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公開番号2025096334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2025060912,2023511582
出願日2025-04-02,2021-03-11
発明の名称原子炉用カートリッジ炉心バレル
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G21C 13/00 20060101AFI20250619BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】炉心と制御要素との間の潜在的な相対運動を低減する。
【解決手段】原子炉を建設する方法は、前記炉心バレルを前記制御要素支持構造体に取り付けるステップであって、前記炉心バレルは、前記制御要素支持構造体から吊り下げられ、前記制御要素支持構造体は、前記1つ以上の制御要素、前記炉心バレル、および前記炉心の各々の重量を支持するように構成される、ステップを含む。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
製造設備において、原子炉容器を製造するステップと、
前記製造設備において、炉心バレルを製造するステップと、
前記製造設備において、炉心を製造するステップと、
前記製造設備において、制御要素駆動システムを製造するステップと、
前記製造設備において、前記制御要素駆動システムおよび前記炉心を前記炉心バレル内で組み立てて炉心モジュールを形成するステップと、
前記炉心モジュールを建設現場に輸送するステップと、
前記製造設備において、前記原子炉容器の上端に取り付けられる原子炉容器ヘッドを製造するステップと、
前記原子炉容器ヘッドを制御要素支持構造体と共に組み立てるステップであって、前記制御要素支持構造体は、前記原子炉容器ヘッドに取り付けられ、１つ以上の制御要素を保持するように構成される、ステップと、
前記炉心バレルを前記制御要素支持構造体に取り付けるステップであって、前記炉心バレルは、前記制御要素支持構造体から吊り下げられ、前記制御要素支持構造体は、前記１つ以上の制御要素、前記炉心バレル、および前記炉心の各々の重量を支持するように構成される、ステップを含む原子炉を建設する方法。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記原子炉容器を前記建設現場に輸送するステップをさらに含む、請求項１に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項３】
原子炉建屋において前記原子炉容器を設置するステップをさらに含む、請求項２に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項４】
前記炉心モジュールを前記原子炉容器の内部に配置するステップをさらに含む、請求項３に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項５】
前記炉心モジュールを原子炉容器ヘッドの第１部分に結合するステップをさらに含む、請求項４に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項６】
前記制御要素駆動システムを前記原子炉容器ヘッドの前記第１部分に結合するステップをさらに含む、請求項５に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項７】
前記炉心バレルを製造するステップは、前記炉心バレルを円筒形状に形成するステップを含む、請求項１に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項８】
前記炉心バレルは、前記炉心を受け入れ、前記炉心の重量を支持する、請求項６に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項９】
前記炉心バレルを前記原子炉容器の下部に連結し、前記炉心バレルと前記原子炉容器との間の相対運動を制限する下方炉心支持構造体を建設するステップをさらに含む、請求項１に記載の原子炉を建設する方法。
【請求項１０】
前記制御要素駆動システムは、前記炉心バレルに挿入され、前記炉心バレルによって支持される、請求項１に記載の原子炉を建設する方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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〕
本願は、２０２１年２月１日に出願された「ＣＡＲＴＲＩＤＧＥＣＯＲＥＢＡＲＲＥＬＦＯＲＮＵＣＬＥＡＲＲＥＡＣＴＯＲ」という名称の米国特許出願第１７／１６４，８２０号の利益を主張し、それは、２０２０年８月１７日に出願された「ＣＡＲＴＲＩＤＧＥＣＯＲＥＢＡＲＲＥＬＦＯＲＮＵＣＬＥＡＲＲＥＡＣＴＯＲ」という名称の仮特許出願第６３／０６６，７８５号の優先権を主張する。その内容全体は、参照によって本明細書に援用される。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
〔背景〕
ほとんどの原子炉は、炉心を有し、当該炉心内では、燃料要素および制御要素が様々な相互に関連する配置で支持され、これにより臨界反応度をサポートして原子炉の出力を制御する。冷却材は、典型的には燃料要素と制御要素との間の通路を通って押し出され、これにより核分裂燃料要素によって生成された熱は、有益な目的に使用される熱交換器に伝達される。
【０００３】
場合によっては、溶融金属が冷却材として使用され、場合によっては、当該溶融金属はナトリウムである。いくつかの原子炉（例えば、炉心が原子炉容器内に保持された冷却材のプールに浸漬されているプール型原子炉）においては、炉心はしばしば原子炉容器によって支持され、一方、制御要素はしばしば原子炉容器の上端部を囲む容器ヘッドのデッキから支持される。
【０００４】
この制御要素支持配置は、多くの場合、安全の観点から好ましい。例えば、制御要素支持構造体が故障した場合、制御要素は原子炉容器内に落下し、炉心内の反応度を低下させる。典型的には、燃料要素および反応度要素のための容器内ハンドリングシステムと同様に、炉心の重量は、燃料要素および反応度要素と共に、原子炉容器によって支持される。
【０００５】
炉心の重量に加えて、容器は、その中に含まれる冷却材の重量も支持する。したがって、容器は、静的状態において加えられた荷重を支持するだけでなく、静的状態よりも劇的に大きい荷重が加わり得る地震事象中の荷重を支持することができるように堅牢でなければならない。
【０００６】
さらに、炉心と制御要素との間のいかなる相対運動も、炉心内の反応度に影響を及ぼす可能性があり、したがって、炉心と制御要素との間の相対運動を最小限に抑えるように原子炉は設計される。原子炉容器が側部またはその底部から支持され、地震事象などによって冷却材インベントリが動かされる場合、原子炉容器の可撓性により、容器ヘッドから吊り下げられた制御要素に対して炉心を動かすことができる。したがって、正および負の両方向の反応度係数（Ｋｅｆｆ）の揺れ（スイング）を引き起こすことができる。
【０００７】
〔概要〕
いくつかの実施形態によれば、原子炉容器が原子炉ヘッドから吊り下げられる原子炉配置が説明される。しかしながら、炉心の重量は、原子炉ヘッドによって支持されなくてもよく、むしろ、原子炉容器の外部に位置し、地面によって支持される支持構造体に直接的に伝達されてもよい。いくつかの例では、炉心が原子炉容器ヘッドから吊り下げられたカートリッジによって支持され、したがって、炉心および制御要素の両方の荷重経路は共通の支持構造体に結合される。これにより、炉心と制御要素との間の潜在的な相対運動は低減される。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、原子炉炉心支持システムは、上部および下部を有する支持円筒と、前記上部におけるマウントであって、原子炉容器ヘッドと係合し、当該原子炉容器ヘッドから前記支持円筒の重量を支持するマウントと、を備え、前記支持円筒は、前記原子炉容器ヘッドから吊り下げられている。
【０００９】
場合によっては、炉心は、前記支持円筒内にある。前記支持円筒および前記炉心は、予め組み立てられて原子炉設置場所に輸送されてもよい。
【００１０】
いくつかの例では、燃料要素ハンドリングシステムは、前記支持円筒内に配置される。さらに、制御要素支持システムは、前記支持円筒内にあってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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