【手続補正書】
【提出日】平成30年12月27日(2018.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核分裂炉であって、
少なくともいくらかの核分裂性物質を含む大量の燃料塩を含み、また、燃料塩における連鎖反応を生成するように適合され、それによって、燃料塩において熱と核分裂生成物とを生成する、原子炉心と、
熱を燃料塩から冷却剤に転送するように適合された少なくとも１つの熱交換器と、
冷却剤の熱を電力に変換する発電ユニットと、
燃料塩から少なくともある量の核分裂生成物を除去するように適合された超臨界流体分離システムと、
を含むことを特徴とする核分裂炉。
【請求項２】
上記超臨界流体分離システムは、
燃料塩を超臨界流体と接触させる超臨界流体接触容器と、
燃料塩を上記原子炉心と超臨界流体接触容器との間で循環させる燃料塩転送ユニットと、
上記超臨界流体接触容器と流体的に接続された超臨界流体源であって、超臨界流体は、リガンドが少なくとも１つの核分裂生成物と接触すると、少なくとも１つの核分裂生成物を超臨界流体に溶解させる少なくとも１つのリガンドを含む、超臨界流体源と、
上記原子炉心と超臨界流体接触容器との間の燃料塩の転送を制御するとともに、超臨界流体源から超臨界流体接触容器を通しての超臨界流体の転送を制御する制御器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の核分裂炉。
【請求項３】
上記燃料塩転送ユニットは、燃料塩を原子炉心と超臨界流体接触容器との間で転送するときに、燃料塩を溶融状態に維持することを特徴とする請求項２に記載の核分裂炉。
【請求項４】
燃料塩は、超臨界流体との接触の間、超臨界流体接触容器の中で、溶融状態のままであることを特徴とする請求項３に記載の核分裂炉。
【請求項５】
上記燃料塩転送ユニットは、燃料塩を上記原子炉心から超臨界流体接触容器へ転送するときに燃料塩を溶融状態に維持し、超臨界流体接触容器は、
燃料塩注入器と、
接触容器環境制御システムと、
を含み、
上記制御器は、超臨界流体接触容器へ注入されると溶融燃料塩が固化して燃料塩粒子になるように、燃料塩注入器と接触容器環境制御システムとを動作させることを特徴とする請求項３に記載の核分裂炉。
【請求項６】
上記燃料塩転送ユニットは、燃料塩粒子が超臨界流体に接触した後に、燃料塩粒子を超臨界流体接触容器から除去することを特徴とする請求項５に記載の核分裂炉。
【請求項７】
上記燃料塩転送ユニットは、溶融燃料塩が原子炉心に戻る前に、燃料塩粒子を融解して溶融燃料にすることを特徴とする請求項６に記載の核分裂炉。
【請求項８】
上記燃料塩注入器は、
超臨界流体接触容器に含まれる超臨界流体の中に溶融燃料塩を分散させて滴のしぶきにするように適合されたノズルであって、超臨界流体接触容器は、分散した溶融燃料塩が固化して燃料塩粒子になるような温度および圧力に接触容器環境制御システムによって維持される、１つ以上のノズルを含むことを特徴とする請求項５に記載の核分裂炉。
【請求項９】
接触容器環境制御システムは、
圧力センサー、
温度センサー、
ヒーター、
熱交換器、
溶融燃料塩の超臨界流体接触容器に入る流速を制御する燃料塩注入バルブと、
超臨界流体の超臨界流体接触容器に入る流速を制御する超臨界流体注入バルブと、
超臨界流体の超臨界流体接触容器から出る流速を制御する超臨界流体抽出バルブと、
のうちの１つ以上を含むことを特徴とする請求項５に記載の核分裂炉。
【請求項１０】
超臨界流体接触容器から流れ出る超臨界流体は、燃料塩から除去されたある量の核分裂生成物を含み、上記超臨界流体分離システムは、
超臨界流体接触容器から流れ出る超臨界流体を受けて、超臨界流体から上記ある量の核分裂生成物のうちの少なくともいくらかを分離するように、超臨界流体接触容器に流体的に接続された分離容器を含むことを特徴とする請求項２に記載の核分裂炉。
【請求項１１】
核分裂炉であって、
少なくともいくらかの核分裂生成物を含む大量の燃料塩を含む燃料塩コンテナを含む１つ以上の第１燃料塩コンテナと、
少なくとも上記第１燃料塩コンテナを保持するように適合され、また、燃料塩における連鎖反応を生成するように適合され、それによって、燃料塩において熱を生成する、原子炉心と、
熱を燃料塩から冷却剤に転送するように適合された少なくとも１つの熱交換器と、
超臨界流体を上記第１燃料塩コンテナに通すように適合された超臨界流体抽出システムと、
を含み、
上記超臨界流体抽出システムは、
上記第１燃料塩コンテナと流体的に接続可能な超臨界流体源であって、接続されると、超臨界流体を第１燃料塩コンテナに運搬する、超臨界流体源と、
上記第１燃料塩コンテナと流体的に接続可能な分離容器であって、第１燃料塩コンテナから超臨界流体を受ける、分離容器と、
上記超臨界流体源から第１燃料塩コンテナを通して分離容器への超臨界流体の転送を制御する制御器と、
を含むことを特徴とする核分裂炉。
【請求項１２】
上記超臨界流体は、少なくとも１つの核分裂生成物を溶解するリガンドを含む超臨界二酸化炭素であることを特徴とする請求項１１に記載の核分裂炉。
【請求項１３】
リガンドは、クペロン、クロロアニリン酸、β−ジケトン、Ｎ−ベンゾイル−Ｎ−フェニルヒドロキシルアミン、α−ジオキシン類、ジアミノベンジジン、ポルフィンなどのポルフィリン化合物、８−ヒドロキシキノリン、ニトロソナフトール、ニトロソフェノール、エチレンジアミンテトラ酢酸、ジフェニルカルバジド、ジフェニルカルバゾン、アゾアゾキシＢＮ、ジエチルジチオカルバメートナトリウム、ジチゾン、ビスムチオールＩＩ、チオテノイルトリフルオルアセトン、チオキセン、チオホスフィン酸、ホスフィンスルフィド、ホスホロチオ酸、および燐酸トリブチルから選択されることを特徴とする請求項１２に記載の核分裂炉。
【請求項１４】
原子炉心と分離システムとの間で燃料塩コンテナを転送するコンテナ転送ユニットを含むことを特徴とする請求項１１に記載の核分裂炉。
【請求項１５】
分離システムは、燃料塩コンテナが原子炉心にある間に、超臨界流体を燃料塩コンテナに通すことを特徴とする請求項１１に記載の核分裂炉。
【請求項１６】
進行波原子炉であって、
少なくともいくらかの核分裂性物質と核分裂生成物とを含む燃料物質を含む少なくとも１つの燃料ピンを有する第１燃料集合体を含む原子炉心と、
第１ナトリウム冷却剤を含む原子炉容器であって、原子炉心が原子炉容器の中にあって第１ナトリウム冷却剤と接触している、原子炉容器と、
第１燃料集合体を原子炉心の中の第１位置から原子炉心の中の第２位置へ移動するように適合された集合体シャッフルシステムと、
核分裂生成物を燃料物質から第１燃料集合体へ移動する超臨界流体分離システムと、
を含み、
上記超臨界流体分離システムは、
上記第１燃料集合体と流体的に接続可能な超臨界流体源であって、超臨界流体を第１燃料集合体へ運搬する、超臨界流体源と、
上記第１燃料集合体と流体的に接続可能な分離容器であって、第１燃料集合体から超臨界流体を受ける、分離容器と、
上記超臨界流体源から第１燃料集合体を通して分離容器への超臨界流体の転送を制御する制御器と、
を含むことを特徴とする進行波原子炉。
【請求項１７】
上記超臨界流体源は、第１燃料集合体の少なくとも１つのピンと流体的に接続可能であり、超臨界流体をこの少なくとも１つのピンに運搬し、
上記超臨界流体分離システムは、
第１燃料集合体の少なくとも１つのピンと流体的に接続可能な分離容器であって、第１燃料集合体のこの少なくとも１つのピンから超臨界流体を受けるように適合された、分離容器と、
上記超臨界流体源から第１燃料集合体のこの少なくとも１つのピンを通して分離容器への超臨界流体の転送を制御する制御器と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項１８】
上記集合体シャッフルシステムは、原子炉心から第１燃料集合体を除去するように適合され、上記超臨界流体分離システムは、第１燃料集合体が原子炉心の外側にあるときに、第１燃料集合体から核分裂生成物を除去することを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項１９】
上記集合体シャッフルシステムは、第１燃料集合体を上記第２位置に移動する前に、上記第１位置から原子炉心の中の中間位置へ第１燃料集合体を除去するように適合され、
上記超臨界流体分離システムは、第１燃料集合体が原子炉心の中の上記中間位置にあるときに、第１燃料集合体から核分裂生成物を除去することを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２０】
上記超臨界流体分離システムは、第１燃料集合体が原子炉心の中の上記第１位置にあるときに、第１燃料集合体から核分裂生成物を除去することを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２１】
上記超臨界流体分離システムから核分裂生成物を受ける核分裂生成物取り扱いシステムを含むことを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２２】
超臨界流体は、少なくとも１つの核分裂生成物を溶解するリガンドを含む超臨界二酸化炭素であることを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２３】
リガンドは、クペロン、クロロアニリン酸、β−ジケトン、Ｎ−ベンゾイル−Ｎ−フェニルヒドロキシルアミン、α−ジオキシン類、ジアミノベンジジン、ポルフィンなどのポルフィリン化合物、８−ヒドロキシキノリン、ニトロソナフトール、ニトロソフェノール、エチレンジアミンテトラ酢酸、ジフェニルカルバジド、ジフェニルカルバゾン、アゾアゾキシＢＮ、ジエチルジチオカルバメートナトリウム、ジチゾン、ビスムチオールＩＩ、チオテノイルトリフルオルアセトン、チオキセン、チオホスフィン酸、ホスフィンスルフィド、ホスホロチオ酸、および燐酸トリブチルから選択されることを特徴とする請求項２２に記載の進行波原子炉。
【請求項２４】
進行波原子炉の動作の間に燃料物質の拡張を監視する膨張監視装置を含み、
上記制御器は、燃料物質の拡張に基づいて、超臨界流体の転送を制御することを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２５】
冷却剤における核分裂生成物の濃度を監視する冷却剤監視装置を含み、
上記制御器は、冷却剤における核分裂生成物の濃度に基づいて、超臨界流体の転送を制御することを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２６】
上記超臨界流体分離システムは、
第１ナトリウム冷却剤から核分裂生成物を除去するように適合されていることを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２７】
アルゴンの中に第１燃料集合体を保持するように適合されている転送容器を含み、
超臨界流体分離システムは、第１燃料集合体に曝露されたアルゴンから核分裂生成物を除去するように適合されていることを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２８】
第１ナトリウム冷却剤から核分裂生成物を除去する吸収装置を含む冷却剤清掃システムを含むことを特徴とする請求項１６に記載の進行波原子炉。
【請求項２９】
核分裂炉の運転方法であって、
原子炉心に、核分裂性物質を含む初期燃料を装填するステップと、
一時期、原子炉心にて第１連鎖反応を維持し、それによって、初期燃料よりも少ない核分裂性物質と初期燃料よりも大きい少なくともいくらかの量の核分裂生成物とを含む、部分的に反応した燃料を生成するステップと、
部分的に反応した燃料のうちの少なくともいくらかを、少なくとも１つの核分裂生成物と金属錯体を形成する少なくとも１つのリガンドを含む超臨界流体と接触させ、それによって、超臨界流体と核分裂生成物との混合物と、部分的に反応した燃料よりも少ない量の核分裂生成物を含む再生された燃料とを生成するステップと、
再生された燃料から、超臨界流体と核分裂生成物との混合物を分離するステップと、
再生された燃料において第２連鎖反応を開始するステップと、
超臨界流体と核分裂生成物との混合物から、核分裂生成物のうちの少なくともいくらかを抽出するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
接触は、部分的に反応した燃料のうちの少なくともいくらかについて、原子炉心からそれを除去せずに実行されることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
接触は、原子炉心にて第１連鎖反応を中断せずに実行されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
第１連鎖反応を中断せずに、部分的に反応した燃料のうちの少なくともいくらかを、原子炉心から除去するステップと、
部分的に反応した燃料のうちの少なくともいくらかを、原子炉心から除去した後に、選択動作を実行するステップと、
再生された燃料を原子炉心に返却するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
第１連鎖反応を中断せずに、再生された燃料を原子炉心に返却するステップを含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
上記核分裂炉は進行波原子炉であって、上記方法は、
原子炉心に、核分裂性物質を含む初期燃料を含む複数のピンを装填するステップと、
一時期、原子炉心の増殖燃焼領域にて第１連鎖反応を維持し、それによって、部分的に反応した燃料を含む少なくとも１つのピンを生成するステップと、
部分的に反応した燃料を含む少なくとも１つのピンを、原子炉心の中の異なる位置に移動するステップと、
移動動作の間またはその後に、少なくとも１つのリガンドを含む超臨界流体を少なくとも１つのピンに通すことによって、少なくとも１つのピンの中の部分的に反応した燃料を接触させて、再生された燃料を含む少なくとも１つのピンを得るステップと、
を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
移動動作は、ピンシャッフル動作の一部であることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
再生された燃料における第２連鎖反応の開始は、原子炉心の増殖燃焼領域の位置に、再生された燃料を含む少なくとも１つのピンを配置することによって達成されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
核分裂炉は溶融塩原子炉であり、接触は、部分的に反応した溶融塩燃料について、原子炉心からそれを除去せずに実行されることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
第１連鎖反応を中断せずに、原子炉心から、部分的に反応した溶融塩燃料のうちの少なくともいくらかを除去するステップと、
原子炉心から、部分的に反応した溶融塩燃料のうちの少なくともいくらかを除去した後で、接触動作を実行するステップと、
再生された溶融塩燃料を原子炉心に返却するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
第１連鎖反応を中断せずに、再生された溶融塩燃料を原子炉心に返却するステップを含むことを特徴とする請求項３８に記載の方法。