(57)【要約】      （修正有）【課題】米国NRCは燃料満載ジェット機激突に耐えられる原子力発電所を模索しているから、原子力船は燃料満載ジェット機激突に耐えられるようにして、各国人々から受け入れられるようにしたい。世界を航行している原子力空母以上の耐力を持たせたい。【解決手段】飛行機で貨物の積み下ろしができるように平坦甲板１０２を有し、船壁１０１と平坦甲板１０２とで覆われた船の躯体と浮力外套１０６とで形成される空間に浮体１０５を設けるとともに、この空間の圧力調整可能な圧搾空気の圧力調整と、浮力外套１０６に取り付けた潜航翼１０３の角度調節により浅水没できる原子力船にする。【選択図】図４
2010208449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船壁（１０１）と平坦甲板（１０２）とで覆われた船の躯体と浮力外套（１０６）とで形成される空間に浮体（１０５）と圧搾空気（１０７）を装荷し圧搾空気（１０７）の圧力調節及び浮力外套（１０６）に敷設した潜行翼（１０３）の角度調節とにより浅水没させ、原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器を介して発生した高温高圧の蒸気を復水器（５０３）に排気することにより蒸気タービン（５０２）を回転させ仕事を終えた排気を復水器（５０３）で水に凝縮して電動の給水ポンプ（５０５）で昇圧して原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器に戻し、船外または船体内壁内側に固着せし冷却器（５１１）で冷却した真水（５１２）を復水器内管（５０３１）に電動の真水ポンプ（５２０）で循環させ、当該蒸気タービン（５０２）に接続した発電機（５２１）による電力で電動推進モータ（５１３）を回転させプロペラ（１０８）を回転させることにより船を推進することを特徴とせる燃料満載ジェット機激突対応プロペラ推進原子力船。
【請求項２】
船壁（１０１）と平坦甲板（１０２）とで覆われた船の躯体と浮力外套（１０６）とで形成される空間に浮体（１０５）と圧搾空気（１０７）を装荷し圧搾空気（１０７）の圧力調節及び浮力外套（１０６）に敷設した潜行翼（１０３）の角度調節とにより浅水没させ、原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器を介して発生した高温高圧の蒸気を復水器（５０３）に排気することにより蒸気タービン（５０２）を回転させ仕事を終えた排気を復水器（５０３）で水に凝縮して電動の給水ポンプ（５０５）で昇圧して原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器に戻し、当該蒸気タービン（５０２）に接続した海水高速ポンプ（５２０１）が浮力外套（１０６）内に設けた外套内海水吸引口（６１１）から海水を復水器内管（５０３１）に吸引すると共に吸引海水を高速にし、当該高速海水を複数のノズル（６１６）からデフューザ付ジェットポンプ(６１５)入口に噴射し周囲の海水をも巻き込んでデフューザ付ジェットポンプ(６１５)出口から高圧大量の海水を噴出することにより船を推進することを特徴とせる燃料満載ジェット機激突対応ジェット噴射原子力船。
【請求項３】
酸化カドミウムまたは酸化ガドリニウムからなる固体可燃性毒物酸化物と酸化ベリリウムからなる固体減速材酸化物との固体混合酸化物からなる内側調節ペレット（１）を内側に配置し外周を軽水炉使用済み核燃料から抽出したプルトニム組成のプルトニムとウランとの混合酸化物核燃料または濃縮度が20wt%以下の二酸化濃縮ウランからなる外側核燃料ペレット（２）とした低反応度係数のペレットをジルコニウム合金製の被覆管(３)に多数個充填した低反応度係数核燃料棒（１１）を、被覆管（３）間隙が1mm〜1.3mmの範囲で多数本正方格子状に配列しジルコニウム合金製のチャンネルボックス（12）内に束ねた低反応度係数の燃料集合体（９１５）4体を上部正方格子板（９１７）の格子毎の空間に正方格子状に整列させ、上部正方格子板（９１７）の交点の周りの4体の低反応度係数の燃料集合体（９１５）を束ね爪（９１８）で固定し、制御翼駆動システムで出力制御することにより圧力65気圧以下で287℃の過熱蒸気を発生させることを特徴とする過熱蒸気沸騰水型原子炉(901)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力推進貨物船に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力推進貨物船「むつ」の放射線漏れを放射能漏れと誤報道されたために、原子力推進貨物船の継続的建造はその後行われていないが「むつ」の概要（非特許文献１、２）を以下に示す。
図１は原子力船の原理図である。原子炉に内蔵せる核燃料燃焼により発生した高温高圧水が熱交換器に導かれ高温高圧の蒸気を発生させる。高温高圧の蒸気は蒸気タービンに導かれ蒸気タービンを回転させ低温低圧の蒸気を復水器に排気し、復水器内で低温低圧の水に凝縮される。蒸気タービンの回転がスクリューを回転させ船を推進させる。復水器内で低温低圧で凝縮された水は、再び蒸気発生器に戻り原子炉からの高温高圧水で蒸気になる。
図２は「むつ」の原子炉として採用された加圧水型原子炉の概観図である。原子炉の出力は、中性子吸収材からなる制御棒を炉心に出し入れして調節する。原子炉容器で密封された原子炉の炉心に内蔵せる核燃料燃焼により発生した高温高圧水から蒸気が発生しないように加圧器で圧力を調節している。図1で示された熱交換器と蒸気発生器とは同じものである。復水器から蒸気発生器へポンプで昇圧して水を戻す。蒸気発生器から原子炉へ１次冷却水ポンプで昇圧して水を戻す。核燃料を内蔵せる原子炉容器、加圧器、蒸気発生器、１次冷却水ポンプは格納容器に収められている。
【非特許文献１】：コロナ社、1975年、都甲著「原子動力」
【非特許文献２】：ERC出版、1996年、安藤著「原子力船むつ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
石油燃料不足による生活必需品の輸出入が滞り国民の安全、安心が脅かされたことがある。漁船用燃料高騰で漁業業者の不満も生じたことがある。いつ、再燃するか分からない。
地球温暖化抑止対応として、各方面で炭酸ガスの削減が注目されている。化石燃料の削減が重要になってきている。陸上輸送における化石燃料の削減が実施されつつあるが海上輸送における化石燃料の削減は注目されていない。原子力貨物船が再び検討されてしかるべきである。
なお、最近の自爆テロに関連して、燃料満載ジェット機激突に耐えられる商用炉が模索され出している。従来の原子力船では各国人々から受け入れられなくなる恐れがある。燃料満載ジェット機激突に耐えられるような原子力貨物船を必要とする。
「むつ」の原子炉として採用された加圧水型原子炉に代えて簡素な沸騰水型原子炉したい。できれば商用沸騰水型原子炉に使われている部品（例えば燃料集合体）に類似のものを使えば安くなろう。燃料満載ジェット機激突に耐えられるようにした費用と簡素な沸騰水型原子炉にしとこととで費用が相殺できると考えられる。
図3は、商用沸騰水型原子炉の概観図である（非特許文献３）。加圧器、蒸気発生器がなく簡素化できる可能性がある。制御棒駆動機構で上下される中性子吸収材からなる制御棒を炉心に出し入れして原子炉の出力を調節する。原子炉容器に装荷した燃料集合体に内蔵せる核燃料燃焼により高温高圧蒸気が発生する。高温高圧の蒸気は蒸気タービンに導かれ蒸気タービンを回転させ仕事を終えて低温低圧になった蒸気を復水器に排気し、復水器内で低温低圧の水に凝縮され、再び原子炉に戻り高温高圧蒸気になる。原子炉内の水の1部を原子炉容器の外に引き出し再循環ポンプで高速にして、ジェットポンプに放出して周囲の水を吸い込み、燃料集合体の底部から燃料集合体に冷却水を送り込み燃料集合体からの熱を蒸気として受熱する。核燃料を内蔵する原子炉容器、再循環ポンプは格納容器に収められている。なお、商用沸騰水型原子炉は液体の水と飽和蒸気が共存する二相流を発生させるため、液体の水と気体の飽和蒸気とを分離するための気水分離器と、飽和蒸気中の湿分を除去するための蒸気乾燥器とが必要である。
【非特許文献３】：大河出版、1980年、応用機械工学編集部「原子力と設計技術」。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
燃料満載ジェット機激突に対応した原子力船として、以下に記す燃料満載ジェット機激突対応プロペラ推進原子力船にする。
高温高圧の蒸気発生には、原子炉（５０１）から直接であれば沸騰水型原子炉であり、原子炉（５０１）から蒸気発生器を介してなら加圧水型原子炉である。
燃料満載ジェット機激突に耐えられるように、船を浅く水没させる。浅い水没は高度の水密性を必要としないから安価である。激突の機会を減らすために、飛行機で貨物の積み下ろしが迅速にできるように平坦甲板（１０２）とする。長期間水没航行が可能なように原子力船でなければならない。
船の浮力確保は、船壁（１０１）と平坦甲板（１０２）とで覆われた船の躯体と浮力外套（１０６）とで形成される空間に海水より密度の小さい多孔質物質や発泡スチロール製の浮体（１０５）と圧搾空気（１０７）とを装荷する。圧搾空気（１０７）の圧力調節及び浮力外套（１０６）に敷設した潜行翼（１０３）の角度調節とで当該原子力船の浅水没を調節する。半水没船から飛行艇を離発着させて貨物を積み上げ下ろしすれば効率が上がる。
原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器を介して発生した高温高圧の蒸気を復水器（５０３）に排気することにより蒸気タービン（５０２）を回転させ仕事を終えた排気を復水器（５０３）で水に凝縮して電動の給水ポンプ（５０５）で昇圧して原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器に戻し、船外または船体内壁内側に固着せし冷却器（５１１）で冷却した真水（５１２）を復水器内管（５０３１）に電動の真水ポンプ（５２０）で循環させる。
当該蒸気タービン（５０２）に接続した発電機（５２１）による電力で電動推進モータ（５１３）を回転させプロペラ（１０８）を回転させることにより船を推進する。
燃料満載ジェット機激突に対応した原子力船として、以下に記す燃料満載ジェット機激突対応ジェット噴射原子力船にする。
燃料満載ジェット機激突に耐えられるように、船を浅く水没させる。激突の機会を減らすために、飛行機による貨物積み下ろしが可能なように平坦甲板（１０２）とする。船の浮力確保は、船壁（１０１）と平坦甲板（１０２）とで覆われた船の躯体と浮力外套（１０６）とで形成される空間に海水より密度の小さい多孔質物質や発泡スチロール製の浮体（１０５）と圧搾空気（１０７）とを装荷する。圧搾空気（１０７）の圧力調節及び浮力外套（１０６）に敷設した潜行翼（１０３）の角度調節とで当該原子力船の浅水没調節をする。
原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器を介して発生した高温高圧の蒸気を復水器（５０３）に排気することにより蒸気タービン（５０２）を回転させ仕事を終えた排気を復水器（５０３）で水に凝縮して電動の給水ポンプ（５０５）で昇圧して原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器に戻す。
当該蒸気タービン（５０２）に接続した海水高速ポンプ（５２０１）が浮力外套（１０６）内に設けた外套内海水吸引口（６１１）から海水を復水内管（５０３１）に吸引すると共に吸引海水を高速にし、当該高速海水を複数のノズル（６１６）からデフューザ付ジェットポンプ(６１５)入口に噴射し周囲の海水をも巻き込んでデフューザ付ジェットポンプ(６１５)出口から高圧大量の海水を噴出することにより船を推進する。
原子力船の原子炉（５０１）は、過熱蒸気沸騰水型原子炉（９０１）にすると簡素化できる。
酸化カドミウム（中性子吸収による化学変化無し。安い。）または酸化ガドリニウムからなる固体可燃性毒物酸化物と固体減速材酸化物（酸化ベリリウム）との固体混合酸化物からなる内側調節ペレット（１）を内側に配置し外周を軽水炉使用済み核燃料から抽出したプルトニム組成のプルトニムとウランとの混合酸化物核燃料（軽水炉使用済み燃料抽出プルトニウム組成で富化度20wt%〜45wt%のプルトニムとウランの混合酸化物核燃料であるMOX）または濃縮度が１０ｗｔ％〜2０wt%の二酸化濃縮ウラン（核兵器にし難く研究炉用に許容される濃縮度は２０ｗｔ％以下）なる外側核燃料ペレット（２）とした低反応度係数のペレットをジルコニウム合金製の被覆管(３)に多数個充填して低反応度係数核燃料棒（１１）とする。当該低反応度係数核燃料棒（１１）を被覆管（３）間隙が1mm〜1.3mm（除熱可能範囲で液体から蒸気への変化量小さくする）の範囲で多数本正方格子状に配列しジルコニウム合金製のチャンネルボックス（12）内に束ねて低反応度係数の燃料集合体（９１５）とする。上部正方格子板（９１７）の格子毎の空間に当該低反応度係数の燃料集合体（９１５）4体を正方格子状に整列させる。上部正方格子板（９１７）の交点の周りの4体の低反応度係数の燃料集合体（９１５）を束ね爪（９１８）で固定する。制御翼駆動システムで出力制御することにより圧力65気圧以下で287℃の過熱蒸気を発生させることを特徴とする過熱蒸気沸騰水型原子炉(901)。
簡素化の観点から気水分離器とドライヤーを削除するために炉心冷却材出口は過熱蒸気（現行沸騰水型原子炉の出口蒸気は、蒸気温度287℃の70気圧飽和蒸気である。本発明の過熱蒸気沸騰水型原子炉(901) の出口蒸気は、蒸気温度287℃の65気圧過熱蒸気である（むつの蒸気発生器出口蒸気は40気圧飽和蒸気である）。
【発明の効果】
【０００５】
高度の水密性を施すことなく原子力船を浅く水没させたため、燃料満載ジェット機が激突してきても、周囲の海水により衝撃力が和らげられる。
石油高騰による自衛隊の訓練不足の時を狙って海上封鎖された場合でも水没型原子力船であれば封鎖を突破して老人婦女子の生活必需品を輸入することができる。
浅く水没させたため海洋の気象変動による影響が受け難くなり、大きな船体強度を必要としなくなり、気象に関係なく航海計画を立てられることとあいまってコスト低減ができた。
蒸気タービン（５０２）の排気を真水（５１２）で冷却できたことは、船内に海水を引き入れなくて済むから海水腐食問題が軽減されることと、船の躯体からの穴はプロペラ（１０８）に通じる部分だけとなり高い水密性を確保できた。
ジェット噴射原子力船では、浮力外套（１０６）内に設けし外套内海水吸引口（６１１）から海水を吸引するため燃料満載ジェット機から漏出した灯油の影響が少ないし、沸騰水型原子炉で実績のあるデフューザ付ジェットポンプ(６１５)は吐出する水量に比べて吸引する水量が少ないため、海水に適用した場合海水高速ポンプ（５２０１）周りの海水腐食問題が軽減される。
沸騰水型原子炉を採用すれば、加圧器無し、蒸気発生器なしに簡素化できる。過熱蒸気を発生させる沸騰水型原子炉を採用すれば、気水分離器無し、ドライヤー無しにできる。
太平洋ハイウエイ航路、環太平洋航路、インド洋ハイウエイ航路を設定すれば原子力高速船の効率が上がる。殆ど手付かずの太洋の真ん中が大いに利用できる。
海賊や狭い海峡事故を防ぐためのインフラ費用が少なくてすむ。
原子力高速船による搬送は、貨物の在庫期間を短縮させ無駄な在庫費用を減らせるし、新鮮な物資の供給が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
燃料満載ジェット機激突に対して原子力船を防護することができた。
【実施例１】
【０００７】
図４は、本発明の燃料満載ジェット機激突対応プロペラ推進原子力船の概観図である。船壁（１０１）と平坦甲板（１０２）とで覆われた船の躯体の全長のほぼ中央部に原子炉（５０１）を設置する。平坦甲板（１０２）から下の船の躯体の外側を浮力外套（１０６）で覆う。浮力外套（１０６）と躯体とで形成される空間に発泡スチロールや中空球で作られた浮体（１０５）と圧搾空気（１０７）を充填し浮力を確保する。圧搾空気（１０７）の調節により浮上と水没を調節する。船の浮力は浮力外套（１０６）に敷設した潜行翼（１０３）の角度でも調節する。船の方向は方向舵（１０４）で調節する。プロペラ（１０８）の回転で船は推進する。
原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器で発生した高温高圧の蒸気は複数本の蒸気管（５３１）を通って蒸気タービン（５０２）に行き蒸気タービン（５０２）を回転させ、当該蒸気タービン（５０２）に接続している発電機（５２１）で発電する。仕事を終えて低温低圧になった蒸気は復水器（５０３）に排気され冷却されて液体になる。液体の水は複数本の給水管（５３２）を通って電動の給水ポンプ（５０５）で加圧され給水加熱器（５０６）で昇温されて原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器に戻る。原子炉（５０１）は頑丈で気密な格納容器（５０７）に内蔵される。格納容器（５０７）に原子炉（５０１）だけでなく蒸気タービン（５０２）や復水器（５０３）を配置する場合は広い余剰空間が得られるから、冷却材喪失事故等の際には漏洩した蒸気を格納容器（５０７）内に余裕を持って格納することができる。
船外または船体内壁の内側に固着せし冷却器（５１１）で冷やされた真水（５１２）は、低温配管（５１５）を通して復水器内管（５０３１）内に電動の真水ポンプ（５２０）で吸い込まれ、蒸気タービン（５０２）で仕事を終えた排気を凝縮させる。蒸気タービン（５０２）排気で昇温した真水（５１２）は復水器内管（５０３１）から高温配管（５１４）を通って冷却器（５１１）に吐き出される。
発電機（５２１）による電力で電動推進モータ（５１３）を回転させクラッチ２（５５４）を介してプロペラ（１０８）を回転させて船を前進させる。推進力の急激な変動はクラッチ２（５５４）の操作でも可能である。
電動バイパス弁（５１０）により復水器（５０３）へ漏洩させる蒸気流量により蒸気タービン（５０２）への蒸気流量を加減して発電機（５２１）の発電量を調節する。給水加熱器（５０６）は、電動バイパス弁（５１０）から復水器（５０３）へ漏洩させる蒸気流量により加熱される。
発電機（５２１）からの余剰電力は蓄電池（５２２）に蓄える。原子炉（５０１）が停止した場合は蓄電池（５２２）からの電力で電動推進モータ（５１３）を回転させプロペラ（１０８）を回転させて船を前進させる。
船の緊急停止時にはクラッチ２（５５４）の切り替えによりプロペラ（１０８）を逆回転させる。あるいは、原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器で発生した蒸気を復水器（５０３）にバイパスし蒸気を凝縮することができる。原子炉（５０１）は急激に停止する必要はないから原子炉への負担を軽減することができる。
格納容器（５０７）の上は開閉可能な蓋になっていて、原子炉（５０１）に近接する必要が生じた場合は、平坦甲板（１０２）に敷設せる格納容器接近蓋（５０8）を開く。
蒸気タービン（５０２）の軸と発電機（５２１）の軸とはクラッチ１（５０４）で接続され、必要に応じて切り離し可能となっている。原子炉（５０１）と蒸気タービン（５０２）を繋ぐ蒸気管（５３１）の途中及び、原子炉（５０１）と復水器（５０３）を繋ぐ給水管（５３２）の途中は配管接続器（５０９）で接続され、必要に応じて切り離し可能となっている。
原子炉（５０１）は、動揺の少ない船中央部に設置することが望ましい。一方、プロペラ（１０８）は船尾に設置することが効率上望ましい。蒸気タービン（５０２）の回転力を直接プロペラ（１０８）の軸に伝達するには長い直線軸を必要とするが精度が問題になり困難が伴う。本発明では船中央部に設置された発電機（５２１）からの電力をケーブルで船尾に配置せる電動推進モータ（５１３）によりプロペラ（１０８）を回転させればよい。強力な永久磁石の開発により近年のモータは小型で高性能になったから発電機（５２１）も電動推進モータ（５１３）も船に搭載可能となった。更に、近年のデジタル機器利用分野は広まり自動車同様船の操作にもデジタル機器は欠かせないから電力の必要性が高まり電力は補助的動力とは言えなくなっている。方向舵（１０４）や潜行翼（１０３）や圧搾空気（１０７）は元より、船員居住環境とか貨物の鮮度等状態管理や平坦甲板（１０２）から輸送機発進のリニアモータカタパルト動力源にもなる。経済性上船を長大にすれば蒸気タービン（５０２）軸からプロペラ（１０８）軸にいたるまでの距離が問題になる。軸の接続は困難となる。
本発明では原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器に通じる蒸気管（５３１）も給水管（５３２）も逆止弁付で複数本にして多重で余裕を十分取っているため、別途非常用冷却装置は設けない。1本が破断しても残りの管で定格流量を確保できるようにした。したがって、簡素化されているから、安価で安全性、信頼性が高い。原子炉停止時の崩壊熱除去は、蓄電池（５２２）で電動バイパス弁（５１０）を開き微少蒸気を復水器（５０３）に流し除去する。冷却器（５１１）は船外に敷設するほうが造船上簡略化され、船の直進性向上に寄与する。なお、船壁（１０１）の内側に隔壁を設けて真水（５１２）を充填して冷却器（５１１）とすれば船壁（１０１）に突起がなくなり抵抗が減るから船の速度を上げることができる。
給水加熱器（５０６）の加熱には、原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器から蒸気タービン（５０２）に行く高温蒸気を復水器（５０３）に吐き出す途中に設けた電動バイパス弁（５１０）の調節によりバイパス流量を調節することにより達成している。事故時には、電動バイパス弁（５１０）を全開にして余剰蒸気を復水器（５０３）に導けばよい。
船を水没させたことにより、天候、特に、波の影響を軽減することができる。波の瀬に船の1部が載って局所的に船の荷重がかかることが、抑制される。波の荒い外洋を一定高速で航行することに問題が少ないため、マラッカ海峡等の狭い海を低速で進む必要がないから、座礁等の事故が少なくなるし運行時間の短縮も有りうる。
船を水没させたことにより、海賊被害が軽減されるから海賊対策のインフラ（自衛艦による保護）が不要となりトータルコストが安くなる。
平坦甲板（１０２）は、飛行機による貨物の積み下ろしを可能にし、港不要で航行中でも随時迅速な貨物の積み下ろしができる。
図５は、原子炉（５０１）を本発明の過熱蒸気沸騰水型原子炉（９０１）にした場合の概観図である。従来の沸騰水型原子炉の原子炉容器と同じくステンレス内張りした鋼板からなる気密容器である圧力容器（９１１）内上部に 65気圧以下、287℃以下の過熱蒸気を内包する。ちなみに、従来の沸騰水型原子炉の原子炉容器はステンレス内張りした鋼板からなる原子炉容器内上部に70気圧、287℃の飽和蒸気を密封していたから、圧力を下げて287℃の蒸気にした過熱蒸気を内包することができる。なお、圧力容器（９１１）に流入する給水流量と圧力容器（９１１）から流出する過熱蒸気流量とを同じにする。
シュラウド（9１２）は上下開端の円筒形状をしていて圧力容器（９１１）に内蔵され、両者の隙間は給水管（５３２）からの冷水の通り道になる。圧力容器（９１１）に固着せるシュラウド支持（9２２）の上に、シュラウド（9１２）に固着せるシュラウド下枠（9２３）を載せることにより、シュラウド（9１２）は支持される。圧力容器（９１１）に固着されている下部炉心支持板（９１３）にシュラウド（9１２）の下部をネジ留めする。シュラウド（9１２）の上部はシュラウド上枠（9２５）とシュラウド押下棒（9２６）とにより圧力容器蓋（９２８）に拘束されている。
圧力容器蓋（９２８）は、圧力容器蓋結合ネジ（９２４）によって随時着脱可能となっている。圧力容器蓋（９２８）の移動は圧力容器蓋吊上具（９２７）によって吊上げて実施する。なお、給水管（５３２）と蒸気管（５３１）の途中にはそれぞれ配管接続器（５０９）が付いているから、原子炉（５０１）点検等のときに切り離すことが可能である。
復水器（５０３）からの冷たい給水は給水加熱器（５０６）で暖められてから給水管（５３２）を通って圧力容器（９１１）の中に入り、燃料集合体ノズル（９１６）から低反応度係数の燃料集合体（９１５）内に入り、核燃料から受熱して蒸気を形成し、更に受熱して６５気圧で287℃の過熱蒸気になり蒸気管（５３１）を通って圧力容器（９１１）から蒸気タービン（５０２）に出て行く。
原子炉出力は制御翼駆動システムにより制御される。制御翼駆動システムは、中性子吸収材からなる制御翼（９２１）と、頂部に固着せる電磁石（９２１２）で制御翼（９２１）を支持している制御翼支持中空棒（９２１3）と、制御翼支持中空棒（９２１3）内面に刻まれた中空棒溝（９２１１）に咬み合う中空棒支持ネジ棒（９１４１）と、中空棒支持ネジ棒（９１４１）を回転させる制御翼駆動モータ（９１４）とからなる。制御翼駆動モータ（９１４）動力源は、外部から圧力容器（９１１）内に引き入れた防水電力ケーブルまたは圧力容器（９１１）内に装荷せる蓄電池からの電力とする。その他、制御翼駆動モータ（９１４）動力源は、外部から圧力容器（９１１）内に引き入れた高圧水で水車を回すことによりモータ回転の代替にできる。制御翼駆動システムへの制御信号は外部から圧力容器（９１１）内に引き入れた信号ケーブルまたは音波とする。
制御翼駆動モータ（９１４）は下部炉心支持板（９１３）に開けられた穴に吊り下げられる。制御翼駆動モータ（９１４）に接続された中空棒支持ネジ棒（９１４１）は制御翼（９２１）を支持する制御翼支持中空棒（９２１３）内面の中空棒溝（９２１１）に咬み合い、制御翼駆動モータ（９１４）の回転により中空棒支持ネジ棒（９１４１）を回転させることにより中空棒溝（９２１１）を施した制御翼支持中空棒（９２１３）を介して制御翼（９２１）が上下に動く。制御翼（９２１）が低反応度係数の燃料集合体（９１５）上端よりも上に有る部分は、制御翼導入箱（９２０）に内蔵されている。制御翼駆動モータ（９１４）の着脱は低反応度係数の燃料集合体（９１５）を圧力容器（９１１）の外に移動してから実施する。
低反応度係数の燃料集合体（９１５）は、低反応度係数の燃料集合体（９１５）下部に固着せる冷却材流入口である燃料集合体ノズル（９１６）を下部炉心支持板（９１３）に開けられた穴に差し込んで下部の横方向と落下に対して拘束されている。低反応度係数の燃料集合体（９１５）の上部横方向に対しては縦板と横板とで正方形格子を形成する上部正方格子板（９１７）で拘束する。低反応度係数の燃料集合体（９１５）の上部跳ね上がりに対しては、制御翼支持中空棒（９２１３）と反対側のチャンネルボックス（12）コーナー内側に挿入される束ね爪（９１８）を隣接する４体の低反応度係数の燃料集合体（９１５）に装着して低反応度係数の燃料集合体（９１５）の動きを拘束し、制御翼（９２１）が上下に動ける空間を確保している。束ね爪（９１８）が上方向に外れないようにすると共に、低反応度係数の燃料集合体（９１５）が上に動かないようにするために束ね爪（９１８）の上に束ね爪固定板（９１９）を装着する。
図６は、束ね爪固定板（９１９）高さの部分を詳細に示した図である。制御翼（９２１）を中心にして4体の低反応度係数の燃料集合体（９１５）は上部正方格子板（９１７）によって囲まれている。上部正方格子板（９１７）の縦板は図に見えるが横板は束ね爪固定板（９１９）の下にあるから図では見えない。上部正方格子板（９１７）の縦板と横板との交点の4体の低反応度係数の燃料集合体（９１５）は束ね爪（９１８）で固定されている。したがって、制御翼（９２１）が上下に動ける空間が確保されている。
図７は、核燃料が詰まっている高さの炉心構造部分を詳細に示した図である。上部正方格子板（９１７）の縦板と横板とは上部にあって見えないが位置関係を示すために点線で記載した。低反応度係数の燃料集合体（９１５）は、核燃料を内蔵する多数本の低反応度係数核燃料棒（11）が正方形状に配列されチャンネルボックス(12)で束ねられている。
制御翼支持中空棒（９２１3）上端には電磁石（９２１２）が固定されていて、制御翼（９２１）は上端で電磁石（９２１２）に固定されている。電気が切断されると制御翼（９２１）は炉心に落下する。制御翼支持中空棒（９２１3）の内面には中空棒溝（９２１１）が切ってあって、中空棒支持ネジ棒（９１４１）が回転すると上下に動く。
低反応度係数核燃料棒（11）は、上部端栓（４）と下部端栓（７）とで密封されたるジルコニウム合金製の円筒形の被覆管（３）の中に、酸化カドミウムまたは酸化ガドリニウムからなる固体可燃性毒物と酸化ベリリウムからなる固体減速材との固体混合酸化物からなる内側調節ペレット（１）を内側に配置し外周を現行軽水炉使用済み核燃料から抽出したプルトニム組成のプルトニムとウランとの混合酸化物核燃料または濃縮度が20wt%以下の二酸化濃縮ウランからなる外側核燃料ペレット（２）とした低反応度係数のペレットを多数個充填した。低反応度係数のペレットを固定させるために上部プレナム（５）にスプリング（６）が装荷されている。
核燃料物質を内包する本発明の低反応度係数の燃料集合体（９１５）は、多数本正方格子状に配列された低反応度係数核燃料棒（11）と、これ等を４面で覆うチャンネルボックス（12）とから構成される。低反応度係数核燃料棒（11）の直径を1cmから1.5cmとし、隣接せる低反応度係数核燃料棒（11）の間隙を1mmから1.3mmとする。
固体可燃性毒物の減少による無限増倍係数の増加と核燃料の燃焼による無限増倍係数の減少とが相殺されて、（無限増倍係数の変化分）/（核燃料の燃焼度変化分）である燃焼反応度係数が緩やかになる。したがって、燃焼を長期間続けても出力を一定に保つことが容易になる。原子炉出力により蒸気割合が変化した場合、（無限増倍係数の変化分）/（蒸気割合の変化分）であるボイド反応度係数は固体減速材の効果により緩やかになる。蒸気割合が変化しても中性子速度減少のかなりの部分は固体減速材によってなされるからである。
低反応度係数核燃料棒（11）の直径約1cmに比べて低反応度係数核燃料棒（11）の間隙は約1mmと狭いから、蒸気が占める割合が少なくなり、蒸気変動量が少なく限定される。また、船が揺れることにより蒸気分布が変化しても無限増倍係数の変化が小さいため出力変動は小さい。船を長期間運転させても、核燃料の減少による無限増倍係数の変化が小さいため出力変動は小さい。
かくて、本発明の過熱蒸気沸騰水型原子炉（９０１）は、船の動揺や長期運転に対処できる。
【実施例２】
【０００８】
図８は、本発明の燃料満載ジェット機激突対応ジェット噴射原子力船の概観図である。実施例１同様に、船壁（１０１）と平坦甲板（１０２）とで覆われた船の躯体の全長のほぼ中央部に原子炉（５０１）を設置する。平坦甲板（１０２）から下の船の躯体の外側を浮力外套（１０６）で覆う。浮力外套（１０６）と躯体とで形成される空間に発泡スチロールや中空球で作られた浮体（１０５）と圧搾空気（１０７）とを充填し浮力を確保する。圧搾空気（１０７）の調節により浮上と水没を調節する。船の浮力は浮力外套（１０６）に敷設した潜行翼（１０３）の角度でも調節する。船の方向は方向舵（１０４）で調節する。船は、デフューザ付ジェットポンプ（６１５）からの海水噴射により前進する。
原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器で発生した高温高圧の蒸気は複数本の蒸気管（５３１）を通って蒸気タービン（５０２）に行き蒸気タービン（５０２）を回転させると共に接続せる海水高速ポンプ（５２０１）を回転させる。仕事を終えて低温低圧になった蒸気は復水器（５０３）に排気され冷却されて液体になる。液体の水は複数本の給水管（５３２）を通って電動の給水ポンプ（５０５）で加圧され給水加熱器（５０６）で昇温されて原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器に戻る。
海水高速ポンプ（５２０１）は浮力外套（１０６）内に設けた外套内海水吸引口（６１１）から冷たい海水を復水器内管（５０３１）内に吸引して、蒸気タービン（５０２）の排気を水に凝縮させる。蒸気タービン（５０２）排気で昇温されて復水器内管（５０３１）を出た海水は、海水高速ポンプ（５２０１）で高速にされて高速海水吐出管（６１３）を伝い海水管（６１４）に固着する複数のノズル(616)から複数のデフューザ付ジェットポンプ(６１５)の入口に放出される。その際、デフューザ付ジェットポンプ(６１５) 入口周辺の海水を巻き込み、デフューザ付ジェットポンプ(６１５)出口から高圧大量の海水を放出する。船の推進はこのデフューザ付ジェットポンプ（６１５）からの海水噴射による。（非特許文献４での索引はジェットポンプ）。なお、デフューザ付ジェットポンプ(６１５)は留め具で船尾に固定させる。
復水器（５０３）への蒸気流量を電動バイパス弁（５１０）で配分することにより蒸気タービン（５０２）への蒸気流量を加減しつつクラッチ１（５０４）を調節して推進力の急激な変動を調節する。
海水高速ポンプ（５２０１）軸に補助発電機（５２１１）を連結し電力を蓄電池（５２２）に蓄え、原子炉（５０１）が停止した場合は蓄電池（５２２）からの電力で補助発電機（５２１１）を回転させ海水高速ポンプ（５２０１）を回転させてデフューザ付ジェットポンプ（６１５）からの海水噴射により船を前進させることができる。
船の緊急停止時には、原子炉（５０１）または加圧水型原子炉の蒸気発生器で発生した蒸気の１００％を復水器（５０３）にバイパスし蒸気タービン（５０２）を停止させることにより海水高速ポンプ（５２０１）を停止させ、クラッチ１（５０４）の切り離しによりデフューザ付ジェットポンプ（６１５）からの海水噴射を中止する。
本発明では船中央部に設置された海水高速ポンプ（５２０１）を、蒸気タービン（５０２）排気を冷却するために冷たい海水を復水器内管（５０３１）内に循環させる海水ポンプの役目と同時に、海水噴射により船を前進させるためのデフューザ付ジェットポンプ（６１５）を駆動させるためとの二重に役立てている。
原子炉停止時の崩壊熱除去は、電動バイパス弁（５１０）を開き微少蒸気を復水器（５０３）に導き、クラッチ１（５０４）で切り離した海水高速ポンプ（５２０１）を蓄電池（５２２）で回転させ海水の循環により冷却する。
【非特許文献４】：日刊工業新聞社、1974年、原子力用語研究会「図解原子力用語辞典」。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
石油利用関連設備の飽和と石油資源量限界とにより、好況になれば石油需要増加で石油価格が高騰し設備稼働率が下がり、不況になれば石油需要減少で石油価格が低下しても設備過剰となりどの道石油利用関連設備飽和を通してあらゆるものの需要増加は望めなくなっている。現状維持程度の持続的社会では元気がでない。鼠講にならない程度の緩やかなGDP増加と短期間の緩やかな減少がなければ社会に閉塞感をもたらす。一喜一憂したい。人口減社会ではスクラップアンドビルドが大切である。
需要増加不足の１打開策として、低炭素社会の構築を標榜した非石油利用設備による新規需要の創出のための一助に重油貨物船をスクラップして原子力利用貨物船の造船が考えられる。石油利用設備よりも効率がよかったり、新規メリットがあったりすれば社会に受け入れられやすくなる。
ガソリン自動車の代わりに電気自動車が売れそうな気配であるから、重油貨物船の代わりに原子力貨物船が売れるかもしれない。
殆ど起こらない原子炉事故のよる放射能の恐れよりも、今年の生活必需品を心配するお年寄りや子供の中から、原子力船による食料・医療原料・衣類原料・漁船用燃料・農業用燃料確保に同意する者分の原子力船隻数は建設できる。
原子力空母たりといえども燃料満載ジェット機激突に耐えられなければ、同盟国周辺への展開は住民感情からいって困難になる。当然世界の海に展開し破壊攻撃に曝されることを前提とした原子力空母も燃料満載ジェット機激突に耐えられるようになっている筈であろうから、原子力貨物船は原子力空母以上に燃料満載ジェット機激突に耐えられるようにする必要があろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の原子力船の原理図。
【図２】「むつ」の原子炉として採用された加圧水型原子炉の概観図。
【図３】商用沸騰水型原子炉の概観図。
【図４】本発明の燃料満載ジェット機激突対応プロペラ推進原子力船の概観図。
【図５】本発明の過熱蒸気沸騰水型原子炉（９０１）にした場合の概観図。
【図６】束ね爪固定板（９１９）高さの部分を詳細に示した図。
【図７】核燃料が詰まっている高さの炉心構造部分を詳細に示した図。
【図８】本発明の燃料満載ジェット機激突対応ジェット噴射原子力船の概観図。
【符号の説明】
【００１１】
１は内側調節ペレット。
２は外側核燃料ペレット。
３は被覆管。
４は上部端栓。
５は上部プレナム。
６はスプリング。
７は下部端栓。
１１は低反応度係数核燃料棒。
１２はチャンネルボックス。
１０１は船壁。
１０２は平坦甲板。
１０３は潜行翼。
１０４は方向舵。
１０５は浮体。
１０６は浮力外套。
１０７は圧搾空気。
１０８はプロペラ。
５０１は原子炉。
５０２は蒸気タービン。
５０３は復水器。
５０４はクラッチ１。
５０５は給水ポンプ。
５０６は給水加熱器。
５０７は格納容器。
５０８は格納容器接近蓋。
５０９は配管接続器。
５１０は電動バイパス弁。
５１１は冷却器。
５１２は真水。
５１３は電動推進モータ。
５１４は高温配管。
５１５は低温配管。
５２０は真水ポンプ。
５２２は蓄電池。
５２１は発電機。
５３１は蒸気管。
５３２は給水管。
５５４はクラッチ２。
６１１は外套内海水吸込口。
６１２は逆止弁。
６１３は高速海水吐出管。
６１４は海水管。
６１５はデフューザ付ジェットポンプ。
６１６はノズル。
９０１は過熱蒸気沸騰水型原子炉。
９１１は圧力容器。
９１２はシュラウド。
９１３は下部炉心支持板。
９１４は制御翼駆動モータ。
９１５は低反応度係数の燃料集合体。
９１６は燃料集合体ノズル。
９１７は上部正方格子板（縦板）または(横板)。
９１８は束ね爪。
９１９は束ね爪固定板。
９２０は制御翼導入箱。
９２１は制御翼。
９２２はシュラウド支持。
９２３はシュラウド下枠。
９２４は圧力容器蓋結合ネジ。
９２５はシュラウド上枠。
９２６はシュラウド押下棒。
９２７は圧力容器蓋吊上具。
９２８は圧力容器蓋。
５０３１は復水器内管。
５２０１は海水高速ポンプ。
５２１１は補助発電機。
９１４１は中空棒支持ネジ棒。
９２１１は中空棒溝。
９２１２は電磁石。
９２１３は制御翼支持中空棒。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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