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JP2025169160A - nuclear reactor - Google Patents

nuclear reactor

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Publication number
JP2025169160A
JP2025169160A JP2025055983A JP2025055983A JP2025169160A JP 2025169160 A JP2025169160 A JP 2025169160A JP 2025055983 A JP2025055983 A JP 2025055983A JP 2025055983 A JP2025055983 A JP 2025055983A JP 2025169160 A JP2025169160 A JP 2025169160A
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JP
Japan
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reactor
heat transfer
core
nuclear
support
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Pending
Application number
JP2025055983A
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Japanese (ja)
Inventor
尊士 本田
昇平 大槻
忠勝 淀
康考 原井
竜志 秦泉寺
覚 蒲原
瑞貴 山田
武史 小池
伸英 鈴木
耕司 浅野
望 村上
貴弘 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】熱伝導性能を確保しつつ熱伸び差を吸収すること。【解決手段】核燃料22および核燃料22の熱を伝える支持体21を含む炉心11と、支持体21に形成された孔部21bに挿入される伝熱管41と、孔部21bにおいて支持体21と伝熱管41との間に詰めて設けられて相互間の熱伸び差を吸収し、かつ伝熱性能を有する隙間材42と、を含む。【選択図】図5[Problem] To absorb thermal expansion differences while ensuring heat conduction performance. [Solution] The reactor core 11 includes nuclear fuel 22 and a support 21 that transfers the heat of the nuclear fuel 22, a heat transfer tube 41 inserted into a hole 21b formed in the support 21, and a gap material 42 that is filled in the hole 21b between the support 21 and the heat transfer tube 41 to absorb the thermal expansion differences between them and has heat transfer performance. [Selected Figure] Figure 5

Description

本開示は、原子炉に関する。 This disclosure relates to nuclear reactors.

例えば、特許文献1には、核燃料部と、熱伝導部とを備え、熱伝導部が燃料部から突出して設けられる原子炉が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a nuclear reactor that includes a nuclear fuel section and a heat conduction section, with the heat conduction section protruding from the fuel section.

特許第7426323号公報Patent No. 7426323

特許文献1に記載の原子炉は、核燃料部から熱伝導部に熱を固体熱伝導で伝える。このような原子炉において、各燃料部と熱伝導部とで熱伸び差があると、膨張の大きい一方によって膨張の小さい他方に負荷が生じることとなる。そのため、双方の間に隙間を設けることが考えられるが、固体熱伝導は、双方の接触がないと熱伝導性能を確保できない。 The nuclear reactor described in Patent Document 1 transfers heat from the nuclear fuel section to the heat conduction section via solid-state thermal conduction. In such a reactor, if there is a difference in thermal expansion between each fuel section and the heat conduction section, the one with greater expansion will place a load on the other with less expansion. For this reason, it is conceivable to provide a gap between the two, but solid-state thermal conduction cannot ensure heat conduction performance without contact between the two.

本開示は、上述した課題を解決するものであり、熱伝導性能を確保しつつ熱伸び差を吸収することのできる原子炉を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to solve the above-mentioned problems and provide a nuclear reactor that can absorb thermal expansion differences while maintaining heat conduction performance.

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る原子炉は、核燃料および前記核燃料の熱を伝える支持体を含む炉心と、前記支持体に形成された孔部に挿入される伝熱管と、前記孔部において前記支持体と前記伝熱管との間に詰めて設けられて相互間の熱伸び差を吸収し、かつ伝熱性能を有する隙間材と、を含む。 To achieve the above-mentioned objectives, a nuclear reactor according to one aspect of the present disclosure includes a core including nuclear fuel and a support that transfers the heat of the nuclear fuel, heat transfer tubes that are inserted into holes formed in the support, and gap materials that are packed between the support and the heat transfer tubes in the holes, absorb the difference in thermal expansion between them, and have heat transfer performance.

本開示は、熱伝導性能を確保しつつ熱伸び差を吸収することができる。 This disclosure can absorb differential thermal expansion while maintaining thermal conductivity.

図1は、実施形態に係る原子炉を用いた原子力発電システムの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a nuclear power generation system using a nuclear reactor according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る原子炉の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the nuclear reactor according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る原子炉の平断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional plan view of a nuclear reactor according to an embodiment. 図4は、実施形態に係る原子炉の一部切取拡大図である。FIG. 4 is an enlarged cutaway view of a nuclear reactor according to an embodiment. 図5は、実施形態に係る原子炉の一部切取拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cutaway cross-sectional view of a nuclear reactor according to an embodiment.

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments. Furthermore, the components in the following embodiments include those that are easily replaceable by those skilled in the art, or those that are substantially identical.

図1は、実施形態に係る原子炉を用いた原子力発電システムの模式図である。 Figure 1 is a schematic diagram of a nuclear power generation system using a nuclear reactor according to an embodiment.

図1に示すように、原子力発電システム100は、原子炉101と、冷媒循環経路102と、タービン103と、圧縮機104と、発電機105と、熱交換器106と、冷却器107とを有する。 As shown in FIG. 1, the nuclear power generation system 100 includes a nuclear reactor 101, a refrigerant circulation path 102, a turbine 103, a compressor 104, a generator 105, a heat exchanger 106, and a cooler 107.

原子炉101は、原子炉容器111と、炉心部112と、熱伝導部113とを有する。原子炉容器111は、内部に炉心部112が格納される。原子炉容器111は、炉心部112を密閉状態で格納する。原子炉容器111は、内部に配置される炉心部112が格納または取り出せるように、例えば、蓋である開閉部が設けられる。原子炉容器111は、炉心部112で核反応が生じて内部が高温、高圧になった場合でも、密閉状態を維持することができる。原子炉容器111は、断熱性能を有する材料により形成される。 The reactor 101 has a reactor vessel 111, a reactor core 112, and a heat conduction section 113. The reactor vessel 111 houses the reactor core 112 inside. The reactor vessel 111 houses the reactor core 112 in a sealed state. The reactor vessel 111 is provided with an opening and closing section, such as a lid, so that the reactor core 112 placed inside can be stored or removed. The reactor vessel 111 can maintain a sealed state even if a nuclear reaction occurs in the reactor core 112, causing the inside to become hot and high pressure. The reactor vessel 111 is made of a material with thermal insulation properties.

炉心部112は、核燃料を含み、核燃料により核反応を生じさせ、熱を発生させる。熱伝導部113は、炉心部112で発生した熱を外部に取り出す。なお、炉心部112と熱伝導部113の詳細は、後述する。 The reactor core 112 contains nuclear fuel, which causes a nuclear reaction and generates heat. The heat conduction section 113 extracts the heat generated in the reactor core 112 to the outside. Details of the reactor core 112 and the heat conduction section 113 will be described later.

冷媒循環経路102は、冷却媒体(冷媒ともいう)を循環させる経路である。冷媒循環経路102は、原子炉101からタービン103、熱交換器106、冷却器107、圧縮機104、熱交換器106が冷却媒体の流れ方向の順に連結され、再び、原子炉101に連結される。原子炉101から取り出された高温の冷却媒体は、冷媒循環経路102を流れ、タービン103、熱交換器106、冷却器107、圧縮機104、熱交換器106の順に流れて原子炉101に戻る。 The refrigerant circulation path 102 is a path for circulating a cooling medium (also called a refrigerant). The refrigerant circulation path 102 connects the reactor 101 to the turbine 103, heat exchanger 106, cooler 107, compressor 104, and heat exchanger 106 in that order in the direction of the cooling medium flow, and then connects back to the reactor 101. The high-temperature cooling medium extracted from the reactor 101 flows through the refrigerant circulation path 102, passing through the turbine 103, heat exchanger 106, cooler 107, compressor 104, and heat exchanger 106 in that order, before returning to the reactor 101.

タービン103と圧縮機104とは、連結軸108により連結され、一体に回転自在である。圧縮機104は、連結軸109により発電機105が連結され、タービン103および圧縮機104の駆動回転力が発電機105に伝達される。タービン103は、原子炉101により加熱された冷却媒体により駆動回転し、駆動回転力を圧縮機104に伝達する。圧縮機104は、タービン103から連結軸108を介して伝達された駆動回転力により駆動回転し、冷却器107により冷却された冷却媒体を圧縮する。発電機105は、圧縮機104から連結軸109を介して伝達された駆動回転力により駆動して発電を行う。 The turbine 103 and compressor 104 are connected by a connecting shaft 108 and are rotatable as a unit. The compressor 104 is connected to a generator 105 by a connecting shaft 109, and the driving torque of the turbine 103 and compressor 104 is transmitted to the generator 105. The turbine 103 is driven to rotate by the cooling medium heated by the reactor 101 and transmits the driving torque to the compressor 104. The compressor 104 is driven to rotate by the driving torque transmitted from the turbine 103 via the connecting shaft 108, and compresses the cooling medium cooled by the cooler 107. The generator 105 is driven by the driving torque transmitted from the compressor 104 via the connecting shaft 109 to generate electricity.

熱交換器106は、原子炉101により加熱された後にタービン103を駆動した冷却媒体と、圧縮機104を駆動した冷却媒体との間で熱交換を行う。 The heat exchanger 106 exchanges heat between the cooling medium that was heated by the reactor 101 and then used to drive the turbine 103 and the cooling medium that drove the compressor 104.

冷却器107は、タービン103を駆動した後に熱交換器106により熱交換した冷却媒体を冷却する。冷却器107は、冷媒循環経路102を流れる冷却媒体と、二次冷却媒体との間で熱交換を行うことで、冷却媒体を冷却する。 The cooler 107 cools the cooling medium that has been heat exchanged by the heat exchanger 106 after driving the turbine 103. The cooler 107 cools the cooling medium by exchanging heat between the cooling medium flowing through the refrigerant circulation path 102 and a secondary cooling medium.

炉心部112の核燃料の反応により生じた熱は、熱伝導部113を介して取り出される。すなわち、熱伝導部113は、炉心部112の熱により冷却媒体を加熱し、高温の冷却媒体を冷媒循環経路102に流す。冷媒循環経路102を流れる冷却媒体は、タービン103に供給される。 Heat generated by the reaction of the nuclear fuel in the reactor core 112 is extracted via the heat conduction section 113. That is, the heat conduction section 113 heats the cooling medium using the heat from the reactor core 112, and the high-temperature cooling medium flows through the refrigerant circulation path 102. The cooling medium flowing through the refrigerant circulation path 102 is supplied to the turbine 103.

タービン103は、冷媒循環経路102を流れる冷却媒体により駆動回転し、駆動回転力を圧縮機104に伝達する。タービン103を駆動した冷却媒体は、熱交換器106を通って冷却器107に流れ、冷却される。冷却器107により冷却された冷却媒体は、圧縮機104に供給される。圧縮機104は、タービン103から連結軸108を介して伝達された駆動回転力により駆動回転し、冷却器107から供給された冷却媒体を圧縮する。 The turbine 103 is driven to rotate by the cooling medium flowing through the refrigerant circulation path 102, and transmits the driving rotational force to the compressor 104. The cooling medium that drives the turbine 103 flows through the heat exchanger 106 to the cooler 107, where it is cooled. The cooling medium cooled by the cooler 107 is supplied to the compressor 104. The compressor 104 is driven to rotate by the driving rotational force transmitted from the turbine 103 via the connecting shaft 108, and compresses the cooling medium supplied from the cooler 107.

このとき、発電機105は、圧縮機104から連結軸109を介して伝達された駆動回転力により駆動して発電を行う。 At this time, the generator 105 generates electricity by being driven by the driving torque transmitted from the compressor 104 via the connecting shaft 109.

圧縮機104を駆動した冷却媒体は、熱交換器106に供給される。熱交換器106は、タービン103を駆動した冷却媒体と圧縮機104を駆動した冷却媒体との間で熱交換を行う。すなわち、熱交換器106は、タービン103を駆動した高温の冷却媒体により圧縮機104を駆動した低温の冷却媒体を加熱する。 The cooling medium that drives the compressor 104 is supplied to the heat exchanger 106. The heat exchanger 106 exchanges heat between the cooling medium that drives the turbine 103 and the cooling medium that drives the compressor 104. In other words, the heat exchanger 106 heats the low-temperature cooling medium that drives the compressor 104 with the high-temperature cooling medium that drives the turbine 103.

そして、熱交換器106により加熱された冷却媒体は、炉心部112に戻される。 The cooling medium heated by the heat exchanger 106 is then returned to the reactor core 112.

原子力発電システム100は、炉心部112から取り出された熱を熱伝導部113により冷却媒体を用いて取り出し、高温高圧の冷却媒体によりタービン103を駆動し、発電機105による発電を行う。 The nuclear power generation system 100 extracts heat from the reactor core 112 using a cooling medium through the heat conduction section 113, drives the turbine 103 using the high-temperature, high-pressure cooling medium, and generates electricity using the generator 105.

図2は、実施形態に係る原子炉の縦断面図である。図3は、実施形態に係る原子炉の平断面図である。図4は、実施形態に係る原子炉の一部切取拡大図である。図5は、実施形態に係る原子炉の一部切取拡大断面図である。 Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of a nuclear reactor according to an embodiment. Figure 3 is a plan cross-sectional view of a nuclear reactor according to an embodiment. Figure 4 is an enlarged, partially cut-away view of a nuclear reactor according to an embodiment. Figure 5 is an enlarged, partially cut-away view of a nuclear reactor according to an embodiment.

原子炉101は、図2に示すように、原子炉容器111と、炉心部112と、熱伝導部113と、支持板114と、を有する。炉心部112は、原子炉容器111の内部に格納され、熱伝導部113が設けられる。熱伝導部113は、炉心部112で発生した熱を外部に取り出す。 As shown in Figure 2, the reactor 101 has a reactor vessel 111, a core 112, a heat conduction section 113, and a support plate 114. The core 112 is housed inside the reactor vessel 111 and is provided with a heat conduction section 113. The heat conduction section 113 extracts heat generated in the core 112 to the outside.

炉心部112は、炉心11と、遮へい部12と、熱伝導体40を構成する伝熱管41と、反応度制御装置14とを有する。炉心部112は、円柱形状をなし、その中心軸Oが鉛直方向に沿った縦型に配置される。 The reactor core section 112 includes the reactor core 11, the shielding section 12, the heat transfer tubes 41 that constitute the thermal conductor 40, and the reactivity control device 14. The reactor core section 112 is cylindrical and is arranged vertically with its central axis O aligned vertically.

炉心11は、実施形態では、図3に示すように、中心軸Oを中心として全体の外形が六角柱形状をなすように形成される。炉心11は、例えば、外形が三角柱形状の燃料ブロック20が中心軸Oの周りである周方向に沿って複数(実施形態では、6個)配置され、全体として中心軸Oに沿った軸方向に長い六角柱形状をなす。炉心11の形状は、六角柱形状に限るものではなく、多角柱形状や円柱形状であってもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the core 11 is formed so that its overall outer shape is a hexagonal prism centered on the central axis O. The core 11 has, for example, multiple fuel blocks 20 (six in this embodiment) each with a triangular prism-shaped outer shape arranged circumferentially around the central axis O, forming an overall hexagonal prism shape that is elongated in the axial direction along the central axis O. The shape of the core 11 is not limited to a hexagonal prism, and may also be a polygonal prism or a cylinder.

燃料ブロック20は、図4および図5に示すように、支持体21を有する。支持体21は、燃料ブロック20の外形をなす。支持体21は、熱を伝える伝熱体を構成するもので、例えば、グラフェン、黒鉛等を用いることができる。支持体21は、核燃料(放射性物質)22を有する。核燃料22は、例えば、支持体21において軸方向に沿って形成された孔部21aに挿入して配置される。核燃料22は、支持体21の孔部21aの形状に対応して嵌入されており、例えば、円柱形状をなす。核燃料22は、軸方向に連続する棒形状であってもよいし、軸方向に不連続なペレット形状であってもよい。核燃料22は、核分裂性物質としてウラン(例えば、ウラン235)やプルトニウム(例えば、プルトニウム239、241)、トリウムなどを用いることができる。 As shown in Figures 4 and 5, the fuel block 20 has a support 21. The support 21 forms the outer shape of the fuel block 20. The support 21 constitutes a heat conductor and can be made of, for example, graphene, graphite, etc. The support 21 contains nuclear fuel (radioactive material) 22. The nuclear fuel 22 is inserted into, for example, a hole 21a formed in the support 21 along the axial direction. The nuclear fuel 22 is fitted to correspond to the shape of the hole 21a in the support 21 and has, for example, a cylindrical shape. The nuclear fuel 22 may be in the form of a rod that is continuous in the axial direction, or in the form of pellets that are discontinuous in the axial direction. The nuclear fuel 22 can use, as a fissionable material, uranium (e.g., uranium-235), plutonium (e.g., plutonium-239, plutonium-241), thorium, etc.

遮へい部12は、炉心11の周囲を覆うように配置される。遮へい部12は、金属ブロックからなり、炉心11を構成する核燃料から照射される放射線(中性子)を反射することで、外部への放射線の漏洩を抑制する。遮へい部12は、使用する材料の中性子散乱および中性子吸収の能力に応じて反射体と呼ばれることがある。 Shielding section 12 is arranged to surround the reactor core 11. Shielding section 12 is made of a metal block and reflects radiation (neutrons) emitted from the nuclear fuel that makes up reactor core 11, thereby preventing radiation from leaking to the outside. Shielding section 12 is sometimes called a reflector, depending on the neutron scattering and neutron absorption capabilities of the material used.

遮へい部12は、胴体31と、底部32と、蓋部33とを有する。胴体31は、円筒形状をなし、炉心11の径方向の外側に配置される。すなわち、胴体31は、炉心11の外周部を取り囲むように被覆する。底部32は、円板形状をなし、胴体31の軸方向の一方側に配置される。すなわち、底部32は、炉心11の下部を塞ぐように被覆する。蓋部33は、円板形状をなし、胴体31の軸方向の他方側に配置される。すなわち、蓋部33は、炉心11の上部を塞ぐように被覆する。なお、遮へい部12は、内部に炉心11を収容するにあたり、内部の酸化を防止する目的から、密閉構造とした内部に、例えば、窒化ガス等の不活性ガスを充填するとよい。 The shielding part 12 has a body 31, a bottom 32, and a lid 33. The body 31 is cylindrical and is disposed radially outside the core 11. That is, the body 31 surrounds and covers the outer periphery of the core 11. The bottom 32 is disk-shaped and is disposed on one axial side of the body 31. That is, the bottom 32 covers and seals the lower part of the core 11. The lid 33 is disk-shaped and is disposed on the other axial side of the body 31. That is, the lid 33 covers and seals the upper part of the core 11. When the shielding part 12 contains the core 11 inside, it is preferable to fill the sealed interior with an inert gas such as nitriding gas to prevent internal oxidation.

支持板114は、原子炉容器111の内部において、炉心11を支持する。支持板114は、中心軸Oを中心として円板状に形成され、原子炉容器111の内部に取り付けられる。支持板114は、対をなし、炉心11の周囲を覆う底部32と蓋部33とがそれぞれ固定される。すなわち、各支持板114は、底部32と蓋部33とが固定されることで、炉心11を上下で挟むように遮へい部12を原子炉容器111の内部で支持する。 The support plates 114 support the core 11 inside the reactor vessel 111. The support plates 114 are formed in a disk shape centered on the central axis O and are attached inside the reactor vessel 111. The support plates 114 come in pairs, and each has a fixed bottom 32 and a fixed lid 33 that cover the periphery of the core 11. In other words, by fixing the bottom 32 and the fixed lid 33 to each support plate 114, the shielding section 12 is supported inside the reactor vessel 111 so as to sandwich the core 11 from above and below.

熱伝導部113は、熱伝導体40によって構成される。すなわち、熱伝導体40は、炉心11で発生した熱を原子炉容器111の外部に伝える。熱伝導体40は、図2、図4および図5に示す、伝熱管41と、隙間材42と、入口マニホールド43Aと、出口マニホールド43Bと、入口配管(配管)44Aと、出口配管(配管)44Bと、伸縮管45A,45Bと、を含む。 The thermal conduction section 113 is composed of a thermal conductor 40. That is, the thermal conductor 40 conducts heat generated in the reactor core 11 to the outside of the reactor vessel 111. The thermal conductor 40 includes a heat transfer tube 41, a gap member 42, an inlet manifold 43A, an outlet manifold 43B, an inlet pipe (piping) 44A, an outlet pipe (piping) 44B, and expansion pipes 45A and 45B, as shown in Figures 2, 4, and 5.

伝熱管41は、炉心11を軸方向に沿って貫通するように多数本配置される。伝熱管41は、熱伝達率の比較的高い、銅等が適用される。伝熱管41は、炉心11において、燃料ブロック20の支持体21に軸方向に沿って形成された孔部21bに挿入して設けられ炉心11の内部に貫通して配置される。伝熱管41は、一端側が遮へい部12の蓋部33および支持板114を貫通し、他端側が遮へい部12の底部32および支持板114を貫通して、軸方向において炉心11の外部に延出される。 A large number of heat transfer tubes 41 are arranged to penetrate the core 11 in the axial direction. Heat transfer tubes 41 are made of copper or other materials with a relatively high thermal conductivity. The heat transfer tubes 41 are inserted into holes 21b formed in the support 21 of the fuel block 20 along the axial direction in the core 11, and are arranged to penetrate the interior of the core 11. One end of the heat transfer tube 41 penetrates the cover 33 and support plate 114 of the shield 12, and the other end penetrates the bottom 32 and support plate 114 of the shield 12, extending axially outside the core 11.

隙間材42は、支持体21の孔部21bにおいて、支持体21と伝熱管41との間に詰められて配置される。すなわち、隙間材42は、孔部21bにおいて、支持体21と伝熱管41との間の隙間を埋めて配置される。隙間材42は、変形することが可能であり、かつ熱伝達率が比較的高く伝熱性能を有する、銅、ボロンナイトライド、固体潤滑剤ペースト、カーボンナノチューブ、粉末状の黒鉛のいずれかが適用される。 The gap material 42 is placed in the hole 21b of the support 21, filling the gap between the support 21 and the heat transfer tube 41. In other words, the gap material 42 is placed in the hole 21b, filling the gap between the support 21 and the heat transfer tube 41. The gap material 42 is made of copper, boron nitride, solid lubricant paste, carbon nanotubes, or powdered graphite, which are deformable and have a relatively high heat transfer coefficient and heat transfer performance.

入口マニホールド43Aは、原子炉容器111の内部に配置され、多数本の伝熱管41の炉心11を貫通した一端が接続される。すなわち、入口マニホールド43Aは、原子炉容器111の内部において、各伝熱管41の一端が集約して接続される。入口マニホールド43Aは、原子炉容器111に対して移動可能に支持されている。例えば、入口マニホールド43Aは、図2に示すように、原子炉容器111に対して可動式ハンガー(コンスタントハンガー)115で吊り下げられて軸方向および軸方向に交差する径方向に移動可能に支持される。 The inlet manifold 43A is disposed inside the reactor vessel 111, and is connected to one end of the numerous heat transfer tubes 41 that have penetrated the reactor core 11. That is, the inlet manifold 43A is connected to one end of each heat transfer tube 41 inside the reactor vessel 111. The inlet manifold 43A is supported so that it can move relative to the reactor vessel 111. For example, as shown in FIG. 2, the inlet manifold 43A is suspended from a movable hanger (constant hanger) 115 relative to the reactor vessel 111, and is supported so that it can move in the axial direction and in a radial direction that intersects the axial direction.

出口マニホールド43Bは、原子炉容器111の内部に配置され、多数本の伝熱管41の炉心11を貫通した他端が接続される。すなわち、出口マニホールド43Bは、原子炉容器111の内部において、各伝熱管41の他端が集約して接続される。出口マニホールド43Bは、原子炉容器111に対して固定される。 The outlet manifold 43B is disposed inside the reactor vessel 111, and is connected to the other ends of the numerous heat transfer tubes 41 that have penetrated the reactor core 11. In other words, the outlet manifold 43B is connected to the other ends of the heat transfer tubes 41 collectively inside the reactor vessel 111. The outlet manifold 43B is fixed to the reactor vessel 111.

入口配管44Aは、原子炉容器111の内部において、入口マニホールド43Aに接続される。入口配管44Aは、原子炉容器111を貫通して固定され、原子炉容器111の内部から外部に延出されて冷媒循環経路102に接続される。 The inlet pipe 44A is connected to the inlet manifold 43A inside the reactor vessel 111. The inlet pipe 44A is fixed through the reactor vessel 111, extends from the inside of the reactor vessel 111 to the outside, and is connected to the coolant circulation path 102.

出口配管44Bは、出口マニホールド43Bが原子炉容器111の外部に延出された部分に接続される。出口配管44Bは、原子炉容器111の外部において冷媒循環経路102に接続される。 The outlet piping 44B is connected to the portion of the outlet manifold 43B that extends outside the reactor vessel 111. The outlet piping 44B is connected to the coolant circulation path 102 outside the reactor vessel 111.

伸縮管45A,45Bは、伸縮可能に形成される。伸縮管45A,45Bは、例えば、ベローズ形状の管が適用される。伸縮管45A,45Bは、原子炉容器111の内部において、入口配管44Aに介在される。入口配管44Aは、原子炉容器111の内部で、軸方向に延びる部分と径方向に延びる部分とを有するように曲がって配置される。伸縮管45Aは、入口配管44Aの軸方向に延びる部分において軸方向に伸縮可能に介在される。また、伸縮管45Bは、入口配管44Aの径方向に延びる部分において径方向に伸縮可能に介在される。伸縮管は、単体で軸方向および径方向に可動できるように構成されていてもよく、この場合は原子炉容器111の内部において入口配管44Aに適宜介在される。 The expansion pipes 45A, 45B are configured to be extendable and contractible. For example, bellows-shaped pipes are used as the expansion pipes 45A, 45B. The expansion pipes 45A, 45B are interposed in the inlet piping 44A inside the reactor vessel 111. The inlet piping 44A is arranged in a curved manner inside the reactor vessel 111 so as to have an axially extending portion and a radially extending portion. The expansion pipe 45A is interposed in the axially extending portion of the inlet piping 44A so as to be extendable and contractible in the axial direction. The expansion pipe 45B is interposed in the radially extending portion of the inlet piping 44A so as to be extendable and contractible in the radial direction. The expansion pipes may be configured to be movable axially and radially as a single unit, in which case they are appropriately interposed in the inlet piping 44A inside the reactor vessel 111.

実施形態において、熱伝導体40(熱伝導部113)は、伝熱管41と、入口マニホールド43Aと、出口マニホールド43Bと、入口配管(配管)44Aと、出口配管(配管)44Bと、伸縮管45A,45Bと、が、原子炉容器111の内部の炉心11と原子炉容器111の外部の冷媒循環経路102と循環路を構成する。この熱伝導体40がなす循環路は、内部に冷媒(例えば、二酸化炭素)が充填され、冷媒が流動可能である。すなわち、熱伝導体40は、冷媒が、伝熱管41の一端から供給され、炉心11の内部を流れた後、伝熱管41の他端を経て外部に排出される。このとき、熱伝導体40の冷媒は、炉心11の核燃料22の核反応により生じる熱により加熱され、熱を外部に取り出す。そして、熱伝導体40の冷媒は、冷媒循環経路102に送られる。 In this embodiment, the heat conductor 40 (heat conduction section 113) includes a heat transfer tube 41, an inlet manifold 43A, an outlet manifold 43B, an inlet pipe (piping) 44A, an outlet pipe (piping) 44B, and expansion tubes 45A and 45B, which form a circulation path with the reactor core 11 inside the reactor vessel 111 and a refrigerant circulation path 102 outside the reactor vessel 111. The circulation path formed by the heat conductor 40 is filled with a refrigerant (e.g., carbon dioxide) and allows the refrigerant to flow. That is, the refrigerant is supplied to one end of the heat transfer tube 41, flows through the reactor core 11, and is discharged to the outside via the other end of the heat transfer tube 41. At this time, the refrigerant in the heat conductor 40 is heated by the heat generated by the nuclear reaction of the nuclear fuel 22 in the reactor core 11 and extracts the heat to the outside. The refrigerant in the heat conductor 40 is then sent to the refrigerant circulation path 102.

熱伝導体40は、炉心11の核燃料22の核反応により生じる熱が燃料ブロック20の支持体21を介して固体熱伝導により伝熱管41に伝わる。実施形態の原子炉101は、固体熱伝導により熱を伝えることで、流体冷媒による熱の伝達と比較して冷媒が漏れることでの放射線の漏えいが無く、かつ高い出力温度を確保できる。 The heat conductor 40 transfers heat generated by the nuclear reaction of the nuclear fuel 22 in the core 11 to the heat transfer tubes 41 by solid-state thermal conduction via the support 21 of the fuel block 20. By transferring heat by solid-state thermal conduction, the nuclear reactor 101 of this embodiment is able to ensure a high output temperature without the risk of radiation leakage due to coolant leakage, compared to heat transfer via a fluid coolant.

熱伝導体40は、炉心11の核燃料22の核反応により生じる熱が燃料ブロック20の支持体21を介して伝熱管41に伝わる。隙間材42は、孔部21bにおいて支持体21と伝熱管41との間に詰められており、支持体21から伝熱管41に熱を伝える。また、熱伝導体40は、伝熱管41が熱により支持体21との熱伸び差(線膨張係数の差)によって膨張する。この伝熱管41の熱伸び差は、隙間材42が変形して吸収される。 The heat conductor 40 transfers heat generated by the nuclear reaction of the nuclear fuel 22 in the reactor core 11 to the heat transfer tubes 41 via the support 21 of the fuel block 20. The gap material 42 is filled between the support 21 and the heat transfer tube 41 in the hole 21b, and transfers heat from the support 21 to the heat transfer tube 41. Furthermore, the heat conductor 40 expands due to the difference in thermal expansion (difference in linear expansion coefficient) between the heat transfer tube 41 and the support 21 due to heat. This difference in thermal expansion of the heat transfer tube 41 is absorbed by the deformation of the gap material 42.

熱伝導体40は、伝熱管41が熱により支持体21との熱伸び差によって軸方向に伸びる。伝熱管41の一端が接続された入口マニホールド43Aは、可動式ハンガー(コンスタントハンガー)115で吊り下げられて軸方向および径方向に移動可能に支持されているため、伝熱管41の伸びに伴って移動する。この入口マニホールド43Aの移動による炉心11と原子炉容器111との間に生じ得る変位は、伸縮管45A,45Bによって吸収される。 The heat conductor 40 expands in the axial direction due to the difference in thermal expansion between the heat transfer tube 41 and the support 21 caused by heat. The inlet manifold 43A, to which one end of the heat transfer tube 41 is connected, is suspended by a movable hanger (constant hanger) 115 and supported so as to be movable in the axial and radial directions, and therefore moves as the heat transfer tube 41 expands. Any displacement that may occur between the core 11 and the reactor vessel 111 due to this movement of the inlet manifold 43A is absorbed by the expansion tubes 45A and 45B.

反応度制御装置14は、遮へい部12に配置される。反応度制御装置14は、炉心11の周囲を取り囲むように配置される。反応度制御装置14は、複数(実施形態では、12個)の制御ドラム(制御部)51を有する。制御ドラム51の数は限定されない。複数の制御ドラム51は、遮へい部12の胴体31において、炉心11の外側で、周方向に間隔(好ましくは、均等間隔)を空けて配置される。複数の制御ドラム51は、炉心11を構成する複数の燃料ブロック20の外側に配置される。制御ドラム51は、円柱形状をなし、炉心11の軸方向に沿って配置される。制御ドラム51は、炉心11とほぼ同等の長さを有する。制御ドラム51は、中心軸Oに沿う軸を中心にして遮へい部12に対して回転自在に支持される。 The reactivity control device 14 is disposed in the shielding section 12. The reactivity control device 14 is disposed so as to surround the periphery of the reactor core 11. The reactivity control device 14 has multiple (12 in this embodiment) control drums (control units) 51. The number of control drums 51 is not limited. The multiple control drums 51 are disposed circumferentially at intervals (preferably evenly spaced) outside the reactor core 11 in the body 31 of the shielding section 12. The multiple control drums 51 are disposed outside the multiple fuel blocks 20 that constitute the reactor core 11. The control drum 51 is cylindrical and disposed along the axial direction of the reactor core 11. The control drum 51 has approximately the same length as the reactor core 11. The control drum 51 is supported relative to the shielding section 12 so as to be rotatable around an axis along the central axis O.

制御ドラム51は、ドラム本体54と、中性子吸収部55と、中性子反射部56とを有する。制御ドラム51は、ドラム本体54における周方向の一部に中性子吸収部55と中性子反射部56が設けられて構成される。ドラム本体54は、例えば、グラフェンを用いることができる。中性子吸収部55は、例えば、ボロンカーバイト(BC)を用いることができる。中性子反射部56は、酸化ベリリウム(BeO)を用いることができる。中性子反射部56は、酸化ベリリウムに限らず、例えば、(NgO)などを用いることもできる。ここで、中性子吸収部55は、ドラム本体54、中性子反射部56、遮へい部12よりも中性子吸収性能が高い。中性子反射部56は、ドラム本体54、中性子吸収部55、遮へい部12よりも中性子反射性能が高い。 The control drum 51 has a drum main body 54, a neutron absorbing portion 55, and a neutron reflecting portion 56. The control drum 51 is configured such that the neutron absorbing portion 55 and the neutron reflecting portion 56 are provided on a portion of the drum main body 54 in the circumferential direction. The drum main body 54 may be made of, for example, graphene. The neutron absorbing portion 55 may be made of, for example, boron carbide ( B4C ). The neutron reflecting portion 56 may be made of, for example, beryllium oxide (BeO). The neutron reflecting portion 56 is not limited to beryllium oxide, and may also be made of, for example, NgO. Here, the neutron absorbing portion 55 has higher neutron absorption performance than the drum main body 54, the neutron reflecting portion 56, and the shielding portion 12. The neutron reflecting portion 56 has higher neutron reflection performance than the drum main body 54, the neutron absorbing portion 55, and the shielding portion 12.

制御ドラム51は、回転することで、ドラム本体54における中性子吸収部55と中性子反射部56の周方向位置が変わる。すなわち、制御ドラム51は、回転することで、中性子吸収部55と中性子反射部56は、炉心11に対して接近または離隔することとなる。中性子吸収部55が炉心11に対して接近すると、炉心11の核燃料22の反応度が下がり、中性子吸収部55が炉心11に対して離隔すると、核燃料22の反応度が上がる。このように、制御ドラム51は、中性子吸収部55の回転により炉心11に対して接近または離隔することで核燃料22の反応度を制御でき、炉心11の炉心温度を制御できる。炉心温度は、熱伝導体40により遮へい部12の外部に取り出される炉心平均温度である。 As the control drum 51 rotates, the circumferential positions of the neutron absorbing section 55 and the neutron reflecting section 56 on the drum body 54 change. That is, as the control drum 51 rotates, the neutron absorbing section 55 and the neutron reflecting section 56 move closer to or further away from the core 11. When the neutron absorbing section 55 moves closer to the core 11, the reactivity of the nuclear fuel 22 in the core 11 decreases, and when the neutron absorbing section 55 moves further away from the core 11, the reactivity of the nuclear fuel 22 increases. In this way, the control drum 51 can control the reactivity of the nuclear fuel 22 by moving closer to or further away from the core 11 through the rotation of the neutron absorbing section 55, thereby controlling the core temperature of the core 11. The core temperature is the average core temperature that is extracted to the outside of the shielding section 12 by the thermal conductor 40.

反応度制御装置14は、図には明示しないが、制御装置および駆動部を有する。制御装置は、駆動部を駆動制御することで、複数の制御ドラム51の回転位置を制御可能である。なお、制御装置は、例えば、コンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)のようなマイクロプロセッサを含む演算処理装置などにより実現される。 Although not shown in the figure, the reactivity control device 14 has a control device and a drive unit. The control device controls the drive unit to control the rotational positions of the multiple control drums 51. The control device is, for example, a computer, and is realized by an arithmetic processing device including a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit).

なお、炉心部112において、炉心11(燃料ブロック20)は、核燃料を含む板形状をなす複数の燃料板が軸方向に積層されて構成されていてもよい。また、炉心部112において、遮へい部12は、板形状をなす複数の遮へい板が軸方向に積層されて構成されていてもよい。 In the core section 112, the core 11 (fuel block 20) may be configured by stacking multiple plate-shaped fuel plates containing nuclear fuel in the axial direction. In the core section 112, the shielding section 12 may be configured by stacking multiple plate-shaped shielding plates in the axial direction.

上述した実施形態の原子炉101は、その特徴として、核燃料22および核燃料22の熱を伝える支持体21を含む炉心11と、支持体21に形成された孔部21bに挿入される伝熱管41と、孔部21bにおいて支持体21と伝熱管41との間に詰めて設けられて相互間の熱伸び差を吸収し、かつ伝熱性能を有する隙間材42と、を含む。 The nuclear reactor 101 of the above-described embodiment is characterized by including a core 11 including nuclear fuel 22 and a support 21 that transfers the heat of the nuclear fuel 22, a heat transfer tube 41 inserted into a hole 21b formed in the support 21, and a gap material 42 that is packed between the support 21 and the heat transfer tube 41 in the hole 21b to absorb the difference in thermal expansion between them and have heat transfer performance.

この原子炉101によれば、隙間材42を孔部21bの支持体21と伝熱管41との間に詰めて設けることで、支持体21と伝熱管41を密着させて固体熱伝導による伝熱性能を確保し、かつ支持体21と伝熱管41との熱伸び差に起因した応力を低減できる。 In this reactor 101, by filling the gap material 42 between the support 21 and the heat transfer tube 41 in the hole 21b, the support 21 and the heat transfer tube 41 are tightly attached to ensure heat transfer performance through solid-state thermal conduction, and stress caused by differential thermal expansion between the support 21 and the heat transfer tube 41 can be reduced.

また、実施形態の原子炉101では、炉心11を収容する原子炉容器111と、原子炉容器111の内部に配置され伝熱管41に接続される配管44Aと、配管44Aに介在されて炉心11と原子炉容器111との間に生じ得る変位を吸収する伸縮管45A,45Bと、をさらに含む。 The reactor 101 of this embodiment further includes a reactor vessel 111 that houses the reactor core 11, piping 44A that is disposed inside the reactor vessel 111 and connected to the heat transfer tube 41, and expansion pipes 45A and 45B that are interposed in the piping 44A and absorb displacement that may occur between the reactor core 11 and the reactor vessel 111.

この原子炉101によれば、支持体21と伝熱管41との熱伸び差などに起因した炉心11と原子炉容器111との変位差を伸縮管45A,45Bにより吸収することで、炉心11と原子炉容器111とに生じる熱応力を低減できる。 With this reactor 101, the expansion tubes 45A, 45B absorb the difference in displacement between the core 11 and the reactor vessel 111 caused by factors such as the difference in thermal expansion between the support 21 and the heat transfer tube 41, thereby reducing the thermal stress occurring in the core 11 and the reactor vessel 111.

実施形態の原子炉101では、配管44Aは、伝熱管41が炉心11を貫通した一端が接続される入口マニホールド43Aに設けられ、出口マニホールド43Bが原子炉容器111に固定されて入口マニホールド43Aが原子炉容器111に対して移動可能に支持されており、伸縮管45A,45Bは、入口マニホールド43Aに設けられた配管44Aに介在される。 In the reactor 101 of this embodiment, the piping 44A is provided in the inlet manifold 43A to which one end of the heat transfer tube 41 that penetrates the reactor core 11 is connected, the outlet manifold 43B is fixed to the reactor vessel 111, and the inlet manifold 43A is supported movably relative to the reactor vessel 111, and the expansion tubes 45A, 45B are interposed in the piping 44A provided in the inlet manifold 43A.

この原子炉101によれば、炉心11と原子炉容器111との変位差を入口マニホールド43Aに意図的に生じさせ、この入口マニホールド43Aに設けられた配管44Aに伸縮管45A,45Bを介在させることによって、炉心11と原子炉容器111とに生じる熱応力を低減できる効果を好適に得ることができる。なお、入口マニホールド43Aを原子炉容器111に固定し、出口マニホールド43Bを原子炉容器111に対して移動可能に支持し、伸縮管45A,45Bを出口マニホールド43Bに設けられて原子炉容器111の内部に配置された配管44Bに介在させてもよい。 With this reactor 101, a displacement difference between the core 11 and the reactor vessel 111 is intentionally created in the inlet manifold 43A, and expansion pipes 45A and 45B are interposed between the piping 44A provided in this inlet manifold 43A, thereby advantageously achieving the effect of reducing thermal stresses occurring in the core 11 and the reactor vessel 111. Alternatively, the inlet manifold 43A may be fixed to the reactor vessel 111, the outlet manifold 43B may be supported movably relative to the reactor vessel 111, and the expansion pipes 45A and 45B may be interposed between the piping 44B provided in the outlet manifold 43B and located inside the reactor vessel 111.

また、実施形態の原子炉101では、隙間材42は、銅、ボロンナイトライド、固体潤滑剤ペースト、カーボンナノチューブ、のいずれかからなる。 In addition, in the embodiment of the reactor 101, the gap material 42 is made of copper, boron nitride, solid lubricant paste, or carbon nanotubes.

この原子炉101によれば、上記材料の適用によって、支持体21と伝熱管41を密着させて固体熱伝導による伝熱性能を確保し、かつ支持体21と伝熱管41との熱伸び差に起因した応力を低減できる効果を好適に得ることができる。 In this reactor 101, the application of the above materials allows the support body 21 and heat transfer tube 41 to be tightly attached to ensure heat transfer performance through solid-state thermal conduction, and effectively reduces stress caused by differential thermal expansion between the support body 21 and heat transfer tube 41.

また、実施形態の原子炉101では、隙間材42は、粉末状の黒鉛からなる。 In addition, in the embodiment of the reactor 101, the gap material 42 is made of powdered graphite.

粉末状の黒鉛は、人工的に生成されたものであってもよいが、実施形態では、鉱山で採掘される天然黒鉛(石鉛系黒鉛)である鱗状黒鉛が適用される。鱗状黒鉛は、例えば、FCが60%以上98%以下である。FCは、ねずみ鋳鉄であり、片状に結晶化した黒鉛を含む。 The powdered graphite may be artificially produced, but in this embodiment, flaky graphite, which is natural graphite (lithic graphite) mined from mines, is used. Flaky graphite has, for example, an FC content of 60% or more and 98% or less. FC is gray cast iron and contains graphite crystallized into flakes.

この原子炉101によれば、隙間材42として粉末状の黒鉛を適用すると、支持体21と伝熱管41との間に隙間材42を配置する施工性がよく、かつ支持体21と伝熱管41との密着性を高めることができる。そのため、この原子炉101は、固体熱伝導による伝熱性能を確保し、かつ支持体21と伝熱管41との熱伸び差に起因した応力を低減できる効果を好適に得ることができる。また、この原子炉101によれば、特に、粉末状の黒鉛として鱗状黒鉛を用いると、異方性の形状によって支持体21と伝熱管41との間に嵌って隙間からの落下を抑止できる。また、この原子炉101によれば、特に、粉末状の黒鉛として鱗状黒鉛を用いると、入手が容易であり製造コストを低減できる。 In this reactor 101, using powdered graphite as the gap filler 42 allows for easy placement of the gap filler 42 between the support body 21 and the heat transfer tube 41, and also improves adhesion between the support body 21 and the heat transfer tube 41. Therefore, this reactor 101 ensures heat transfer performance through solid-state thermal conduction and effectively reduces stress caused by differential thermal expansion between the support body 21 and the heat transfer tube 41. Furthermore, in this reactor 101, particularly when flaky graphite is used as the powdered graphite, its anisotropic shape allows it to fit between the support body 21 and the heat transfer tube 41, preventing it from falling through the gap. Furthermore, in this reactor 101, particularly when flaky graphite is used as the powdered graphite, it is easy to obtain and reduces manufacturing costs.

また、実施形態の原子炉101では、支持体21は、黒鉛またはグラフェンからなる。 In addition, in the embodiment of the reactor 101, the support 21 is made of graphite or graphene.

この原子炉101によれば、固定熱伝導による熱伝導効果を好適に得ることができる。 This reactor 101 allows for optimal thermal conduction effects through fixed thermal conduction.

なお、上述した原子炉101において、軸方向を水平方向に沿って配置した構成であっても同様の構成によって同様の効果が得られる。 In addition, in the above-mentioned reactor 101, the same effect can be obtained with a similar configuration even if the axial direction is arranged horizontally.

本開示は、以下の発明を含む。
[発明1]
核燃料および前記核燃料の熱を伝える支持体を含む炉心と、
前記支持体に形成された孔部に挿入される伝熱管と、
前記孔部において前記支持体と前記伝熱管との間に詰めて設けられて相互間の熱伸び差を吸収し、かつ伝熱性能を有する隙間材と、
を含む、原子炉。
[発明2]
前記炉心を収容する原子炉容器と、
前記原子炉容器の内部に配置され前記伝熱管に接続される配管と、
前記配管に介在されて前記炉心と前記原子炉容器との間に生じ得る変位を吸収する伸縮管と、
をさらに含む、発明1に記載の原子炉。
[発明3]
前記隙間材は、銅、ボロンナイトライド、固体潤滑剤ペースト、カーボンナノチューブ、のいずれかからなる、
発明1または2に記載の原子炉。
[発明4]
前記隙間材は、粉末状の黒鉛からなる、
発明1または2に記載の原子炉。
[発明5]
前記支持体は、黒鉛またはグラフェンからなる、
発明1から4のいずれか1つに記載の原子炉。
[発明6]
前記配管は、前記伝熱管が前記炉心を貫通した一端が接続される入口マニホールドおよび他端が接続される出口マニホールドに設けられ、
前記入口マニホールドまたは前記出口マニホールドの一方が前記原子炉容器に固定されて他方が前記原子炉容器に対して移動可能に支持されており、
前記伸縮管は、前記原子炉容器に対して移動可能な前記マニホールドに設けられた前記配管に介在される、
発明2に記載の原子炉。
The present disclosure includes the following inventions.
[Invention 1]
a reactor core including nuclear fuel and a support that conducts heat from the nuclear fuel;
a heat transfer tube inserted into a hole formed in the support;
a gap material that is filled between the support body and the heat transfer tube in the hole, absorbs a thermal expansion difference therebetween, and has heat transfer performance;
Including, nuclear reactors.
[Invention 2]
a reactor vessel containing the reactor core;
a piping that is disposed inside the reactor vessel and is connected to the heat transfer tube;
an expansion pipe interposed in the piping to absorb displacement that may occur between the reactor core and the reactor vessel;
2. The nuclear reactor according to claim 1, further comprising:
[Invention 3]
The gap material is made of any one of copper, boron nitride, solid lubricant paste, and carbon nanotubes.
3. The nuclear reactor according to claim 1 or 2.
[Invention 4]
The gap material is made of powdered graphite.
3. The nuclear reactor according to claim 1 or 2.
[Invention 5]
The support is made of graphite or graphene.
5. A nuclear reactor according to any one of claims 1 to 4.
[Invention 6]
the piping is provided in an inlet manifold to which one end of the heat transfer tube passing through the core is connected and an outlet manifold to which the other end is connected,
one of the inlet manifold and the outlet manifold is fixed to the reactor vessel, and the other is supported movably relative to the reactor vessel;
The expansion pipe is interposed in the piping provided in the manifold that is movable relative to the reactor vessel.
A nuclear reactor according to claim 2.

11 炉心
21 支持体
21b 孔部
22 核燃料
41 伝熱管
42 隙間材
43A 入口マニホールド
43B 出口マニホールド
44A 入口配管(配管)
44B 出口配管(配管)
45A,45B 伸縮管
101 原子炉
111 原子炉容器
11 Core 21 Support 21b Hole 22 Nuclear fuel 41 Heat transfer tube 42 Gap material 43A Inlet manifold 43B Outlet manifold 44A Inlet piping (piping)
44B Outlet piping (piping)
45A, 45B Expansion tube 101 Reactor 111 Reactor vessel

Claims (6)

核燃料および前記核燃料の熱を伝える支持体を含む炉心と、
前記支持体に形成された孔部に挿入される伝熱管と、
前記孔部において前記支持体と前記伝熱管との間に詰めて設けられて相互間の熱伸び差を吸収し、かつ伝熱性能を有する隙間材と、
を含む、原子炉。
a reactor core including nuclear fuel and a support that conducts heat from the nuclear fuel;
a heat transfer tube inserted into a hole formed in the support;
a gap material that is filled between the support body and the heat transfer tube in the hole, absorbs a thermal expansion difference therebetween, and has heat transfer performance;
Including, nuclear reactors.
前記炉心を収容する原子炉容器と、
前記原子炉容器の内部に配置され前記伝熱管に接続される配管と、
前記配管に介在されて前記炉心と前記原子炉容器との間に生じ得る変位を吸収する伸縮管と、
をさらに含む、請求項1に記載の原子炉。
a reactor vessel containing the reactor core;
a piping that is disposed inside the reactor vessel and is connected to the heat transfer tube;
an expansion pipe interposed in the piping to absorb displacement that may occur between the reactor core and the reactor vessel;
10. The nuclear reactor of claim 1 further comprising:
前記隙間材は、銅、ボロンナイトライド、固体潤滑剤ペースト、カーボンナノチューブ、のいずれかからなる、
請求項1に記載の原子炉。
The gap material is made of any one of copper, boron nitride, solid lubricant paste, and carbon nanotubes.
10. The nuclear reactor of claim 1.
前記隙間材は、粉末状の黒鉛からなる、
請求項1に記載の原子炉。
The gap material is made of powdered graphite.
10. The nuclear reactor of claim 1.
前記支持体は、黒鉛またはグラフェンからなる、
請求項1に記載の原子炉。
The support is made of graphite or graphene.
10. The nuclear reactor of claim 1.
前記配管は、前記伝熱管が前記炉心を貫通した一端が接続される入口マニホールドおよび他端が接続される出口マニホールドに設けられ、
前記入口マニホールドまたは前記出口マニホールドの一方が前記原子炉容器に固定されて他方が前記原子炉容器に対して移動可能に支持されており、
前記伸縮管は、前記原子炉容器に対して移動可能な前記マニホールドに設けられた前記配管に介在される、
請求項2に記載の原子炉。
the piping is provided in an inlet manifold to which one end of the heat transfer tube passing through the core is connected and an outlet manifold to which the other end is connected,
one of the inlet manifold and the outlet manifold is fixed to the reactor vessel, and the other is supported movably relative to the reactor vessel;
The expansion pipe is interposed in the piping provided in the manifold that is movable relative to the reactor vessel.
3. The nuclear reactor of claim 2.
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