[go: up one dir, main page]

JP2024175507A - Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor - Google Patents

Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor Download PDF

Info

Publication number
JP2024175507A
JP2024175507A JP2023093341A JP2023093341A JP2024175507A JP 2024175507 A JP2024175507 A JP 2024175507A JP 2023093341 A JP2023093341 A JP 2023093341A JP 2023093341 A JP2023093341 A JP 2023093341A JP 2024175507 A JP2024175507 A JP 2024175507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
neutron
reactor
nuclear
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023093341A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
瑞貴 山田
Mizuki Yamada
耕司 浅野
Koji Asano
武史 小池
Takeshi Koike
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2023093341A priority Critical patent/JP2024175507A/en
Publication of JP2024175507A publication Critical patent/JP2024175507A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Figure 2024175507000001

【課題】原子炉および原子炉の制御方法において、原子炉における効率の向上を図る。
【解決手段】核燃料から構成される炉心と、炉心の外側に配置されて中性子を反射する中性子反射部と中性子を吸収する中性子吸収部とが設けられる制御部を有する反応度制御装置と、を備え、中性子反射部は、炉心の外側に対向して配置され、中性子吸収部は、炉心に対向しない第1位置と、炉心と前記中性子反射部との間に位置する第2位置との間で移動可能である。
【選択図】図3

Figure 2024175507000001

A nuclear reactor and a method for controlling the nuclear reactor are provided to improve efficiency in the nuclear reactor.
[Solution] The system comprises a core composed of nuclear fuel, and a reactivity control device having a control unit arranged outside the core and provided with a neutron reflecting unit that reflects neutrons and a neutron absorbing unit that absorbs neutrons, wherein the neutron reflecting unit is arranged facing the outside of the core, and the neutron absorbing unit is movable between a first position not facing the core and a second position located between the core and the neutron reflecting unit.
[Selected figure] Figure 3

Description

本開示は、原子炉および原子炉の制御方法に関するものである。 The present disclosure relates to a nuclear reactor and a method for controlling the nuclear reactor.

原子力発電システムは、核燃料を格納した原子炉を有する。原子力発電システムは、原子炉で核燃料により核反応を生じさせ、発生した熱を外部に取り出して冷媒を加熱する。加熱された冷媒は、タービンを駆動回転することで発電機により発電を行う。このような原子力発電システムとしては、特許文献1,2に記載されたものがある。 A nuclear power generation system has a nuclear reactor that stores nuclear fuel. In the nuclear power generation system, a nuclear reaction occurs in the nuclear reactor using the nuclear fuel, and the generated heat is taken out to the outside to heat a refrigerant. The heated refrigerant drives a turbine to rotate, which generates electricity using a generator. Examples of such nuclear power generation systems are described in Patent Documents 1 and 2.

特開2022-63014号公報JP 2022-63014 A 特開2022-61791号公報JP 2022-61791 A

原子炉は、反応度制御装置が設けられる。従来の原子炉は、核燃料が円形をなし、反応度制御装置として、核燃料の外側に複数の制御部が設けられて構成される。制御部は、円形をなして回転自在に支持され、周方向の一部に中性子吸収部が設けられる。制御部が回転し、中性子吸収部が核燃料に接近すると核燃料の反応度が下がり、中性子吸収部が核燃料から離反すると核燃料の反応度が上がる。この場合、制御部の中性子吸収部が核燃料から離反したとき、核燃料の反応度が上がるものの、一部の中性子が漏洩して効率が低下してしまうという課題がある。 The nuclear reactor is provided with a reactivity control device. In conventional nuclear reactors, the nuclear fuel is circular, and multiple control units are provided on the outside of the nuclear fuel as a reactivity control device. The control unit is supported in a circular shape so that it can rotate freely, and a neutron absorbing unit is provided on one side of the circumference. As the control unit rotates and the neutron absorbing unit approaches the nuclear fuel, the reactivity of the nuclear fuel decreases, and as the neutron absorbing unit moves away from the nuclear fuel, the reactivity of the nuclear fuel increases. In this case, when the neutron absorbing unit of the control unit moves away from the nuclear fuel, the reactivity of the nuclear fuel increases, but there is an issue that some neutrons leak out, reducing efficiency.

本開示は、上述した課題を解決するものであり、原子炉における効率の向上を図る原子炉および原子炉の制御方法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 and a method for controlling the reactor that improves the efficiency of the nuclear reactor.

上記の目的を達成するための本開示の原子炉は、核燃料から構成される炉心と、前記炉心の外側に配置されて中性子を反射する中性子反射部と中性子を吸収する中性子吸収部とが設けられる制御部を有する反応度制御装置と、を備え、前記中性子反射部は、前記炉心の外側に対向して配置され、前記中性子吸収部は、前記炉心に対向しない第1位置と、前記炉心と前記中性子反射部との間に位置する第2位置との間で移動可能である。 To achieve the above object, the nuclear reactor disclosed herein comprises a core composed of nuclear fuel, and a reactivity control device having a control unit disposed outside the core and provided with a neutron reflector that reflects neutrons and a neutron absorber that absorbs neutrons, the neutron reflector being disposed facing the outside of the core, and the neutron absorber being movable between a first position not facing the core and a second position located between the core and the neutron reflector.

また、本開示の原子炉の制御方法は、核燃料から構成される炉心の外側に対向する中性子反射部と中性子吸収部とを有する制御部が配置される原子炉において、前記制御部により前記中性子吸収部を前記炉心に対向しない第1位置と前記炉心と前記中性子反射部との間に位置する第2位置との間で移動することで前記炉心の反応度を制御する。 The disclosed method of controlling a nuclear reactor includes a control unit having a neutron reflector and a neutron absorber facing the outside of a core made of nuclear fuel, and the control unit controls the reactivity of the core by moving the neutron absorber between a first position not facing the core and a second position located between the core and the neutron reflector.

本開示の原子炉および方法によれば、原子炉における効率の向上を図ることができる。 The reactor and method disclosed herein can improve the efficiency of the reactor.

図1は、本実施形態の原子力発電システムを表す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a nuclear power generation system according to the present embodiment. 図2は、本実施形態の原子炉を表す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the nuclear reactor of this embodiment. 図3は、原子炉を表す水平断面図である。FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view of a nuclear reactor. 図4は、制御部の詳細を表す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the details of the control unit. 図5は、制御部の作動を表す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the control unit.

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Below, a preferred embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to these embodiments, and when there are multiple embodiments, the present disclosure also includes configurations that combine the various embodiments. Furthermore, the components in the embodiments include those that a person skilled in the art would easily imagine, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range.

<原子力発電システム>
図1は、本実施形態の原子力発電システムを表す概略図である。
<Nuclear power generation system>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a nuclear power generation system according to the present embodiment.

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

原子炉ユニット101は、原子炉容器111と、原子炉112と、熱伝導部113とを有する。原子炉容器111は、内部に原子炉112が格納される。原子炉容器111は、原子炉112を密閉状態で格納する。原子炉容器111は、内部に配置される原子炉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、原子炉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、中性子線の遮へい性能を有する材料により形成される。 The reactor unit 101 has a reactor vessel 111, a reactor 112, and a heat conductive section 113. The reactor vessel 111 houses the reactor 112 inside. The reactor vessel 111 houses the reactor 112 in a sealed state. The reactor vessel 111 is provided with an opening and closing section, for example a lid, so that the reactor 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 112 and the inside becomes hot and high pressure. The reactor vessel 111 is formed from a material that has neutron radiation shielding properties.

原子炉112は、核燃料を格納する。原子炉112は、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、原子炉112で発生した熱を熱交換器102に伝える。なお、原子炉112と熱伝導部113の詳細は、後述する。 The reactor 112 stores nuclear fuel. The reactor 112 causes a nuclear reaction in the nuclear fuel, generating heat. The thermal conduction section 113 transfers the heat generated in the reactor 112 to the heat exchanger 102. Details of the reactor 112 and the thermal conduction section 113 will be described later.

熱交換器102は、原子炉ユニット101を構成する原子炉112との間で熱交換を行う。熱交換器102は、原子炉ユニット101を構成する熱伝導部113を介して原子炉112の熱を回収する。 The heat exchanger 102 exchanges heat with the reactor 112 that constitutes the reactor unit 101. The heat exchanger 102 recovers heat from the reactor 112 via the thermal conduction section 113 that constitutes the reactor unit 101.

冷媒循環経路103は、冷媒を循環させる経路である。冷媒循環経路103は、熱交換器102とタービン104と冷却器106と圧縮機107とを接続する。冷媒循環経路103を流れる冷媒は、熱交換器102、タービン104、冷却器106、圧縮機107の順で流れ、圧縮機107を通過した冷媒は、熱交換器102に戻れる。熱交換器102は、熱伝導部113と冷媒循環経路103を流れる冷媒との間で熱交換を行う。すなわち、冷媒循環経路103を流れる冷媒は、熱伝導部113により加熱され、熱伝導部113は、冷媒により冷却される。 The refrigerant circulation path 103 is a path that circulates the refrigerant. The refrigerant circulation path 103 connects the heat exchanger 102, the turbine 104, the cooler 106, and the compressor 107. The refrigerant flowing through the refrigerant circulation path 103 flows in the order of the heat exchanger 102, the turbine 104, the cooler 106, and the compressor 107, and the refrigerant that passes through the compressor 107 returns to the heat exchanger 102. The heat exchanger 102 exchanges heat between the heat conductive portion 113 and the refrigerant flowing through the refrigerant circulation path 103. That is, the refrigerant flowing through the refrigerant circulation path 103 is heated by the heat conductive portion 113, and the heat conductive portion 113 is cooled by the refrigerant.

タービン104は、熱交換器102を通過した冷媒が供給される。タービン104は、加熱された冷媒のエネルギーにより回転する。タービン104は、冷媒のエネルギーを回転エネルギーに変換して、冷媒からエネルギーを吸収する。 The turbine 104 is supplied with the refrigerant that has passed through the heat exchanger 102. The turbine 104 rotates using the energy of the heated refrigerant. The turbine 104 converts the energy of the refrigerant into rotational energy and absorbs energy from the refrigerant.

発電機105は、タービン104と同軸上に連結されている。発電機105は、タービン104と一体に回転する。発電機105は、タービン104の回転力により回転することで発電を行う。 The generator 105 is connected coaxially to the turbine 104. The generator 105 rotates together with the turbine 104. The generator 105 generates electricity by rotating due to the rotational force of the turbine 104.

冷却器106は、タービン104を通過した冷媒を冷却する。冷却器106は、チラーや冷媒を一時的に液化する場合、復水器等である。 The cooler 106 cools the refrigerant that has passed through the turbine 104. The cooler 106 may be a chiller or a condenser if the refrigerant is temporarily liquefied.

圧縮機107は、冷却器106を通過した冷媒を圧縮する。圧縮機107は、冷媒を加圧するポンプとして機能する。 The compressor 107 compresses the refrigerant that has passed through the cooler 106. The compressor 107 functions as a pump that pressurizes the refrigerant.

原子炉112の核燃料の反応により生じた熱は、熱伝導部113を介して熱交換器102に伝えられる。冷媒循環経路103を流れる冷媒は、圧縮機107により圧縮された後、熱交換器102に供給される。熱交換器102は、熱伝導部113の熱により冷媒循環経路103を流れる冷媒を加熱する。つまり、冷媒は、熱交換器102により熱を吸収して昇温されることで、原子炉112で発生した熱は、冷媒により回収される。 The heat generated by the reaction of the nuclear fuel in the reactor 112 is transferred to the heat exchanger 102 via the heat conduction section 113. The refrigerant flowing through the refrigerant circulation path 103 is compressed by the compressor 107 and then supplied to the heat exchanger 102. The heat exchanger 102 heats the refrigerant flowing through the refrigerant circulation path 103 with the heat of the heat conduction section 113. In other words, the refrigerant absorbs heat and is heated by the heat exchanger 102, and the heat generated in the reactor 112 is recovered by the refrigerant.

タービン104は、圧縮機107により圧縮され、熱交換器102により加熱された冷媒が供給される。タービン104は、供給された冷媒により駆動回転し、発電機105を駆動することで、発電機105が発電を行う。タービン104を回転させた冷媒は、冷却器106で基準温度まで冷却された後、圧縮機58に供給される。 The turbine 104 is supplied with refrigerant that has been compressed by the compressor 107 and heated by the heat exchanger 102. The turbine 104 is driven to rotate by the supplied refrigerant, which drives the generator 105, which then generates electricity. The refrigerant that rotates the turbine 104 is cooled to a reference temperature by the cooler 106, and then supplied to the compressor 58.

原子力発電システム100は、原子炉112から取り出された熱を熱伝導部113により冷媒に伝道し、高温高圧の冷媒によりタービン104を駆動して発電機105による発電を行う。そのため、原子炉112とタービン104を駆動回転する媒体となる冷媒とを隔離することができ、タービン104を駆動回転する媒体が放射能汚染されるおそれを低減することができる。 The nuclear power generation system 100 transfers heat extracted from the reactor 112 to the refrigerant through the heat conduction section 113, and the high-temperature, high-pressure refrigerant drives the turbine 104 to generate electricity through the generator 105. This makes it possible to isolate the reactor 112 from the refrigerant that serves as the medium for driving and rotating the turbine 104, thereby reducing the risk of radioactive contamination of the medium for driving and rotating the turbine 104.

<原子炉>
図2は、本実施形態の原子炉を表す縦断面図、図3は、原子炉を表す水平断面図である。
<Nuclear Reactor>
FIG. 2 is a vertical sectional view showing the nuclear reactor of this embodiment, and FIG. 3 is a horizontal sectional view showing the nuclear reactor.

図2および図3に示すように、原子炉ユニット101は、原子炉容器111と、原子炉112と、熱伝導部113とを有する。原子炉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、原子炉112で発生した熱を外部に取り出す。 As shown in Figures 2 and 3, the reactor unit 101 has a reactor vessel 111, a reactor 112, and a heat conduction section 113. The reactor 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 reactor 112 to the outside.

原子炉112は、炉心11と、遮へい部12と、熱伝導体(熱伝導部113)13と、反応度制御装置14とを有する。原子炉112は、円柱形状をなし、縦型なして配置される。すなわち、原子炉112は、中心軸Oが鉛直方向に沿って配置される。 The reactor 112 has a core 11, a shielding section 12, a thermal conductor (thermal conduction section 113) 13, and a reactivity control device 14. The reactor 112 has a cylindrical shape and is arranged vertically. That is, the reactor 112 is arranged with its central axis O aligned vertically.

<炉心>
炉心11は、中心軸Oを中心とした全体として多角柱形状(本実施形態では、六角柱形状)をなすように形成される。炉心11は、複数(本実施形態では、6個)の燃料ブロック21を有する。燃料ブロック21は、核燃料であり、同形状をなす。炉心11は、複数の燃料ブロック21が周方向に沿って配置されることで、軸方向(中心軸Oに沿った方向)に長い環状をなす。すなわち、炉心11は、外形が多角形状(六角形状)をなし、複数の燃料ブロック21は、外形が三角形状をなす。但し、炉心11の形状は、六角形状に限るものではなく、多角形状や円形状であってもよい。
<Reactor Core>
The core 11 is formed to have a polygonal prism shape (hexagonal prism shape in this embodiment) centered on the central axis O as a whole. The core 11 has a plurality of fuel blocks 21 (six in this embodiment). The fuel blocks 21 are nuclear fuel and have the same shape. The core 11 forms a ring shape that is long in the axial direction (direction along the central axis O) by arranging the plurality of fuel blocks 21 in the circumferential direction. That is, the core 11 has a polygonal (hexagonal) outer shape, and the plurality of fuel blocks 21 have a triangular outer shape. However, the shape of the core 11 is not limited to a hexagonal shape, and may be a polygonal or circular shape.

炉心11は、中心軸Oが位置する中心部に第1空間部22が設けられる。第1空間部22は、円柱形状をなす。また、炉心11は、複数の燃料ブロック21間に複数(本実施形態では、6個)の第2空間部23が設けられる。複数の第2空間部23は、直方体形状をなし、それぞれ同形状をなす。複数の第2空間部23は、第1空間部22の外周部から放射状をなして配置される。すなわち、第2空間部23は、炉心11の径方向に沿って配置され、軸方向および径方向(中心軸Oに直交する方向)に長く、周方向(幅方向)に短い形状をなす。但し、炉心11は、第2空間部23を有して複数の燃料ブロック21から構成されるものに限るものではなく、第2空間部23を有しない一体の角筒形状や円筒形状であってもよい。また、炉心11は、第1空間部22を有する筒形状に限るものではなく、第1空間部22を有しない角柱形状や円柱形状であってもよい。 The core 11 has a first space 22 in the center where the central axis O is located. The first space 22 has a cylindrical shape. The core 11 also has a plurality of (six in this embodiment) second spaces 23 between the plurality of fuel blocks 21. The plurality of second spaces 23 have a rectangular parallelepiped shape and each have the same shape. The plurality of second spaces 23 are arranged radially from the outer periphery of the first space 22. That is, the second space 23 is arranged along the radial direction of the core 11, and has a shape that is long in the axial direction and radial direction (direction perpendicular to the central axis O) and short in the circumferential direction (width direction). However, the core 11 is not limited to one having the second space 23 and composed of a plurality of fuel blocks 21, and may have an integral square tube shape or cylindrical shape without the second space 23. Furthermore, the core 11 is not limited to a cylindrical shape having the first space 22, but may be a prismatic or cylindrical shape without the first space 22.

なお、炉心11(燃料ブロック21)は、図示しないが、核燃料(放射性物質)と、支持体とを含む。支持体は、炉心11の全域に配置される。支持体は、軸方向に沿って複数の穴部が設けられる。穴部は、例えば、円柱形状をなす。支持体は、減速材を含んでいてもよい。減速材として、例えば、グラフェン、黒鉛等を用いることができる。核燃料は、支持体の穴部に配置される。核燃料は、支持体の穴部の形状に対応しており、円柱形状をなす。核燃料は、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。 Although not shown, the core 11 (fuel block 21) includes nuclear fuel (radioactive material) and a support. The support is disposed throughout the core 11. The support is provided with a plurality of holes along the axial direction. The holes are, for example, cylindrical. The support may include a moderator. For example, graphene, graphite, etc. can be used as the moderator. The nuclear fuel is disposed in the hole of the support. The nuclear fuel corresponds to the shape of the hole of the support and is cylindrical. The nuclear fuel may be a rod shape that is continuous in the axial direction, or may be a pellet shape that is discontinuous in the axial direction. The nuclear fuel may be uranium (e.g., uranium 235), plutonium (e.g., plutonium 239, 241), thorium, etc., as a fissile material.

<遮へい部>
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 part>
The shielding part 12 is disposed so as to cover the periphery of the reactor core 11. The shielding part 12 is made of a metal block, and suppresses leakage of radiation to the outside by reflecting radiation (neutrons) irradiated from the nuclear fuel that constitutes the reactor core 11. The shielding part 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 part 32, and a lid part 33. The body 31 has a cylindrical shape and is disposed radially outside the core 11. That is, the body 31 covers the outer periphery of the core 11 so as to surround it. The bottom part 32 has a disk shape and is disposed on one side of the body 31 in the axial direction. That is, the bottom part 32 covers the lower part of the core 11 so as to block it. The lid part 33 has a disk shape and is disposed on the other side of the body 31 in the axial direction. That is, the lid part 33 covers the upper part of the core 11 so as to block it. 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 in order to prevent oxidation inside.

<熱伝導体>
熱伝導体13は、熱伝導部113を構成する。すなわち、熱伝導体13は、炉心11で発生した熱を熱交換器102(図1参照)に伝導する。熱伝導体13は、炉心11を軸方向に貫通するように配置される。熱伝導体13は、長手方向の一端部が遮へい部12の蓋部33を貫通して外部に延出される。熱伝導体13は、炉心11の核燃料の核反応により生じる熱を遮へい部12の外部に伝える。
<Thermal conductor>
The thermal conductor 13 constitutes the thermal conduction section 113. That is, the thermal conductor 13 conducts heat generated in the core 11 to the heat exchanger 102 (see FIG. 1 ). The thermal conductor 13 is arranged so as to penetrate the core 11 in the axial direction. One longitudinal end of the thermal conductor 13 penetrates the lid 33 of the shielding section 12 and extends to the outside. The thermal conductor 13 conducts heat generated by the nuclear reaction of the nuclear fuel in the core 11 to the outside of the shielding section 12.

熱伝導体13は、例えば、伝熱管41を有する。伝熱管41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。伝熱管41は、例えば、U字形状をなし、炉心11の内部に配置され、一端部と他端部が遮へい部12(蓋部33)を貫通して外部に延出される。冷媒は、伝熱管41の一端部から供給され、炉心11の内部を流れた後、伝熱管41の他端部から外部に排出される。このとき、冷媒は、炉心11の核燃料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。 The thermal conductor 13 has, for example, a heat transfer tube 41. The heat transfer tube 41 is filled with a refrigerant (for example, carbon dioxide) and the refrigerant can flow. The heat transfer tube 41 has, for example, a U-shape and is disposed inside the reactor core 11, with one end and the other end penetrating the shielding part 12 (lid part 33) and extending to the outside. The refrigerant is supplied from one end of the heat transfer tube 41, flows inside the reactor core 11, and is discharged to the outside from the other end of the heat transfer tube 41. At this time, the refrigerant is heated by the heat generated by the nuclear reaction of the nuclear fuel in the reactor core 11, and takes the heat out to the outside.

炉心11は、中心部、つまり、6個の燃料ブロック21の内側に第1空間部22が設けられ、6個の燃料ブロック21における周方向の隙間に6個の第2空間部23が設けられる。伝熱管41は、第1空間部22や第2空間部23に多数配置されることが好ましい。また、伝熱管41は、第1空間部22や第2空間部23だけではなく、複数の燃料ブロック21の外側に周方向に間隔を空けて配置されていてもよい。すなわち、複数の伝熱管41を、各燃料ブロック21の周囲を取り囲むように配置されていてもよい。さらに、熱伝導体13を、例えば、固体熱伝導部材として、複数の燃料ブロック21を軸方向に貫通するように設けてもよい。 The core 11 has a first space 22 provided in the center, that is, inside the six fuel blocks 21, and six second spaces 23 provided in the circumferential gaps between the six fuel blocks 21. It is preferable that a large number of heat transfer tubes 41 are arranged in the first space 22 and the second space 23. The heat transfer tubes 41 may be arranged not only in the first space 22 and the second space 23, but also outside the multiple fuel blocks 21 at intervals in the circumferential direction. In other words, the multiple heat transfer tubes 41 may be arranged so as to surround each fuel block 21. Furthermore, the heat conductor 13 may be provided, for example, as a solid heat conducting member, so as to penetrate the multiple fuel blocks 21 in the axial direction.

なお、炉心11(燃料ブロック21)は、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、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。この場合、リング形状をなす燃料板の外周側にリング形状をなす遮へい板が配置される。そして、リング状に配置された燃料板および遮へい板が板厚方向に複数配置される。 The core 11 (fuel block 21) may be configured by stacking multiple plate-shaped fuel plates in the axial direction. The shielding section 12 may be configured by stacking multiple plate-shaped shielding plates in the axial direction. In this case, a ring-shaped shielding plate is arranged on the outer periphery of the ring-shaped fuel plate. Then, multiple ring-shaped fuel plates and shielding plates are arranged in the plate thickness direction.

さらに、熱伝導部113として、板形状をなす複数の熱伝導板を軸方向に積層して設けてもよい。この場合、リング状に配置された燃料板および遮へい板とリング形状をなす熱伝導板が板厚方向に交互に積層配置される。熱伝導板は、外径が遮へい板の外径より大きく、炉心11の核燃料の核反応により生じる熱を径方向の外方に取り出す。なお、熱伝導板は、例えば、チタン、ニッケル、銅、グラファイトを用いることができる。グラファイトは、特に、グラフェンを用いることができる。グラフェンは、炭素原子とその結合からできた六角形格子が連続した構造であり、六角形格子の連続した方向を熱の伝達方向とすることで、熱伝達効率を向上できる。 Furthermore, the heat conducting section 113 may be provided by stacking a number of plate-shaped heat conducting plates in the axial direction. In this case, the ring-shaped fuel plates and shielding plates are alternately stacked in the plate thickness direction with the ring-shaped heat conducting plates. The heat conducting plates have an outer diameter larger than that of the shielding plates, and extract the heat generated by the nuclear reaction of the nuclear fuel in the core 11 radially outward. The heat conducting plates may be made of, for example, titanium, nickel, copper, or graphite. As graphite, graphene may be used in particular. Graphene has a structure in which a hexagonal lattice made of carbon atoms and their bonds is continuous, and by making the direction of the continuous hexagonal lattice the direction of heat transfer, the heat transfer efficiency can be improved.

<反応度制御装置>
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(本実施形態では、6個)の制御部51を有する。但し、制御部51の数は限定されない。複数の制御部51は、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。複数の制御部51は、炉心11を構成する複数の燃料ブロック21の外側に対向して配置される。
<Reactivity control device>
The reactivity control device 14 is disposed in the shielding portion 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 a plurality of control units 51 (six in this embodiment). However, the number of control units 51 is not limited. The plurality of control units 51 are disposed outside the reactor core 11 at intervals (preferably at equal intervals) in the circumferential direction. The plurality of control units 51 are disposed facing the outside of the plurality of fuel blocks 21 that constitute the reactor core 11.

制御部51は、炉心11の軸方向に沿って配置される。制御部51は、炉心11とほぼ同等の長さを有する。制御部51は、中性子反射部52と、中性子吸収部53とを有する。中性子反射部52は、炉心11構成する複数の燃料ブロック21の外側に対向して配置される。中性子吸収部53は、炉心11(燃料ブロック21)に対向しない第1位置と、炉心11(燃料ブロック21)と中性子反射部52との間に位置する第2位置との間で移動可能である。中性子反射部52は、酸化ベリリウム(BeO)を用いることができる。但し、中性子反射部52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。中性子吸収部53は、例えば、ボロンカーバイト(BC)を用いることができる。ここで、中性子反射部52は、中性子吸収部53や遮へい部12よりも中性子反射性能が高い。中性子吸収部53は、中性子反射部52や遮へい部12よりも中性子吸収性能が高い。 The control unit 51 is disposed along the axial direction of the core 11. The control unit 51 has a length substantially equal to that of the core 11. The control unit 51 has a neutron reflecting unit 52 and a neutron absorbing unit 53. The neutron reflecting unit 52 is disposed facing the outside of the multiple fuel blocks 21 constituting the core 11. The neutron absorbing unit 53 is movable between a first position not facing the core 11 (fuel block 21) and a second position located between the core 11 (fuel block 21) and the neutron reflecting unit 52. The neutron reflecting unit 52 may be made of beryllium oxide (BeO). However, the neutron reflecting unit 52 is not limited to beryllium oxide, and may be made of, for example, NgO. The neutron absorbing unit 53 may be made of, for example, boron carbide (B 4 C). Here, the neutron reflecting portion 52 has higher neutron reflection performance than the neutron absorbing portion 53 and the shielding portion 12. The neutron absorbing portion 53 has higher neutron absorption performance than the neutron reflecting portion 52 and the shielding portion 12.

制御部51は、中性子吸収部53が移動することで、炉心11(燃料ブロック21)に対向する部材が中性子反射部52と中性子吸収部53との間で切替る。すなわち、中性子吸収部53が第1位置に位置すると、炉心11(燃料ブロック21)に対して中性子反射部52が対向し、中性子吸収部53が第2位置に位置すると、炉心11(燃料ブロック21)に対して中性子吸収部53が対向する。 The control unit 51 switches the member facing the core 11 (fuel block 21) between the neutron reflecting unit 52 and the neutron absorbing unit 53 by moving the neutron absorbing unit 53. That is, when the neutron absorbing unit 53 is located in the first position, the neutron reflecting unit 52 faces the core 11 (fuel block 21), and when the neutron absorbing unit 53 is located in the second position, the neutron absorbing unit 53 faces the core 11 (fuel block 21).

中性子反射部52は、炉心11(燃料ブロック21)の外側に対向するように遮へい部12に固定される。一方、中性子吸収部53は、遮へい部12に移動自在に支持される。中性子吸収部53は、軸方向の一端部に連結部54が連結される。連結部54は、遮へい部12の蓋部33を貫通し、一端部が中性子吸収部53の一端部に連結され、他端部が遮へい部12の外側に延出される。駆動部55は、原子炉112の外部に配置される。駆動部55は、複数の連結部54の他端部が連結される。駆動部55は、複数の連結部54を介して複数の中性子吸収部53を移動可能である。 The neutron reflecting section 52 is fixed to the shielding section 12 so as to face the outside of the core 11 (fuel block 21). On the other hand, the neutron absorbing section 53 is supported by the shielding section 12 so as to be freely movable. The neutron absorbing section 53 has one axial end connected to a connecting section 54. The connecting section 54 penetrates the lid section 33 of the shielding section 12, one end connected to one end of the neutron absorbing section 53, and the other end extending outside the shielding section 12. The driving section 55 is disposed outside the reactor 112. The other ends of the multiple connecting sections 54 are connected to the driving section 55. The driving section 55 is capable of moving the multiple neutron absorbing sections 53 via the multiple connecting sections 54.

反応度制御装置14は、制御装置56を有する。制御装置56は、駆動部55に接続される。制御装置56は、駆動部55を駆動制御することで、複数の中性子吸収部53の移動位置を制御可能である。なお、制御装置56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。 The reactivity control device 14 has a control device 56. The control device 56 is connected to a drive unit 55. The control device 56 can control the movement positions of the multiple neutron absorbing units 53 by controlling the drive unit 55. The control device 56 is, for example, a computer, and is realized by an arithmetic processing device including a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit).

<制御部>
図4は、制御部の詳細を表す概略図、図5は、制御部の作動を表す概略図である。
<Control Unit>
FIG. 4 is a schematic diagram showing the details of the control unit, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the control unit.

図4に示すように、反応度制御装置14は、複数の制御部51を有する。制御部51は、炉心11の外側で、三角形状をなす燃料ブロック21における径方向の外側の平面部21aに対向して配置される。具体的に、制御部51は、中性子反射部52と、中性子吸収部53とを有する。中性子反射部52は、燃料ブロック21の平面部21aに対向して配置される。中性子吸収部53は、燃料ブロック21の平面部21aに対向しない第1位置と、燃料ブロック21の平面部21aと中性子反射部52との間に位置する第2位置との間で移動可能である。 As shown in FIG. 4, the reactivity control device 14 has multiple control units 51. The control units 51 are arranged outside the core 11, facing the radially outer flat surface 21a of the triangular fuel block 21. Specifically, the control units 51 have a neutron reflector 52 and a neutron absorber 53. The neutron reflector 52 is arranged facing the flat surface 21a of the fuel block 21. The neutron absorber 53 is movable between a first position not facing the flat surface 21a of the fuel block 21, and a second position located between the flat surface 21a of the fuel block 21 and the neutron reflector 52.

中性子反射部52は、燃料ブロック21の平面部21aに対して所定隙間を空けて配置される。中性子反射部52は、外形が三角形状をなし、燃料ブロック21の平面部21aに対向する1個の平面部52aと、燃料ブロック21の平面部21aに対向しない2個の平面部52b,52cとを有する。制御部51は、第1位置と第2位置との間で中性子吸収部53を移動自在に案内するレール61が設けられる。レール61は、燃料ブロック21と中性子反射部52の間で平面部21aと平面部52aとが対向する位置(隙間)から、周方向に隣接する中性子反射部52の平面部52bが対向する位置まで、直線をなして配置される。なお、レール61は、例えば、上下一対をなし、下レールが遮へい部12の底部32に設けられ、上レールが遮へい部12の蓋部33に設けられる。 The neutron reflector 52 is disposed with a predetermined gap from the flat surface 21a of the fuel block 21. The neutron reflector 52 has a triangular outer shape and has one flat surface 52a facing the flat surface 21a of the fuel block 21, and two flat surfaces 52b, 52c that do not face the flat surface 21a of the fuel block 21. The control unit 51 is provided with a rail 61 that guides the neutron absorber 53 to move freely between the first position and the second position. The rail 61 is disposed in a straight line from the position (gap) where the flat surface 21a and the flat surface 52a face each other between the fuel block 21 and the neutron reflector 52 to the position where the flat surfaces 52b of the circumferentially adjacent neutron reflectors 52 face each other. The rails 61 are, for example, a pair of upper and lower rails, with the lower rail provided on the bottom 32 of the shielding part 12 and the upper rail provided on the lid part 33 of the shielding part 12.

中性子吸収部53は、レール61に沿って移動自在に支持される。すなわち、中性子吸収部53は、レール61により第1位置と第2位置との間で移動自在に支持される。ここで、中性子吸収部53の第1位置は、中性子吸収部53が中性子反射部52の平面部52bに対向する位置であり、中性子吸収部53が第1位置に位置するとき、中性子吸収部53は、中性子反射部52の裏側に隠れて炉心11(燃料ブロック21)に対向しない。一方、図5に示すように、中性子吸収部53の第2位置は、中性子吸収部53が燃料ブロック21の平面部21aと中性子反射部52の平面部52aとに対向する位置であり、中性子吸収部53が第2位置に位置するとき、中性子吸収部53は、炉心11(燃料ブロック21)に対向し、中性子反射部52は、中性子吸収部53の裏側に隠れて炉心11(燃料ブロック21)に直接対向しない。 The neutron absorbing section 53 is supported so as to be freely movable along the rails 61. That is, the neutron absorbing section 53 is supported by the rails 61 so as to be freely movable between a first position and a second position. Here, the first position of the neutron absorbing section 53 is a position where the neutron absorbing section 53 faces the flat section 52b of the neutron reflecting section 52, and when the neutron absorbing section 53 is located at the first position, the neutron absorbing section 53 is hidden behind the neutron reflecting section 52 and does not face the core 11 (fuel block 21). On the other hand, as shown in FIG. 5, the second position of the neutron absorbing portion 53 is a position where the neutron absorbing portion 53 faces the flat portion 21a of the fuel block 21 and the flat portion 52a of the neutron reflecting portion 52. When the neutron absorbing portion 53 is located in the second position, the neutron absorbing portion 53 faces the core 11 (fuel block 21), and the neutron reflecting portion 52 is hidden behind the neutron absorbing portion 53 and does not directly face the core 11 (fuel block 21).

反応度制御装置14は、炉心11に対する中性子吸収部53の位置を調整可能である。中性子反射部52は、三角形状をなし、中性子吸収部53は平板形状をなす。すなわち、中性子反射部52の厚さは、中性子吸収部53の厚さより厚い。但し、中性子反射部52は、三角形状に限らず、中性子吸収部53のような平板形状であってもよい。中性子反射部52は、平板形状であっても、厚さが中性子吸収部53の厚さより厚いことが好ましい。 The reactivity control device 14 can adjust the position of the neutron absorbing section 53 relative to the core 11. The neutron reflecting section 52 has a triangular shape, and the neutron absorbing section 53 has a flat plate shape. That is, the thickness of the neutron reflecting section 52 is greater than the thickness of the neutron absorbing section 53. However, the neutron reflecting section 52 is not limited to a triangular shape, and may have a flat plate shape like the neutron absorbing section 53. Even if the neutron reflecting section 52 has a flat plate shape, it is preferable that the thickness of the neutron reflecting section 52 is greater than the thickness of the neutron absorbing section 53.

図4に示すように、中性子吸収部53が中性子反射部52に隠れて燃料ブロック21に対向しない第1位置にあるとき、中性子反射部52は、燃料ブロック21に対向する。このとき、燃料ブロック21から外側に放出された中性子は、中性子反射部52により反射して燃料ブロック21に戻され、核分裂に寄与する。そのため、炉心11を構成する核燃料の反応度が上がる。一方、図5に示すように、中性子吸収部53が燃料ブロック21と中性子反射部52との間で燃料ブロック21に対向する第2位置にあるとき、中性子反射部52は、燃料ブロック21に直接対向しない。このとき、燃料ブロック21から外側に放出された中性子は、中性子吸収部53により吸収されて燃料ブロック21には戻されず、核分裂に寄与しない。そのため、炉心11を構成する核燃料の反応度が下がる。 As shown in FIG. 4, when the neutron absorbing section 53 is in a first position hidden by the neutron reflecting section 52 and not facing the fuel block 21, the neutron reflecting section 52 faces the fuel block 21. At this time, neutrons emitted from the fuel block 21 to the outside are reflected by the neutron reflecting section 52 and returned to the fuel block 21, contributing to nuclear fission. Therefore, the reactivity of the nuclear fuel constituting the core 11 increases. On the other hand, as shown in FIG. 5, when the neutron absorbing section 53 is in a second position facing the fuel block 21 between the fuel block 21 and the neutron reflecting section 52, the neutron reflecting section 52 does not directly face the fuel block 21. At this time, neutrons emitted from the fuel block 21 to the outside are absorbed by the neutron absorbing section 53 and not returned to the fuel block 21, and do not contribute to nuclear fission. Therefore, the reactivity of the nuclear fuel constituting the core 11 decreases.

反応度制御装置14は、制御部51を構成する中性子吸収部53を移動することで、炉心11に対する中性子反射部52が対向する面積を増減させ、炉心11の核燃料の反応度を制御することができ、炉心11の温度を制御することができる。ここで、炉心11の温度は、熱伝導体13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。 The reactivity control device 14 can increase or decrease the area of the neutron reflecting part 52 facing the core 11 by moving the neutron absorbing part 53 constituting the control part 51, thereby controlling the reactivity of the nuclear fuel in the core 11 and controlling the temperature of the core 11. Here, the temperature of the core 11 is the average core temperature taken out to the outside of the shielding part 12 by the thermal conductor 13.

すなわち、図2および図3に示すように、制御装置56は、炉心11の温度を取得することができる。制御装置56は、複数の制御部51を構成する中性子吸収部53を移動して位置を制御し、中性子吸収部53を炉心11に対して離反させ、中性子反射部52を炉心11に対向させる。すると、炉心11の反応度が上がり、原子炉112は運転を開始する。一方、制御装置56は、複数の制御部51を構成する中性子吸収部53を移動して位置を制御し、中性子吸収部53を炉心11に対して接近させ、中性子反射部52を炉心11に対向させない。すると、炉心11の反応度が下がり、原子炉112は運転を停止する。 That is, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the control device 56 can acquire the temperature of the core 11. The control device 56 moves and controls the position of the neutron absorbing section 53 constituting the multiple control sections 51, moving the neutron absorbing section 53 away from the core 11 and making the neutron reflecting section 52 face the core 11. Then, the reactivity of the core 11 increases, and the reactor 112 starts operating. On the other hand, the control device 56 moves and controls the position of the neutron absorbing section 53 constituting the multiple control sections 51, moving the neutron absorbing section 53 closer to the core 11 and making the neutron reflecting section 52 not face the core 11. Then, the reactivity of the core 11 decreases, and the reactor 112 stops operating.

<原子炉の制御方法>
図1および図2、図3に示すように、原子炉112にて、制御装置56は、炉心11の温度に応じて反応度制御装置14を構成する複数の制御部51における中性子吸収部53の移動位置を制御する。すなわち、中性子吸収部53を移動し、中性子反射部52を炉心11に対して対向させて炉心11の反応度を上げたり、中性子吸収部53を炉心11に対向させて炉心11の反応度が下げたりする。すなわち、中性子吸収部53を第1位置に移動し、中性子反射部52が燃料ブロック21に対向するように位置させ、中性子吸収部53が燃料ブロック21に対向しないように位置させる。すると、燃料ブロック21から放出された中性子が中性子反射部52に反射して燃料ブロック21に戻される。そのため、燃料ブロック21から放出された中性子の外部漏洩が抑制され、発生した中性子を有効利用して核分裂に寄与させることができる。
<Control method of nuclear reactor>
As shown in Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 3, in the nuclear reactor 112, the control device 56 controls the moving position of the neutron absorbing part 53 in the multiple control parts 51 constituting the reactivity control device 14 according to the temperature of the core 11. That is, the neutron absorbing part 53 is moved to face the neutron reflecting part 52 to the core 11 to increase the reactivity of the core 11, or the neutron absorbing part 53 is faced to the core 11 to decrease the reactivity of the core 11. That is, the neutron absorbing part 53 is moved to a first position, and the neutron reflecting part 52 is positioned to face the fuel block 21, and the neutron absorbing part 53 is positioned not to face the fuel block 21. Then, the neutrons emitted from the fuel block 21 are reflected by the neutron reflecting part 52 and returned to the fuel block 21. Therefore, the external leakage of the neutrons emitted from the fuel block 21 is suppressed, and the generated neutrons can be effectively utilized to contribute to nuclear fission.

炉心11の核燃料の核反応により生じた熱は、熱伝導体13(伝熱管41)により遮へい部12の外部に取り出される。遮へい部2の外部に取り出された熱は、熱交換器102により冷媒に伝達され、冷媒によりタービン104が回転し、発電機105による発電が行われる。 The heat generated by the nuclear reaction of the nuclear fuel in the core 11 is extracted to the outside of the shielding part 12 by the thermal conductor 13 (heat transfer tube 41). The heat extracted to the outside of the shielding part 2 is transferred to the coolant by the heat exchanger 102, and the coolant rotates the turbine 104, generating electricity with the generator 105.

[本実施形態の作用効果]
第1の態様に係る原子炉は、核燃料から構成される炉心11と、炉心11の外側に配置されて中性子を反射する中性子反射部52と中性子を吸収する中性子吸収部53とが設けられる制御部51を有する反応度制御装置14とを備え、中性子反射部52は、炉心11の外側に対向して配置され、中性子吸収部53は、炉心11に対向しない第1位置と、炉心と中性子反射部と52の間に位置する第2位置との間で移動可能である。
[Effects of this embodiment]
The nuclear reactor of the first aspect comprises a core 11 composed of nuclear fuel, and a reactivity control device 14 having a control unit 51 arranged outside the core 11 and provided with a neutron reflecting unit 52 that reflects neutrons and a neutron absorbing unit 53 that absorbs neutrons, the neutron reflecting unit 52 being arranged facing the outside of the core 11, and the neutron absorbing unit 53 being movable between a first position not facing the core 11 and a second position located between the core and the neutron reflecting unit 52.

第1の態様に係る原子炉によれば、原子炉112の運転時、制御部51により中性子吸収部53を第1位置に移動して中性子反射部52を炉心11に対向させることで、炉心11の核燃料から放出された中性子は、中性子反射部52に反射して炉心11に戻される。そのため、炉心11で発生した中性子の外部漏洩が抑制され、発生した中性子を有効利用することができ、原子炉112における効率の向上を図ることができる。 According to the reactor of the first aspect, when the reactor 112 is in operation, the control unit 51 moves the neutron absorbing unit 53 to the first position to make the neutron reflecting unit 52 face the core 11, so that neutrons emitted from the nuclear fuel in the core 11 are reflected by the neutron reflecting unit 52 and returned to the core 11. This prevents neutrons generated in the core 11 from leaking outside, and allows the generated neutrons to be used effectively, improving the efficiency of the reactor 112.

第2の態様に係る原子炉は、第1の態様に係る原子炉であって、さらに、第1位置は、中性子吸収部53が中性子反射部52に隠れて炉心11に対向しない位置である。これにより、中性子反射部52が第1位置に位置するとき、炉心11に対する中性子反射部52の影響力を効果的に減少させることができる。 The reactor according to the second aspect is the reactor according to the first aspect, and further, the first position is a position where the neutron absorbing section 53 is hidden by the neutron reflecting section 52 and does not face the core 11. This makes it possible to effectively reduce the influence of the neutron reflecting section 52 on the core 11 when the neutron reflecting section 52 is located at the first position.

第3の態様に係る原子炉は、第1の態様または第2の態様に係る原子炉であって、さらに、炉心11は、外形が多角形状をなし、中性子反射部52は、多角形状をなす炉心11の複数の平面部21aに対向して配置される。これにより、炉心11の核燃料から径方向の外方に放出された中性子を中性子反射部52により適切に反射して炉心11に戻すことができる。 The reactor according to the third aspect is the reactor according to the first or second aspect, and further, the core 11 has a polygonal outer shape, and the neutron reflecting section 52 is disposed opposite a plurality of flat sections 21a of the polygonal core 11. This allows neutrons emitted radially outward from the nuclear fuel in the core 11 to be appropriately reflected by the neutron reflecting section 52 and returned to the core 11.

第4の態様に係る原子炉は、第3の態様に係る原子炉であって、さらに、中性子反射部52は、多角形状をなす炉心11の複数の平面部21aに対向して複数配置され、中性子吸収部53は、複数の中性子反射部52に対応して複数設けられる。これにより、炉心11の各平面部21aに対してそれぞれ中性子反射部52と中性子吸収部53を効果的に配置することができる。 The reactor according to the fourth aspect is the reactor according to the third aspect, and further includes a plurality of neutron reflecting sections 52 arranged opposite the plurality of planar sections 21a of the polygonal core 11, and a plurality of neutron absorbing sections 53 provided corresponding to the plurality of neutron reflecting sections 52. This allows the neutron reflecting sections 52 and neutron absorbing sections 53 to be effectively arranged for each planar section 21a of the core 11.

第5の態様に係る原子炉は、第2の態様に係る原子炉であって、さらに、中性子吸収部53は、第2位置と、第2位置に対して炉心11の周方向に隣接する中性子反射部52に隠れて炉心11に対向しない第1位置との間で移動可能である。これにより、中性子吸収部53の移動経路(レール61)を容易に確保することができると共に、構成を簡素化することができる。 The reactor according to the fifth aspect is the reactor according to the second aspect, and further, the neutron absorbing section 53 is movable between the second position and the first position, which is hidden by the neutron reflecting section 52 adjacent to the second position in the circumferential direction of the core 11 and does not face the core 11. This makes it possible to easily ensure the movement path (rails 61) of the neutron absorbing section 53 and to simplify the configuration.

第6の態様に係る原子炉は、第1の態様から第5の態様のいずれか一つに係る原子炉であって、さらに、第1位置と第2位置との間で中性子吸収部を移動自在に案内するレール61が設けられる。これにより、中性子吸収部53のレール61を用いて容易に移動することができる。 The reactor according to the sixth aspect is a reactor according to any one of the first to fifth aspects, and further includes rails 61 that guide the neutron absorbing section 53 to move freely between the first and second positions. This allows the neutron absorbing section 53 to be easily moved using the rails 61.

第7の態様に係る原子炉の制御方法は、核燃料から構成される炉心11の外側に対向する中性子反射部52と中性子吸収部53とを有する制御部51が配置される原子炉112において、制御部51により中性子吸収部53を炉心11に対向しない第1位置と炉心11と中性子反射部52との間に位置する第2位置との間で移動することで炉心11の反応度を制御する。これにより、原子炉112の運転時、制御部51により中性子吸収部53を第1位置に移動して中性子反射部52を炉心11に対向させることで、炉心11の核燃料から放出された中性子は、中性子反射部52に反射して炉心11に戻される。そのため、炉心11で発生した中性子の外部漏洩が抑制され、発生した中性子を有効利用することができ、原子炉112における効率の向上を図ることができる。 In the seventh aspect of the reactor control method, in a reactor 112 in which a control unit 51 having a neutron reflector 52 and a neutron absorber 53 facing the outside of a core 11 made of nuclear fuel is disposed, the control unit 51 controls the reactivity of the core 11 by moving the neutron absorber 53 between a first position not facing the core 11 and a second position located between the core 11 and the neutron reflector 52. As a result, when the reactor 112 is in operation, the control unit 51 moves the neutron absorber 53 to the first position to make the neutron reflector 52 face the core 11, so that neutrons emitted from the nuclear fuel in the core 11 are reflected by the neutron reflector 52 and returned to the core 11. Therefore, the external leakage of neutrons generated in the core 11 is suppressed, the generated neutrons can be effectively utilized, and the efficiency of the reactor 112 can be improved.

11 炉心
12 遮へい部
13 熱伝導体
14 反応度制御装置
21 燃料ブロック
22 第1空間部
23 第2空間部
31 胴体
32 底部
33 蓋部
41 伝熱管
51 制御部
52 中性子反射部
53 中性子吸収部
54 連結部
55 駆動部
56 制御装置
100 原子力発電システム
101 原子炉ユニット
102 熱交換器
103 冷媒循環経路
104 タービン
105 発電機
106 冷却器
107 圧縮機
111 原子炉容器
112 原子炉
113 熱伝導部
REFERENCE SIGNS LIST 11 Reactor core 12 Shielding section 13 Thermal conductor 14 Reactivity control device 21 Fuel block 22 First space section 23 Second space section 31 Body 32 Bottom section 33 Lid section 41 Heat transfer tube 51 Control section 52 Neutron reflecting section 53 Neutron absorbing section 54 Connection section 55 Drive section 56 Control device 100 Nuclear power generation system 101 Reactor unit 102 Heat exchanger 103 Coolant circulation path 104 Turbine 105 Generator 106 Cooler 107 Compressor 111 Reactor vessel 112 Reactor 113 Thermal conduction section

Claims (7)

核燃料から構成される炉心と、
前記炉心の外側に配置されて中性子を反射する中性子反射部と中性子を吸収する中性子吸収部とが設けられる制御部を有する反応度制御装置と、
を備え、
前記中性子反射部は、前記炉心の外側に対向して配置され、
前記中性子吸収部は、前記炉心に対向しない第1位置と、前記炉心と前記中性子反射部との間に位置する第2位置との間で移動可能である、
原子炉。
a reactor core composed of nuclear fuel;
a reactivity control device having a control unit provided with a neutron reflector that is disposed outside the reactor core and that reflects neutrons and a neutron absorber that absorbs neutrons;
Equipped with
The neutron reflecting portion is disposed facing the outside of the reactor core,
The neutron absorbing unit is movable between a first position not facing the reactor core and a second position located between the reactor core and the neutron reflecting unit.
Nuclear reactor.
前記第1位置は、前記中性子吸収部が前記中性子反射部に隠れて前記炉心に対向しない位置である、
請求項1に記載の原子炉。
The first position is a position where the neutron absorbing portion is hidden by the neutron reflecting portion and does not face the reactor core.
2. The nuclear reactor of claim 1.
前記炉心は、外形が多角形状をなし、前記中性子反射部は、多角形状をなす前記炉心の複数の平面部に対向して配置される、
請求項1または請求項2に記載の原子炉。
The core has a polygonal outer shape, and the neutron reflecting portion is disposed opposite a plurality of planar portions of the polygonal core.
A nuclear reactor according to claim 1 or 2.
前記中性子反射部は、多角形状をなす前記炉心の複数の平面部に対向して複数配置され、前記中性子吸収部は、複数の前記中性子反射部に対応して複数設けられる、
請求項3に記載の原子炉。
The neutron reflecting portion is arranged in a plurality of positions facing a plurality of planar portions of the polygonal core, and the neutron absorbing portion is provided in a plurality of positions corresponding to the plurality of neutron reflecting portions.
4. The nuclear reactor of claim 3.
前記中性子吸収部は、前記第2位置と、前記第2位置に対して前記炉心の周方向に隣接する前記中性子反射部に隠れて前記炉心に対向しない前記第1位置との間で移動可能である、
請求項4に記載の原子炉。
The neutron absorbing unit is movable between the second position and the first position where the neutron absorbing unit is hidden by the neutron reflecting unit adjacent to the second position in the circumferential direction of the core and does not face the core.
5. The nuclear reactor of claim 4.
前記第1位置と前記第2位置との間で前記中性子吸収部を移動自在に案内するレールが設けられる、
請求項4に記載の原子炉。
A rail is provided to movably guide the neutron absorbing unit between the first position and the second position.
5. The nuclear reactor of claim 4.
核燃料から構成される炉心の外側に対向する中性子反射部と中性子吸収部とを有する制御部が配置される原子炉において、
前記制御部により前記中性子吸収部を前記炉心に対向しない第1位置と前記炉心と前記中性子反射部との間に位置する第2位置との間で移動することで前記炉心の反応度を制御する、
原子炉の制御方法。
In a nuclear reactor, a control unit having a neutron reflector and a neutron absorber facing the outside of a core made of nuclear fuel is disposed,
the control unit controls the reactivity of the core by moving the neutron absorbing unit between a first position not facing the core and a second position located between the core and the neutron reflecting unit.
How to control a nuclear reactor.
JP2023093341A 2023-06-06 2023-06-06 Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor Pending JP2024175507A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023093341A JP2024175507A (en) 2023-06-06 2023-06-06 Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023093341A JP2024175507A (en) 2023-06-06 2023-06-06 Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024175507A true JP2024175507A (en) 2024-12-18

Family

ID=93893001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023093341A Pending JP2024175507A (en) 2023-06-06 2023-06-06 Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024175507A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101930615B1 (en) Small load-following nuclear power generation system using heat deformation of reflector caused by thermal expansion phenomenon
KR102121078B1 (en) Compact nuclear power generation system
CN110211709B (en) Heat Pipe Alkali Metal Conversion Integrated Reactor
US8295425B2 (en) Fast reactor having reactivity control reflector
CN113436756A (en) Compact type space reactor core structure suitable for passive start
CN110310748B (en) Integrated Thermoelectric Reactor with Turbine
CN109859861A (en) A coolant-free ultra-compact space reactor core based on carbon nanotubes
JP7390212B2 (en) Nuclear reactors and reactor control methods
JP2024175507A (en) Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor
CN110111912A (en) Spontaneous evaporation metal MHD integral reactor
JP5967790B1 (en) Load-following small nuclear power generation system using thermal deformation of reflector due to thermal expansion phenomenon
CN116030995B (en) Liquid heavy metal lead alloy coolant micro-reactor core
JP2024175506A (en) Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor
US20230386686A1 (en) Nuclear reactor
CN113494432A (en) Nuclear heat thermoacoustic power generation system
JP7386100B2 (en) Reactor
JP2024175508A (en) Nuclear reactor and method for controlling nuclear reactor
US20240013938A1 (en) Nuclear reactor
CN112289473A (en) A thermoacoustic power generation system
JPH02206794A (en) Liquid-metal cooled fast reactor
US20240079153A1 (en) Thermal bridge
JP2025007745A (en) High Temperature Gas-Cooled Reactors and High Temperature Gas-Cooled Reactor Systems
JP2024086010A (en) Reactor
JP2025008137A (en) High Temperature Gas-Cooled Reactors and High Temperature Gas-Cooled Reactor Systems
EP4305647A1 (en) Nuclear reactor and fuel