(57)【要約】      （修正有）【課題】一次遮蔽を有する原子炉を提供する。【解決手段】原子力発電所１０は原子炉燃料要素１４、原子炉容器１６、原子炉容器１６を取り囲む一次遮蔽１８を備えた原子炉１２を備える。原子炉燃料要素１４は第１の高さＨ１とそれよりも上方にある第２の高さＨ２との間に配置されている。一次遮蔽１８は基部３０、中間部３２、頂部３４を備える。基部３０は第１の高さＨ１の下方に上側高さＨ３を有し、基部３０はコンクリートを含む。頂部３４は第２の高さＨ２の上方に下側高さＨ４を有し、頂部３４はコンクリートを含む。中間部３２は一次遮蔽１８の基部３０と頂部３４との間に垂直に配置されており、少なくとも１つの支持構造３６，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃとタングステンまたはホウ素３２Ａ，３２Ｂを含有するマトリックス材料とを含み、少なくとも１つの支持構造３６，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが一次遮蔽１８の頂部３４と底部３０との間に延びている。【選択図】図２
2020076732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所であって、
該原子力発電所は原子炉を備え、
該原子炉は、原子炉燃料要素、前記原子炉を取り囲む原子炉容器、および該原子炉容器を取り囲む一次遮蔽を備え、
前記原子炉燃料要素は、第１の高さと、前記第１の高さよりも上方にある第２の高さとの間に配置されており、
前記一次遮蔽は、少なくとも前記原子炉容器の周りにリングを形成し、
前記一次遮蔽は、基部、中間部、および頂部を備え、
前記基部、前記中間部、および前記頂部は各々、前記原子炉容器の周囲に周方向に連続して延びており、
前記一次遮蔽の前記基部は、前記第１の高さに、または前記第１の高さよりも下方に上側高さを有し、
前記基部はコンクリートを含み、
前記一次遮蔽の前記頂部は、前記第２の高さに、または前記第２の高さよりも上方に下側高さを有し、
前記頂部はコンクリートを含み、
前記一次遮蔽の前記中間部は、前記基部と前記頂部との間に垂直に配置されており、
前記中間部は、少なくとも１つの支持構造と、
タングステン、ホウ素、銀、インジウム、ハフニウム、またはカドミウムを含有するマトリックス材料とを含み、
前記少なくとも１つの支持構造が、前記一次遮蔽の前記頂部と底部との間に延びている、原子力発電所。
【請求項２】
請求項１に記載の原子力発電所において、
前記少なくとも１つの支持構造は、
内部コンクリート部材および外部コンクリート部材と、
前記内部コンクリート部材と前記外部コンクリート部材との間に配置されたタングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一層と
を備える、原子力発電所。
【請求項３】
請求項１に記載の原子力発電所において、
前記少なくとも１つの支持構造は、内部鋼鉄部材および外部鋼鉄部材と、
前記内部鋼鉄部材と前記外部鋼鉄部材との間に配置されたタングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一層とを備える、原子力発電所。
【請求項４】
請求項１に記載の原子力発電所において、
前記少なくとも１つの支持部材は、
内部鉄骨鉄筋コンクリート部材および外部鉄骨鉄筋コンクリート部材と、
前記内部鉄骨鉄筋コンクリート部材と前記外部鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置されたタングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一層と
を備える、原子力発電所。
【請求項５】
請求項１に記載の原子力発電所において、
前記少なくとも１つの支持部材は、内部コンクリート部材、中間コンクリート部材、および外部コンクリート部材を備え、
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、前記内部コンクリート部材と前記中間コンクリート部材との間に配置され、
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、前記中間コンクリート部材と前記外部コンクリート部材との間に配置されている、原子力発電所。
【請求項６】
請求項１に記載の原子力発電所において、
前記少なくとも１つの支持部材は、内部鋼鉄部材、中間鋼鉄部材、および外部鋼鉄部材を備え、
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、前記内部鋼鉄部材と前記中間鋼鉄部材との間に配置され、
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、前記中間鋼鉄部材と前記外部鋼鉄部材との間に配置されている、原子力発電所。
【請求項７】
請求項１に記載の原子力発電所において、
前記少なくとも１つの支持部材は、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材、中間鉄骨鉄筋コンクリート部材、および外部鉄骨鉄筋コンクリート部材を備え、
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、前記内部鉄骨鉄筋コンクリート部材と前記中間鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置され、
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、前記中間鉄骨鉄筋コンクリート部材と前記外部鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置されている、原子力発電所。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記マトリックス材料はポリマー材料を含む、原子力発電所。
【請求項９】
請求項８に記載の原子力発電所において、
前記ポリマー材料はポリプロピレンまたはポリテンを含む、原子力発電所。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記タングステンまたは前記ホウ素は、前記マトリックス材料の全体にわたって粉末としてまたは粒子として分散されている、原子力発電所。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記一次遮蔽は、内部鋼鉄ライニングおよび外部鋼鉄ライニングを備え、
前記基部、前記中間部、および前記頂部は、前記内部鋼鉄ライニングと前記外部鋼鉄ライニングとの間に挟まれている、原子力発電所。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記中間部は、半径方向内側表面および半径方向外側表面を有し、
前記中間部は、前記半径方向外側表面において、前記半径方向内側表面と同じ垂直高さを有する、原子力発電所。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記中間部は、半径方向内側表面および半径方向外側表面を有し、
前記中間部は、前記半径方向外側表面において、前記半径方向内側表面よりも大きい垂直高さを有する、原子力発電所。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記中間部は、半径方向内側表面および半径方向外側表面を有し、
前記中間部は、前記半径方向内側表面において、前記半径方向外側表面よりも大きい垂直高さを有する、原子力発電所。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
更なる壁が前記一次遮蔽を取り囲み、格納容器が前記更なる壁を取り囲み、建屋壁が前記格納容器を取り囲んでいる、原子力発電所。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記原子炉は、加圧水型原子炉または沸騰水型原子炉である、原子力発電所。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の原子力発電所において、
前記原子炉は小型モジュール原子炉である、原子力発電所。
【請求項１８】
請求項１７に記載の原子力発電所において、
前記小型モジュール原子炉は最大５００ＭＷｅを生成する、原子力発電所。
【請求項１９】
請求項１８に記載の原子力発電所において、
前記小型モジュール原子炉は、２２０〜４４０ＭＷｅを生成する、原子力発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は原子力発電所に関する。原子力発電所は原子炉を備え、原子炉は、原子炉燃料要素と、原子炉燃料要素を取り囲む原子炉容器と、原子炉容器を取り囲む一次遮蔽と、一次遮蔽を取り囲む更なる壁と、更なる壁を取り囲む格納容器と、格納容器を取り囲む建屋壁とを備える。原子炉容器は典型的には１０〜２０ｃｍ（４〜８インチ）の厚さの鋼鉄を備える。一次遮蔽は典型的には、各々が厚さ３．８ｍｍ（１．５インチ）の内部鋼鉄ライニングおよび外部の鋼鉄ライニングを有する、厚さ１．２２ｍ（４フィート）の鉛含有コンクリート壁を備える。更なる壁は典型的には厚さ１．５２ｍ（５フィート）の鉄筋コンクリートを備える。格納容器は典型的には厚さ３．８ｍｍ（１．５インチ）の鋼鉄を備え、建屋壁は典型的には厚さ０．９１ｍ（３フィート）の鉄筋コンクリートを備える。
【背景技術】
【０００２】
時には生物学的遮蔽として知られる一次遮蔽は、原子炉が稼働中の場合は、原子炉から周囲環境への中性子束の放出を防止するために、および原子炉が停止中の場合は、照射された圧力／原子炉容器からのガンマ線を阻止するために配置されている。一次遮蔽は、原子炉が検査のために停止中の場合は、人間への放射線量を防止し、更に、原子炉が稼働中の場合は、原子力発電所の近傍の構造材料および他の構成要素が照射されることを防止するために設計されている。
【０００３】
一次遮蔽は主としてコンクリートを含むが、コンクリートは高レベルの中性子遮蔽を提供せず、従って一次遮蔽は比較的大量のコンクリートを必要とし、よってコンクリートは比較的厚くなければならない。コンクリートの利点は、コンクリートが比較的安価なことである。中性子遮蔽のために使用する材料の量を最少化しながら、中性子遮蔽の程度を最大化するには、一次遮蔽は最適化されていない。
【発明の概要】
【０００４】
従って、本開示は、上述の問題を削減または克服する一次遮蔽を有する原子炉を提供すること目指している。
第１の態様によると、原子炉を備える原子力発電所が提供され、原子炉は、原子炉燃料要素、原子炉を取り囲む原子炉容器、および原子炉容器を取り囲む一次遮蔽を備え、原子炉燃料要素は、第１の高さと、第１の高さよりも上方にある第２の高さとの間に配置されており、一次遮蔽は少なくとも原子炉容器の周りにリングを形成し、一次遮蔽は、基部、中間部、および頂部を備え、基部、中間部、および頂部は各々、原子炉容器の周囲に円周方向に連続して延びており、一次遮蔽の基部は、第１の高さに、またはその下方に上側高さを有し、基部はコンクリートを含み、一次遮蔽の頂部は、第２の高さに、またはその上方に下側高さを有し、頂部はコンクリートを含み、一次遮蔽の中間部は、基部と頂部との間に垂直に配置されており、中間部は、少なくとも１つの支持構造と、タングステン、ホウ素、銀、インジウム、ハフニウムまたはカドミウムを含有するマトリックス材料とを含み、少なくとも１つの支持構造が一次遮蔽の頂部と底部との間に延びている。
【０００５】
少なくとも１つの支持構造は、内部コンクリート部材および外部コンクリート部材を備えてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、内部コンクリート部材と外部コンクリート部材との間に配置されてもよい。
【０００６】
少なくとも１つの支持構造は、内部鋼鉄部材および外部鋼鉄部材を備えてもよい。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、内部鋼鉄部材と外部鋼鉄部材との間に配置されてもよい。
【０００７】
少なくとも１つの支持部材は、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材、および外部鉄骨鉄筋コンクリート部材を備えてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材と外部鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置されてもよい。
【０００８】
少なくとも１つの支持部材は、内部コンクリート部材、中間コンクリート部材、および外部コンクリート部材を備えてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、前記内部コンクリート部材と前記中間コンクリート部材との間に配置され、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、前記中間コンクリート部材と前記外部コンクリート部材との間に配置されてもよい。
【０００９】
少なくとも１つの支持部材は、内部鋼鉄部材、中間鋼鉄部材、および外部鋼鉄部材を備えてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、内部鋼鉄部材と中間鋼鉄部材との間に配置され、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、中間鋼鉄部材と外部鋼鉄部材との間に配置されてもよい。
【００１０】
少なくとも１つの支持部材は、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材、中間鉄骨鉄筋コンクリート部材、および外部鉄骨鉄筋コンクリート部材を備えてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材と中間鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置され、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、中間鉄骨鉄筋コンクリート部材と外部鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置されてもよい。
【００１１】
マトリックス材料は、ポリマー材料を含み得る。ポリマー材料はポリプロピレンまたはポリテンを含み得る。タングステンまたはホウ素はマトリックス材料、例えばポリマー材料の全体にわたって、粉末としてまたは粒子として分散されていてもよい。マトリックス材料はタングステンおよびホウ素の両方を含有し得る。マトリックス材料は、タングステンカーバイド、炭化ホウ素、窒化ホウ素、または炭窒化ホウ素を含有し得る。マトリックス材料は、他の好適な化合物としてタングステンおよび／またはホウ素を含有し得る。
【００１２】
一次遮蔽は、内部鋼鉄ライニングおよび外部鋼鉄ライニングを備えてもよく、基部、中間部、および頂部は、内部鋼鉄ライニングと外部鋼鉄ライニングとの間に挟まれてもよい。
【００１３】
中間部は、半径方向内側表面および半径方向外側表面を有してもよく、中間部は半径方向外側表面において、半径方向内側表面と同じ垂直（または鉛直）高さを有してもよい。
中間部は、半径方向内側表面および半径方向外側表面を有してもよく、中間部は半径方向外側表面において、半径方向内側表面よりも大きい垂直（または鉛直）高さを有してもよい。
【００１４】
中間部は、半径方向内側表面および半径方向外側表面を有してもよく、中間部は半径方向内側表面において、半径方向外側表面よりも大きい垂直（または鉛直）高さを有してもよい。
【００１５】
更なる壁が一次遮蔽を取り囲み、格納容器が更なる壁を取り囲み、および建屋壁が格納容器を取り囲んでいてもよい。
原子炉は加圧水型原子炉または沸騰水型原子炉であってもよい。
【００１６】
原子炉は小型モジュール炉であってもよい。
小型モジュール原子炉は最大５００ＭＷｅを生成し得る。
小型モジュール原子炉は２２０〜４４０ＭＷｅを生成し得る。
【００１７】
当業者は、相互排他的である場合を除き、上述の態様のうちのいずれかの１つに関連して説明された特徴を、必要な変更を加えて、いずれかの他の態様に適用され得ることを理解するであろう。それに加えて、相互排他的である場合を除き、本明細書に記載されたいかなる特徴も、いかなる態様に適用してもよく、および／または本明細書に記載されたいかなる他の特徴と組み合わせてもよい。
【００１８】
ここで実施形態を、図面を参照して、あくまで一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示による原子力発電所の側面断面図である。
【図２】図１に示す原子力発電所の一部の拡大側面断面図である。
【図３】図１に示す原子力発電所の一部の代替の拡大側面断面図である。
【図４】図１に示す原子力発電所の一部の別の代替の拡大側面断面図である。
【図５】図１に示す原子力発電所の一部の更なる代替の拡大側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、原子炉１２、原子炉１２を取り囲む原子炉容器１６、および原子炉容器１６を取り囲む一次遮蔽１８を備える原子力発電所１０を示す。原子炉１２は原子炉燃料要素１４を備える。更なる壁２０が一次遮蔽１８を取り囲み、格納容器２２が更なる壁２０を取り囲み、建屋壁２４が格納容器２２を取り囲んでいる。一次遮蔽１８は少なくとも原子炉容器１６の周りにリングを形成する。原子炉容器１６は主部分１７および蓋１９を備える。原子力発電所１０はまた、一次回路２５、熱交換器２６、二次回路２７、タービン２８、および発電機２９を備える。一次回路２５内の一次流体は原子炉１２によって加熱される。一次流体はパイプ２５Ａを通って原子炉１２から熱交換器２６に流れ、そこで熱交換器は二次回路２７内の二次流体を加熱する。一次回路２５内の一次流体はパイプ２５Ｂを通って熱交換器２６から原子炉１２に流れる。二次回路２７内の加熱された二次流体は、パイプ２７Ａを通ってタービン２８に流れタービン２８を駆動し、ひいてはタービンは発電機２９を駆動して電気を発生させる。例えば二次流体は水であり、加熱された二次流体は蒸気であり、タービン２８は蒸気タービン２８である。代替として、タービン２８は他の目的のために駆動を提供してもよい。原子炉１２は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）、または加圧水型原子炉（ＰＷＲ）であってもよい。原子力発電所１０が加圧水型原子炉を備える場合は、加圧器があってもよい。原子炉１２は、例えば最大５００ＭＷｅ、例えば２２０〜４４０ＭＷｅを生成する、小型モジュール炉（ＳＭＲ）であってもよい。
【００２１】
図２は一次遮蔽１８の第１の配置をより詳細に示す。原子炉燃料要素１４は、第１の高さＨ１と、第１の高さＨ１よりも上方にある第２の高さＨ２との間に配置されている。第１の高さＨ１および第２の高さＨ２は基部レベル、または基部高さＢに対して測定される。一次遮蔽１８は、基部３０、中間部３２、および頂部３４を備える。基部３０、中間部３２、および頂部３４は各々、原子炉容器１６の周囲に円周方向に連続して延びている。一次遮蔽１８の基部３０は、第１の高さＨ１の下方に配置された上側高さＨ３を有する。基部３０はコンクリートを含む。一次遮蔽１８の頂部３４は、第２の高さＨ２の上方に配置された下側高さＨ４を有する。高さＨ３およびＨ４はまた、基部レベル、または基部高さＢに対して測定される。頂部３４はコンクリートを含む。一次遮蔽１８の中間部３２は、基部３０と頂部３４との間に垂直に配置されている。中間部３２は、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料、および少なくとも１つの支持構造３６を備える。少なくとも１つの支持構造３６が、一次遮蔽１８の頂部３４と、底部３０との間に延びている。少なくとも１つの支持構造３６が、一次遮蔽１８の頂部３４および中間部３２を支持している。一次遮蔽１８は厚さＴを有する。
【００２２】
この例では、少なくとも１つの支持構造３６は、半径方向内側支持構造３６Ａ、半径方向中間支持構造３６Ｂ、および半径方向外側支持構造３６Ｃを備える。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層３２Ａが、半径方向内側支持構造３６Ａと半径方向中間支持構造３６Ｂとの間に配置され、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層３２Ｂが、半径方向中間支持構造３６Ｂと半径方向外側支持構造３６Ｃとの間に配置されている。半径方向内側支持構造３６Ａ、半径方向中間支持構造３６Ｂ、および半径方向外側支持構造３６Ｃは、コンクリートおよび／または鋼鉄を含む。半径方向内側支持構造３６Ａ、半径方向中間支持構造３６Ｂ、および半径方向外側支持構造３６Ｃの各々は、コンクリート、鋼鉄、鉄骨鉄筋コンクリート、または鋼鉄ライニングを有するコンクリートを含み得る。マトリックス材料はポリマー材料を含み得る。ポリマー材料は、ポリプロピレンまたはポリテンを含み得る。ポリマー材料は、また、射出成形され得る任意のポリマー、およびその熱的特性、およびその中性子吸収特性を含み得る。タングステンまたはホウ素はマトリックス材料、例えばポリマー材料の全体にわたって、粉末としてまたは粒子として分散されていてもよい。マトリックス材料はタングステンおよびホウ素の両方を含有し得る。マトリックス材料は、第１の層３２Ａおよび／または第２の層３２Ｂを製造することを不可能にするなどの一次遮蔽１８の中間部３２の材料特性に悪影響を及ぼさないならば、タングステンおよび／またはホウ素を、炭化タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭窒化ホウ素として、または他の好適な化合物として含有し得る。
【００２３】
中間部３２は、半径方向内側表面および半径方向外側表面を有し、中間部３２は、中間部３２の半径方向内側表面において垂直（または鉛直）高さＬ１を有し、半径方向外側表面において垂直（または鉛直）高さＬ２を有し、半径方向外側表面における垂直（または鉛直）高さＬ２は、半径方向内側表面における垂直（または鉛直）高さＬ１よりも大きいことに留意されたい。特に、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層３２Ｂは、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層３２Ａよりも垂直（または鉛直）高さが大きいことに着目されたい。従って、中間部３２は起伏を有する。垂直（または鉛直）高さＬ１＝高さＨ４−高さＨ３、であることにも留意されたい。
【００２４】
第１の例では、半径方向内側支持構造３６Ａは内部コンクリート部材を備え、半径方向中間支持構造３６Ｂは中間コンクリート部材を備え、半径方向外側支持構造３６Ｃは外部コンクリート部材を備え、タングステンまたはホウ素を含有するポリマーマトリックスの第１の層３２Ａは、内部コンクリート部材と中間コンクリート部材との間に挟まれており、タングステンまたはホウ素を含有するポリマーマトリックスの第２の層３２Ｂは、中間コンクリート部材と外部コンクリート部材との間に挟まれている。加えて、内側鋼鉄ライニングが一次遮蔽１８の内側表面上に設けられていてもよく、外側鋼鉄ライニングが一次遮蔽１８の外側表面上に設けられていてもよい。
【００２５】
第２の例では、半径方向内側支持構造３６Ａは内部鉄骨鉄筋コンクリート部材を備え、半径方向中間支持構造３６Ｂは中間鉄骨鉄筋コンクリート部材を備え、半径方向外側支持構造３６Ｃは外部鉄骨鉄筋コンクリート部材を備え、タングステンまたはホウ素を含有するポリマーマトリックスの第１の層３２Ａは、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材と中間鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に挟まれており、タングステンまたはホウ素を含有するポリマーマトリックスの第２の層３２Ｂは、中間鉄骨鉄筋コンクリート部材と外部鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に挟まれている。加えて、内側鋼鉄ライニングが一次遮蔽１８の内側表面上に設けられていてもよく、外側鋼鉄ライニングが一次遮蔽１８の外側表面上に設けられていてもよい。
【００２６】
従って、一次遮蔽１８は、中性子束が最も高い原子炉容器１６の領域の周りを遮蔽するために、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料を含む。この領域での一次遮蔽１８に対する構造的要件は、コンクリートおよび／または鋼鉄の支持構造３６Ａ、３６Ｂ、および３６Ｃによって設けられ、一方で、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層３２Ａおよび第２の層３２Ｂを使用して、この領域における一次遮蔽１８の厚さの大部分を構成し、原子炉１２が稼働中の場合は、原子炉１２から周囲環境への中性子束の放出を防止し、原子炉１２が停止中の場合は、照射された圧力／原子炉容器１６からのガンマ線を阻止する。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層３２Ａおよび第２の層３２Ｂはまた、原子炉１２が検査のために停止中の場合は、人間への放射線量を防止し、また原子炉１２が稼働中の場合は、原子力発電所１０の近傍の構造材料および他の構成要素が放射線が照射されることを防止する。
【００２７】
一次遮蔽１８は、コンクリートと比較して、マトリックス材料内のタングステンの優れた遮蔽特性を利用して、一次遮蔽１８の厚さを最大５０％削減している。一次遮蔽１８は例えば６０．９６〜９１．４４ｃｍ（２〜３フィート）の厚さＴを有する。これが、一次遮蔽１８によって占められる空間の大幅な削減をもたらし、これにより、原子炉１２を取り囲む構成要素、例えば熱交換器２６、加圧器を、原子炉１２に、より接近させて配置することが可能になる。これにより、配管の長さが減り、配管の破損の確率が減少し、原子炉１２および原子力発電所１０の耐用年数の終わりに処理すべき放射性廃棄物の量が減る。一次遮蔽１８は、コンクリートおよび／または鋼鉄３２Ａ、３２Ｂ、および３２Ｃの支持構造の優れた構造的特性を利用して、事故の場合に、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層３２Ａおよび第２の層３２Ｂを保護する。これがまた、タングステンまたはホウ素の必要量を減らし、よってコストを大幅に減らし、一方でタングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の遮蔽の利点が保持される。一次遮蔽１８の起伏を有する中間部３２は、原子炉１２から放出される最大中性子束に整合しており、例えば第１の層３２Ａおよび第２の層３２Ｂにおいて、タングステンまたはホウ素をベースとするマトリックス材料を最小量で使用されるように設計されている。
【００２８】
図３は一次遮蔽１８Ａの第２の配置をより詳細に示す。一次遮蔽１８Ａの第２の配置は、図２に示す一次遮蔽１８と実質的に同一であり、類似の部分は類似の数字で示している。一次遮蔽１８Ａが異なるのは、少なくとも１つの支持構造３６が、半径方向内側支持構造３６Ａおよび半径方向外側支持構造３６Ｃのみを備えることである。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層３２Ｃが、半径方向内側支持構造３６Ａと半径方向外側支持構造３６Ｃとの間に配置されている。半径方向内側支持構造３６Ａおよび半径方向外側支持構造３６Ｃは、コンクリートおよび／または鋼鉄を含む。半径方向内側支持構造３６Ａおよび半径方向外側支持構造３６Ｃの各々は、コンクリート、鋼鉄、鉄骨鉄筋コンクリート、または鋼鉄ライニングを有するコンクリートを含み得る。マトリックス材料はポリマー材料を含み得る。ポリマー材料は、ポリプロピレンまたはポリテンを含み得る。ポリマー材料は、また、射出成形され得る任意のポリマー、およびその熱的特性、およびその中性子吸収特性を含み得る。タングステンまたはホウ素はマトリックス材料、例えばポリマー材料の全体にわたって、粉末としてまたは粒子として分散されていてもよい。マトリックス材料はタングステンおよびホウ素の両方を含有し得る。マトリックス材料は、単一の層３２Ｃを製造することを不可能にするように一次遮蔽１８の中間部３２の材料特性に悪影響を及ぼさないならば、タングステンおよび／またはホウ素を、炭化タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭窒化ホウ素として、または他の好適な化合物として含有し得る。
【００２９】
再び、中間部３２は半径方向内側表面および半径方向外側表面を有し、中間部３２は、中間部３２の半径方向内側表面において垂直（または鉛直）高さＬ１を有し、半径方向外側表面において垂直（または鉛直）高さＬ２を有し、半径方向外側表面における垂直（または鉛直）高さＬ２は、半径方向内側表面における垂直（または鉛直）高さＬ１よりも大きいことに留意されたい。特に、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層３２Ｃは、半径方向内側表面よりも半径方向外側表面により近いほど、垂直（または鉛直）高さがより大きいことに着目されたい。従って、中間部３２は起伏を有する。垂直（または鉛直）高さＬ１＝高さＨ４−高さＨ３、であることにも留意されたい。
【００３０】
図４は一次遮蔽１８Ｂの第３の配置をより詳細に示す。一次遮蔽１８Ｂの第３の配置は、図２に示す一次遮蔽１８と実質的に同一であり、類似の部分は類似の数字で示している。
【００３１】
一次遮蔽１８Ｂが異なるのは、中間部３２は半径方向内側表面および半径方向外側表面を有し、中間部３２は、中間部３２の半径方向内側表面において垂直（または鉛直）高さＬ１を有し、半径方向外側表面において垂直（または鉛直）高さＬ２を有し、半径方向外側表面における垂直（または鉛直）高さＬ２は、半径方向内側表面における垂直（または鉛直）高さＬ１と同一であることである。垂直（または鉛直）高さＬ１＝垂直（または鉛直）高さＬ２＝高さＨ４−高さＨ３、であることにも留意されたい。特に、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層３２Ａは、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層３２Ｂと同一の垂直（または鉛直）高さを有することに着目されたい。代替として、半径方向中間支持構造がない配置において、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、半径方向内側支持構造と半径方向外側支持構造との間に設けられていてもよい。
【００３２】
図５は一次遮蔽１８Ｃの第４の配置をより詳細に示す。一次遮蔽１８Ｃの第４の配置は、図２に示す一次遮蔽１８と実質的に同一であり、類似の部分は類似の数字で示している。
【００３３】
一次遮蔽１８Ｃが異なるのは、中間部３２は半径方向内側表面および半径方向外側表面を有し、中間部３２は、中間部３２の半径方向内側表面において垂直（または鉛直）高さＬ１を有し、半径方向外側表面において垂直（または鉛直）高さＬ２を有し、半径方向内側表面における垂直（または鉛直）高さＬ１は、半径方向外側表面における垂直（または鉛直）高さＬ２よりも大きいことである。垂直（または鉛直）高さＬ２＝高さＨ４−高さＨ３、であることにも留意されたい。
【００３４】
特に、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層３２Ａは、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層３２Ｂよりも大きい垂直（または鉛直）高さを有することに着目されたい。従って、中間部３２は起伏を有する。代替として、半径方向中間支持構造がない配置において、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、半径方向内側支持構造と半径方向外側支持構造との間に配置されていてもよい。
【００３５】
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、内部鋼鉄部材と中間鋼鉄部材との間に配置されていてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、中間鋼鉄部材と外部鋼鉄部材との間に配置されていてもよい。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、内部コンクリート部材と中間コンクリート部材との間に配置されていてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、中間コンクリート部材と外部コンクリート部材との間に配置されていてもよい。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第１の層が、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材と中間鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置されていてもよく、タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の第２の層が、中間鉄骨鉄筋コンクリート部材と外部鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置されていてもよい。
【００３６】
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、内部鋼鉄部材と外部鋼鉄部材との間に配置されていてもよい。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、内部コンクリート部材と外部コンクリート部材との間に配置されていてもよい。タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料の単一の層が、内部鉄骨鉄筋コンクリート部材と外部鉄骨鉄筋コンクリート部材との間に配置されていてもよい。
【００３７】
一次遮蔽は内部鋼鉄ライニングおよび外部鋼鉄ライニングを備えてもよく、基部、中間部、および頂部は、内部鋼鉄ライニングと外部鋼鉄ライニングとの間に挟まれていてもよい。
【００３８】
本開示では、支持構造に対して鋼鉄の使用について言及したが、任意の他の好適な金属、例えば、ニッケル、アルミニウム、鉛、チタン等を同様に使用することが可能であり得る。
【００３９】
鋼鉄製または金属製の支持構造、例えば中間支持構造など、適切な状況において骨組みを備え得る。
本開示は、内部支持構造と外部支持構造との間に挟まれている、タングステンおよび／またはホウ素を含有するマトリックス材料について言及したが、タングステンおよび／またはホウ素を含有するマトリックス材料の層が中間領域において一次遮蔽の内部表面に固定されるか、もしくは、タングステンおよび／またはホウ素を含有するマトリックス材料の層が中間領域において一次遮蔽の外部表面に固定され、または、タングステンおよび／またはホウ素を含有するマトリックス材料の層が中間領域において一次遮蔽の内部表面に固定され、かつ、タングステンおよび／またはホウ素を含有するマトリックス材料の層が中間領域において一次遮蔽の外部表面に固定される、ことが可能であり得る。
【００４０】
タングステンまたはホウ素を含有するマトリックス材料は、一次遮蔽の中間部の支持構造の内部に完全に入れられており、視認できず、例えば直接アクセスできず、よって一次遮蔽の中間部の支持構造によって保護されている。
【００４１】
１つまたは複数の他の好適な中性子吸収材料、例えば銀、インジウム、ハフニウムまたはカドミウムを、これら材料のコスト、およびそれらがポリマー材料の製造性に影響するかどうかを考慮して、マトリックス材料内で使用することが可能であり得る。
【００４２】
金属などの他のマトリックス材料を使用することが可能であり得る。好適な金属のマトリックス材料は、例えば鋼鉄、ステンレス鋼、軟鋼、チタン、またはアルミニウムである。
【００４３】
本開示では、熱交換器２６、タービン２８、および発電機２９は建屋壁２４の外側に配置されているものと言及したが、それらのうちの１つまたは複数が建屋壁２４の内側に配置されていることが可能な場合があり、それらは更なる壁２０の内側にあって、かつ更なる壁２０によって取り囲まれて配置されていてもよい。
【００４４】
本発明は上述の実施形態に限定されないことが理解され、また本明細書に記載の概念から逸脱しない範囲で、様々な修正および改善を行うことができる。相互排他的である場合を除き、任意の特徴を個別に、または他の任意の特徴と組み合わせて用いてもよく、本開示は、本明細書に記載された１つまたは複数の特徴の組合せおよび副次的組合せの全てに拡張され、かつそれらを含む。
【符号の説明】
【００４５】
１０  原子力発電所
１２  原子炉
１４  原子炉燃料要素
１６  原子炉容器
１７  主部分
１８  一次遮蔽（一次遮蔽部）
１８Ａ  一次遮蔽（一次遮蔽部）
１８Ｂ  一次遮蔽（一次遮蔽部）
１８Ｃ  一次遮蔽（一次遮蔽部）
１９  蓋
２０  壁
２２  格納容器
２４  建屋壁
２５  一次回路
２５Ａ  パイプ
２５Ｂ  パイプ
２６  熱交換器
２７  二次回路
２７Ａ  パイプ
２８  タービン
２９  発電機
３０  底部
３０  基部
３２  中間部
３２Ａ  第１の層
３２Ｂ  第２の層
３２Ｃ  単一の層
３４  頂部
３６  支持構造
３６Ａ  半径方向内側支持構造
３６Ｂ  半径方向中間支持構造
３６Ｃ  半径方向外側支持構造
Ｂ  基部高さ
Ｈ１  第１の高さ
Ｈ２  第２の高さ
Ｈ３  上側高さ
Ｈ４  下側高さ
Ｌ１  垂直高さ（鉛直高さ）
Ｌ２  垂直高さ（鉛直高さ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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