(57)【要約】      （修正有）【課題】超ウラン元素（ＴＲＵ）を燃焼させる原子炉を提供する。【解決手段】ＴＲＵを急速に燃焼（爆発）させるために爆縮という手段がある。本発明では爆発に重点を置かずに、比較的急速に燃焼させ続けるということに重点を置いた。特に、ＴＲＵは自発中性子を多量に放出するから、臨界未満でも核分裂が非常に活発であり、燃焼が比較的長時間続く。時間が経過すると爆縮の効果がなくなるため核分裂反応は低下する。臨界超過であれば、爆縮の効果が残っている短時間の間に核分裂反応が急激に高まり、ＴＲＵが急激に燃焼消滅する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
TRU燃焼原子炉は、中空円筒形状の円筒原子炉容器（１００）の中に、同心円状に純粋ジルコニウム金属製のジルコニウム外円筒（１０２）を敷設し、前記ジルコニウム外円筒（１０２）の内側に隙間（１０３）を空けて同心円状に純粋ジルコニウム金属製のジルコニウム内円筒（１０４）を敷設し、前記ジルコニウム内円筒（１０４）の内側にＴＲＵ金属（１０５）を臨界未満に装荷し、前記ＴＲＵ金属（１０５）の中心にジルコニウム合金製のジルカロイ調整棒（１０６）を敷設し、前記円筒原子炉容器（１００）と前記ジルコニウム外円筒（１０２）の間隙に爆薬（１０１）を充填したことを特徴とする半径方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉。
【請求項２】
請求項１の半径方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉において、ジルカロイ調整棒（１０６）の中心に重水素化リチウム６とTRU窒化物を混合した中性子増倍材（１０７）を装荷し、
円筒原子炉容器（１００）の内面にTRU金属内張（１０８）を施したことを特徴とする改良半径方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉。
【請求項３】
中空円筒形状の円筒原子炉容器（１００）において、中央に円柱形状の円柱形TRU固定体（２２０）を固定し、前記円筒原子炉容器（１００）の中空部各端に薄厚扁平円柱形状の円柱形TRU飛翔体（２３０）をフリーズシールで固定し、前記円柱形TRU飛翔体（２３０）の各外端に円錐爆薬レンズを固定し、
円柱形TRU固定体（２２０）は、長さ方向中心部が円柱形の中性子増倍円柱（２２２）であって、前記中性子増倍円柱（２２２）の左右に円柱形のジルカロイ調整円柱（２２１）を固着し、前記左右各々のジルカロイ調整円柱（２２１）の端に円柱形状のTRU円柱（２２３）を固着してなり、
前記円錐爆薬レンズは、円錐状の低速爆薬である円錐内面爆薬（２４２）とこれにかぶせるコーン状の高速爆薬である円錐外面爆薬（２４１）とからなり、コーンの頂点に敷設した電気雷管によって起爆させることを特徴とする長さ方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉。
【請求項４】
中空円筒形の耐爆格納容器（２０１）内底面の傾斜床（２０３）中央に請求項１または請求項２または請求項３のＴＲＵ燃焼原子炉を設置し、
傾斜床（２０３）は、前記耐爆格納容器（２０１）の一方の側壁から反対側の側壁に向かって下向き傾斜させてなる床であり、
傾斜床（２０３）の下端に格納容器扉（２０２）を敷設し、
耐爆格納容器（２０１）の外側壁に熱電半導体（２１２）を貼り付け、
耐爆格納容器（２０１）の外周囲に散水機（２１１）を設置し、
耐爆格納容器（２０１）の周囲に設置したる散水機（２１１）で熱電半導体（２１２）外面を冷却することにより発電することを特徴とするＴＲＵ燃焼発電装置。
【請求項５】
ピストン型原子炉は、中空円筒形状の円筒原子炉容器（１００）の中に両端閉で中空の円筒である原子炉シリンダ（５００）を敷設し、当該原子炉シリンダ（５００）内の1端にTRU燃料集合体（５４０）を装荷し、反対側の端に扁平円柱形のTRUピストン（５３０）を装荷し、作動流体（５４１）を充填してなり、
TRU燃料集合体（５４０）側の原子炉シリンダ（５００）の端に作動流体注入管（５５２）を接続し、TRU燃料集合体（５４０）とは反対側の原子炉シリンダ（５００）端からTRUピストン（５３０）厚さの距離を置いて作動流体吐出管（５５１）を接続し、前記作動流体吐出管（５５１）と前記作動流体注入管（５５２）を熱交換器（５５６）に接続し、
前記作動流体吐出管（５５１）と前記作動流体注入管（５５２）は、原子炉シリンダ（５００）と熱交換器（５５６）の中間に敷設したスライドバルブ（５５４）に接続されていて、
TRU燃料集合体（５４０）は、多数本のTRU燃料棒（５４２）を正方形または正六角形または円形に枠（５４５）で束ねてなり、当該TRU燃料棒（５４２）の周囲は作動流体（５４１）で満たされ、
TRU燃料棒（５４２）はTRU金属を円柱形状にしたTRU金属棒（５４３）をステンレスまたはジルカロイ製の鞘である被覆管（５４４）に内封してなり、
TRUピストン（５３０）はTRU金属を扁平円柱形にしたTRU金属円板（５３３）をステンレスまたはジルカロイ製の被覆容器（５３２）に内封し、TRUピストン（５３０）に連結したピストン軸（５２１）を円筒原子炉容器（１００）の外に延伸させてなり、
TRU燃料集合体（５４０）とTRUピストン（５３０）が接触しても臨界には至らないようにTRUを装荷してなり、
原子炉シリンダ（５００）からスライドバルブ（５５４）に至る途中の作動流体注入管（５５２）に流体注入ポンプ（５５３）を敷設したことを特徴とするピストン型原子炉。
【請求項６】
請求項５におけるピストン型原子炉を2基、ピストン軸（５２１）の長さ方向に対向配備し、
各TRUピストン（５３０）同士をピストン軸（５２１）で連結し、
上記ピストン軸（５２１）に固着せし可動永久磁石（５０４）を固定ソレノイド（５０３）中心に出し入れさせることにより、
または、請求項５におけるピストン軸（５２１）に固着せし可動ソレノイド（５０１）の中心を固定永久磁石（５０２）に出し入れさせることにより発電することを特徴とするピストン型TRU燃焼発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は未臨界原子炉と、未臨界原子炉による発電に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉とは、制御された核分裂連鎖反応を維持できるように、核燃料その他を配置した装置である（非特許文献１）。
自発中性子が殆どない原子炉において、核分裂連鎖反応が一定の割合で維持されることを臨界と呼ぶ。
原子炉が臨界状態を越えて臨界超過になると、核分裂連鎖反応は時間経過に連れて増大する。
原子炉が臨界状態に達しないで臨界未満であると、核分裂連鎖反応は時間経過に連れて減少する。
自発中性子が存在する原子炉においては、臨界未満であっても核分裂連鎖反応が一定の割合で維持される。臨界未満であっても核分裂反応は存在する。臨界超過になると、核分裂連鎖反応は時間経過に連れて増大する。
従来の原子炉の例として、沸騰水型原子炉の特許文献１がある。
【非特許文献１】：昭和49年、日刊工業新聞社、原子力用語研究会編、「図解原子力用語辞典」。
【特許文献１】：特願２００４−２８２８７。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
核燃料を燃焼させた後の使用済み核燃料中に存在する超ウラン元素（ＴＲＵ）は、大半は半減期が長く、強い放射線を放出する。廃棄物として処分するには高い費用がかかる。なによりも処分地の選定が難しい。
ＴＲＵは化石燃料で高温燃焼させようとしても減少しない。ＴＲＵは硝酸や硫酸で溶解しても減少しない。
ＴＲＵを減少させるには核分裂反応以外に有効な方法が見当たらない。稀ではあるが核破砕で減少させることができる。
【０００４】
使用済み核燃料に存在するTRU成分の内、Pu239（プルトニウム239）やPu241（プルトニウム241）は低速中性子から高速中性子に亘って激しく核分裂する。一方、TRU成分の内、Pu240（プルトニウム240）やPu242（プルトニウム242）は高速中性子に対しては激しく核分裂する。Pu240は低速中性子を吸収してPu241になる。ただ、当該PU241は高速中性子だけでなく熱中性子に対しても激しく核分裂するから、TRUは燃焼が進んでも核分裂反応性能は減少し難い。
TRUにはPu240をはじめとしてアメリシウムやキューリウムのように自発中性子の放出量が多い成分を擁するため、原子炉に装荷されているTRU量が臨界未満であっても自発中性子により核分裂反応が生じる。
沸騰水型原子炉を始めとする従来型の原子炉でTRUを燃焼させるのは難しい。すなわち、原子炉停止中にも自発中性子による核分裂反応からの発熱があるから冷却に十分な配慮が必要である。
【０００５】
Pu239が主体のプルトニウムを急速に燃焼（爆発）させるために爆縮という手段があった。Pu239が主体のプルトニウムを十分装荷しない原子炉は臨界未満であるが自発中性子による核分裂反応があるから核分裂反応は緩やかである。
ただ、原子炉が臨界未満であっても、爆縮によってプルトニウムの密度を高めれば臨界〜臨界超過になる。密度が高くなると、核分裂の際に発生した中性子が外部に漏洩するのが減少する。すなわち、核分裂で発生した中性子が外部に漏洩する前に、次の核物質に衝突して当該核物質を核分裂させることができるからである。
長崎に投下されたプルトニウム使用原爆は爆縮を利用した。サッカーボール状のプルトニウム（Pu239の割合が95%以上）を十分装荷しない臨界未満から、爆縮レンズで爆縮して臨界超過にして爆発させた。未臨界から臨界超過までの時間が10のマイナス８乗秒オーダーであればPu240の自発中性子による早期燃焼影響を低く抑えられる。初期Pu量の20%程度が核分裂で消滅すると考えられる。
沸騰水型原子炉のような従来の原子炉で、初期Pu量の20%程度を核分裂で消滅させるには10年程度を擁する。ただ、ウラン238からPu239が生成されることを考えるとPuの消滅には10年以上掛かる。
【０００６】
TRUを急速に燃焼（爆発）させるために爆縮という手段が使えそうである。ただ、TRUには自発中性子を放出するPu240の割合が非常に多い。その他、Pu238やPu242やアメリシウムやキューリウムも自発中性子を放出する。したがって、未臨界から臨界超過までの時間が10のマイナス８乗秒オーダーであったとしても早期燃焼の影響が出てくる。
そこで、本発明では爆発に重点を置かずに、比較的急速に燃焼させ続けるということに重点を置いた。特に、TRUは自発中性子を多量に放出するから、臨界未満でも核分裂が非常に活発であり、燃焼が比較的長時間続く。ただ、時間が経過すると爆縮の効果がなくなるため核分裂反応は低下する。臨界超過であれば、爆縮の効果が残っている短時間の間に核分裂反応が急激に高まり、TRUが急激に燃焼消滅する。
長崎に投下されたプルトニウム使用原爆を模倣したのでは、コストが掛かるし、取り扱えるプルトニウム量が少ない。
材料の加工に爆発加工方法がある。その中の1つに円筒法というのがある（特許文献２）。円筒容器の中に加工したい物質を充填して、爆薬で圧縮して非金属物質の相転換を実施する方法である。球形に近いサッカーボール状では、中性子漏洩が少ないから装荷TRU量が少ない。その点、円筒状であれば球形よりも中性子漏洩が多いから装荷TRU量を多くしても臨界超過にならない。
【特許文献２】：特願昭４６−３２９５５。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
後述の半径方向爆縮TRU燃焼原子炉や長さ方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉でTRUを爆縮して臨界超過または臨界に近づけることにより燃焼消滅させる。
手段１はTRUを燃焼させる原子炉に関わる。
TRUを燃焼させるTRU燃焼原子炉は、高張力鋼製の中空円筒形状の円筒原子炉容器（１００）の中に、同心円状に純粋ジルコニウム金属製のジルコニウム外円筒（１０２）を敷設し、前記ジルコニウム外円筒（１０２）の内側に隙間（１０３）を空けて同心円状に純粋ジルコニウム金属製のジルコニウム内円筒（１０４）を敷設し、前記ジルコニウム内円筒（１０４）の内側にＴＲＵ金属（１０５）を臨界未満に装荷し、前記ＴＲＵ金属（１０５）の中心にジルコニウム合金製のジルカロイ調整棒（１０６）を敷設し、前記円筒原子炉容器（１００）と前記ジルコニウム外円筒（１０２）の間隙に爆薬（１０１）を充填したことを特徴とする半径方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉である。
ＴＲＵ金属（１０５）を臨界未満に装荷とは、爆薬（１０１）を爆発させない状態では、当該原子炉での核分裂反応が急激に上昇せずに、一定の低い核分裂反応が維持されるＴＲＵ金属（１０５）の量を装荷するということである。自発中性子がなければ核分裂連鎖反応は生じない。
円筒原子炉容器（１００）の下端は閉であるが、上は原子炉容器蓋（９９）で閉じている。
【０００８】
円筒原子炉容器（１００）を破裂させることなく頑丈なものにするため高張力鋼製にするとよい。TRUが四散せずに長時間円筒原子炉容器（１００）の中に留まれる。
純粋のジルコニウムは、柔らかく、高温強度が高く延伸性がある。爆薬（１０１）による衝撃で軟らかなジルコニウム外円筒（１０２）が内側に縮まってジルコニウム内円筒（１０４）に衝撃を伝える。隙間（１０３）があると、爆薬（１０１）による衝撃がジルコニウム外円筒（１０２）に均等に伝わり、ジルコニウム外円筒（１０２）が円筒の形状を保ったまま飛翔体となってジルコニウム内円筒（１０４）に撃力を伝えるため、ジルコニウム内円筒（１０４）が円筒の形状を保ったままＴＲＵ金属（１０５）に衝撃を強く伝える。ＴＲＵ金属（１０５）は強く圧縮される。純粋のジルコニウムは中性子を吸収する割合が小さいから核分裂反応の妨げにはならない。純粋のジルコニウムは純粋の鉄でも可能である。
ＴＲＵ金属（１０５）の中心部にジルカロイ調整棒（１０６）がないと、円周部1端から中心部に向かってきた衝撃波は中心部を越えて反対側の円周部に向かう。そうすると、中心部では円周方向への張力がはたらく形になる。円筒原子炉容器（１００）を破裂させる傾向が強い。原爆を作るなら中心部にジルカロイ調整棒（１０６）がないほうが良いし、積極的に中心に空洞を設ければ爆発威力は増すであろう。
ジルカロイ調整棒（１０６）を敷設すると、円周部1端から中心部に向かってきた衝撃波は中心部のジルカロイ調整棒（１０６）で反射圧となって元の円周部1端に向かう。反射圧はジルカロイ調整棒（１０６）の衝撃インピーダンスが大きいほど大きい。結局、ジルカロイ調整棒（１０６）周辺のＴＲＵ金属（１０５）は中心部に向かう圧力と中心部からの反射圧を受けて縮み密度が大きくなる。その結果、本発明のＴＲＵ燃焼原子炉は臨界未満から臨界超過もしくは限りなく臨界に近くなり、核分裂反応が激しくなる。
ジルカロイ調整棒（１０６）は衝撃インピーダンスが大きく（密度が大きく、硬く、高温強度が高い物質）、中性子吸収作用の小さい物質がよい。そこで、ジルカロイ調整棒（１０６）をジルカロイとした。
中心部に向かう圧力と中心部からの反射圧により、円筒原子炉容器（１００）は長時間壊れにくい。したがって、圧縮時間が長く続く。
ジルコニウムは中性子吸収作用が小さいため核分裂で発生した中性子を無駄に吸収することがない。なお、純粋のジルコニウムは純粋の鉄で置換えてもよい。純粋の鉄は、柔らかく、高温強度が高く延伸性があるし、高速中性子に対しては中性子吸収作用が小さい。本発明の様に中性子減速材を殆ど含有しない場合には高速中性子が主体である。ステンレスの場合は、ニッケル等の中性子吸収作用の強い物質を含み、かつ、硬くなるため延伸性が少ないから使えない。硬い炭素鋼は延伸性が少ないから使えない。銅は延伸性に富むが、中性子吸収作用が大きいためジルコニウム外円筒（１０２）やジルコニウム内円筒（１０４）に用いてはいけない。
ジルコニウム（密度は鉄よりも1割ほど小さい。融点は鉄よりも高い）に3％程度の鉄やニッケルや錫を含有させたジルコニウム合金であるジルカロイは、比較的硬く衝撃インピーダンスが大きい。したがって、ジルカロイ調整棒（１０６）は、中性子吸収作用は小さいが衝撃インピーダンスが大きい。衝撃インピーダンスが大きければ、軸中心からそのまま外側に向かう波を抑制するため、十分な圧縮が期待できる。ジルカロイはステンレスでも可能である。
【０００９】
自発中性子割合が多いと、早期に核分裂反応が多くなり出し、ＴＲＵ金属（１０５）の燃焼減少が早期に始まるから極端に大きな臨界超過にはなり難い。したがって、核分裂反応が爆発的に大きくはなり難いからＴＲＵ金属（１０５）の爆発的燃焼減少はゆるやかなものとなる。核分裂反応が爆発的に大きくはないから、円筒原子炉容器（１００）の健全性が保たれる。
円筒原子炉容器（１００）が健全である限り、圧縮時間が長いと、核分裂反応が長く続くことになり、全時間の積算出力は大きくなる。時間の経過と共に、圧縮が弱まり密度が低下したり、ＴＲＵ金属（１０５）の燃焼減少が進んだりして臨界未満になったとしても、自発中性子による核分裂反応は続くから出力発生が長時間続く。
ＴＲＵの１元素であるPu240は、中性子吸収作用が強いから臨界を抑制する。一方、Pu240は中性子を吸収するとPu241となる。当該Pu241は核分裂反応が大きいから、急激には核分裂反応は下がらない。
【００１０】
手段2は、手段１の半径方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉において、ジルカロイ調整棒（１０６）の中心に重水素化リチウム６とTRU窒化物を混合した中性子増倍材（１０７）を装荷し、手段１の円筒原子炉容器（１００）の内面にTRU金属内張（１０８）を施したことを特徴とする改良半径方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉である。
天然のリチウム(Li)には、軽いLi6（リチウム６）と重いLi7（リチウム７）の２つの同位体がある。重水素化リチウム６の重水素(D)もLi6も、（自発）中性子を減速させる。Li6は低速中性子を吸収してT（トリチウム）になる。
爆縮により核分裂が活発になると、熱と圧力でDとTが融合してHeと中性子(14MeV)と熱を放出する。Heは、TRU窒化物の窒素と反応して陽子を放出する。陽子はTRUを核破砕して多数の中性子を放出する。TRUの内のPu239やPu241を激しく核分裂させる。高速中性子はPu240やPu242やアメリシウムを核分裂させる。
14MeVの中性子は透過力が大きいため、遠方まで飛んで行ける。したがって、円筒原子炉容器（１００）の内面に内張りしたTRU金属に飛んで行ってTRUを核分裂させる。
重水素化リチウム６は自発中性子を減速させるから、TRUの内のPu240やPu242が当該減速された中性子を吸収する。爆縮以前の状態では自発中性子による核分裂反応を邪魔することになる。この結果、原子炉に装荷できるTRU量を増やしても未臨界が保てる。
なお、核破砕の効果はなくなるが、TRU窒化物の代わりにTRU金属でもよい。
【００１１】
手段３は、中空円筒形状の円筒原子炉容器（１００）において、円筒原子炉容器（１００）の中央に円柱形状の円柱形TRU固定体（２２０）を固定し、前記円筒原子炉容器（１００）の中空部各端に薄厚扁平円柱形状の円柱形TRU飛翔体（２３０）をフリーズシール（例えば鉛）で固定し、前記円柱形TRU飛翔体（２３０）の各外端に円錐爆薬レンズを固定する。
前記円柱形TRU固定体（２２０）は、長さ方向中心部が円柱形の中性子増倍円柱（２２２）であって、前記中性子増倍円柱（２２２）の左右に円柱形のジルカロイ調整円柱（２２１）を固着し、前記左右各々のジルカロイ調整円柱（２２１）の端に円柱形状のTRU円柱（２２３）を固着してなる。
前記円錐爆薬レンズは、円錐状の低速爆薬である円錐内面爆薬（２４２）とこれにかぶせるコーン状の高速爆薬である円錐外面爆薬（２４１）とからなる。
コーンの頂点に敷設した電気雷管によって起爆させることを特徴とする長さ方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉である。
円錐爆薬レンズにおける、円錐状の低速爆薬(爆速A)とこれにかぶせるコーン状の高速爆薬(爆速B)において、円錐の角度θをcos(θ/2)=A/Bに設定すると、円錐の底面には平面状の爆轟波が形成される。円錐の底面に円柱形の円柱爆薬を固着すると、平面状の爆轟波が円柱爆薬（爆速B)を円形状に起爆させ、威力が増す。
円柱形TRU飛翔体（２３０）は高速となって円柱形TRU固定体（２２０）の底面に激突する。ジルカロイ調整円柱（２２１）により衝撃波の影響が軽減されるため円筒原子炉容器（１００）は破壊しにくくなるから円柱形TRU固定体（２２０）と円柱形TRU飛翔体（２３０）は合体し圧縮され続ける。
円柱形TRU飛翔体（２３０）と円柱形TRU固定体（２２０）が合体し爆縮されて臨界超過になる。その結果、核分裂が激しくなる。核分裂で発生した熱と圧力により中性子増倍円柱（２２２）では微小ながらも核融合が起こる。核融合により14MeVにもなる高速中性子が発生する。低速中性子では核分裂しないPu240やPu242といったものも激しく核分裂する。
前記中性子増倍円柱（２２２）は、重水素化リチウム６とTRU窒化物を混合し円柱形にしてなる。
【００１２】
手段４は、ＴＲＵ燃焼発電装置に係わる。
中空円筒形の耐爆格納容器（２０１）（例えばプレストレストコンクリート製）内底面の傾斜床（２０３）中央に手段１または手段２または手段３のＴＲＵ燃焼原子炉を設置する。
傾斜床（２０３）は、前記耐爆格納容器（２０１）の一方の側壁から反対側の側壁に向かって下向き傾斜させてなる床である。
傾斜床（２０３）の下端に格納容器扉（２０２）を敷設する。
耐爆格納容器（２０１）の外側壁に熱電半導体（２１２）を貼り付ける。
耐爆格納容器（２０１）内は真空とし、TRU燃焼原子炉からの輻射伝熱で熱電半導体（２１２）を熱する。
耐爆格納容器（２０１）の周囲に設置したる散水機（２１１）で熱電半導体（２１２）外面を冷却することにより発電することを特徴とするＴＲＵ燃焼発電装置。
耐爆格納容器（２０１）内は、負圧とすれば耐爆格納容器（２０１）内には空気（気体や液体）が殆どないため、空気による放射能を心配しないで済む。
TRU燃焼原子炉からの輻射伝熱で熱電半導体（２１２）の片側を熱し、散水機（２１１）からの水で熱電半導体（２１２）外面を冷却することにより発電する。
地下空洞または地上に設置して、原子炉を破壊する位に積極的に核分裂を激しくさせ強力なＴＲＵ燃焼発電装置とする。
本発明のＴＲＵ燃焼発電装置を稼働させ、しばらくは余熱で発電する。原子炉が破壊しても耐爆格納容器（２０１）の格納容器扉（２０２）から撤去し、再び新規TRU燃焼原子炉を耐爆格納容器（２０１）内底面の傾斜床（２０３）に設置し、当該原子炉を稼働する。
仮に、当該原子炉が粉々になっても、破片を傾斜床（２０３）から格納容器扉（２０２）にかき集め搬出するのは容易である。ロボットを使い無人運転を実施すれば数分おきに原子炉を交換し、稼働させることができる。当該発電装置を多数基稼働させれば連続に近い発電ができる。船舶は多気筒のジーゼルエンジンでスクリューを回転させているものがある。
【００１３】
手段５はピストン型原子炉である。
ピストン型原子炉は、中空円筒形状の円筒原子炉容器（１００）の中に両端閉で中空の円筒である原子炉シリンダ（５００）を敷設し、当該原子炉シリンダ（５００）内の1端にTRU燃料集合体（５４０）を装荷し、反対側の端に扁平円柱形のTRUピストン（５３０）を装荷し、作動流体（５４１）を充填してなる。
TRU燃料集合体（５４０）側の原子炉シリンダ（５００）の端に作動流体注入管（５５２）を接続し、TRU燃料集合体（５４０）とは反対側の原子炉シリンダ（５００）端からTRUピストン（５３０）厚さの距離を置いて作動流体吐出管（５５１）を接続し、前記作動流体吐出管（５５１）と前記作動流体注入管（５５２）を熱交換器（５５６）に接続する。
前記作動流体吐出管（５５１）と前記作動流体注入管（５５２）は、原子炉シリンダ（５００）と熱交換器（５５６）の中間に敷設したスライドバルブ（５５４）に接続されている。
TRU燃料集合体（５４０）は、多数本のTRU燃料棒（５４２）を正方形または正六角形または円形に枠（５４５）で束ねてなる。TRU燃料棒（５４２）の周囲は作動流体（５４１）で満たされている。
TRU燃料棒（５４２）はTRU金属を円柱形状にしたTRU金属棒（５４３）をステンレスまたはジルカロイ製の鞘である被覆管（５４４）に内封してなる。
TRUピストン（５３０）はTRU金属を扁平円柱形にしたTRU金属円板（５３３）をステンレスまたはジルカロイ製の被覆容器（５３２）に内封し、TRUピストン（５３０）に連結したピストン軸（５２１）を円筒原子炉容器（１００）の外に延伸させてなる。
TRU燃料集合体（５４０）とTRUピストン（５３０）が接触しても臨界には至らないようにTRUを装荷すると安全性が高まる。
原子炉シリンダ（５００）からスライドバルブ（５５４）に至る途中の作動流体注入管（５５２）に流体注入ポンプ（５５３）を敷設した。
作動流体（５４１）はヘリウムがよい。放射化しない。機器への腐食作用が小さい。ヘリウムに6フッ化プルトニウムまたは６フッ化ウラン235を混ぜて混合気体とすれば、TRU燃焼による核分裂反応不足が補える。
TRUピストン（５３０）にピストン軸（５２１）を接続する。ピストン軸（５２１）でTRUピストン（５３０）をTRU燃料集合体（５４０）に近づけると、中性子漏洩が減少し臨界に近づく。臨界に近づくと核分裂が活発になり出力が増加する。その結果、作動流体（５４１）が高温になり膨張し、TRUピストン（５３０）を押し戻す。
例えば、TRUピストン（５３０）と反対側のピストン軸（５２１）先端が外部固定バネを縮めて反発力により、TRUピストン（５３０）を押し戻すようにすれば連続したピストン運動が可能になる。
蒸気機関車のように動輪とピストン軸（５２１）を連結して、動輪を回転させ発電機を回転させれば発電できる。
【００１４】
手段６は、手段５におけるピストン型原子炉を2基、ピストン軸（５２１）の長さ方向に対向配備する。
各TRUピストン（５３０）同士をピストン軸（５２１）で連結する。
上記ピストン軸（５２１）に固着せし可動永久磁石（５０４）を固定ソレノイド（５０３）中心に出し入れさせることにより、
または、手段５におけるピストン軸（５２１）に固着せし可動ソレノイド（５０１）の中心を固定永久磁石（５０２）に出し入れさせることにより発電することを特徴とするピストン型TRU燃焼発電装置。
【００１５】
以下に作用を記述する。
コイルを貫く磁束が変化する時、コイルに起電力が発生する。コイルを固定して永久磁石を動かしても良いし、逆に永久磁石を固定してコイルを動かしても良い。
当該原子炉を停止させるには、TRUピストン（５３０）をシリンダ中間に固着すればよい。TRU燃料集合体（５４０）とTRUピストン（５３０）が離れているから、核分裂で発生する中性子は原子炉シリンダ（５００）の外に漏洩する。円筒原子炉容器（１００）をステンレス製にすれば中性子はニッケル等に吸収される。或は、TRU燃料集合体（５４０）を通常の位置から搬入出扉側に移動することも考えられる。
更に、作動流体注入管（５５２）から3フッ化ホウ素を注入すれば中性子はホウ素に吸収されて核分裂反応が低下する。
長期間停止するには、TRUピストン（５３０）と反対側の原子炉シリンダ（５００）底面に扉を敷設して原子炉シリンダ（５００）から撤去する。或は、作動流体を排気するか、中性子吸収気体（例えば、ヘリウム３、3フッ化ホウ素）で置換えるか、ホウ酸水で置換える。
ピストン型原子炉のTRUピストン（５３０）がTRU燃料集合体（５４０）に近づくと中性子漏洩が減少し臨界に近づく。臨界に近づくと核分裂が活発になり出力が増加する。その結果、作動流体（５４１）が高温になり膨張し、TRUピストン（５３０）を押し戻す。
押し戻されたTRUピストン（５３０）は、接続せるピストン軸（５２１）を介して、対向するピストン型原子炉側のTRUピストン（５３０）をTRU燃料集合体（５４０）に近づける。対向するピストン型原子炉のTRUピストン（５３０）がTRU燃料集合体（５４０）に近づくと中性子漏洩が減少し臨界に近づく。
上記のように、ピストン型原子炉と対向するピストン型原子炉とでピストンを交代に繰り返し動かすことができる。
高温になった作動流体（５４１）は作動流体吐出管（５５１）から熱交換器（５５６）に入って低温になる。低温になった作動流体（５４１）は流体注入ポンプ（５５３）で作動流体注入管（５５２）からTRU燃料集合体（５４０）に流入し、原子炉シリンダ（５００）内に充満する。
作動流体（５４１）の移動はスライドバルブ（５５４）によって制御する。
【発明の効果】
【００１６】
現行原子炉は、発生した熱を流体に伝達している。流体の取扱いには配管、弁、バルブが必須である。ただ、配管、弁、バルブの故障は重大事故になる恐れがある。その点、本発明の原子炉には配管、弁、バルブが殆どないので大きな事故にはなり難い。
現行原子炉は、臨界に必要とする以上の核燃料を原子炉に装荷して、中性子吸収材により臨界超過を防ぎ、中性子吸収材の操作により少しずつ核分裂を制御して長期間熱を発生させていた。
ただ、事故が起こった後での処理に多量の核燃料の始末に難がある。その点、本発明の原子炉では、臨界に必要程度の核燃料を比較的少量装荷して、短時間に燃焼させてしまう。事故が起こった後での残存核燃料は、比較的少量であるから核燃料の始末は比較的簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
累積する使用済み核燃料を早く減らすために核燃料にTRU（超ウラン元素）を使用した。更に、臨界に必要程度のTRUを比較的少量装荷した安全性の高い原子炉が提供できた。
【実施例１】
【００１８】
図1は手段１のTRUを燃焼させる半径方向爆縮TRU燃焼原子炉の概観図である。上は断面図であり、下は縦断面図である。
高張力鋼製の下端閉の中空上の円筒原子炉容器（１００）の中に、同心円状に純粋のジルコニウム製のジルコニウム外円筒（１０２）を敷設する。前記ジルコニウム外円筒（１０２）の内側に隙間（１０３）を空けて同心円状に純粋のジルコニウム製のジルコニウム内円筒（１０４）を敷設する。前記ジルコニウム内円筒（１０４）の内側にＴＲＵ金属（１０５）を臨界未満に装荷する。前記ＴＲＵ金属（１０５）の中心にジルコニウム合金製のジルカロイ調整棒（１０６）を敷設する。前記円筒原子炉容器（１００）と前記ジルコニウム外円筒（１０２）の間隙に爆薬（１０１）を充填する。
円筒原子炉容器（１００）の上は原子炉容器蓋（９９）で閉じる。原子炉容器蓋（９９）の着脱は接続金具で操作する。原子炉容器蓋（９９）の下に電気雷管（１２２）を敷設し、原子炉容器蓋（９９）から外部に通じる起爆電線（１２１）に通電することにより電気雷管（１２２）を爆発させる。
ジルコニウム外円筒（１０２）の上端は上部端栓（１１１）で閉じられている。ジルコニウム外円筒（１０２）の下端は下部端栓（１１２）で閉じられている。上部端栓（１１１）と電気雷管（１２２）の間は爆薬（１０１）を充填する。
起爆装置を上下2か所敷設して、同時に爆発させると爆縮の割合が大きくなる。
【実施例２】
【００１９】
図２は、手段２の改良半径方向爆縮TRU燃焼原子炉の概観図である。
図1のジルカロイ調整棒（１０６）において、当該ジルカロイ調整棒（１０６）の中心に重水素化リチウム６とTRU窒化物を混合した中性子増倍材（１０７）を装荷する。
図1の円筒原子炉容器（１００）の内面にTRU金属内張（１０８）を施す。
【実施例３】
【００２０】
図３は、手段３の長さ方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉の概観図である。
図1の円筒原子炉容器（１００）を横向きにし、中央に円柱形状の円柱形TRU固定体（２２０）を固定する。前記円筒原子炉容器（１００）の中空部各端に薄厚扁平円柱形状の円柱形TRU飛翔体（２３０）を円柱形TRU固定体（２２０）から距離を置いてフリーズシール（例えば鉛。中性子吸収作用が小さい）で固定する。前記円柱形TRU飛翔体（２３０）の各外端に後記円錐爆薬レンズを固定する。
円柱形TRU固定体（２２０）は、長さ方向中心部が円柱形の中性子増倍円柱（２２２）であって、前記中性子増倍円柱（２２２）の左右にジルカロイ調整円柱（２２１）を固着し、前記左右各々のジルカロイ調整円柱（２２１）の端に円柱形TRU固定体（２２０）を固着してなる。
前記円錐爆薬レンズは、円錐状の低速爆薬である円錐内面爆薬（２４２）とこれにかぶせるコーン状の高速爆薬である円錐外面爆薬（２４１）とからなり、円錐の底面に円形状の衝撃波が発生する。前記円錐爆薬レンズの底面に円柱爆薬（２４３）を接着すると円形状の衝撃波の威力が増す。
コーンの頂点に起爆薬（２４０）と電気雷管（１２２）を敷設した。
円筒原子炉容器（１００）の中空部内面に、円柱形TRU飛翔体（２３０）から円柱形TRU固定体（２２０）まで数条のミゾ（２３１）を施す。当該ミゾ（２３１）に、円柱形TRU飛翔体（２３０）側面に施した突起を嵌め込む。突起を支持するために、円柱形TRU飛翔体（２３０）底面に突起支持円板（炭化ジルコニウムのような高融点で中性子吸収作用が小さい物質がよい）を固着する。突起支持円板に円板状TRU金属を固着する。
円柱形TRU飛翔体（２３０）は円筒原子炉容器（１００）の中空部を滑らかに飛翔できる。
【実施例４】
【００２１】
図４は、手段４のＴＲＵ燃焼発電装置の概観図である。
プレストレストコンクリート製の円筒形の耐爆格納容器（２０１）内底面の傾斜床（２０３）中央に、手段1または２または３のTRU燃焼原子炉を設置する。
傾斜床（２０３）は、前記耐爆格納容器（２０１）の一方の側壁から反対側の側壁に向かって下向き傾斜させてなる床である。
傾斜床（２０３）の下端に格納容器扉（２０２）を敷設する。
耐爆格納容器（２０１）の外側壁に熱電半導体（２１２）を貼り付ける。
耐爆格納容器（２０１）内は真空（内圧が非常に低い）とし、前記TRU燃焼原子炉からの輻射伝熱で熱電半導体（２１２）を熱する。
耐爆格納容器（２０１）の周囲に設置したる散水機（２１１）で熱電半導体（２１２）外面を冷却する。
熱電半導体（２１２）に温度差を付ければ起電力が生じる。
前記TRU燃焼原子炉が破裂しても、破片は傾斜床（２０３）を伝って格納容器扉（２０２）周辺に集まる。破片を撤去して次のTRU燃焼原子炉を装荷する。
耐爆格納容器（２０１）が真空であるから、放射性気体は生じ難い。破片の中で気化し易いものがあろうが、冷えれば固化する。気体状の核分裂生成物は耐爆格納容器（２０１）外に抽気し、チャコールフィルタやタンクの水で濾過する。
【実施例５】
【００２２】
図５は、手段５のピストン型原子炉の概観図及び、手段６のピストン型TRU燃焼発電装置の概観図である。
円筒原子炉容器（１００）の中に、両端閉で中空の原子炉シリンダ（５００）の1端にTRU燃料集合体（５４０）を装荷し、反対側の端に扁平円柱形のTRUピストン（５３０）を装荷する。原子炉シリンダ（５００）の中に作動流体（５４１）を充填してなる。
TRU燃料集合体（５４０）側の原子炉シリンダ（５００）の端に作動流体注入管（５５２）を接続し、TRU燃料集合体（５４０）とは反対側の原子炉シリンダ（５００）端からTRUピストン（５３０）厚さ分の距離を置いて作動流体吐出管（５５１）を接続し、前記作動流体吐出管（５５１）と前記作動流体注入管（５５２）を熱交換器（５５６）に接続する。熱交換器（５５６）内で作動流体吐出管（５５１）と前記作動流体注入管（５５２）とが接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。
原子炉シリンダ（５００）と熱交換器（５５６）の中間に敷設したスライドバルブ（５５４）に前記作動流体吐出管（５５１）と前記作動流体注入管（５５２）を接続する。
スライドバルブ（５５４）は摺動体が移動することによって流体の移動を制御するバルブである。スライドバルブ（５５４）はピストンバルブでもよい。
TRUピストン（５３０）とTRU燃料集合体（５４０）が接近して臨界に近づくと核分裂反応が活発になり多量の熱が発せられる。その結果、作動流体（５４１）が熱膨張し、TRUピストン（５３０）を遠ざける。熱膨張した作動流体（５４１）は作動流体吐出管（５５１）からスライドバルブ（５５４）を通り、熱交換器（５５６）に至り冷却される。熱交換器（５５６）で冷却された作動流体（５４１）は作動流体注入管（５５２）からスライドバルブ（５５４）を通り流体注入ポンプ（５５３）によってTRU燃料集合体（５４０）に入る。なお、スライドバルブ（５５４）の代わりに、作動流体吐出管（５５１）と作動流体注入管（５５２）各々に逆止弁を付けてもよい。
TRU燃料集合体（５４０）は、多数本のTRU燃料棒（５４２）を正方形または正六角形または円形に枠（５４５）で束ねてなる。枠（５４５）はTRU燃料棒（５４２）の長さ方向を全て覆うことなく長さ方向に数か所配置してもよい。
TRU燃料棒（５４２）の周囲は作動流体（５４１）で満たされている。
TRU燃料棒（５４２）はTRU金属を円柱形状にしたTRU金属棒（５４３）をステンレスまたはジルカロイ製の鞘である被覆管（５４４）に内封してなる。TRU金属棒（５４３）は1本棒である必要はなく、2cm程度の長さのTRU金属円柱棒を長さ方向に並べてもよい。
TRUピストン（５３０）はTRU金属を扁平円柱形にしたTRU金属円板（５３３）をステンレスまたはジルカロイ製の被覆容器（５３２）に内封し、ピストン軸（５２１）を円筒原子炉容器（１００）外に延伸させてなる。延伸方向はピストン軸（５２１）の長さ方向である。
TRUの装荷量は、TRU燃料集合体（５４０）とTRUピストン（５３０）が接触しても臨界には至らない重量である。
作動流体注入管（５５２）において、原子炉シリンダ（５００）とスライドバルブ（５５４）の途中に流体注入ポンプ（５５３）を敷設してピストン型原子炉とする。
図５の下段に、TRU燃料集合体（５４０）の断面図を示した。多数本のTRU燃料棒（５４２）を正方形に枠（５４５）で束ねた。太いTRU燃料棒（５４２）だけでは作動流体（５４１）が通る隙間があり過ぎるので、隣接する太いTRU燃料棒（５４２）同士で出来る隙間に細いTRU燃料棒（５４２）を配置した。
円柱形のTRUピストン（５３０）形状に合わせて、TRU燃料集合体（５４０）の周りにステンレスまたはジルカロイ製の円柱形用ダミー函を敷設した。
【実施例６】
【００２３】
実施例５での図５に手段６のピストン型TRU燃焼発電装置の概観図も示した。
手段５におけるピストン型原子炉を2基ピストン軸（５２１）の長さ方向に対向配備する。
各TRUピストン（５３０）同士をピストン軸（５２１）で連結する。
ピストン軸（５２１）に固着した可動永久磁石（５０４）を固定ソレノイド（５０３）中心に出し入れさせることにより、または、ピストン軸（５２１）に固着した可動ソレノイド（５０１）の中心を固定永久磁石（５０２）に出し入れさせることにより発電する。
固定ソレノイド（５０３）は固定ソレノイド支持棒（５１３）により支持固定されている。固定ソレノイド（５０３）には外部負荷に通じる電線が接続されている。
固定永久磁石（５０２）は永久磁石支持棒（５０２）により支持固定されている。可動ソレノイド（５０１）には外部負荷に通じる電線が接続されている。
【産業上の利用可能性】
【００２４】爆破威力は、倉庫に大量にジャガイモ粉や粉砂糖程ではない。殺傷能力は、日本中の町工場で保管されている青酸カリや、サリンよりも低いであろう。（公序良俗違反につき、不掲載）小威力ではあるが数が多い家々にある消火器は簡単に爆弾に改造できる。想定には、コスト的に製造・建設可能段階から、心構えをしておく程度の段階、最後には（無理にも）考えられる限りの事態の段階まである。（公序良俗違反につき、不掲載）豊洲移転でも、完全に安全でなければ移転しないという人がいた。それなら、今いる築地は何故絶対安全なのか。絶対安全でないなら何故他に移転しないのか。（公序良俗違反につき、不掲載）しかし、電気エネルギーに関しては、再生可能エネルギーも、LNGも、原発ものように“あんなのもこんなのも”でないと収まらないだろう。（公序良俗違反につき、不掲載）電気エネルギーも色々揃えて各人が気に入るものを揃えるしかない。バイオマス発電でも玉蜀黍、砂糖キビ、チップ、藁、麻と色々ある。それぞれがソコソコの割合になると、互いに貶しあいが生じてくる。そうなると反原発の機運は薄まろう。ただ、原発だけでも小規模の色々な変わり種を取り揃える必要がある。こんな原発を承認するからその替わり潮汐発電を通してねとか。軽水型ではPWRとBWRとで競争しあっているように見えた。外部素人から見ると不毛な競争をしているように見えたのではないか。FBRではタンク型とループ型とで反目しあっているように見えた。金属燃料か、窒化物燃料か、炭化物燃料かで切磋琢磨していた。ただ、金属燃料も、窒化物燃料も、炭化物燃料も、タンク型もループ型も小規模（常陽）のものを多種建造できなかったのか。原発は、“あんなのもこんなのも時代”に即したものでなければならない。規模が大きくてはいけない。安い発電原価で他を圧倒してはいけない。再生可能エネルギーや、LNGに肩を並べる程度の発電原価にして、再生可能エネルギーや、LNGに肩を並べる程度の発電規模でなければならない。（公序良俗違反につき、不掲載）、未来の淡水過剰に対してはドーム内での芋水耕栽培のため、温暖化を越えた灼熱化や寒冷化での淡水不足に対しては海水淡水化のための電力として原子力技術を保険として残しておくという意見も出てくるであろう。済州島が火山島であり、釜山で最近地震があったことを考えると韓国原発でも事故が起こることは想定できる。他国の事故であっても日本の週刊誌やマスコミは販売促進に夢中になるから、日本はこれに備える必要がある。（公序良俗違反につき、不掲載）我々町村民は、生きていることを意識せず、昨日今日明日を意識せずに暮らしているのが普通である。（公序良俗違反につき、不掲載）再生可能エネルギーの風力発電事業には注意が必要である。（公序良俗違反につき、不掲載）近頃気象が猛威を振るいだした。地域気候変動もすさまじいものになろう。（公序良俗違反につき、不掲載）
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】手段１の本発明のTRUを燃焼させる半径方向爆縮TRU燃焼原子炉の概観図。
【図２】手段２の改良半径方向爆縮TRU燃焼原子炉の概観図。
【図３】手段３の長さ方向爆縮ＴＲＵ燃焼原子炉の概観図。
【図４】手段４のＴＲＵ燃焼発電装置の概観図。
【図５】手段５のピストン型原子炉の概観図及び、手段６のピストン型TRU燃焼発電装置の概観図。
【符号の説明】
【００２６】
９９は原子炉容器蓋。
１００は原子炉容器。
１０１は爆薬。
１０２はジルコニウム外円筒。
１０３は空隙。
１０４はジルコニウム内円筒。
１０５はTRU金属。
１０６はジルカロイ調整棒。
１０７は中性子増倍材。
１０８はTRU金属内張。
１１１は上部端栓。
１１２は下部端栓。
１２１は起爆電線。
１２２は電気雷管。
２０１は耐爆格納容器。
２０２は格納容器扉。
２０３は傾斜床。
２１１は散水機。
２１２は熱電半導体。
２２０は固定TRU円柱。
２２１はジルカロイ調整円柱。
２２２は中性子増倍材円柱。
２２３はTRU円柱。
２３０は円柱形TRU飛翔体。
２３１はミゾ。
２４０は起爆薬。
２４１は円錐外面爆薬。
２４２は円錐内面爆薬。
２４３は円柱爆薬。
５００は原子炉シリンダ。
５０１は可動ソレノイド。
５０２は固定永久磁石。
５０３は固定ソレノイド。
５０４は可動永久磁石。
５１２は永久磁石支持棒。
５１３は固定ソレノイド支持棒。
５２１はピストン軸。
５３０はTRUピストン。
５３２は被覆容器。
５３３はTRU金属円板。
５４０はTRU燃料集合体。
５４１は作動流体。
５４２はTRU燃料棒。
５４３はTRU金属棒
５４４は被覆管。
５４５は枠。
５５１は作動流体吐出管。
５５２は作動流体注入管。
５５３は流体注入ポンプ。
５５４はスライドバルブ。
【図１】
2019032286.tif 000003
【図２】
2019032286.tif 000004
【図３】
2019032286.tif 000005
【図４】
2019032286.tif 000006
【図５】
2019032286.tif 000007