【手続補正書】
【提出日】平成28年10月4日(2016.10.4)
【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】
可搬式原子力発電機であって、
原子炉炉心と制御システムと冷却材流反転構造とを収容する原子炉出力モジュールであって、統合型出力変換モジュールと発電とに提供される冷却材又は作動流体中において熱エネルギーを発生させるために、核燃料を燃焼させる原子炉出力モジュールと、
ターボ機械と熱交換器とを備える出力変換モジュールであって、前記原子炉出力モジュールからの前記冷却材又は作動流体から前記熱エネルギーを受け取り、且つ、発電モジュールに提供される機械的エネルギーを発生させる出力変換モジュールと、
高速発電機−モータと、電子コントローラと、無停電電源装置とを備える発電モジュールであって、前記出力変換モジュールから機械的エネルギーを受け取って、電気エネルギーを発生させる発電モジュールと、
を備え、
前記原子炉出力モジュールと前記出力変換モジュールと前記発電モジュールとは、運転可能な原子炉を単一の容器として形成するために互いに熱流体力学的に連結されるように構成されている、
可搬式原子力発電機。
【請求項２】
前記原子炉出力モジュールと前記出力変換モジュールと前記発電モジュールとは、互いに別個に製造及び輸送することができ、さらに、水平的構成又は垂直的構成の形で動作するためにアセンブリされるように構成されている、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３】
前記原子炉出力モジュールと前記出力変換モジュールと前記発電モジュールとはさらに、熱伝達表面を横断する自然冷却材循環を介して受動的に冷却されるように構成されている、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項４】
前記原子炉出力モジュールと前記出力変換モジュールと前記発電モジュールとはさらに、外部の配管又は装置を必要とすることなしに自己完結型ユニットとして動作するように構成されている、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項５】
前記原子炉出力モジュールは、耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心を備える、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項６】
さらに、炉心の構造的支持を提供する一方で、伝導熱伝達機構によって前記炉心から外側フィンへの崩壊熱エネルギーの伝達を確実なものにする、低い流体力学的抵抗を有する内側フィンによって画定されている冷却材経路を備え、
前記冷却材経路は、冷却材の完全喪失時にさえ、前記可搬式原子力発電機を取り囲む環境に対して、崩壊熱エネルギーを安全且つ受動的に伝達するように構成されている、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項７】
前記原子炉出力モジュールは、さらに、
（１）安全のために吸収モードで受動的に係合するように構成されている、中性子吸収材料及び中性子反射材料を含む、中性子反射体内の制御棒又は回転制御ドラムと、
（２）炉心内制御棒のアレイと、
（３）受動システムを通して前記原子炉炉心内に中性子毒を注入する非常用停止システムと、
である反応度制御システムのうちの少なくとも１つを備える、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項８】
さらに、前記出力変換モジュールのための冷却材及び作動流体として不活性ガスを備え、
前記冷却材は、ＣＯ２、ヘリウム、アルゴン、又は、他の不活性ガスである、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項９】
前記原子炉出力モジュールと前記出力変換モジュールと前記発電モジュールとは、さらに、発電するために再生ブレイトンサイクルを行うように構成されている、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１０】
さらに、
前記原子炉出力モジュール内に完全に囲い込まれている一次ループと、
前記一次ループ内を循環する冷却材及び減速材としての水と、
前記原子炉出力モジュール内の前記一次ループと前記出力変換モジュール内の二次ループとの間の熱的結合を提供するように構成されている、１つ又は複数の統合型分離熱交換器と、
過熱水蒸気を発生させるために前記一次ループから熱エネルギーを受け取る前記二次ループ内を循環する水と、
を備え、
前記二次ループ内の水は、ランキン出力サイクルによって電気を発生させるために過熱水蒸気の形態で前記出力変換モジュール内の統合型ターボ機械に熱エネルギーを伝達し、
水蒸気は、前記ターボ機械内での膨張の後に、前記水蒸気を凝縮するために、前記出力変換モジュールの内側冷却フィン及び外側に延びる冷却フィンに熱エネルギーを受動的に伝達する統合型凝縮器に放出される、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１１】
凝縮させられた水蒸気を再加圧して、前記分離熱交換器の二次側の入口における予備冷却水を前記二次ループの中に汲み出す、１つ又は複数のポンプをさらに備える、
請求項１０に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１２】
さらに、
前記原子炉出力モジュール内に完全に囲い込まれている一次ループと、
前記一次ループ内で再循環ポンプによって能動的に循環させられる冷却材としての液体金属と、
前記原子炉出力モジュール内の前記一次ループと前記出力変換モジュール内の二次ループとの間の熱的結合を提供するように構成されている、１つ又は複数の統合型分離熱交換器と、
前記二次ループ内の作動流体としてのガス又は水と、
を備え、
ガスが前記作動流体として使用される時に、前記ターボ機械は、再生ブレイトン出力サイクルの要求事項を満たすように構成されており、
水が前記作動流体として使用される時に、前記ターボ機械は、ランキン出力サイクルの要求事項を満たすように構成されている
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１３】
さらに、
前記出力変換モジュール内の前記ターボ機械を形成する回転構成要素と、
前記発電モジュールの発電機−モータを形成する回転構成要素と、
前記ターボ機械を構成する前記回転構成要素と前記発電機−モータを形成する前記回転構成要素とが互いに共通の速度で回転するように、前記出力変換モジュール内の前記ターボ機械を形成する前記回転構成要素と、前記発電モジュールの前記発電機−モータを形成する前記回転構成要素とを、直接的な機械的結合の形で連結する回転シャフトと、
を備え、
前記回転シャフトの回転速度は、前記出力変換モジュールの熱流体力学と、前記発電機−モータを調整する前記制御システムの負荷条件及び設定値とによって決定され、
発電機出力の周波数と電気的パラメータを統合型電子調整回路によって調整できる、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１４】
前記発電機−モータは、前記可搬式原子力発電機の動作中に電気を発生させ、
前記発電機−モータは、起動中と停止後に前記出力変換モジュールの前記ターボ機械を駆動するための電気モータとして使用することができ、
起動電力が、無停電電源装置、又は、外部の電流供給源を通して、起動中に前記発電機−モータに供給することができる、
請求項１３に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１５】
前記原子炉出力モジュールはさらに、燃料補給作業が、未使用又は使用済みの燃料を収容する原子炉出力モジュールを取り外すことと、この原子炉出力モジュールを未使用の核燃料を収容する新しい原子炉出力モジュールと交換することとによって行われるように構成されている、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１６】
淡水化、生物燃料処理、地域暖房、又は産業用途のための装置に配給される低品質、高品質、又は低品質及び高品質のプロセス熱の生産のための熱交換器をさらに備える、
請求項１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項１７】
電気を発生させる方法であって、
単一の容器の中に完全に収容されている運転可能な原子炉を形成するように熱流体学的に互いに連結されるように構成されている、原子炉出力モジュールと、出力変換モジュールと、発電モジュールとを備える、可搬式原子力発電機を提供することと、
前記可搬式原子力発電機を、
（１）作動流体として不活性ガスを使用して電気を発生させるための、再生ブレイトン出力サイクルによるモードと、
（２）水が作動流体として使用される時の、電気を発生させるためのランキン出力サイクルによるモードと、
のうちの少なくとも１つのモードで作動させることと、
を含む、
方法。
【請求項１８】
前記可搬式原子力発電機を水平的構成又は垂直的構成で動作させることをさらに含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
原子炉炉心を備える出力モジュールと、
受動的冷却を提供するように構成されている内側フィンと外側フィンとによって形成されている統合型の熱交換器と、
受動的システムによって前記原子炉炉心の中に中性子毒を注入する緊急停止システムと、
を使用して、前記可搬式原子力発電機を動作させることをさらに含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
動作可能な原子炉を形成するように熱流体学的に互いに連結されるように構成されている、原子炉出力モジュールと、出力変換モジュールと、発電モジュールとを備える、可搬式原子力発電機に燃料補給する方法であって、
未使用又は使用済みの核燃料を有する第１の原子炉出力モジュールを取り外すことと、
前記第１の原子炉出力モジュールを、未使用の核燃料を有する第２の原子炉出力モジュールと交換することと、
を含む、
方法。
【請求項２１】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、ＳｉＣペレットの中に封入されたトリストラクチャル等方性（ＴＲＩＳＯ）の核分裂性燃料を含むモノリシック燃料エレメント（ＭＴＦ）を含む、
請求項５に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２２】
前記ＳｉＣペレットは、ナノインフィルトレーション遷移共晶相（ＮＩＴＥ）焼結プロセスを使用して形成された構造物である、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２３】
前記ＭＴＦエレメントは、ＳｉＣ又はＳｉＣ複合材料エレメントの中に封入されたＴＲＩＳＯ核分裂性燃料ＳｉＣペレットを含む、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２４】
前記ＴＲＩＳＯ燃料ペレットはさらに、燃料含有領域を包囲する燃料非含有ＳｉＣの層を備える、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２５】
前記ＴＲＩＳＯ燃料ペレットはさらに、ウラン、プルトニウム、トリウム、又は核分裂性同位体の、酸化物、炭化物、オキシカーバイド又は窒化物を含む、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２６】
前記ＴＲＩＳＯ燃料ペレットはさらに、前記ＳｉＣペレットに含まれているエルビア又はガドリニアを含む可燃性毒物質である希土類酸化物を含む、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２７】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、可燃性毒物質を含む非燃料被覆粒子を含む、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２８】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、ＳｉＣ繊維を含む一方向性繊維強化ＮＩＴＥ焼結ＳｉＣの複合構造物を含む燃料エレメントを備える、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項２９】
前記ＴＲＩＳＯ燃料ペレットはさらに、高密度の非多孔性ＳｉＣ被覆を備える、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３０】
前記ＭＴＦエレメントは、矩形ブロック、六角形ブロック、又は四分円プレートを備え、
前記ＭＴＦエレメントは、冷却材のための流路を提供する穴を備える
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３１】
さらに、炭素又はＳｉＣを含む中性子反射体要素を備え、
前記中性子反射体要素は、前記ＭＴＦエレメントの幾何学的な形状構成に一致するように幾何学的に構成されている、
請求項３０に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３２】
前記ＭＴＦエレメントは、前記ＭＴＦエレメントの相互間の間隙を取り除くことによって前記熱伝導性セラミック原子炉炉心の熱伝導性を増強し、且つ、炉心の受動的な熱伝達特性を増強するように、互いに近接配置されている、
請求項３０に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３３】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、前記原子炉炉心の入口及び出口に設けられている圧力プレートを備え、
前記圧力プレートは、冷却材のための流路を提供する適合した冷却材穴を備え、
前記圧力プレートは、前記原子炉炉心を圧縮状態に保つ圧縮力を提供するように構成されている、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３４】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、金属又はセラミックで被覆され且つバンドルの形に構成されている、酸化物、窒化物、又は金属の形態の、核分裂性材料を収容する燃料棒を備える、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３５】
前記バンドルは、冷却材に関連した好ましい熱伝達特性を有するように幾何学的に構成されている、
請求項３４に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３６】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、球形ペブルの形態であるの疎性燃料エレメントを含む、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３７】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心は、冷却材の喪失時にさえ受動的な冷却を可能にするように構成されている、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３８】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、ＳＩＣ−Ｇｄ２０３及びＥｒ２０３の焼結混合物で作られている制御棒と、制御棒スリーブとを備える、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項３９】
前記耐溶融性の熱伝導性セラミック原子炉炉心はさらに、繊維強化炭素又はＳｉＣ複合材料で作られている制御棒チャネルを備える、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。
【請求項４０】
前記ＭＴＦエレメントは、前記可搬式原子力発電機が過酷な動的応力又は衝撃を受ける事象において、前記ＴＲＩＳＯ燃料ペレットに亀裂が伝播することなしに、前記ＭＴＦエレメントの管理された破断を可能にするための、部分的な切れ目を備える、
請求項２１に記載の可搬式原子力発電機。