(57)【要約】  補助冷却システムを含む複数の溶融型燃料塩型反応炉の構成が記載され、補助冷却システムは、一次冷却材ループの一部を共有しているが、反応炉からの崩壊熱をパッシブ冷却するために準備されている。さらに、溶融燃料を、炉心および１または複数の容器内熱交換器を介して循環させる個々のポンプ構成が記載されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融燃料型原子核反応炉であって、
炉心と、核分裂によって発生する熱を冷却材に伝達するようになっている１または複数の一次熱交換器とを、格納容器内に含む燃料ループと、
上記１または複数の一次熱交換器と、パワーリカバリシステムであって、上記冷却材を循環させて、上記１または複数の熱交換器から上記パワーリカバリシステムにエネルギを伝達するようになっているパワーリカバリシステムとを含む一次冷却材ループと、
上記冷却材から周囲の空気にエネルギを伝達し、該空気を大気中に排出するようになっている１または複数の補助熱交換器を含む補助冷却システムとを備えており、
上記補助冷却システムは、上記一次冷却材ループから上記１または複数の補助熱交換器に冷却材を循環させるようになっている、溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２】
上記炉心の熱が過剰になると、上記溶融燃料型原子核反応炉における上記冷却材の密度差により、上記補助熱交換器を通る上記冷却材の流れが生じる、請求項１に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項３】
上記補助熱交換器を通る上記冷却材の流れが生じるのに十分過剰な熱が上記炉心に存在する場合、上記補助冷却システムは、上記一次冷却材ループから上記１または複数の補助熱交換器に冷却材を循環する、請求項１または２に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項４】
上記燃料ループは、上記格納容器および容器上蓋内に格納されており、上記格納容器には貫通孔が存在しない、請求項１、または請求項１に従属する何れかの請求項に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項５】
上記冷却材は、上記容器上蓋における複数の貫通孔を介して上記一次熱交換器に流れ、上記一次熱交換器から上記貫通孔を介して流れる、請求項４に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項６】
溶融燃料型原子核反応炉であって、
格納容器および容器上蓋と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された炉心であって、上部領域および下部領域を有する炉心と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された熱交換器であって、上記炉心の上記上部領域に上部通路によって流体的に接続され、かつ、上記炉心の上記下部領域に下部通路によって流体的に接続された熱交換器と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された羽根車であって、上記格納容器および容器上蓋の外部に配置されたモータによって回転可能なシャフトに取り付けられた羽根車とを備えており、
上記炉心、上記熱交換器、上記上部通路、および上記下部通路によって燃料ループが形成されており、
上記羽根車は、上記燃料ループ内に配置され、上記モータが回転すると、上記燃料ループを介して流体を循環させる、溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項７】
上記シャフトは、上記容器上蓋を貫通し、該容器上蓋の上方に配置されたモータに上記羽根車を回転可能に接続する、請求項６に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項８】
上記シャフトは、上記格納容器および容器上蓋内に格納されるが、上記格納容器および容器上蓋を貫通せず、かつ、上記シャフトは、電磁カプラを介して上記モータに回転可能に接続される、請求項６に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項９】
上記羽根車は、上記上部通路に配置されている、請求項６、７、または８に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１０】
上記羽根車は、上記炉心の上部領域に配置されている、請求項６、７、または８に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１１】
上記羽根車は、上記下部通路に配置されている、請求項６、７、または８に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１２】
上記羽根車は、上記熱交換器内に配置されている、請求項６、７、または８に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１３】
上記羽根車は、上記炉心の下部領域に配置されている、請求項６、７、または８に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１４】
上記熱交換器は、上記格納容器および容器上蓋内に格納された、独立した複数の熱交換器の１つである、請求項６〜１３に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１５】
独立した複数の熱交換器のそれぞれには羽根車が設けられている、請求項１０に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１６】
上記格納容器および容器上蓋内に格納された羽根車が１つのみ存在する、請求項１０に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１７】
上記熱交換器は、シェルアンドチューブ型熱交換器、プレート型熱交換器、プレートアンドシェル型熱交換器、プリント回路型熱交換器、および、プレートフィン型熱交換器の中から選択される、請求項６〜１３に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１８】
上記羽根車および熱交換器は、１組立品であり、上記反応炉から上記容器上蓋を介して１ユニットとして取り外し可能である、請求項１２に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項１９】
上記燃料ループに少なくとも１つのディフューザをさらに備える、請求項６〜１８に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２０】
溶融燃料型原子核反応炉であって、
格納容器および容器上蓋と、
該格納容器および容器上蓋内に格納された炉心であって、上部領域および下部領域を有する炉心と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された複数の熱交換器であって、それぞれが、上記炉心の上記上部領域に流体的に接続された燃料入口と、上記炉心の上記下部領域に流体的に接続された燃料出口とを有する複数の熱交換器と、
上記炉心内の羽根車であって、上記格納容器および容器上蓋の外部に配置されたモータによって回転可能なシャフトに取り付けられた羽根車とを備えており、
上記羽根車は、上記モータが回転すると、上記炉心から上記複数の熱交換器を介して燃料を循環させる、溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２１】
上記複数の熱交換器は、上記炉心の周囲に分散配置されている、請求項２０に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２２】
上記複数の熱交換器における燃料入口のそれぞれは、関連の上部通路によって上記炉心の上部領域に流体的に接続され、上記複数の熱交換器における燃料出口のそれぞれは、関連の下部通路によって上記炉心の下部領域に流体的に接続されている、請求項２０または２１に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２３】
上記羽根車は、上記炉心の上部領域に配置されている、請求項２０〜２２に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２４】
上記羽根車は、上記炉心の下部領域に配置されている、請求項２０〜２２に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２５】
上記炉心は、水平方向の断面が円形であり、中心軸が上記羽根車の位置にあり、該羽根車は、ハブが上記炉心の中心軸に配置されている、請求項２０〜２４に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【請求項２６】
上記羽根車は、１または複数のブレードを含んでおり、該ブレードは、ハブから、上記炉心の一側面に隣り合う地点まで伸びている、請求項２０〜２５に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願〕
本願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０１７年５月１日に出願されており、２０１６年５月２日に出願された米国仮出願第６２／３３０，７２６号の優先権の利益を主張するものである。上記米国仮出願は、引用により本願に組み込まれる。
【０００２】
〔序論〕
原子核反応炉にて溶融燃料を利用して出力を生成することは、固体型燃料の場合に比べて著しい利点を提供する。例えば、溶融燃料型反応炉は、一般に、固体型燃料の反応炉に比べて高い出力密度を提供すると同時に、固体型燃料製品（fabrication）のコストが比較的高い故に、燃料コストが低減される。
【０００３】
溶融型フッ化燃料塩は、原子核反応炉での使用に適しており、四フッ化ウラン（ＵＦ４）と、ＵＦ６、ＵＦ３などの他のフッ化塩との混合物を用いて開発されている（developed）。溶融型フッ化塩の反応炉は、平均温度が６００℃と８６０℃との間で運転される。ウランその他の核分裂性元素の燃料塩であって、二元、三元、および四元の塩化物の燃料塩は、共通の譲渡人の米国特許出願第１４／９８１，５１２号、発明の名称「溶融核燃料塩並びに関連のシステムおよび方法」に記載されており、該米国特許出願は、この引用により本願に記載加入される。ＰｕＣｌ３、ＵＣｌ４、ＵＣｌ３Ｆ、ＵＣｌ３、ＵＣｌ２Ｆ２、およびＵＣｌＦ３の１つ以上を含む塩化燃料塩に加えて、本願は、３７Ｃｌの量が変更された燃料塩、ＵＢｒ３、ＵＢｒ４等の臭化燃料塩、塩化トリウム（例、ＴｈＣｌ４）の燃料塩、並びに、溶融燃料型反応炉にて上記燃料塩を用いるための方法およびシステムをさらに開示している。塩化物塩の反応炉における平均運転温度は、３００℃と６００℃との間が予想されるが、例えば１０００℃よりもさらに高くてもよい。
【０００４】
〔図面の簡単な説明〕
以下に示す図面は、本願の一部を形成し、記載される技術を例示するものであるが、任意の形態で求められるような本発明の範囲を限定することを意味するものではない。本発明の範囲は、本願に添付の特許請求の範囲に基づくであろう。
【０００５】
図１は、溶融燃料型反応炉の基本構成の幾つかをブロック図の形態で示す図である。
【０００６】
図２Ａおよび図２Ｂは、一次冷却ループおよび補助冷却システム（AuxiliaryCooling System、ＡＣＳ）のレイアウトの実施形態を示す図である。
【０００７】
図３Ａ〜図３Ｃは、溶融燃料型反応炉のデザインの実施形態であって、各一次熱交換器について、燃料塩の流れを駆動するためのポンプを有する実施形態を示す図である。
【０００８】
図４は、溶融燃料型反応炉のデザインの別の実施形態であって、内部反射体が設けられている以外は図３Ａ〜図３Ｃの実施形態と同様である実施形態を示す図である。
【０００９】
図５、図６、および図７は、別のポンプ構成の実施形態であって、羽根車が底部に設置されている実施形態を示す図である。
【００１０】
図８は、ポンプ構成のさらに別の実施形態であって、単一の羽根車８１２Ａが炉心８０４内に配置された実施形態を示す図である。
【００１１】
図９は、さらに別のポンプ構成であって、羽根車が一次熱交換器における２つのセクションの間の中間に配置されたポンプ構成を示す図である。
【００１２】
〔詳細な説明〕
本開示では、溶融燃料型原子核反応炉の種々の構成および構成要素が説明される。本願のために、塩化物燃料を使用する溶融燃料型反応炉の実施形態が説明されるであろう。該塩化物燃料としては、例えばＰｕＣｌ３、ＵＣｌ３、および／または、ＵＣｌ４のような１または複数の燃料塩と、例えばＮａＣｌおよび／またはＭｇＣｌ２のような１または複数の非核分裂性塩との例えば混合物が挙げられる。しかしながら、現在知られており、或いは将来開発される任意の種類の燃料塩が使用されてもよく、また、本願に記載の技術は、使用される燃料の種類に関係なく同様に適用可能であってもよいことが理解されるであろう。例えば、燃料塩は１または複数の非核分裂性塩を含んでもよい。該非核分裂性塩の例としては、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＫＣｌ、ＳｒＣｌ２、ＶＣｌ３、ＣｒＣｌ３、ＴｉＣｌ４、ＺｒＣｌ４、ＴｈＣｌ４、ＡｃＣｌ３、ＮｐＣｌ４、ＡｍＣｌ３、ＬａＣｌ３、ＣｅＣｌ３、ＰｒＣｌ３、および／または、ＮｄＣｌ３が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、反応炉内の燃料の運転温度の最低値および最高値は、使用される上記燃料塩に依存して、上記反応炉の全体にわたって上記塩を液相に維持するように変化してもよい。最低温度は３００℃〜３５０℃程度の低さでよく、最高温度は、１４００℃程度またはそれ以上の高さでよい。同様に、熱交換器は、その他のものを明示的に記載する場合を除いて、チューブのセットを有し、かつ何れかの端部に管板を有する、単純な１パスのシェルアンドチューブ型熱交換器との観点で、本開示において一般的に提示されるであろう。しかしながら、一般的に、任意のデザインの熱交換器が使用されてもよいことが理解されるであろう。なお、幾つかのデザインはその他のデザインよりも好適であってもよい。例えば、シェルアンドチューブ型熱交換器に加えて、プレート型、プレートアンドシェル型、プリント回路型、および、プレートフィン型の熱交換器が好適であってもよい。
【００１３】
図１は、溶融燃料型反応炉の基本構成の幾つかをブロック図の形態で示している。一般に、溶融燃料型反応炉１００は、炉心１０４を含み、炉心１０４は、運転温度にて液体である核分裂性燃料塩１０６を含む。核分裂性燃料塩は、低エネルギーの熱中性子または高エネルギーの中性子に曝されると核分裂することができる任意の核種の塩を含む。さらに、本開示のために、核分裂性物質は、任意の核分裂性核種の物質、任意の親物質、またはこれらの物質の組合せを含む。燃料塩１０６は、炉心１０４を完全に満たしていてもよいし、満たしていなくてもよい。図示の実施形態では、炉心１０４において燃料塩１０６のレベルの上方に任意の上部空間１０２を有している。炉心１０４のサイズは、上記燃料を、継続的な臨界状態に達成しかつ維持するために使用される具体的な燃料塩１０６の特性および種類に基づいて選択されてもよい。上記継続的な臨界状態の間、上記燃料における中性子の継続的な生成により発生する熱により、上記炉心にある上記溶融燃料の温度が上昇する。臨界とは、上記炉心において中性子の損失率が中性子の生成率に比べて等しいまたは小さい状態をいう。反応炉１００の性能は、炉心１０４の周囲に１または複数の反射体１０８Ａ・１０８Ｂ・１０８Ｃを設けて、中性子を上記炉心内に反射することによって改善される。反射体は、例えばグラフファイト、ベリリウム、鋼、または炭化タングステンなど、現在知られており、或いは将来開発される任意の中性子反射物質によって生成されてもよい。上記溶融型燃料塩１０６は、炉心１０４と、炉心１０４の外側に配置された１または複数の一次熱交換器１１０との間にて循環される。上記循環は１または複数のポンプ１１２を用いて駆動されてもよい。
【００１４】
上記一次熱交換器１１０は、溶融型燃料塩１０６から、一次冷却材ループ１１５を介して循環する一次冷却材１１４への熱伝達を行う。一実施形態において、上記一次冷却材は、別の塩（ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ２など）または鉛であってもよい。例えば、一実施形態では、上記一次冷却材は、４２ＭｇＣｌ２＋５８ＮａＣｌの塩である。また、利用可能な他の冷却材としては、Ｎａ、ＮａＫ、臨界超過のＣＯ２、および鉛ビスマス共晶混合物が挙げられる。一実施形態において、反射体１０８は、図１に示すように、各一次熱交換器１１０および炉心１０４の間にある。例えば、一実施形態において、円筒形の炉心１０４は、直径が２メートル（ｍ）であり、高さが３ｍであり、頂部および底部のそれぞれに上記円筒の平坦な端部が存在するように直立している。炉心１０４全体は、複数の反射体１０８で完全に覆われ、反射体１０８の間には、燃料塩１０６の炉心１０４内外への流路が設けられている。
【００１５】
図１は、１個の熱交換器１１０を示しているが、上記実施形態に依存して、任意の個数の熱交換器１１０が使用されてもよく、該熱交換器１１０は、炉心１０４の外部の周囲に離間して配置されてもよい。例えば、２個、４個、６個、８個、１０個、１２個、および１６個の一次熱交換器を有する実施形態が予想される。
【００１６】
上述のように、任意のデザインの熱交換器が使用されてもよいが、上記熱交換器１１０としては、シェルアンドチューブ型熱交換器の観点から概括的に議論されるであろう。シェルアンドチューブ型熱交換器の実施形態では、上記燃料塩は、複数のチューブ内を流れ、該チューブは、一次冷却材で満たされたシェル内に含まれてもよい。上記燃料塩は、該記燃料塩と一次冷却材との混合を防止するために、上記シェルにおける１または複数の管板を介して上記チューブに流入する。これは、チューブ側燃料構成、またはシェル側冷却材構成と称される。或いは、上記燃料塩が上記シェル内を流れ、一次冷却材が上記チューブ内を流れてもよい。これは、チューブ側冷却材構成、またはシェル側燃料構成と称される。
【００１７】
熱交換器部品の塩接触面は、腐食から保護するために被覆されてもよい。その他の保護オプションとしては、保護用コーティング（protective coatings）、非密着ライナ（loose fittingliners）、または、圧入ライナ（press-fit liners）が挙げられる。一実施形態では、上記チューブの内面における被覆はモリブデンであり、該モリブデンは、ベースの熱交換器材料と共に共有押出し成形される。他の燃料塩接触面（上記管板の外面および上記シェルの外面）について、上記被覆の材料はモリブデン合金である。ニッケルおよびニッケル合金は、他の利用可能な被覆の材料である。モリブデン−レニウム合金は、溶接が要求される場合に使用されてもよい。一次冷却の塩と接触する部品は、Ａｌｌｏｙ２００で被覆されてもよいし、或いは、アメリカ機械学会の圧力容器の基準に合致する材料など、その他の同等な任意の材料で被覆されてもよい。上記チューブの主要な材料は、３１６ステンレス鋼であってもよく、或いは、その他の同等な任意の材料であってもよい。例えば、一実施形態では、Ａｌｌｏｙ６１７は、上記シェルおよび上記管板の材料である。
【００１８】
チューブ側燃料の実施形態において、上記燃料塩は、熱交換器１１０における上記チューブを流れ、上記燃料塩の出口通路へ流出する。熱交換器１１０のシェル内の上記一次冷却材は、上記チューブ内を移動する上記燃料塩から熱を除去する。その後、加熱された冷却材は、パワー生成システム１２０に送られる。
【００１９】
図１に示すように、一次熱交換器１１０からの加熱された一次冷却材１１４は、例えば、熱的パワー、電気的パワー、または機械的パワーのような、或る形態のパワーの生成のためにパワー生成システム１２０に送られる。炉心１０４、一次熱交換器１１０、ポンプ１１２、溶融燃料循環用配管（例えば、チェックバルブ、遮断バルブ、フランジ、ドレインタンクなど、図示していないその他の補助部品を含む）、および、上記溶融燃料が運転中に循環するその他の任意の部品は、燃料ループ１１６と称されることができる。同様に、一次冷却材ループ１１５は、一次冷却材が循環する部品を含み、一次熱交換器１１０と、一次冷却材循環用配管（例えば、冷却材用ポンプ１１３、チェックバルブ、遮断バルブ、フランジ、ドレインタンクなど、図示していないその他の補助部品を含む）とを含む。
【００２０】
さらに、溶融燃料型反応炉１００は、少なくとも１つの格納容器１１８を含み、該格納容器１１８は、燃料ループ１１６を含み、上記燃料ループの部品の１つからのリークがあった場合に溶融型燃料塩１０６の放出を阻止するためのものである。なお、一次冷却材ループ１１５の全てが格納容器１１８内にあるとは限らない。
【００２１】
一実施形態では、燃料塩の流れは、該燃料塩が燃料ループ１１６内を循環するように、ポンプ１１２によって駆動される。図示の実施形態では、各一次熱交換器１１０に１個のポンプ１１２が存在する。より少ない或いはより多くのポンプが使用されてもよい。例えば、別の実施形態では、複数の小型ポンプが各熱交換器１１０のために使用されてもよい。一実施形態では、ポンプ１１２は、燃料ループ１１６内の或る位置に羽根車を含んでもよい。また、一実施形態では、上記羽根車を含む上記通路または上記燃料ループの部品は、上記羽根車の回転によって上記燃料ループ内の燃料塩の流れが駆動されるような上記ポンプのケーシングまたは本体として機能する。羽根車は、オープン型、セミオープン型、クローズト型など、任意のデザインからなってもよく、上記羽根車のブレードは、後向き、前向き、または径向きなど、任意の構成であってもよい。また、上記羽根車の回転によって駆動される上記流れを方向付ける場合に支援するために、１または複数のディフューザ羽根が羽根車の位置またはその近くに設けられてもよい。上記羽根車は、該羽根車をモータに接続する回転シャフトに取り付けられてもよく、上記モータは、上記燃料ループおよび上記格納容器の外部に配置されてもよい。本実施形態の例は、後述するように、図６Ａ〜図６Ｃにて見出されることができる。また、その他のポンプ構成も利用可能である。
【００２２】
広義に言えば、本開示は、図１に関して説明される反応炉１００の性能を改善する複数の変更および複数の部品構成を記載している。
【００２３】
〔補助冷却システム（ＡＣＳ）〕
一実施形態では、ＡＣＳは、一次冷却材を補助冷却するために設けられてもよい。上記ＡＣＳは、上記一次冷却材のループにおける幾つかの部品を共有してもよく、特定の事態の間、または特定の環境下にて冷却を引き継ぐ（take over）ようになっていてもよい。一実施形態では、上記ＡＣＳは、１または複数の独立のＡＣＳループ（すなわち、他のＡＣＳループから独立したＡＣＳループ）によって構成されてもよく、各ＡＣＳループは、一次冷却材ループと共にその流路の幾らかを共有してもよい。
【００２４】
上記ＡＣＳを構成する主要な部品は、ニッケルクラッドを有する３１６ステンレス鋼のパイプ等のパイプと、格納容器隔離弁と、補助熱交換器と、エアダクトと、支持構造体と、計装および診断器具とである。
【００２５】
図２Ａおよび図２Ｂは、溶融燃料型原子核反応炉での使用に適合する一次冷却ループおよび上記ＡＣＳのレイアウトの実施形態を示している。図示の実施形態では、溶融燃料型反応炉２０２が、４つの一次冷却材回路に接続されて示されている。上記補助冷却システムは、上記４つの独立かつ並列の一次冷却材回路に統合されている。各回路は、一次冷却脚体２１０と、ＡＣＳ脚体２１２と、上記一次冷却材を管で反応炉２０２に送入したり、反応炉２０２から送出したりする共有の反応炉冷却材出入部２０４とを含む。上記共有のため、反応炉出入部２０４は、上記一次冷却材ループおよび上記ＡＣＳループの両方の一部であると考えられる。
【００２６】
上記一次冷却ループは、通常運転中に、反応炉２０２内の一次熱交換器２０６から上記パワー生成システム（図示せず）に熱エネルギを輸送する機能を有する。なお、反応炉２０２は、反応炉の格納容器内に存在してもよい。上記一次冷却ループは、反応炉出入部２０４および一次冷却脚体２１０から形成されている。図示の実施形態では、一次冷却脚体２１０は、熱交換器２０６と、反応炉２０２における通常の冷却動作を維持するために必要な冷却材管理装置とを含む。図示の実施形態では、各一次冷却脚体２１０は、特に、２つの熱交換器２０６と、冷却材用ポンプ２２０と、蒸気発生器２１４の形態であるパワーリカバリシステム（power recovery system）と、ドレインタンク２１６と、冷却材生成タンク２１８とを含む。また、蒸気再熱器２２６が設けられてもよい。上記パワーリカバリシステムは、加熱された一次冷却材からの熱エネルギを電気的、熱的、または機械的パワーに変換する。多数の種類のパワーリカバリシステムが知られているが、現在知られており、或いは将来開発される任意のシステムが使用されてもよい。
【００２７】
図示の具体的な実施形態では、蒸気発生器２１４は、上記加熱された一次冷却材から水流にエネルギを伝達して蒸気を発生させ、該蒸気から電気的、熱的、または機械的パワーを発生させる。例えば、上記蒸気を用いて蒸気タービンサイクルを作動させて、電気を発生させる。ドレインタンク２１６は、上記回路の配管における低い場所に設けられ、これにより、上記回路における部品の整備、修理、または取替えの準備を行うために上記塩を上記回路から排出することができる。生成タンク２１８は、拡張チャンバ（chamber）として機能し、余分の冷却材を含む。この目的は、上記回路において、例え、動作温度範囲にわたって上記一次冷却材の体積が揺動したとしても、動作温度範囲の全体にわたって、上記冷却材を所望のレベルおよび圧力に維持することにある。
【００２８】
上記ＡＣＳループは、幾つかの非通常運転のシナリオにおいて、一次熱交換器からの熱エネルギを、全体的にパッシブな（passive）物理プロセスを介して大気に輸送する機能を有する。図示の実施形態では、上記ＡＣＳループは、反応炉出入部２０４およびＡＣＳ脚体２１２から形成されている。ＡＣＳ脚体２１２は、補助熱交換器（ＡＨＸ）２２２およびエアダクト２２４を含む。エアダクト２２４により、周囲の冷たい空気をＡＨＸ２２２に流すことができ、加熱された空気が上記大気中に排出（vent）されて、上記ＡＣＳループに流れる一次冷却材からの熱が除去される。ＡＨＸ２２２は、上記ＡＣＳがアクティブ状態である場合、浮力で駆動される冷却材塩の自然循環を発生させるように配置される。上述のように、ＡＨＸ２２２は、任意の好適な空冷式熱交換器デザインであってもよく、該デザインの例としては、フィン、フィンファン型熱交換器、プレートアンドシェル型熱交換器、またはシェルアンドチューブ型熱交換器が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
一実施形態では、ＡＣＳ２００は、反応炉の通常運転中にバイパスされてもよく、これにより、反応炉２０２によって発生した熱の可及的大半は、パワーを発生させるために利用できる。別の実施形態では、ＡＣＳ２００は、反応炉の運転条件に関係なく、継続使用の状態であってもよい。さらに別の実施形態では、ＡＣＳ２００によって、通常運転中には、一次冷却材の流れのみが低減され、さもなければ、上記空気への熱伝達の量が低減される一方、非通常運転中には、流れおよび／または熱伝達がより大きくなるような手法で、上記回路が設計されてもよい。例えば、パワーの損失の実施形態では、エアダクト２２４は、ＡＨＸ２２２を通る空気の流れを増加させるために、自動的に開いてもよく、或いは、より完全に開いてもよい。
【００３０】
上述のように、一実施形態では、ＡＣＳ２００は、運転時に完全にパッシブであるように設計されてもよい。すなわち、ＡＣＳ２００が与える冷却によって、外部に与えられるパワーあるいは制御の欠如が生じる。このような設計では、強制的な流れのイベントが消失している間、一次冷却材の流れは、反応炉２２０によって生成される熱によって駆動されてもよい。該熱の例としては、上記反応炉が臨界未満である場合に上記反応炉の上記燃料塩によって生成される崩壊熱などが挙げられる。さらに、一実施形態では、
冷却回路２０２は、パワー損失のイベントにおいて、上記一次ループから上記ＡＣＳループへの流れを方向付けるように設計されてもよい。例えば、反応炉出入部２０４と一次冷却脚体２１０との間のバルブは、上記ＡＣＳループを通る冷却材の流れを強制するパワーが消失する場合に自動的に閉じられてもよい。図示の実施形態では、上記ＡＣＳループからの流れが一次冷却脚体２１０に回ることを防止する逆止弁２２８が設けられてもよい。
【００３１】
なお、例え、ＡＣＳ２００が緊急時に完全にパッシブに動作できるとしても、非緊急時では、ＡＣＳ２００は、所望時に、一次冷却材ループ２０６からの冷却効率を増大し、或いは、引き継ぐ（take over）ように制御可能であってもよい。そのようなことは、パワー生成が必要ない或いは所望されない時に発生するが、オペレータは、例えば運転開始中、運転停止中、低パワーが要求される期間中、または、検査中など、反応炉２０２を運転する必要性を未だ有している。従って、ＡＣＳ２００は、緊急熱除去システムとして機能と運転時における適応性との両方を提供することができる。
【００３２】
一実施形態では、上記一次冷却材は、４２ＭｇＣｌ２＋５８ＮａＣｌ等の溶融塩であり、全ての塩対向面（salt-facing surfaces）は、上記冷却材用塩としての使用に好適な材料で形成され、或いはコーティングされている。例えば、上記パイプは、該パイプの内面にニッケルクラッドを有する３１６ステンレス鋼であってもよく、運転開始中に凝固塩を溶融するために使用されるトレース加熱システムを有してもよい。一実施形態では、上記燃料の過冷却を回避するためにＡＣＳ２００がアクティブ状態となった場合に冷却材の流れを反応炉２０２の方に制御するために、逆止弁が設けられてもよい。非通常運転のシナリオにおいて格納容器バウンダリの一部として機能するために、隔離弁２３０が設けられてもよい。
【００３３】
図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態は、独立した４つのＡＣＳループの使用を行っている。上記ＡＣＳループは、冗長性の観点から、それらの任意の１つが動作しなくなった場合に、全ての構造、システム、および部品をデザインの範囲内で維持するのに十分な冷却を依然として与えるようなサイズであってもよい。
【００３４】
〔直接的反応炉補助冷却システム（ＤＲＡＣＳ）〕
上述のように、パワー故障の場合に、上記燃料塩を上記一次熱交換器を介して自然循環することにより、上記燃料塩に非常に多くの熱エネルギが蓄積されることを防止することができる。しかしながら、直接的反応炉補助冷却システム（ＤＲＡＣＳ）が設けられてもよい。一実施形態では、パワー故障の間、上記ＤＲＡＣＳは、任意の上記部品に対する損傷を回避するのに十分な量の熱エネルギを上記反応炉から除去する責任を負ってもよい。ＤＲＡＣＳは、上記燃料塩からの熱エネルギを上記一次冷却材に伝達し、続いて上記ＡＣＳを介して大気に伝達する１または複数の専用の二次熱交換器を含んでもよい。このようなＤＲＡＣＳ熱交換器デザインの例は、米国仮出願第６２／４２２，４７４号（出願日：２０１６年１１月１５日、タイトル「溶融燃料型原子核反応炉の熱管理」）にて見出すことができる。この米国仮出願は、引用により本願に組み込まれる。
【００３５】
一実施形態では、上記ＤＲＡＣＳシステムは、任意の一次熱交換器に加えて、
専用のＤＲＡＣＳ熱交換器を上記反応炉プールにて有する。また、上記ＤＲＡＣＳは、上記一次冷却材ループとは完全に独立した専用のＤＲＡＣＳ冷却材ループを含んでもよい。一実施形態では、上記ＤＲＡＣＳは、上記一次冷却材ループが完全に非動作状態となった場合に、上記反応炉からの期待される崩壊熱を除去できるサイズであってもよい。本願に記載された反応炉の実施形態は、上記一次熱交換器に加えて、１または複数のＤＲＡＣＳ熱交換器を提供してもよい。上記ＤＲＡＣＳ熱交換器は、上記炉心の上記熱的中心と上記一次熱交換器よりも高いレベルに配置されてもよく、この場合、強制的な流れイベントの消失の間においてより重要となる上記自然循環のより大きな利点が得られる。例えば、一実施形態では、ＤＲＡＣＳ熱交換器は、上記一次熱交換器の上方であって、燃料塩の流れに設けられる。個々のＤＲＡＣＳ熱交換器は、通常運転中に冷却化を付与するために使用されてもよいし、使用されなくてもよい。
【００３６】
別の実施形態では、上記上部反射体にＤＲＡＣＳ熱交換器を組み込んでもよい。この実施形態では、上記ＤＲＡＣＳ熱交換器は、上記上部反射体の内部に含まれてもよい。また、これに使用される冷却材は、米国出願第１５／２８２，８１４号（出願日：２０１６年９月３０日、タイトル「動的スペクトルシフト用中性子反射体の組立品」）においてより詳細に記載されているように、反射体または中性子吸収体として機能してもよい。一実施形態では、上記冷却材は、運転温度では固体であるが、或る高温に到達する上記炉心の頂部上にて、上記冷却材が溶融し、その地点で上記ＤＲＡＣＳが動作を開始してもよい。例えば、鉛と、鉛−ビスマス合金（例えば、鉛−ビスマス共晶混合物４４．５Ｐｂ−５５．５Ｂｉ）、鉛−銅合金（例えば、モリブドカルコス（molybdockalkos））等の鉛合金が使用されてもよい。
【００３７】
〔溶融燃料のポンプ構成〕
図３Ａ〜図３Ｃは、溶融燃料型反応炉デザインの実施形態を示しており、該デザインは、各一次熱交換器が燃料塩の流れを駆動するためのポンプを有している。図示の実施形態では、８つの一次熱交換器３１０が、中央の炉心３０４の周囲に離間して配置されている。図３Ａは、反応炉３００の頂部から下方を見た平面図である。図３Ｂは、反応炉３００の中央部と２つの対向する熱交換器３１０とを切断した断面図である。図３Ｃは、溶融燃料型反応炉３００における８つの熱交換器の構成を示す斜視図であり、上記ポンプにおける上記羽根車、シャフト、およびモータを含む個々の内部部品を示すために一部が切り欠かれている。
【００３８】
炉心３０４は、容器上蓋３１９によって頂部が規定され、中性子反射体３０８Ｂによって底部が規定されている。上記容器頭部は、反射体であってもよいし、反射体を組み込んだものであってもでもよい。側方では、炉心３０４は、８つの熱交換器３１０のシェルによって規定される。運転時には、炉心３０４からの加熱された燃料塩は、ポンプにより上記熱交換器に通され、ここで上記燃料塩は冷却され、冷却された燃料塩は炉心３０４に戻される。
【００３９】
図示の実施形態では、炉心３０４および熱交換器３１０は、格納容器３１８内に存在する。一次格納容器３１８は、ライナまたはライナのセットによって規定され、該ライナまたはライナのセットは頂部開口型容器を形成している。冷却された上記一次冷却材は、上記頂部から上記容器３１８に出入する。これにより、上記格納容器を一体成形かつ非貫通とすることが可能である。上記一次冷却材ループは、流入した一次冷却材が格納容器３１８の少なくとも一部を最初に冷却するように、反応炉３００に統合される。図示の実施形態では、上記冷却材は、一次冷却材入口通路３３０において、格納容器３１８の内面の隣りを或る程度の距離移動した後、一次熱交換器３１０の底部に移動する。上記冷却材は、一次熱交換器３１０の頂部を出て、それから、格納容器３１８の外部に移動して、パワー生成システム（図示せず）に移動する。
【００４０】
図示の実施形態では、燃料塩は、熱交換器３１０の上方であって上部通路に配置された８つの別々の羽根車３１２Ａによって、上記燃料ループを介して駆動される。羽根車３１２Ａの位置では、上記通路の両側は、羽根車３１２Ａを補完して効率的な流れを得るように形成されたケーシングまたはポンプ本体として機能する。図示の実施形態では、羽根車３１２Ａは、上記熱交換器の上部管板３３２と、炉心３０４の頂部から水平方向の上記通路の部分との間に存在する。
【００４１】
各羽根車３１２Ａは、反応炉３００の上方に配置されたモータ３１２Ｃに、回転シャフト３１２Ｂによって接続される。これにより、上記ポンプの電子部品は、高中性子束および高温の領域から外される。羽根車３１２Ａが取り外され、整備され、或いは取り替えられてもよいように、１または複数のアクセスポートが容器上蓋３１９に設けられてもよい。
【００４２】
羽根車３１２Ａおよびシャフト３１２Ｂは、上記燃料ループにおける一次熱交換器３１０の燃料入口に存在するであろう高い温度および中性子束の燃料塩の環境に関して好適な任意の材料から形成されてもよい。例えば、燃料対向部品は、１または複数のモリブデン合金、１または複数のジルコニウム合金（例えばＺＩＲＣＡＬＯＹ（登録商標））、１または複数のニオブ合金、１または複数のニッケル合金（例えばＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標）Ｎ）、高温フェライト、マルテンサイト、またはステンレスの鋼、等から形成されてもよい。羽根車３１２Ａおよびシャフト３１２Ｂは、腐食から保護するため、燃料塩対向表面上にクラッドが設けられてもよい。その他の保護オプションの例としては、保護用コーティングが挙げられる。一実施形態では、クラッドは、モリブデンであってもよく、該モリブデンは、ベースの羽根車またはシャフトの材料と共に共有押出し成形される。別のクラッド材料の例としては、モリブデン合金、ニッケル、ニッケル合金、およびモリブデン−レニウム合金が挙げられる。
【００４３】
図４は、溶融燃料型反応炉のデザインの別の実施形態を示している。該デザインは、内部反射体４０８Ｃが設けられている以外は、図３Ａ〜図３Ｃと同様である。図示の実施形態では、内部反射体４０８Ｃは、炉心４０４と熱交換器４１０とを離間するように設けられている。これにより、上記熱交換器の部品を通過し、同様に、羽根車４１２Ａおよびシャフト４１２Ｂを通過する中性子束が減少する。その他の点では、反応炉４００は、運転および構成において、図３Ａ〜図３Ｃの上記反応炉と同様である。
【００４４】
図５、図６、および図７は、別のポンプの構成の実施形態を示しており、該構成では、羽根車が底部に設置されている。底部に設置された羽根車の構成では、上記羽根車は、上記燃料ループにおいて、上記一次熱交換器の下方における冷却された燃料塩の出口通路に配置される。ここで、上記出口通路は、上記羽根車に関するケーシングまたは本体として作用する。この構成において、上記羽根車は、上述の図３Ａ〜図３Ｃおよび図４にて示されるような頂部に設置された構成よりも低い温度環境下にある。上記実施形態によると、
上記羽根車と、該羽根車のすぐ近くに隣り合う上記シャフトの一部との摩耗が低減され、これにより、全体のデザインにおける新たな複雑性が容認されてもよい。
【００４５】
図５は、炉心５０４を有する反応炉５００を示しており、炉心５０４は、上部反射体５０８Ａ、下部反射体５０８Ｂ、および内部反射体５０８Ｃによって規定される。図示の実施形態では、下部反射体５０８Ｂは、追加の保護のため、側方に伸びて、格納容器５１８の側部を上方に伸びている。一次熱交換器５１０は、シェル側の冷却材の流れ（図示の点線５１４）を有するようになっており、該冷却材は、冷却材入口通路５３０を介して流入し、加熱された冷却材は、冷却材出口通路５３６から流出する。図示の実施形態では、燃料は、炉心５０４から内部反射体５０８Ｃの上方の上部通路を通り、入口管板５３２を通って熱交換器５１０に入るように流れる（図示の破線５０６）。チューブセットを通過した後、今や冷却された燃料は、下部管板５３１を流出し、内部反射体５０８Ｃの下方の下部通路を介して炉心５０４に戻るように流れる。
【００４６】
図５では、燃料流の羽根車５１２Ａは、シェル側冷却材の流れを有するようになっている一次熱交換器５１０の上記燃料塩出口の下方に配置されている。羽根車５１２Ａは、シャフト５１２Ｂに取り付けられ、シャフト５１２Ｂは、容器上蓋（図示せず）および上部反射体５０８Ａの上方の頂部設置モータ５１２Ｃに接続される。本実施形態では、シャフト５１２Ｂは、熱交換器５１０を貫通している。これにより、熱交換器５１０の複雑性が増加してもよい。一実施形態では、羽根車５１２Ａおよびシャフト５１２Ｂは、熱交換器５１０に統合されてもよく、この場合、熱交換器／羽根車およびシャフト組立品を１ユニットとして取り外すことによって、整備が実現される。別の実施形態（図示せず）では、シャフト５１２Ｂは、熱交換器を貫通しなくてもよく、熱交換器５１０の外側以外に隣り合うように配置されればよい。
【００４７】
図６は、図５と同様の反応炉６００を示している。図示の実施形態では、反応炉６００は炉心６０４を有し、炉心６０４は、上部反射体６０８Ａ、下部反射体６０８Ｂ、および内部反射体６０８Ｃによって規定される。また、下部反射体６０８Ｂは、追加の保護のため、側方に伸びて、格納容器６１８の側部を上方に伸びている。一次熱交換器６１０は、シェル側の冷却材の流れ（図示の点線６１４）を有するようになっており、該冷却材は、冷却材入口通路６３０を介して流入し、加熱された冷却材は、冷却材出口通路６３６から流出する。図示の実施形態では、燃料は、炉心６０４から内部反射体６０８Ｃの上方の上部通路を通り、入口管板６３２を通って熱交換器６１０に入るように流れる（図示の破線６０６）。チューブセットを通過した後、今や冷却された燃料は、下部管板６３１を流出し、内部反射体６０８Ｃの下方の下部通路を介して炉心６０４に戻るように流れる。
【００４８】
図６では、羽根車６１２Ａは、上記燃料塩出口の下方に依然として配置され、シャフト６１２Ｂに取り付けられている。しかしながら、図６では、シャフト６１２Ｂは、下方に伸びて、格納容器６１８の外側に配置された底部設置モータ６１２Ｃに電磁カプラ６５０によって接続される。本実施形態では、シャフト６１２Ｂは、格納容器６１８を貫通してはいない。これにより、格納容器６１８を一体の容器として維持する以外は、該格納容器の構成の複雑性を増加することができる。
【００４９】
図７は、図５と同様の反応炉７００を示している。図示の実施形態では、反応炉７００は炉心７０４を有し、炉心７０４は、上部反射体７０８Ａ、下部反射体７０８Ｂ、および内部反射体７０８Ｃによって規定される。また、下部反射体７０８Ｂは、追加の保護のため、側方に伸びて、格納容器７１８の側部を上方に伸びている。一次熱交換器７１０は、シェル側の冷却材の流れ（図示の点線７１４）を有するようになっており、該冷却材は、冷却材入口通路７３０を介して流入し、加熱された冷却材は、冷却材出口通路７３６から流出する。図示の実施形態では、燃料は、炉心７０４から内部反射体７０８Ｃの上方の上部通路を通り、入口管板７３２を通って熱交換器７１０に入るように流れる（図示の破線７０６）。チューブセットを通過した後、今や冷却された燃料は、下部管板７３１を流出し、内部反射体７０８Ｃの下方の下部通路を介して炉心７０４に戻るように流れる。
【００５０】
図７では、羽根車７１２Ａは炉心７０４に配置されている。本実施形態では、冷却された燃料塩通路のそれぞれには、炉心７０４の底部の近くに配置された羽根車７１２Ａが設けられている。図６のように、羽根車７１２Ａはシャフト７１２Ｂを有し、シャフト７１２Ｂは、下方に伸びて、格納容器７１８の外側に配置された底部設置モータ７１２Ｃに電磁カプラ７５０によって接続される。本実施形態では、シャフト７１２Ｂは、格納容器７１８を貫通してはいない。
【００５１】
別の実施形態では、各一次熱交換器における個々の独立したポンプに代えて、幾つかまたはそれ以上のポンプが設けられてもよい。例えば、図７に示す反応炉７００の別の実施形態では、単一の羽根車７１８Ａが炉心７０４の底部に設けられてもよく、この場合、２つまたはそれ以上の熱交換器７１０における冷却された燃料出口からの流れが引き出される。
【００５２】
図８は、ポンプの構成のさらに別の実施形態を示しており、該構成では、単一の羽根車８１２Ａが炉心８０４内に配置されている。図示の実施形態では、単一の羽根車８４０は、反応炉８００の中心軸の周りを回転する。図示の実施形態では、羽根車８４０は、多数のブレード８４２、ハブ８４４、およびシャフト８１２Ｂを含んでおり、ハブ８４４からブレード８４２が側方に伸び、ハブ８４４にシャフト８１２Ｂが接続される。また、シャフト８１２Ｂが回転すると、上記ハブおよび上記ブレードが回転して、図示の矢８０６のように、反応炉８００内の燃料塩の循環を駆動する。図示の実施形態では、ブレード８４２は、ハブ８４４から、上記炉心の側面と隣り合う地点まで伸びており、上記炉心の側面は、この場合、内部反射体８０８Ｃによって規定される。図示の実施形態では、上記炉心の側面には、ブレード８４２の端部について補完のケーシング表面が提供され、その結果、炉心８０４を通る溶融燃料の流れがより効率的に駆動される。
【００５３】
１または複数のディフューザ８４８が上記上部通路のそれぞれに設けられて、塩を熱交換器８１０に送る場合に、より一様な塩の流れが作り出されてもよい。上記ディフューザは、上記燃料ループ内の或る場所において流れを方向付けるバッフルと同じ簡便なものであってもよいし、或いは、バッフル、オリフィスプレート、その他の静的要素を含む、より複雑なセットであってもよい。
【００５４】
別の実施形態（図示せず）では、上記羽根車は、図６および図７を参照して説明したように底部に設置されており、シャフト８４６は、上記ハブから上方ではなく下方に伸びて、反応炉格納容器８１８の下方における電磁的な接続によって回転する。
【００５５】
図９は、さらに別のポンプ構成を示しており、該ポンプ構成では、上記羽根車が、一次熱交換器における２つのセクションの間の中間に配置されている。図示の実施形態では、反応炉９００が設けられ、該反応炉９００は、炉心９０４を格納する上部反射体９０８Ａ、下部反射体９０８Ｂ、および１または複数の熱交換器９１０を有し、これら全てが格納容器９１８内に含まれる。内部反射体（図示せず）は、実施形態に依存して、炉心９０４および熱交換器９１０の間と、熱交換器９１０および冷却材の入口通路９３０の間との一方または両方に設けられてもよいし、設けられなくてもよい。図示の実施形態では、燃料塩は、図示の破線９０６のように、熱交換器９１０のシェルを通って循環し、冷却材は、図示の点線９１４のように、チューブセットにおけるチューブを通過する。
【００５６】
熱交換器９１０は、中間壁９２８によって２つのセクション９１０Ａ・９１０Ｂに分割される。上記チューブセットは、上記冷却材の入口である下部管板９３１から、上記冷却材の出口である上部管板９３２まで、途切れることなく伸びている。図示の実施形態では、加熱された燃料塩の流れは、熱交換器９１０の上部セクション９１０Ａにおける上記チューブセットを通り過ぎており、上部セクション９１０Ａは、炉心９０４に対し開口している。また、上記シェルにおける対向する側面の少なくとも一部が開口しており、これにより、上記燃料塩が、羽根車９１２Ａを含むポンプ通路９１２Ｄに流れ込む。
【００５７】
羽根車９１２Ａは、シャフト９１２を介して、上述のようなモータ（図示せず）に接続される。羽根車９１２Ａの回転により、上記燃料塩は、熱交換器シェルの下部セクション９１０Ｂに入り、上記チューブセットを通り抜け、上記シェルの底部から別の開口部を介して炉心９０４に出るように駆動される。また、１または複数のバッフル９２９が、上記チューブセットを通り抜ける上記燃料塩の流れの経路を定めるために設けられてもよい。
【００５８】
図９に示す領域９３４は、熱交換器９１０の上記シェル内の領域であって、炉心９０４における燃料塩のレベルより上方の領域である。この領域は、貫通するチューブ以外は、例えば反射体で満たされるように中身が詰まっていてもよく、或いは、不活性ガスで満たされた上部空間であってもよい。
【００５９】
図９に示す実施形態では、羽根車９１２Ａは、上記熱交換器内であり、すなわち、熱交換器９１０の上記シェル内である。羽根車９１２Ａは、高い中性子束の領域から離間して配置され、また、反応炉９００における最も高い温度に曝されることがない。羽根車９１２Ａおよびシャフト９１２Ｂは、熱交換器９１０に統合されて、これら全てが、整備または置換えのために１組立品として取り外されてもよい。異なる熱交換器デザインを用いる別の実施形態では、上記熱交換器は、１または複数の羽根車を上記熱交換器内に含むように同様に適合されてもよい。例えば、プレートアンドフレーム型熱交換器では、羽根車は、中プレート伝達経路の隅部内に配置されてもよく、或いは、熱交換用プレートの積層体内の或るプレートに設けられることもできる。
【００６０】
添付の請求の範囲に関係なく、本開示は下記の項目によっても規定される。
【００６１】
＜１＞溶融燃料型原子核反応炉であって、
炉心と、核分裂によって発生する熱を冷却材に伝達するようになっている１または複数の一次熱交換器とを、格納容器内に含む燃料ループと、
上記１または複数の一次熱交換器と、パワーリカバリシステムであって、上記冷却材を循環させて、上記１または複数の熱交換器から上記パワーリカバリシステムにエネルギを伝達するようになっているパワーリカバリシステムとを含む一次冷却材ループと、
上記冷却材から周囲の空気にエネルギを伝達し、該空気を大気中に排出するようになっている１または複数の補助熱交換器を含む補助冷却システムとを備えており、
上記補助冷却システムは、上記一次冷却材ループから上記１または複数の補助熱交換器に冷却材を循環させるようになっている、溶融燃料型原子核反応炉。
【００６２】
＜２＞上記炉心の熱が過剰になると、上記溶融燃料型原子核反応炉における上記冷却材の密度差により、上記補助熱交換器を通る上記冷却材の流れが生じる、上記項目に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００６３】
＜３＞上記補助熱交換器を通る上記冷却材の流れが生じるのに十分過剰な熱が上記炉心に存在する場合、上記補助冷却システムは、上記一次冷却材ループから上記１または複数の補助熱交換器に冷却材を循環する、上記項目の何れかに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００６４】
＜４＞上記燃料ループは、上記格納容器および容器上蓋内に格納されており、上記格納容器には貫通孔が存在しない、項目１、または項目１に従属する何れかの項目に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００６５】
＜５＞上記冷却材は、上記容器上蓋における複数の貫通孔を介して上記一次熱交換器に流れ、上記一次熱交換器から上記貫通孔を介して流れる、項目４に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００６６】
＜６＞溶融燃料型原子核反応炉であって、
格納容器および容器上蓋と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された炉心であって、上部領域および下部領域を有する炉心と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された熱交換器であって、上記炉心の上記上部領域に上部通路によって流体的に接続され、かつ、上記炉心の上記下部領域に下部通路によって流体的に接続された熱交換器と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された羽根車であって、上記格納容器および容器上蓋の外部に配置されたモータによって回転可能なシャフトに取り付けられた羽根車とを備えており、
上記炉心、上記熱交換器、上記上部通路、および上記下部通路によって燃料ループが形成されており、
上記羽根車は、上記燃料ループ内に配置され、上記モータが回転すると、上記燃料ループを介して流体を循環させる、溶融燃料型原子核反応炉。
【００６７】
＜７＞上記シャフトは、上記容器上蓋を貫通し、該容器上蓋の上方に配置されたモータに上記羽根車を回転可能に接続する、項目６に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００６８】
＜８＞上記シャフトは、上記格納容器および容器上蓋内に格納されるが、上記格納容器および容器上蓋を貫通せず、かつ、上記シャフトは、電磁カプラを介して上記モータに回転可能に接続される、項目６に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００６９】
＜９＞上記羽根車は、上記上部通路に配置されている、項目６、７、または８の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７０】
＜１０＞上記羽根車は、上記炉心の上部領域に配置されている、項目６、７、または８の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７１】
＜１１＞上記羽根車は、上記下部通路に配置されている、項目６、７、または８の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７２】
＜１２＞上記羽根車は、上記熱交換器内に配置されている、項目６、７、または８の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７３】
＜１３＞上記羽根車は、上記炉心の下部領域に配置されている、項目６、７、または８の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７４】
＜１４＞上記熱交換器は、上記格納容器および容器上蓋内に格納された、独立した複数の熱交換器の１つである、項目６〜１３の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７５】
＜１５＞独立した複数の熱交換器のそれぞれには羽根車が設けられている、項目１０に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７６】
＜１６＞上記格納容器および容器上蓋内に格納された羽根車が１つのみ存在する、項目１０に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７７】
＜１７＞上記熱交換器は、シェルアンドチューブ型熱交換器、プレート型熱交換器、プレートアンドシェル型熱交換器、プリント回路型熱交換器、および、プレートフィン型熱交換器の中から選択される、項目６〜１３の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７８】
＜１８＞上記羽根車および熱交換器は、１組立品であり、上記反応炉から上記容器上蓋を介して１ユニットとして取り外し可能である、項目１２に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００７９】
＜１９＞上記燃料ループに少なくとも１つのディフューザをさらに備える、項目６〜１８の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００８０】
＜２０＞溶融燃料型原子核反応炉であって、
格納容器および容器上蓋と、
該格納容器および容器上蓋内に格納された炉心であって、上部領域および下部領域を有する炉心と、
上記格納容器および容器上蓋内に格納された複数の熱交換器であって、それぞれが、上記炉心の上記上部領域に流体的に接続された燃料入口と、上記炉心の上記下部領域に流体的に接続された燃料出口とを有する複数の熱交換器と、
上記炉心内の羽根車であって、上記格納容器および容器上蓋の外部に配置されたモータによって回転可能なシャフトに取り付けられた羽根車とを備えており、
上記羽根車は、上記モータが回転すると、上記炉心から上記複数の熱交換器を介して燃料を循環させる、溶融燃料型原子核反応炉。
【００８１】
＜２１＞上記複数の熱交換器は、上記炉心の周囲に分散配置されている、項目２０に記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００８２】
＜２２＞上記複数の熱交換器における燃料入口のそれぞれは、関連の上部通路によって上記炉心の上部領域に流体的に接続され、上記複数の熱交換器における燃料出口のそれぞれは、関連の下部通路によって上記炉心の下部領域に流体的に接続されている、項目２０または２１の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００８３】
＜２３＞上記羽根車は、上記炉心の上部領域に配置されている、項目２０〜２２の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００８４】
＜２４＞上記羽根車は、上記炉心の下部領域に配置されている、項目２０〜２２の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００８５】
＜２５＞上記炉心は、水平方向の断面が円形であり、中心軸が上記羽根車の位置にあり、該羽根車は、ハブが上記炉心の中心軸に配置されている、項目２０〜２４の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００８６】
＜２６＞上記羽根車は、１または複数のブレードを含んでおり、該ブレードは、ハブから、上記炉心の一側面に隣り合う地点まで伸びている、項目２０〜２５の何れか１つに記載の溶融燃料型原子核反応炉。
【００８７】
本願に記載のシステムおよび方法は、上述の目的および利点と共に、それらに本来備わっている目的および利点を達成するために良好に適合されることは、明らかであろう。本明細書内の上記方法および上記システムは、多くの様式にて実施されてもよく、上述の例示された実施形態および実施例によって限定されるべきではないことが、当業者であれば、理解されるであろう。この点に関して、本願に記載の種々の実施形態における任意の数の特徴点を組み合わせて単一の実施形態としてもよいし、本願に記載の特徴点の全てに比べて、より少ない或いはより多い特徴点を有する別の実施形態が可能である。
【００８８】
種々の実施形態を本開示の目的のために説明してきたが、本開示によって予期される範囲内で好適な種々の変更および修正がなされてもよい。例えば、電磁カプラは、上記容器上蓋における貫通数を低減するために、頂部設置型モータで使用されることもできる。この場合、上記シャフトは、例えば図３Ａ〜図３Ｃに示すように、上記容器上蓋を貫通する必要はない。当業者であれば彼らによって容易に示唆され、かつ、本開示の精神に包含されるその他の莫大な変更がなされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】溶融燃料型反応炉の基本構成の幾つかをブロック図の形態で示す図である。
【図２Ａ】一次冷却ループおよび補助冷却システムのレイアウトの実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】一次冷却ループおよび補助冷却システムのレイアウトの実施形態を示す図である。
【図３Ａ】溶融燃料型反応炉のデザインの実施形態であって、各一次熱交換器について、燃料塩の流れを駆動するためのポンプを有する実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】溶融燃料型反応炉のデザインの実施形態であって、各一次熱交換器について、燃料塩の流れを駆動するためのポンプを有する実施形態を示す図である。
【図３Ｃ】溶融燃料型反応炉のデザインの実施形態であって、各一次熱交換器について、燃料塩の流れを駆動するためのポンプを有する実施形態を示す図である。
【図４】溶融燃料型反応炉のデザインの別の実施形態であって、内部反射体が設けられている以外は図３Ａ〜図３Ｃの実施形態と同様である実施形態を示す図である。
【図５】別のポンプ構成の実施形態であって、羽根車が底部に設置されている実施形態を示す図である。
【図６】別のポンプ構成の実施形態であって、羽根車が底部に設置されている実施形態を示す図である。
【図７】別のポンプ構成の実施形態であって、羽根車が底部に設置されている実施形態を示す図である。
【図８】ポンプ構成のさらに別の実施形態であって、単一の羽根車が炉心内に配置された実施形態を示す図である。
【図９】さらに別のポンプ構成であって、羽根車が一次熱交換器における２つのセクションの間の中間に配置されたポンプ構成を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【図９】
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【国際調査報告】
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