、冷却材ループの塩冷却材とを熱結合するように構成された熱交換器と、
前記原子炉敷地の外側に位置し、前記冷却材ループの前記塩冷却材から熱エネルギーを受け取るように構成された熱エネルギー蓄積システムと、
を含み、
前記熱交換器は、ナトリウム－塩熱交換器であることを特徴とする、システム。
【請求項３】
さらに、前記熱エネルギー蓄積システムと熱連通する発電システムを含み、前記発電システムが前記原子炉敷地境界の外側に位置することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。

発明の詳細な説明【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は２０１９年４月１２日に出願された米国仮出願第６２／８３３，６２３号および２０１９年１０月３１日に出願された米国仮出願第６２／９２９，００３号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）に基づく利益を主張するものであり、その両方は「ＬＯＡＤ－ＦＯＬＬＯＷＩＮＧＰＯＷＥＲＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮによるＮＵＣＬＥＡＲＴＨＥＲＭＡＬＰＬＡＮＴ」と題されており、その開示はその全体が参照により援用される。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
〔背景〕
本開示の分野は原子炉に関し、より具体的には、改善された安全性および負荷追従能力を有する熱を生成するための原子炉に関する。
【０００３】
原子炉から電力を生成するための従来の方法およびシステムは、原子炉の始動前に、原子炉が原子力アイランドの有意な計画、構築、および規制認可を受けることを必要とする。原子炉は、原子力熱エネルギーを電力に変換するための動力サイクルに接続され、典型的には、作動流体として水を使用する蒸気タービンによって変換される。このように作動する原子炉は数十年前からあるが、典型的な構成にはいくつかの欠点がある。
【０００４】
例えば、原子炉領域、燃料取り扱いシステムおよびエネルギー変換システムを含む原子力アイランドは、通常、高温および高圧で運転され、これは大型格納構造物を必要とする。さらに、原子力アイランドに位置する構造物はまた、運転するために、検査され、規制当局によって原子力認可を与えられなければならず、これは、長期にわたる、費用のかかる努力である。
【０００５】
さらに、原子炉は、機能不全の装置が原子力プラントの自動停止を引き起こすような、プラントの残部の間違いに左右される。最後に、原子力発電所は、出力の急激な変化に対して設計されておらず、したがって、電力網からの負荷需要に効率的に追従することができない。
【０００６】
原子力プラントは他の形態の発電に比べて、数多くかつ大きな利点を提供するが、熱エネルギーを生成、蓄積、変換するためのより安全で、より柔軟性があり、効率的なシステム、ならびに以下の説明から明らかになる他の特徴をもたらす改善を提供することが望まれる。
【０００７】
〔発明の概要〕
ある実施形態によれば、原子力発電所は、多数の利点を提供する原子力熱プラントとして再構成、再配置、および運転することができる。例えば、原子力発電所は、熱エネルギーを供給するために再構成され、運転されることができ、熱エネルギーは、敷地外の蓄熱システムに輸送されることができる。蓄熱システムは、次に、熱エネルギーを工業熱、電気または他の何らかの有用な目的に変換するエネルギー変換プラントに結合されることができる。エネルギー変換システムを含むプラントの残部から原子炉を切り離すことにより、実現できる多くの利点がある。
【０００８】
例えば、原子力アイランドに設置されている装置が少なくなれば、規制認可をはるかに効率的に行うことができる。いくつかの原子炉では、冷却材がナトリウムなどの液体金属によって供給される。ナトリウムが水に遭遇すると、得られる反応は発熱性およびエネルギー性であり、安全システムは、この反応を阻害して、この反応が起こった場合にこの反応を封じ込めるために配置されなければならない。原子炉から離れたところに蒸気プラントを設けることによって、原子炉は、原子力発電所と併せて典型的に使用され得る任意の水含有システムから隔離される。
【０００９】
加えて、複数の原子力熱プラントを共有蓄熱システムに結合することができ、これにより、コストおよび建設時間の点で利点が得られるとともに、原子力熱プラント全体に影響を及ぼすことなく１つ以上の原子炉を停止することができるので、保守の容易さもたらされ、原子力熱プラントは、エネルギー変換システムに直接結合された場合よりも、高い需要期間において、より多くのエネルギーを効果的に供給することができる。
【００１０】
以下の説明は、ナトリウム原子炉プラント、ならびに他の燃料、冷却材、および技術を使用する原子炉プラントの経済性のための進歩的な可能性を提供する概念を提供する。これらの進歩は、コストやスケジュールの不確実性を抑える技術を想像し直すことや、電力と熱の両方を消費体に供給することなどによって収益源を拡大することから生じる可能性がある。経済的利点に加えて、政策問題（送電網の信頼性、武器の拡散抵抗性、輸出可能性、現場での容易利用可能性など）を解決する能力を確保し、便益の実現を可能にすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許