(57)【要約】      （修正有）【課題】超ウラン元素を用い蒸気を発生させ、地震等の安全性を高めるために、燃料集合体は横置にして冷却水を水平に流す装置を提供する。【解決手段】超ウラン元素を燃料とし、使用済み燃料からの超ウラン元素を燃焼消滅させる。燃料集合体を横置に配列して冷却水を水平に流すことにより、原子炉容器の高さを低くして耐震性を向上させる。【選択図】図４
2018151247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横置核燃料集合体（１３０）は、円柱状の超ウラン元素金属をステンレス製の被覆管（４１）の中に多数個内蔵してなるTRU核燃料棒（１５１）を多数本正方格子状に配列しそれ等の冷却材入口側を燃料入口側タイプレート（１４０）に固定し冷却材出口側を燃料出口側タイプレート（１４１）に固定し、後記機能性チャンネルボックス（１３５）のボックス（１３８）で前記TRU核燃料棒（１５１）の束を４面で覆い、
前記機能性チャンネルボックス（１３５）は、ステンレス製の板を断面が正方形の枠に成型したボックス（１３８）と、当該ボックス（１３８）の底面部に低融点中性子反射平板（１３６）を固着し、更に前記低融点中性子反射平板（１３６）の底面部に中性子吸収平板（１３７）を固着してなり、
前記ボックス（１３８）の正方形断面の高さHは、上記TRU核燃料棒（１５１）を主体とするボックス（１３８）内の中性子平均移動距離Ｄ以上Dの2倍以下であって、上記ボックス（１３８）の流路方向長さLは前記Hの３倍以上１メートル以下であって、
低融点中性子反射平板（１３６）は長方形のステンレス製容器に低融点中性子反射材を充填してなり、低融点中性子反射平板（１３６）の冷却水入口側端面は低融点金属によりフリーズドシールし、出口側端面はステンレスで蓋をし、
中性子吸収平板（１３７）は長方形のステンレス製容器に低融点中性子吸収反射材を充填密封してなることを特徴とする横置核燃料集合体（１３０）。
【請求項２】
平坦原子炉は、ステンレス製の密封容器である平坦原子炉容器（１０３）の中に、請求項１における横置核燃料集合体（１３０）を水平に並列し、隣接せる横置核燃料集合体（１３０）の間に直方体制御容器（１２１）を敷設してなり、
平坦原子炉容器（１０３）上部に接続せる給水管１（１６１）から入口プレナム（１１０）に給水された水は前記横置核燃料集合体（１３０）の主給水水平通路（２３６）を通る過程で蒸気となり出口プレナム（１１１）に排出され、
当該蒸気は、平坦原子炉容器（１０３）上部に敷設された断熱煙突（１２３）の中を上昇して、蒸気管１（１２２）から外部に排出され、
直方体制御容器（１２１）は、中性子吸収材水溶液が充填できる長方形のステンレス製容器であり、当該直方体制御容器（１２１）上部に中性子吸収材水溶液を注入する毒物注入管（１０５）と当該水溶液を排出する毒物排出管（１０７）が接続され、
平坦原子炉容器（１０３）上側外に中性子吸収材水溶液を貯蔵した毒物貯蔵タンク（１０４）と、前記水溶液を排出するための毒物排出タンク（１０６）を敷設し、各タンクには電動ポンプ（１０８）が接続されており、電動ポンプ（１０８）で直方体制御容器（１２１）中の中性子吸収材水溶液液位を調節し、
蒸気を発生させることを特徴とする平坦原子炉。
【請求項３】
蒸気発生施設は、格納容器（１０２）の中に請求項２における平坦原子炉及び非常用電源のジーゼル発電機（１７１）を内蔵し、
格納容器（１０２）は、地表に地盤改良を施してから構築した鉄筋コンクリート製の密封容器であって、
当該格納容器（１０２）内の底部と平坦原子炉容器（１０３）底部の間に固体希釈材（２１０）を敷き、
ジーゼル発電機（１７１）は密封空間である発電機室（１７０）に内蔵され、発電機室（１７０）は吸気側シュノーケル（１７３）に接続され、ジーゼル発電機（１７１）のジーゼルエンジンの排気口は排気側シュノーケル（１７２）に直結されたことを特徴とする蒸気発生施設。
【請求項４】
太陽光発電設備の下に請求項３における蒸気発生施設に蒸気タービンと復水器と発電機を追加することによる全天候型太陽光発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沸騰水型原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、蒸気発生施設の１つである従来の沸騰水型原子炉の圧力容器（１０）内の概観図を示す（非特許文献１）。
タービンで仕事を終えた低温低圧の蒸気は水に変換される。当該水は高温高圧の未飽和水にされ、給水配管（１７）を通って圧力容器（１０）壁とシュラウド（１８）との間のシュラウド外冷却材空間（１６）の水に混じり込む。水はポンプモータ（２４）により回転する冷却材循環ポンプ（２５）で加速されてシュラウド（１８）の下端から矢印方向に炉心下部プレナム（８）に入る。
炉心下部プレナム（８）は、圧力容器（１０）の底部と炉心支持板（９）とで囲まれ高温高圧の未飽和水で満たされている。
炉心支持板（９）は、核燃料棒を束ねた核燃料集合体（３０）を支えている。
炉心下部プレナム（８）に入った未飽和水は核燃料集合体（３０）下端に入り、核燃料集合体（３０）の核燃料棒から熱を吸収して液体の水の一部が飽和蒸気になる。液体である飽和水と気体である飽和蒸気が共存して流れている二相流となって上部に流れる。
核燃料集合体（３０）の上部から流出した飽和蒸気を非常に多く含有した点線矢印方向の二相流と漏洩冷却材通路（２０）からの矢印方向の飽和水とが混合領域（１９）で混合した二相流は気水分離器（１５）の中に入り旋回させられることにより、開き矢印方向に上昇する飽和蒸気と矢印方向に下に落ちる水に分離される。上昇した飽和蒸気は水分を若干含んでいるため蒸気乾燥器（１２）により、開き矢印方向に上昇する乾燥した飽和蒸気と矢印方向に下に落ちる飽和水に分離される。乾燥した飽和蒸気は蒸気ドーム（１１）から、圧力容器（１０）壁と蒸気乾燥器胴部（１３）の間を通って飽和蒸気配管（１４）からタービンへ出て行く。
原子炉出力の制御は、制御棒駆動装置（２３）により上下に動く十字形の制御棒（２２）により達成する。
図２は核燃料物質を内包する従来の核燃料集合体（３０）と従来の十字形の制御棒（２２）の概観斜視図である。核燃料集合体（３０）は、核燃料物質を内封している円柱形状の核燃料棒（３１）を多数本正方格子状（まれに三角格子状）に配列しそれ等の下部を燃料下部タイプレート（４０）に差込み、ジルコニウム合金製またはステンレス製の板を正方形の枠に成型したチャンネルボックス（３５）で前記核燃料棒（３１）の束を４面で覆っている。燃料棒の上端は上部タイプレートに差し込まれている。
核燃料集合体（３０）は燃料集合体支持金具（５０）によって支えられている。核燃料棒（３１）の間は主冷却材通路（３６）となっており熱を原子炉の外に取り出すための冷却水が、下から上に流れるに従い燃料棒から熱を吸収して蒸気になり、蒸気と液体とが混在した二相流となって流れている。
隣接する核燃料集合体（３０）の間の漏洩冷却材通路（２０）には飽和水が流れている。十字形の制御棒（２２）はチャンネルボックス（３５）の間を上下に動ける。十字形の制御棒（２２）は原子炉出力を制御するための中性子を吸収する性質の強い物質であるハフニウム薄板になっている。十字形の制御棒（２２）は、制御棒案内管（２６）に納められている制御棒駆動装置（２３）によって上下に動く。炉心下部プレナム（８）の未飽和水は、制御棒案内管（２６）に開けられている冷却材流入口（９９）から燃料集合体支持金具（５０）に入り、続いて、核燃料集合体（３０）下端に流入する。
燃料集合体支持金具（５０）は制御棒案内管（２６）及び炉心支持板（９）によって支持されている。
図中矢印は冷却材の主たる流れ方向を示す。
図3は従来の核燃料棒（３１）の概観図である。大気圧の約10倍程度のヘリウムを内封する直径約10mm長さ2m~4ｍの円筒形鞘であるジルコニウム合金製の被覆管（４１）と、この被覆管（４１）の上下開口端を気密閉塞する上部端栓（４２）及び下部端栓（４３）と、被覆管（４１）内に装填される多数個の核燃料ペレット（４４）と、スプリング（４５）とから構成されている。直径約8mm長さ約10mmの核燃料ペレット（４４）はウラン（ウラニウムとも呼ぶ）の酸化物を焼結してなる。
【非特許文献１】：コロナ社、著者都甲「原子動力」117、120頁。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
福島事故での特徴は、第二格納容器である建屋の水素爆発による破損と、その結果生じたガレキの山であった。しかし、原子炉圧力容器を内蔵する第一格納容器（ドライ容器）は、外見上大きな破損があるようには見えなかった。
建屋は第二格納容器として、密封したある程度頑丈な構造であったために、水素が蓄積されてしまった。徐々に水素が漏洩していたなら、水素の大爆発は起こらなかった可能性がある。
【０００４】
建屋は第二格納容器とするのでなく、密封は緩やかにしたい。耐震性は高めたい。建屋内の物を減少させたり、梁や足場をなくしたりできないか。
現行BWRは原子炉出力密度を大きくして原子力発電施設を比較的コンパクトにしている。しかし、原子力発電施設を取り巻く敷地は広大である。それなら、敷地面積全体に原子炉出力密度が小さい原子力発電施設を敷設してもよさそうなものである。
表面エネルギーが安全だと思われている理由は、１：環境への放出物がない。２：出力密度が極端に低い。それなら、原発の出力密度を極端に低くすればよいのではないか。
原子力に対して世論は賛否が分かれている。反原発がやや多い。使用済み燃料の処分が問題になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
手段1は横置核燃料集合体（１３０）に関わる。
横置核燃料集合体（１３０）は、円柱状の超ウラン元素金属をステンレス製の被覆管（４１）の中に多数個内蔵してなるTRU核燃料棒（１５１）を多数本正方格子状に配列しそれ等の冷却材入口側を燃料入口側タイプレート（１４０）に固定し冷却材出口側を燃料出口側タイプレート（１４１）に固定し、後記機能性チャンネルボックス（１３５）のボックス（１３８）で前記TRU核燃料棒（１５１）の束を４面で覆い、
前記機能性チャンネルボックス（１３５）は、ステンレス製の板を断面が正方形の枠に成型したボックス（１３８）と、当該ボックス（１３８）の底面部に低融点中性子反射平板（１３６）を固着し、更に前記低融点中性子反射平板（１３６）の底面部に中性子吸収平板（１３７）を固着してなり、
前記ボックス（１３８）の正方形断面の高さHは、上記TRU核燃料棒（１５１）を主体とするボックス（１３８）内の中性子平均移動距離Ｄ以上Dの2倍以下であって、上記ボックス（１３８）の流路方向長さLは前記Hの３倍以上１メートル以下であって、
低融点中性子反射平板（１３６）は長方形のステンレス製容器に低融点中性子反射材（例えば鉛）を充填してなり、低融点中性子反射平板（１３６）の冷却水入口側端面は低融点金属によりフリーズドシールし、出口側端面はステンレスで蓋をし、
中性子吸収平板（１３７）は長方形のステンレス製容器に低融点中性子吸収材（例えば、炭化ホウ素(B4C)混合カドミウム（Cd））を充填密封してなることを特徴とする横置核燃料集合体（１３０）。
超ウラン元素(TRU)は純粋である必要はなく、固体核分裂生成物（固体FP）が混じっていても良い。使用済み燃料から揮発性物質を除去しさえすればよい。固体FPの中の鉄類の重元素や軽元素が混じっていてもよい。
低融点中性子反射材は鉛（融点327℃、低速中性子の巨視的吸収断面積0.006/cm、巨視的散乱断面積0.368/cm）がよい。現行BWRの冷却水温度は約286℃であるから、冷却材喪失によりボックス（１３８）内が高温になれば溶融する。中性子の巨視的吸収断面積が小さいから中性子は吸収され難く、鉛が溶けだしても中性子の増減に影響がない。巨視的散乱断面積は巨視的吸収断面積に比べて大きいから、ボックス（１３８）から底部に漏洩しようとする中性子はボックス（１３８）内に反射される。
フリーズドシールは、鉛や錫やカドミウムや銅といった低融点金属で蓋をする。高温で溶けると、中の低融点中性子反射材が外に漏れ出る。
充填する低融点中性子反射材は2酸化鉛（融点290℃）でもよい。或は、鉛または2酸化鉛に1酸化鉛（融点886℃）を添加してもよい。更には、水でもよい。
中性子吸収平板（１３７）の出口側の蓋をステンレスとしたのは、出口側の蒸気温度が事故等により上昇し易い。余りに敏感に蓋が溶融するようでは、チョットした事象でも施設を停止することになり、稼働率が下がる。
低融点中性子吸収材である炭化ホウ素混合カドミウムは、カドミウムを低融点中性子反射平板（１３６）側にし、下に炭化ホウ素とするのが望ましい。ホウ素は中性子を吸収するとヘリウムガスを生成するため、中性子吸収平板（１３７）内圧が上昇して破損の恐れがある。中性子吸収はできるだけカドミニウムにさせてヘリウムの生成を極力減らす。ホウ素は速度の速い中性子も吸収する作用がカドウミムよりも強い。中性子吸収平板（１３７）のステンレス製容器に小孔を開けておけばヘリウムは外部に放出される。
中性子吸収平板（１３７）はステンレスの中にホウ素を含有したボロンサスでもよい。
【０００６】
ボックス（１３８）の正方形断面の高さHがD以下であれば、運転中に中性子が急増しても中性子は高さ方向に漏洩するから極端に中性子が急増して出力が急上昇することがない。一方、高さHが2D以上であれば、中性子は高さ方向に漏洩し難くなる。万一、冷却水喪失事故が起こった場合、高さHが2D以下であれば漏洩冷却水水平通路（２２０）の水も喪失して中性子反射作用が薄れるため中性子が垂直方向に漏洩し、核分裂反応が抑制される。
中性子が吸収されるまでの中性子平均移動距離AVXは、巨視的中性子吸収断面積SIGAの逆数である。例えば、蒸気冷却時中性子エネルギースペクトルをFBR中性子エネルギースペクトルと仮定すると、プルトニウム239の微視的中性子吸収断面積は2.3バーン程度である。そうするとSIGAは約0.12/cmであるから、AVXは8cm程度である。ボックス（１３８）内には超ウラン元素だけがある訳ではなく、被覆管（４１）や蒸気が通る冷却水通路があるから、AVXは20cm程度である。ボックス（１３８）内の中性子平均移動距離ＤをAVXとすれば、事故時の安全性向上とが図れる。
ボックス（１３８）の流路方向長さLが短すぎると、必要な熱出力を得るためにはTRU核燃料棒（１５１）の線出力密度が大きくなってしまい、燃料破損の恐れがある。更に、中性子は流路方向長さL方向に漏洩する割合が大きくなるから通常運転中の遮蔽が問題になる。LがDの3倍以上あれば通常運転中の遮蔽と線出力密度問題が緩和される。ただ、Lが長すぎると横置核燃料集合体（１３０）の製造や移動や装荷に困難を伴うから１メートル以下とした。
【０００７】
万一、冷却水喪失事故が起こってTRU核燃料棒（１５１）が溶融すると、機能性チャンネルボックス（１３５）の低融点中性子反射平板（１３６）の中の低融点金属が溶融し中性子反射が減少する。その結果、中性子は中性子吸収平板（１３７）に漏洩していき中性子吸収平板（１３７）に吸収されるから、核分裂反応が抑制される。
なお、低融点中性子反射平板（１３６）の代わりに、ボックス（１３８）の下側と中性子吸収平板（１３７）を結合するための多数の結合棒とすれば、ボックス（１３８）の下側にも漏洩冷却水水平通路（２２０）ができることになり、ボックス（１３８）の上側の漏洩冷却水水平通路（２２０）と同じ効果が期待できる。
【０００８】
手段２は、蒸気を発生させることを特徴とする平坦原子炉である。
平坦原子炉は、ステンレス製の密封容器である平坦原子炉容器（１０３）の中に、手段１における横置核燃料集合体（１３０）を水平に並列し、隣接せる横置核燃料集合体（１３０）の間に直方体制御容器（１２１）を敷設してなる。
平坦原子炉容器（１０３）上部に接続せる給水管１（１６１）から入口プレナム（１１０）に給水された水は、前記横置核燃料集合体（１３０）の主給水水平通路（２３６）を通る過程で蒸気となり出口プレナム（１１１）に排出される。
当該蒸気は、平坦原子炉容器（１０３）上部に敷設された断熱煙突（１２３）の中を上昇して、蒸気管１（１２２）から外部に排出される。
直方体制御容器（１２１）は、中性子吸収材水溶液（例えば5ホウ酸ナトリウム水溶液）が充填できる長方形のステンレス製容器であり、当該直方体制御容器（１２１）上部に中性子吸収材水溶液を注入する毒物注入管（１０５）と当該水溶液を排出する毒物排出管（１０７）が接続される。
平坦原子炉容器（１０３）上側外に中性子吸収材水溶液を貯蔵した毒物貯蔵タンク（１０４）と、前記水溶液を排出するための毒物排出タンク（１０６）を敷設し、各タンクには電動ポンプ（１０８）が接続されており、電動ポンプ（１０８）で直方体制御容器（１２１）中の中性子吸収材水溶液液位を調節する。
平坦原子炉の先に蒸気タービンと復水器を敷設し、蒸気タービンで発電機を回転させれば電気を発生させることができる。復水器からの冷水は給水管１（１６１）に導かれ、平坦原子炉容器（１０３）に戻ってくる。なお、給水管１（１６１）から入口プレナム（１１０）に戻る給水は湿り蒸気または飽和蒸気であるとすると、蒸気管１（１２２）からは飽和蒸気または過熱蒸気が外部に排出される。
出口プレナム（１１１）に排出された高温の蒸気は断熱煙突（１２３）により煙突効果で排出速度が上昇する。その結果、横置核燃料集合体（１３０）の主給水水平通路（２３６）に流入する水の速度も上昇する。冷却水の速度が増せば、TRU核燃料棒（１５１）からの除熱作用が大きくなる。煙突の外周に断熱材を巻けば、蒸気タービンに向かう蒸気の温度低下を抑制することができる。
中性子吸収材水溶液の代わりに超ウラン元素の水溶液（例えば超ウラン元素の硝酸塩の水溶液）とすれば安全性が向上する。TRU核燃料棒（１５１）中の核燃料が燃焼減少し出力が減少した時に、直方体制御容器（１２１）に超ウラン元素の水溶液を注入すれば核分裂が活発になり、出力が増加する。横置核燃料集合体（１３０）の中にTRUを過剰に装荷させなければ燃焼により自然に核反応が減少する。
【０００９】
手段３は、蒸気発生施設である。
蒸気発生施設は、格納容器（１０２）の中に請求項２における平坦原子炉及び非常用ジーゼル発電機を内蔵する。
格納容器（１０２）は、地表に地盤改良を施してから構築した鉄筋コンクリート製の密封容器である。
当該格納容器（１０２）内の底部と平坦原子炉容器（１０３）底部の間に固体希釈材（２１０）（例えば、炭化ホウ素を混合した鋳鉄）を敷く。
電動ポンプ（１０８）等の電動機を稼働させるには、電源が必要である。
ジーゼル発電機（１７１）は密封空間である発電機室（１７０）に内蔵されている。
発電機室（１７０）は吸気側シュノーケル（１７３）に接続されている。ジーゼル発電機（１７１）は、発電機室（１７０）内の空気を吸気してジーゼルエンジンを稼働させる。吸気側シュノーケル（１７３）が水没しても短時間であれば発電機室（１７０）内の残存空気によりジーゼル発電機（１７１）を運転できる。
ジーゼル発電機（１７１）のジーゼルエンジンの排気口は排気側シュノーケル（１７２）に直結されたことを敷設したことを特徴とする蒸気発生施設。
排気側シュノーケル（１７２）が水没しても排気圧力が水圧よりも大きければジーゼル発電機（１７１）を運転できる。
地盤改良に先立ち、地盤補強工事としてプレストレストコンクリート杭や鉄筋コンクリート杭やコンクリート充填鉄管杭を地表に打ち込む。この後、深層混合処理工事法による地盤改良を行う。現行ＢＷＲの様に、岩盤まで掘削してから鉄筋コンンクリートマットを施すようなことはしない。
活断層だらけの日本列島では立地適地は少ない。出力密度を小さくして、震度７程度の地震で被害があったとしても、致命的な事象が生じなければよい。TRU核燃料棒（１５１）が大規模に溶融しなければよい。溶融したとしても固体希釈材と混じりあって発熱密度が小さくなれば、周辺環境への影響が小さくなる。
非常用電源は、非常用ジーゼル発電機のジーゼルエンジンの排気口からの海水浸水で非常用電源喪失が起きないようにシュノーケルを付ける。なお、換気扇吹き出し口には雨天時用のシャッターが付いているが、運転中でシャッターが開いている時に突然洪水や津波が襲ってくると、運転停止してもシャッターは開きっぱなしになってシャッターから大量の水が入ってくる可能性がある。
非常用ジーゼル発電機でなく1次電池またはマグネシウムを用いた海水電池を敷設してもよい。
シュノーケルは浸水防止弁付きタイプがよい。管上部からの浸水を防止する浸水防止弁を管の上部に付けたシュノーケルである。
固体希釈材（２１０）は固体でなければならない。液体（例えば水）にすると溶融燃料による蒸気爆発の恐れがある。TRUの密度は大きいから広島や長崎で経験したように核物質は遠くまでは飛んでいけない。最近のTVでF2は底に抜け落ちたからよかったが抜け落ちずに爆発したら東京に被害が及ぶが如き意見を言っていた（武田邦彦）。広島や長崎でさえ数日もすると市電や人の往来があった映像写真がある。隣接県の被害状況を伝える記録は乏しい。
【００１０】
手段４は、全天候型太陽光発電所である。
太陽光発電設備の下に手段３における蒸気発生施設に蒸気タービンと復水器と発電機を追加することによる全天候型太陽光発電所。
太陽光発電の弱点は、雨天と夜間には発電できないことにある。この弱点を克服するために、太陽光発電設備の下に蒸気発生施設を敷設する。太陽が出ていれば太陽光発電ができる。太陽光発電施設の下は、無駄な空間である。
なお、太陽光発電設備の下に火力発電設備を敷設してもよい。更に、ダム湖に浮体を浮かべ、その上に太陽光発電設備や風力発電設備を設置してもよい。ダム湖の表面が覆われるため、水の無駄な蒸発を抑制できるし、アオコの発生も抑制できる。
鯛の養殖場において浮体を浮かべ、その上に太陽光発電設備を敷設すれば、鯛の日焼けが防止でき綺麗な赤色の鯛になる。深海魚であるとも言える鯛が日焼けすると黒い鯛になって売れない。
【発明の効果】
【００１１】
機能性チャンネルボックス（１３５）は、冷却水喪失事故に対する固有の安全性をもたらす。
高さが低い原子炉であるから、建物の倒壊は考え難い。したがって、耐震性が高く安全な原子炉が期待できる。
高さが低い原子炉であるから、冷却水の水頭圧が殆どゼロであるから、冷却材循環ポンプが不要である。冷却水の停滞によるTRU核燃料棒（１５１）の温度上昇は抑制されたものになる。
安全性を高めるためには低線出力密度運転がよい。その結果、燃焼が緩やかであるから数十年の燃料無交換運転が期待でき、原子炉の管理が容易である。
TRUは強力な自発中性子源であるから、中性子源有未臨界原子炉でも熱出力が期待できる。
甚大な事故が起きにくいため、岩盤までの掘削の必要がないから、短時間で低コストの原子炉を建設することができる。
ちなみに、都市ガス冷房は排気ガス温度が高いためヒートアイランド現象を助長するから大都会には向かない。住民が少ない遠隔地の原子力発電であれば、当該遠隔地のヒートアイランド現象は軽微である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
累積する使用済み核燃料を早く減らすために核燃料に超ウラン元素を使用し、更に固有の安全性の高い原子炉が提供できた。
【実施例１】
【００１３】
図４は手段１の横置核燃料集合体（１３０）に係る概略図である。下段に概略図を示した。上段に断面図を示した。
TRU核燃料棒（１５１）は円柱状の超ウラン元素金属をステンレス製の被覆管（４１）の中に多数個内蔵してなる。
TRU核燃料棒（１５１）を多数本正方格子状に配列しそれ等の冷却水流入側を入口側タイプレート（１４０）に固定し冷却材出口側を出口側タイプレート（１４１）に固定している。
入口側タイプレート（１４０）及び、出口側タイプレート（１４１）は下記機能性チャンネルボックス（１３５）に固定されている。前記TRU核燃料棒（１５１）の束の４面は下記機能性チャンネルボックス（１３５）のボックス（１３８）で覆われている。
機能性チャンネルボックス（１３５）は、ステンレス製の板を断面が正方形の枠に成型したボックス（１３８）の底面部に低融点中性子反射平板（１３６）を固着している。更に前記低融点中性子反射平板（１３６）の底面部に中性子吸収平板（１３７）を固着してなる。
低融点中性子反射平板（１３６）は長方形のステンレス製容器に低融点中性子反射材を充填してなり、低融点中性子反射平板（１３６）の冷却水入口側端面は低融点金属によりフリーズドシールが施されている。出口側端面はステンレス製の蓋が施されている。
中性子吸収平板（１３７）は長方形のステンレス製容器に低融点中性子吸収材を充填密封してなる。ハフニウム板でもよい。
前記機能性チャンネルボックス（１３５）の正方形断面の高さHは上記TRU核燃料棒（１３１）の中性子平均自由距離Ｄ以上Dの2倍以下であって、当該ボックス（１３８）の流路方向長さLは前記Hの３倍以上１メートル以下である。
隣接するTRU核燃料棒（１５１）の間は主冷水水平通路（２３６）であって、水の液体と蒸気からなる二相流が通っている。入口側タイプレート（１４０）から入ってき液体の水は、TRU核燃料棒（１５１）から受熱して蒸気になる。蒸気は出口側タイプレート（１４１）から出口プレナム（１１１）に出ていく。
図５は、TRU核燃料棒（１５１）の概略図である。
TRU核燃料棒（１５１）は、大気圧程度のヘリウムを内封する円筒形鞘であるステンレス製の被覆管（４１）と、この被覆管（４１）の開口端を気密閉塞する入口側端栓（１４３）及び出口側端栓（１４２）と、端栓スプリング（１４６）と、被覆管（４１）内に装填される多数個のTRU核燃料ペレット（１４４）と、プレナムスプリング（１４５）とから構成されている。TRU核燃料ペレット（１４４）は超ウラン元素（TRU）の金属である。TRU核燃料ペレット（１４４）の芯を可燃性毒物（１４３）とすると、燃焼を緩やかにすることができる。可燃性毒物（１４３）は中性子減速材（例えば炭化珪素）と中性子吸収材（例えばガドリニウム）を混合したものである。
TRU核燃料棒（１５１）の入口側端栓（１４３）を冷却水流入側の入口側タイプレート（１４０）の端栓差込口に差込み、出口側端栓（１４２）は蒸気流出側の出口側タイプレート（１４１）の端栓差込口に差し込まれている。
入口側タイプレート（１４０）は、図4に示したボックス（１３８）の冷却水流入側に固定される。出口側タイプレート（１４１）は、図4に示したボックス（１３８）の蒸気流出側に固定される。入口側タイプレート（１４０）には、入口側端栓（１４３）を差込むための端栓口と、冷却水が流入するための冷却水流入口が開けられている。
出口側タイプレート（１４１）には、出口側端栓（１４２）を差込むための端栓口と、蒸気（または蒸気と水の二相流）が流出するための蒸気流出口が開けられている。端栓スプリング（１４６）によりTRU核燃料棒（１５１）は長さ方向に伸び縮みできる範囲で、入口側タイプレート（１４０）と出口側タイプレート（１４１）に拘束される。
数本のTRU核燃料棒（１５１）の入口側端栓（１４３）と出口側端栓（１４２）にはネジ山が刻まれていて、TRU核燃料棒（１５１）群が入口側タイプレート（１４０）と出口側タイプレート（１４１）にナットで結合される。
【実施例２】
【００１４】
図６は、手段２の平坦原子炉に係る概略図である。
平坦原子炉は、ステンレス製の密封容器である平坦原子炉容器（１０３）の中に、請求項１における横置核燃料集合体（１３０）を水平に並列し、隣接せる横置核燃料集合体（１３０）の間に直方体制御容器（１２１）を敷設してなる。
平坦原子炉容器（１０３）上部に接続せる給水管１（１６１）から入口プレナム（１１０）に給水された水は前記横置核燃料集合体（１３０）の主給水水平通路（２３６）を通る過程で蒸気となり出口プレナム（１１１）に排出される。
当該蒸気は、平坦原子炉容器（１０３）上部に敷設された断熱煙突（１２３）の中を上昇して、蒸気管１（１２２）（例えば蒸気タービン）に排出される。断熱煙突（１２３）はステンレス製の煙突外周を断熱材で覆ってなる。
直方体制御容器（１２１）は、中性子吸収材水溶液（例えば5ホウ酸ナトリウム水溶液）が充填できる長方形のステンレス製容器であり、当該直方体制御容器（１２１）上部に中性子吸収材水溶液を注入する毒物注入管（１０５）と当該水溶液を排出する毒物排出管（１０７）が接続されている。毒物排出管（１０７）に中性子吸収材水溶液が溜まっているなら、これは緊急原子炉停止時の補助になる。
平坦原子炉容器（１０３）上側外に中性子吸収材水溶液を貯蔵した毒物貯蔵タンク（１０４）と、前記水溶液を排出するための毒物排出タンク（１０６）を敷設し、各タンクには電動ポンプ（１０８）が接続されており、電動ポンプ（１０８）で直方体制御容器（１２１）中の中性子吸収材水溶液液位を調節する。
平坦原子炉容器（１０３）の側壁の横置核燃料集合体（１３０）長さ方向延長先には、各横置核燃料集合体（１３０）毎に燃料集合体取替扉（１２０）が設けられている。本来なら数十年先の廃炉まで燃料交換しないが、万一、横置核燃料集合体（１３０）に不具合が生じた時のために横置核燃料集合体（１３０）を交換できるようにした。
隣接する横置核燃料集合体（１３０）の冷却水入口側には入口側仕切り板（１１２）が敷設され、蒸気出口側には出口側仕切り板（１１２）が敷設されていて、入口プレナム（１１０）に入ってきた給水が横置核燃料集合体（１３０）の主給水水平通路（２３６）に導かれる。主にボックス（１３８）の上部の漏洩冷却水水平通路（２２０）に漏洩した水は出口プレナム（１１１）に排出される。ボックス（１３８）の出口側上部にも出口側仕切り板（１１２）を施せば、漏洩冷却水水平通路（２２０）を流れる水は減少する。
漏洩冷却水水平通路（２２０）の水は、横置核燃料集合体（１３０）で発生した中性子が垂直方向に過度に漏洩するのを抑制する中性子反射材の役割を持つ。
給水が減少もしくは喪失した場合、漏洩冷却水水平通路（２２０）を流れる水は蒸気となるため、横置核燃料集合体（１３０）で発生した中性子は垂直方向に激しく漏洩する。その結果、中性子反射作用が減少して中性子は垂直方向に激しく漏洩するから、中性子による核反応が抑制され出力が低下する。
【実施例３】
【００１５】
図７は、手段３の蒸気発生施設に係る概略図である。
蒸気発生施設は、格納容器（１０２）の中に請求項２における平坦原子炉及び非常用ジーゼル発電機を内蔵する。
格納容器（１０２）は、地表に地盤改良を施してから構築した鉄筋コンクリート製の密封容器である。
平坦原子炉容器（１０３）は格納容器（１０２）内に固定される。
当該格納容器（１０２）内の底部と平坦原子炉容器（１０３）底部の間に固体希釈材（２１０）（例えば、炭化ホウ素を混合した鋳鉄）を敷く。
地盤補強工事としてプレストレストコンクリート杭や鉄筋コンクリート杭やコンクリート充填鉄管杭を地表に打ち込み、更に、深層混合処理工事法による地盤改良を行う。現行ＢＷＲの様に、岩盤まで掘削してから鉄筋コンンクリートマットを施すようなことはしない。
ジーゼル発電機（１７１）は密封空間である発電機室（１７０）に内蔵されている。
発電機室（１７０）は吸気側シュノーケル（１７３）に接続されている。ジーゼル発電機（１７１）は発電機室（１７０）内の空気を吸気する。吸気側シュノーケル（１７３）が水没しても短時間であればジーゼル発電機（１７１）を運転できる。
ジーゼル発電機（１７１）の排気口は排気側シュノーケル（１７２）に直結されている。
排気側シュノーケル（１７２）が水没しても排気圧力が水圧よりも大きければジーゼル発電機（１７１）を運転できる。
給水管１（１６１）側の格納容器（１０２）側壁に扉１を敷設して、機器の出し入れを容易にする。
出力密度を小さくすれば非常用炉心冷却系を敷設する必要がなく、建設コストが大幅に下がる。蒸気発生施設の上を水耕栽培池または養殖池とすれば、緊急時冷却水を確保することができる。
福島東北地震において福島第一サイトでは、地震そのものからは甚大な被害が生じなかったが、その後の津波による浸水が元で地下設置分電盤が電気不良を起こした。最近の事務室では耐震上、配線を床に這わせるのをやめて天井に這わせることがあったのに残念であった。事業所崩壊熱が減衰するまでの“4日間冷やし続ける”ことに失敗した。人的物的被害が出たチリ地震津波から10年も経つと人々の記憶が薄れ被災地に住宅が広がった。福島東北地震から5年経過すると、111人の死者が出た東北の或市役所の土地に再び市役所を建てる機運がある。毎日生活する環境は便利なほうがよいということであろう。
淡路神戸地震では、活断層の真上の構造物には甚大な被害が出たが、活断層から2mも離れていれば被害は軽微であった。福島東北地震後の建造物の耐震基準は相当厳しくなっている。
万一、横置核燃料集合体（１３０）が破損して核燃料が漏出しても、核燃料が固体希釈材（２１０）と混じりあって、漏出核燃料からの発熱が希釈される。したがって、人工地盤への熱損傷が軽減される。
【実施例４】
【００１６】
請求項３における蒸気発生施設に蒸気タービンと発電機を追加すれば発電できる。太陽光発電設備の下に蒸気発生施設を敷設すれば雨天や夜間でも発電できる全天候型太陽光発電所になる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
溜まりにたまった使用済燃料の消滅は原子力技術でしかなし得ない。大量の核爆弾製造の潜在の能力は、反原発の人々によって温存され続ける可能性が高い。
TRU処分費用として収入が見込める。被覆管（４１）のステンレスも原発からの廃品回収であれば収入となる。
表面由来エネルギー神話を刷り込まれた人々への対応のためには、表面由来エネルギーを意識した原子力発電が必要であろう。
本発明は僻地など極限状態での電力源の候補になる。例えば、戦闘員が宿営地で快適に過ごせるべく安定したエネルギー源、電力供給現となる。戦地における戦闘員が実際に打ち合いする期間よりも宿営地に留まる期間の方が長いから、宿営地の生活環境は重要である。木製合板または布製またはプラスチック製のドローンを駆動する電源としていつでも船や貨物機やトラックに搭載可能な原子炉になり得る。そんなドローンは、名だたる家電メーカ群や既製服メーカ群による消耗品として廉価超大量生産できる。
原子力は温暖化対策にも適合しているし、エネルギー供給対策にも適合していた。それなら、福島以後のＢＷＲは、エネルギーカクテル（ベストミックスという言葉は一般人にはなじめない）のレシピの１つ（ベース電源という言葉は一般人には原子力重視と映る）として温暖化対策適合とエネルギー供給対策安全とを、無意識に絶対視して気楽な日々を送りたい。それには、新たな視点が必要になる。例えば、東日本大震災のエネルギーは広島型原爆（TNT換算15kt、“死者16万人”）の“3万個分”と言われ、“死者2万人以下”と言われている報道を対で何度も色々な角度から出し続ける必要がある。自然エネルギーの非効率さを如実に示している。戦争と同じくらい無駄あるがその後に需要を齎す。自然エネルギー発電の非効率さが認識できる。この地震で原発の水素爆発による核分裂生成物（新聞社には科学部があるが、あたかも核物質が四散したような印象を持たせようとしている）で岡山迄逃げた人がいたというが（その後の消息は報道無）、仮に北鮮が日本海に原爆を投下したら南極まで逃げたいという人が本当に出てくるから輸送機や油送船の準備を喧伝する必要があろうし、中には腰を抜かして動けなくなる人が本当に出てくるから救急ヘリコプタの準備を喧伝する必要があろう。そんな時でも新橋、渋谷、新宿、北新地、博多は賑わい電光掲示板を見ているだろう。6年後の復興の遅れを原発のせいであるかのごとく報道するが、広島型原爆の3万個分のエネルギー放出の後遺症がそう簡単に収まる筈がない。報道は感情を伝えるだけのものだとの認識に立って原発の必要性をPRする必要がある。12月にはキリスト教会信者が増え、3月にはかの地での慰霊会が増えるのであろう。
反原発世論が高い様に見受けられるが世論はうつろいやすい。昭和の世論が敗戦を境に大きく変わった様に、反原発世論も変わり得る。知識人と称する人や官僚の多くは、戦前は明治版不磨の大典憲法に基づき無意識に大東亜共栄圏を絶対視して気楽な日々を送っていた。戦後彼らの多くは、敗戦版不磨の大典憲法に基づき無意識に民主主義、自由、平等を絶対視して気楽な日々を送ってきた。敗戦版不磨の大典に基づき社会的地位を得利益を得ていた人々（反戦、反原発）を排して敗戦版不磨の大典を改定するのは容易ではなく、煽られた妄信者を納得させるのは容易ではないが、反原発の世論は変わり得る。騒乱屋による信じ込みたい人を煽る。感情と理性が対立すると、大概は感情の方が通る。感情としての原発廃止・表面由来エネルギー賛成の方向にある今、表面由来エネルギーと同じ位安心感のある技術で超ウラン元素を消滅させますという話なら、原子力は受け入れられるかもしれない。
ただ、原子力復権には製造物責任法という高い障壁がある。製造物責任法があると製造業は委縮し、製造業の競争力がなくなる。せいぜいが、完成部品を寄せ集めた何かでしか儲けが成り立たない。エアババックのような部品ですら責任を取らされる。ただ、トランプ大統領は、金融規制緩和を実施しようとしているが、PL法の緩和は言及していない。PL法を出さざるを得ない米国（国内では粗悪品、外国からは偽もの）の製造業の盛り返しは期待できない。トライアンドエラーの繰り返しで改良開発する巨大システムの製造業は成り立たない。“やってみなはれ”的な企業が育ちにくい。日本も大きな製造会社は衰退の道を辿らざるをえない。ただ、他人の金である税金で買ってもらえる兵器なら製造責任に歯止めがかかるから成り立つ。あとは夜逃げが出来る小さな製造会社しか残れないだろう。金融規制緩和で余った金は、軍事（兵器や軍人）・株・土地・マンション・チューリップにしか行きようがない。PL法が国内企業に緩やかで外国企業に厳しいものであれば、製造業の復活の可能性が出てくる。Windowsから流行り出した「自己責任でお使い下さい。当商品を使って損害が出ても当社は責任を持ちません。前記に同意して初めて使用できる。」とした儲けが大きい新ビジネスモデルから、製造業モデルへの復権があるのではないか。
グローバル化にはロックフェラー帝国陰謀論とか色々問題があるが、アメリカ1st、（山古志村に都民は寄付したのに）新潟1st、東京1stとくれば、世田谷1st、港区1stと来、最後は私1stとなる。福祉崩壊、弱者無関心になる。1st競争になればデフレ競争になり、他より早く先にデフレにしなければ生き残れない。脱原発が進んでも化石燃料の高騰は生じない。しかし、私1stやデフレが行き着くところまで行くと戻りの力が生じるから、化石燃料の高騰になる。それに備えなければならない。石油の価値が高まり高騰した時のために、保険の意味で原子力は細々ながらひっそりと存続させておくのに丁度良い技術の1つとして本発明がある。家庭に考慮して電気料金を税金補助で見かけ上安くすると原子力発電廃止に拍車がかかる。
電力自由化が本格的になった東京都の民は、東電も新潟県も岩手県も眼中にない。ポケモンの流行がすぐ下火になったように、東京人は冷めやすい。原子力嫌悪から太陽光発電を選択した区の区民は高価な太陽光発電を使えばよい（他の区民は太陽光発電買取費用を負担する筈がないから太陽光発電原価そのままが基本）。区長が太陽光発電だと言って電気料金を高くする区に、企業も人も進出する筈がない。区民ファーストの次は私ファーストになり、日本国内の企業は立ち行かなくなり、世界中に活路を求めることになる。結局、日本は洪水地震災害を含めて自然豊かな豊葦原の瑞穂の国になる。津波が何度でも来る所に補助金で住む所のために税金を払うのに反対する区民が出てくる。東京には米を売らない県が出てくる可能性のために外米輸入の準備が進む（戦前は東アジアから輸入していた）。弱者（老人、障碍者）に対しては同情し寄り添えることはできるが物質的医療的支援等は不可能に近い。
環境問題緩和による石炭産業の浮上、シェールオイルの浮上を推進するトランプ大統領は、米国製造業の活発化のために手っとり早い需要の掘り起こしをするであろう。巨大な消費を齎すには戦争が1番だが怖いから、戦争雰囲気を作ることにより巨大な消費を作ろうとしている。石油価格上昇のためにイスラエル援助による近隣国の過剰反応（武器は売れるしそのための燃料も売れる）や、中東・東アジア等世界的小競り合いに熱心になろう。シェールオイル増産分はイランへの制裁強化による石油減産で補える。表面由来エネルギーは縮小方向に持って行くであろう。核開発に積極的なマイク・ペンスが副大統領になったから、軍拡になり石油の価値が上昇するであろう。敵対国家や巨大テロ集団が微濃縮ウランを収集して濃縮或はプルトニウムに変換して爆弾にする可能性を少なくするためにも、原子力発電を抑制して微濃縮ウラン市場を縮小させるために、兵器級濃縮ウランを効率よく爆発させる技術を米国が独占するであろう。TRUを使用する本発明の技術は生き残れる。
地球規模で見て平野は少なく海岸近くにしかなく、特に日本の国土は海岸からすぐに山や崖になっている。電力需要者である多くの人々は平野部に住むから、いかなる施設も海岸近くが有利である。フランスの様に殆どが平野で、緩やかな流れの大河がある豊かな国は原発に適している。ドイツは森と湖と水路と狭い内海海岸線で平野が少なく、緩やかで数か国を流れる大河がある基本的に貧しい国では原発や海上風力発電に不向きである。輸出競争相手国が安い原子力発電に取り組んだら競争し難くなるから、ドイツと同じ土俵になるように盛んに表面エネルギーのプロパガンダを相手国でも行っているように見受けられる。が石炭が掘り尽くされた頃には何かが起こる。ドイツ周辺国には鉄も水力も石炭も天然ガスも小麦もある。スエーデンは徴兵制（対ロシア？）を復活させるらしい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のウラン元素を主体とする核燃料を装荷したボイド反応度係数負炉心を内蔵する原子炉容器（２０００）の概略図。
【図２】手段１の本発明の原子炉冷却設備の概略図。
【図３】従来の核燃料棒（３１）の概観図。
【図４】手段１の横置核燃料集合体（１３０）に係る概略図。
【図５】TRU核燃料棒（１５１）の概略図である。
【図６】手段２の平坦原子炉に係る概略図。
【図７】手段３の蒸気発生施設に係る概略図。
【符号の説明】
【００１９】
８は炉心下部プレナム。
９は炉心支持板。
１０は圧力容器。
１１は蒸気ドーム。
１２は蒸気乾燥器。
１３は蒸気乾燥器胴部。
１４は飽和蒸気配管。
１５は気水分離器。
１６はシュラウド外冷却材空間。
１７は給水配管。
１８はシュラウド。
１９は混合領域。
２２は十字形の制御棒。
２３は制御棒駆動装置。
２４はポンプモータ。
２５は冷却材循環ポンプ。
２６は制御棒案内管。
３０は核燃料集合体。
３１は核燃料棒。
３５はチャンネルボックス。
４０は燃料下部タイプレート。
４１は被覆管。
４２は上部端栓。
４３は下部端栓。
４４は核燃料ペレット。
４５はスプリング。
１０２は格納容器。
１０３は原子炉容器。
１０４は毒物貯蔵タンク。
１０５は毒物注入管。
１０６は毒物排出タンク。
１０７は毒物排出管。
１０８は電動ポンプ。
１１０は入口プレナム。
１１１は出口プレナム。
１１２は入口側仕切り板。
１１３は出口側仕切り板。
１２０は燃料集合体取替扉。
１２１は直方体制御容器。
１２２は蒸気管１。
１２３は断熱煙突。
１３０は横置核燃料集合体。
１３５は機能性チャンネルボックス。
１３６は低融点中性子反射平板。
１３７は中性子吸収平板。
１３８はボックス。
１４０は入口側タープレート。
１４１は出口側タープレート。
１４２は出口側端栓。
１４３は入口側端栓。
１４４はTRU核燃料ペレット。
１４５はプレナムスプリング。
１４６は端栓スプリング。
１４８は可燃性毒物。
１５１はTRU核燃料棒。
１６１は給水管１。
１７０は発電機室。
１７１はジーゼル発電機。
１７２は排気側シュノーケル。
１７３は吸気側シュノーケル。
２１０は固体希釈材。
２２０は漏洩冷却水水平通路。
２３６は主冷却水水平通路。
【図１】
2018151247.tif 000003
【図２】
2018151247.tif 000004
【図３】
2018151247.tif 000005
【図４】
2018151247.tif 000006
【図５】
2018151247.tif 000007
【図６】
2018151247.tif 000008
【図７】
2018151247.tif 000009