ヒートパイプ核分裂燃料部材
原子核分裂核燃料部材、システム、アプリケーション、装置、および方法に関する実施例を提供する。本発明の実施例は、原子核分裂核燃料部材、ヒートパイプアッセンブリー、ヒートパイプ、原子核分裂核燃料部材の製造方法、およびヒートパイプアッセンブリーの製造方法などを含む。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、核分裂燃料部材、並びに、核分裂燃料部材に関するシステム、アプリケーション、装置および方法に関する。
【０００２】
〔発明の概要〕
本明細書では、核分裂燃料部材、並びに、核分裂燃料部材に関するシステム、アプリケーション、装置および方法の実施例を提示する。本発明の実施例および概念は、核分裂燃料部材、ヒートパイプ部品、ヒートパイプ、核分裂燃料部材の製造方法、ヒートパイプ部品の製造方法などを含むが、これに限定されるものではない。
【０００３】
上記の概要は単なる例示であり、本発明を限定するものではない。また、上記の概念、実施例および特徴に加えて、図面および下記の詳細な説明を参酌することにより、更なる概念、実施例および特徴が明白になるであろう。
【０００４】
〔図面の簡単な説明〕
図１Ａは、一実施形態に係る核分裂燃料部材の概略的な外観を示す斜視図である。
【０００５】
図１Ｂは、図１Ａで示される核分裂燃料部材の細部の概略的な外観を示す斜視図である。
【０００６】
図２Ａは、核分裂燃料部材の一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【０００７】
図２Ｂは、核分裂燃料部材の別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【０００８】
図２Ｃは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【０００９】
図２Ｄは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１０】
図３Ａは、図２Ａ〜２Ｄで示した核分裂燃料部材の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【００１１】
図３Ｂは、図３Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【００１２】
図４Ａは、ヒートパイプの一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１３】
図４Ｂは、ヒートパイプの別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１４】
図４Ｃは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１５】
図４Ｄは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１６】
図５Ａは、図４Ａ〜４Ｄで示したヒートパイプの形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【００１７】
図５Ｂは、図５Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【００１８】
図５Ｃは、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【００１９】
図６は、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００２０】
図７Ａは、核分裂燃料部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００２１】
図７Ｂは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２２】
図７Ｃは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２３】
図７Ｄは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２４】
図７Ｅは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２５】
図７Ｆは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２６】
図７Ｇは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２７】
図７Ｈは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２８】
図７Ｉは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２９】
図８Ａは、ヒートパイプ部品の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００３０】
図８Ｂは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３１】
図８Ｃは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３２】
図８Ｄは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３３】
図８Ｅは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３４】
図８Ｆは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３５】
図８Ｇは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３６】
図８Ｈは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３７】
〔詳細な説明〕
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照する。これらの図面は、詳細な説明の一部をなす。図面において、明細書中で異なるものを指示していない場合、同じ部材には同じ符号を付している。詳細な説明、図面および特許請求の範囲で述べる実施例は、本発明を限定するものではない。ここで述べた主題の目的および趣旨から逸脱しない範囲で、他の実施例や変形例を用いてもよい。
【００３８】
上記の概略のように、本発明の実施形態は、核分裂燃料部材、並びに、核分裂燃料部材に関するシステム、アプリケーション、装置および方法を提供するものである。本発明の実施形態および概念は、核分裂燃料部材、ヒートパイプ部品、ヒートパイプ、核分裂燃料部材の製造方法、ヒートパイプ部品の製造方法などを含むが、これに限定されるものではない。
【００３９】
上記の概略のように、限定されない実施例として、少なくとも一つのヒートパイプが配置された核分裂燃料部材であってもよいし、核分裂燃料部材を有するヒートパイプであってもよい。
【００４０】
図１Ａを参照して一実施例としての核分裂燃料部材１０を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。核分裂燃料部材１０は核分裂燃料材料１２を含む。核分裂燃料材料１２の中には、ヒートパイプの少なくとも一部１４（図中では破線で示す）が配置されている。
【００４１】
核分裂燃料材料１２は特に限定されるものでない。核分裂燃料材料１２は、特定のアプリケーションにとって望まれるあらゆるタイプの核分裂燃料材料であってもよい。したがって、核分裂燃料材料１２は、金属、化合物、合金、あるいはこれらの組み合わせの形態であってもよい。核分裂燃料材料１２は、中性子スペクトルを用いるいかなるタイプの核分裂原子炉で使用されてもよい。例えば、核分裂燃料材料１２は、熱中性子スペクトルを有する核分裂原子炉で使用されてもよい。また、核分裂燃料材料１２は、高速中性子スペクトルを有する核分裂原子炉で使用されてもよい。
【００４２】
また、核分裂燃料材料１２は、増殖炉で使用されてもよい。上記増殖炉としては、例えば核分裂爆燃波高速増殖炉のような高速増殖炉が挙げられるが、これに限定されるものではない。核分裂爆燃波高速増殖炉については、米国特許出願番号１１／６０５，９４３（発明の名称：「AUTOMATED NUCLEAR POWER REACTOR FOR LONG-TERM OPERATION」、発明者：RODERICK A. HYDE, MURIEL Y. ISHIKAWA, NATHAN P. MYHRVOLD, AND LOWEILL. WOOD, JR. 、出願日：２００６年１１月２８日）に示されている。核分裂燃料材料１２は、核分裂性物質および／または燃料親物質を含んでいてもよい。例えば、核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕおよび／または２３９Ｐｕを含んでいてもよい。また、燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび／または２３８Ｕを含んでいてもよい。
【００４３】
また、核分裂燃料部材１０の配置は何ら限定されるものではない。本明細書で図示される配置構成は、例示した目的のためだけに使用されるものである。核分裂燃料部材１０の配置構成は、特定の配置に限定されるものではない。
【００４４】
図１Ｂに示されるように、核分裂燃料材料１２に孔１８を形成してもよい。孔１８は、核分裂燃料材料１２の少なくとも一部１４を通る通路であってもよい。また、孔１８の表面２０は、ヒートパイプ１６（図１Ａ）の一部１４（図１Ａ）の壁であってもよい。孔１８は、何らかの適切な方法で形成される。例えば、孔１８は、核分裂燃料材料１２を何らかの方法で機械的に加工することで所望の形状に形成される。例えば、ドリル加工（drilling）、切削加工（milling）、プレス加工（stamping）などの方法を用いてもよい。または、心棒（mandrel）のような形状を有する型の周囲に核分裂燃料材料１２の少なくとも一部２２を形成することにより孔１８を形成してもよい。なお、ここでは心棒を例示したがこれに限定されるものではない。このような形成は、溶接（welding）、鋳造（casting）、電気めっき、プレス、モールディングなどの所望の方法で実現することができる。ただし、これらの方法に限定されるものではない。
【００４５】
図２Ａ〜図２Ｄに示すように、ヒートパイプ１６の壁２４は核分裂燃料材料１２の孔１８から延びており、表面２０の延長部分としての役割を果たす。孔１８は実質的に密閉されていてもよい。壁２４は、高温操作および／または中性子束環境に適した所望の材料で作製される。壁２４は、特に限定されるものではないが、鋼、ニオブ、バナジウム、チタニウム、耐火性金属、および／または、耐火性合金の何れか一つまたは複数により作製されてもよい。耐火性金属の例としては、ニオブ、タンタル、タングステン、ハフニウム、レニウム、または、モリブデンがあるが、これに限定されるものではない。耐火性合金の例としては、米国特許公報６，９０２，８０９号に開示されているようなレニウム−タンタル合金や、タンタル合金Ｔ−１１１、モリブデン合金ＴＺＭ、タングステン合金ＭＴ−１８５、ニオブ合金Ｎｂ−１Ｚｒなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
ヒートパイプ１６の毛管構造２６は孔１８の少なくとも一部の内部に形成される。ツまり、表面２０は毛管構造２６の一部を囲む壁となる。毛管構造２６は、核分裂燃料材料１２の外部に配置され、壁２４により囲まれたヒートパイプ１６の内部に形成されていてもよい。毛管構造は灯心（wick）を有していてもよい。上記灯心としては、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、カーボン、および、耐火性金属などの所望の適した材料で作製される。
【００４７】
図３Ａおよび図３Ｂに概略的に示したように、毛管構造２６は軸の回りに設けられた複数の溝２８であってもよい。各溝２８はランド（land）３０によって分離されている。溝２８の内部に複数の溝３２を更に設けてもよい。各溝３２は、２つのランド３４により、あるいはランド３０の１つとランド３４の１つとにより、互いに分離されている。溝２８および溝３２の形成方法については、特に限定されるものではないが、例えば、機械加工、エッチング、鋳造、絞り加工、あるいは他の方法などを用いることができる。
【００４８】
図２Ａ〜図２Ｄおよび図３Ｂに示したように、作動流体３６（図３Ｂ参照）はヒートパイプ１６内に供給される。作動流体３６は蒸発可能かつ凝縮可能である。作動流体３６としては、特に限定されるものではないが、例えば、リチウム（７Ｌｉ）、ナトリウム、カリウムなどを用いることができる。図２Ａ〜図２Ｄに示した例では、ヒートパイプ１６は、蒸発部３８と凝縮部４０とを含んでいる。図２Ａおよび図２Ｃに示したように、蒸発部３８は、完全にあるいは実質的に原子核分裂燃料材料１２内に配置されていてもよい。ただし、蒸発部３８は、必ずしも、完全にあるいは実質的に原子核分裂燃料材料１２内に配置される必要はない。図２Ｂおよび図２Ｄに示したように、蒸発部３８の少なくとも一部が原子核分裂燃料材料１２の外部に配置されていてもよい。図２Ａ〜図２Ｄに示したように、凝縮部４０は完全に原子核分裂燃料材料１２の外部に配置されていていてもよい。しかしながら、これに限らず、凝縮部４０の一部または全部が原子核分裂燃料材料１２内に設けられていてもよい。図２Ａ〜図２Ｄに矢印４４で示したように、原子核分裂燃料材料１２からの熱は蒸発部４０に伝達される。蒸発部３８内の作動流体は、矢印４６で示したように、蒸発して液体から気体に相変化する。気体状態の作動流体３６は、矢印４８で示したように、ヒートパイプ１６内を蒸発部３８から凝縮部４０へ移動する（断熱部４２が設けられている場合には蒸発部３８から断熱部４２を介して凝縮部４０へ移動する）。凝縮部４０では、矢印５０で示したように、作動流体３６からの熱はヒートパイプ１６の外部へ伝達される。凝縮部４０内の作動流体３６は、矢印５２で示したように、凝縮して気体から液体へ相変化する。液体状態の作動流体３６は、矢印５４で示したように、毛管構造２６における毛管現象により凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。図４Ｃおよび図４Ｄのように断熱材４２が設けられている場合には、作動流体３６は、この断熱材４２を通って凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。
【００４９】
したがって、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ〜図２Ｄに示したヒートパイプアッセンブリー（ヒートパイプ構造体）は、ヒートパイプ１６および原子核分裂燃料材料１２を含むヒートパイプアッセンブリーであってもよい。上述したように、原子核分裂燃料材料１２にはヒートパイプ１６が不可欠であり、原子核分裂燃料材料１２はヒートパイプ１６と熱交換を行えるように配置されている。すなわち、原子核分裂燃料材料１２には孔１８が形成されており、この孔１８内にヒートパイプ１６の少なくとも一部１４が配置される。
【００５０】
図４Ａ〜図４Ｄに示すように、ヒートパイプアッセンブリー６０がヒートパイプ装置６２を備えていてもよい。このヒートパイプ装置６２は、壁部６３を備えている。
詳細は後述するが、原子核分裂燃料材料６４にはヒートパイプ装置６２が備えられており、原子核分裂燃料材料６４はヒートパイプ装置６２と熱交換を行えるように配置されている。
原子核分裂燃料材料６４としては上述した原子核分裂燃料材料１２（図１Ａ、図１Ｂ、および図２Ａ〜図２Ｄに示した原子核分裂燃料材料１２）と同様のものを用いることができる。ここではその詳細な説明は省略する。
【００５１】
ヒートパイプアッセンブリー６０は、原子核分裂核燃料部材１０（図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ、および図３Ｂ参照）と共通の特徴点をいくつか有している。共通の特徴点には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
ヒートパイプ装置６２には孔６６が設けられている。原子核分裂燃料材料６４はこの孔６６の少なくとも一部の内部に配置されていてもよい。例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、原子核分裂燃料材料６４は毛管構造２６内に配置されていてもよい。
【００５３】
ただし、原子核分裂燃料材料６４は、必ずしも毛管構造２６内に配置されている必要はなく、孔６６内のどの位置に配置されていてもよい。また、図５Ｃに示すように、原子核分裂燃料材料６４は孔６４内における、原子核分裂燃料材料６４を適切な位置に保持するための１または複数の支持構造６７上に配置されていてもよい。付加的な毛管構造２６ａが原子核分裂燃料材料６４の外面に設けられている。支持構造６７の少なくとも１つは、原子核分裂燃料材料６４の外面に設けられた毛管構造２６ａと孔６６の表面に設けられた毛管構造２６との間で毛管現象によって液体状態の作動流体を輸送することができる、流路や毛管構造などの液体の輸送構造である。
【００５４】
ヒートパイプ６２は、蒸発部３８および凝縮部４０を備えている。図４Ａおよび図４Ｃに示したように、原子核分裂燃料材料６４は、完全にあるいは実質的に蒸発部３８内に配置されていてもよい。ただし、蒸発部３８は、必ずしも、完全にあるいは実質的に原子核分裂燃料材料６４内に配置される必要はない。図４Ｂおよび図４Ｄに示したように、原子核分裂燃料材料６４の少なくとも一部が蒸発部３８の外部に配置されていてもよい。原子核分裂燃料材料６４が孔構造を有していてもよい。また、原子核分裂燃料材料６４は、焼結粉体燃料微細構造（sintered powdered fuel microstructure）、泡微細構造（foam microstructure）、高密度微細構造（high density microstructure）などを有していてもよい。
【００５５】
ヒートパイプ６２は毛管構造２６を備えている。毛管構造２６は、上述した構成と同様、表面６５におけるランド３０の間に形成された溝２８を含んでいてもよい。また、毛管構造２６は、上述した構成と同様、表面６５におけるランド３０とランド３４との間に形成された溝３２を含んでいてもよい。また、孔構造は灯心を有していてもよい。
【００５６】
また、ヒートパイプアッセンブリー６０は、上述した構成と同様、作動流体３６を含んでいてもよい。また、ヒートパイプ装置６２は断熱部４２（図４Ｃおよび図４Ｄ参照）を含んでいてもよい。
【００５７】
図４Ａ〜図４Ｄに示したように、原子核分裂燃料材料６４からの熱は蒸発部４０に伝達される。蒸発部３８内の作動流体は、矢印４６で示したように蒸発し、液体から気体に相変化する。気体状態の作動流体３６は、矢印４８で示したように、ヒートパイプ装置６２内を蒸発部３８から凝縮部４０へ移動する。（図４Ｃおよび図４Ｄのように断熱部４２が設けられている場合には蒸発部３８から断熱部４２を介して凝縮部４０へ移動する）。凝縮部４０では、矢印５０で示したように、作動流体３６からの熱はヒートパイプ装置６２の外部へ伝達される。凝縮部４０内の作動流体３６は、矢印５２で示したように、凝縮して気体から液体へ相変化する。液体状態の作動流体３６は、矢印５４で示したように、毛管構造２６における毛管現象により凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。図４Ｃおよび図４Ｄのように断熱材４２が設けられている場合には、作動流体３６は、この断熱材４２を通って凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。
【００５８】
図６に示したように、ヒートパイプ装置６２ａが少なくとも１層の構造材料層６８および少なくとも１層の原子核分裂燃料材料層６４ａを有する壁部６３ａを備えていてもよい。原子核分裂燃料材料層６４ａは孔６６の外部に配置されていてもよい。なお、簡潔かつ明瞭にするために、構造材料層６８および原子核分裂燃料材料層６４ａをそれぞれ１層だけ備えた構成を示しているが、これに限らず、構造材料層６８および原子核分裂燃料材料層６４ａの数は任意に設定してもよい。構造材料層６８は、鋼、ニオブ、バナジウム、チタン、耐火性金属、耐火性合金、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。耐火性金属としては、例えば、ニオブ、タンタル、タングステン、ハフニウム、レニウム、あるいはモリブデンなどが挙げられる。耐火性合金としては、例えば、ＵＳ特許公報6902809に開示されているレニウム−タンタル合金、タンタル合金Ｔ−１１１、モリブデン合金ＴＺＭ、タングステン合金ＭＴ−１８５、ニオブ合金Ｎｂ−１Ｚｒなどを用いることができる。
【００５９】
原子核分裂燃料材料層６４ａは、完全にあるいは実質的に蒸発部３８内に配置されていてもよい。また、原子核分裂燃料材料層６４ａにおける１または複数の層が、断熱部（断熱部が設けられている場合）の少なくとも一部、および／または凝縮部の少なくとも一部に設けられていてもよい。
【００６０】
次に、上述した原子核分裂核燃料部材およびヒートパイプの製造方法について説明する。
【００６１】
以下に、処理の流れを示す一連のフローチャートを示す。理解を容易にするために、最初のフローチャートに全体像を示し、以降のフローチャートで変形例および／または上記全体像のサブステップや追加ステップなどの拡張例を示す。当業者であれば、本明細書に示す実施例（例えば最初の全体像を示すフローチャートおよびその後の追加例や詳細例を示すフローチャート）に基づいて、様々な実装例を容易かつ迅速に理解できるだろう。また、当業者であれば、本明細書に示す実施例がモジュール設計の典型例を示すものであることを理解できるだろう。
【００６２】
図７Ａは、原子核分裂核燃料部材の製造方法８０を示している。製造方法８０では、まずブロック８２で処理を開始する。次に、ブロック８４において、原子核分裂核燃料材料を供給する。次に、ブロック８６において、原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する。そして、ブロック８８で処理を終了する。
【００６３】
ブロック８６における原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する処理は、図７Ｂに示すように、更なるプロセスを含んでいてもよい。
例えば、ブロック９０において原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部に孔を形成し、ブロック９２において上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成し、ブロック９４において作動流体を上記孔に配置してもよい。
【００６４】
ブロック９０の原子核分裂核燃料材料内に孔を形成する処理を、図７Ｃのブロック９６に示すように、機械加工によって行ってもよい。また、ブロック９６における機械加工は、ドリル加工、切削加工、プレス加工、あるいはその他の方法によって行ってもよい。
【００６５】
また、ブロック９０の原子核分裂核燃料材料内に孔を形成する処理は、図７Ｄのブロック９８に示すように、原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部の周囲の形状を加工する処理（限定されるものではないが、例えば心棒形状に加工する処理）を含んでいてもよい。この処理は、例えば、溶接、鋳造、電気メッキ、圧延、型枠成型、あるいはその他の方法によって行われてもよい。
【００６６】
また、ブロック９２の上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、図７Ｅのブロック１００に示すように、上記孔の表面に複数の溝を形成する処理を含んでいてもよい。また、ブロック１００における上記孔の表面に複数の溝を形成する処理は、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工、あるいはその他の方法で行うことができる。
【００６７】
また、ブロック９２の上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、図７Ｆのブロック１０２に示すように、上記孔の少なくとも一部に灯心を形成する処理であってもよい。
【００６８】
また、ブロック８６において原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する処理の前に、図７Ｇのブロック１０４に示すように、予め設定されている原子核分裂核燃料部材の出力生成能力に基づいて上記孔のサイズを決定するようにしてもよい。一例として、上記孔の断面積を予め設定された原子核分裂核燃料部材の出力生成値を作動流体における特定の軸方向の熱流量で除算した値に応じて選択してもよい。
【００６９】
図７Ｈに示すように、ブロック８６において原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する前に、ブロック１０６で予め設計されている作動流体の伝熱特性に基づいて上記孔のサイズを決定するようにしてもよい。例えば、上記孔の断面積をヒートパイプ作動流体からの熱輸送能力の設計値を達成できるように選択してもよい。また、この選択は、作動流体の運用上の蒸気密度、蒸発潜熱、および流速（あるいはマッハ数）を考慮して行ってもよい。また、上記孔の側面の寸法を蒸気流の設計上のレイノルズ数を提供するように選択してもよい。
【００７０】
図７Ｉに示すように、ブロック８６において原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する前に、ブロック１０８で揮発性の核分裂生成物に基づいて上記孔のサイズを決定するようにしてもよい。例えば、上記孔の容積を、当該容積内での特定量の気体の核分裂生成物の生成による圧力上昇に基づいて選択するようにしてもよい。また、上記孔の容積を、ヒートパイプの伝熱特性上の当該容積内における特定量の気体の核分裂生成物の慣性の影響に応じて選択するようにしてもよい。
【００７１】
図８Ａは、ヒートパイプアッセンブリーの製造方法１１０を示している。この製造方法１１０では、まずブロック１１２で処理を開始する。次に、ブロック１１４においてヒートパイプ装置を準備する。次に、ブロック１１６において原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と一体化させてこのヒートパイプ装置と熱交換可能にする。そして、ブロック１１８で処理を終了する。
【００７２】
図８Ｂに示すように、ヒートパイプ装置を準備するブロック１１４は更なる工程を含んでいてもよい。例えば、ブロック１２０において壁部を有するヒートパイプ本体を準備し、ブロック１２２において上記壁部の少なくとも一部に孔を設け、ブロック１２４において上記孔の少なくとも一部に毛管構造を設け、ブロック１２６において上記孔内に作動流体を導入するようにしてもよい。
【００７３】
図８Ｃに示すように、ブロック１１６における原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と熱交換できるようにする処理は、上記壁部の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置するブロック１２８を含んでいてもよい。また、図８Ｄに示すように、ブロック１１６における原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と熱交換できるようにする処理は、上記孔の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置するブロック１３０を含んでいてもよい。
【００７４】
図８Ｅに示すように、ブロック１２２は機械加工によって壁部に孔を設けるブロック１３２であってもよい。上記機械加工１３３は、特に限定されるものではないが、例えば、ドリル加工、切削加工、プレス加工、あるいはその他の方法であってもよい。
【００７５】
図８Ｆに示すように、ブロック１２２における壁部の少なくとも一部に孔を設ける処理は、型（例えば心棒など）のまわりに壁部を形成するブロック１３４によって行ってもよい。また、溶接、鋳造、電気めっき、プレス、モールディングなどを用いて行ってもよい。
【００７６】
図８Ｇに示すように、ブロック１２４における孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、上記孔の表面に複数の溝を形成するブロック１３６を含んでいてもよい。また、ブロック１３６における上記孔の表面に複数の溝を形成する処理は、特に限定されるものではないが、例えば、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工などによって行ってもよい。
【００７７】
図８Ｈに示すように、ブロック１２４における孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、上記孔の少なくとも一部に灯心を設けるブロック１３８を含んでいていてもよい。
【００７８】
本明細書に開示した構成要素（例えばブロック）、装置、および物、並びにそれらに関する説明は本発明を明瞭にするための例示であり、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、様々な変更を施してもよいことは当業者であれば容易に理解できるだろう。すなわち、上述した各例およびその説明は、本発明のより一般的な例を示すことを意図したものである。また、本明細書における例示はそれらの種類を示すためのものであって、それらの例示に含まれない構成要素（例えばブロック）、装置、および物、並びにそれらの説明の適用を制限することを意図したものではない。また、本明細書において単数形および／または複数形で記載した用語は、数量を限定するものではなく、状況および／または適用方法に応じて、複数から単数まで、および／または単数から複数まで適宜変換可能である。単数／複数の変換例については自明なのでここではその例示は省略する。
【００７９】
本明細書には本発明の特定の実施例を開示しているが、これらの開示に基づいて、本発明の主題および概念から逸脱しない範囲で変更および修正を行ってもよいことは当業者にとって自明である。また、特許請求の範囲に示した事項は、本発明の主題および概念の範囲内でそのような変更および修正を施したものであり、本明細書に記載した範囲内のものである。また、本発明の範囲は請求項の記載によって定義されている。
【００８０】
また、本明細書および請求項に記載されている用語は開放型用語（open term）である（例えば、「〜を含んでいる」という用語は「〜を含んでいるが、それのみに限定されない」という意味であり、「〜を有する」という用語は「〜を有するが、それのみに限定されない」という意味であり、「〜を含む」という用語は「〜を含んでいるが、それのみに限定されない」という意味である）。また、特定の数量を意図している場合には請求項においてそれを明示しており、請求項において数量を明示していない場合には数量は限定されない。例えば、同じ請求項内において「少なくとも１」あるいは「１以上」という表現がある場合、当該請求項内において同じ部材に不定冠詞（”ａ”および／または”ａｎ”）が付されている場合には、「少なくとも１」あるいは「１以上」と解釈すべきである。不定冠詞が付されている場合も同様である。なお、請求項において数量が明示されている場合（例えば「少なくとも２つ」あるいは「２以上」といった他の修飾語を用いずに「２つ」とのみ記載されているような場合）には当該数量を意味すると解釈すべきである。また、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」といった表現が用いられている場合、当該表現は当業者の慣例に基づいて解釈されるべきである（例えば、「Ａ，Ｂ，およびＣの少なくとも１つを有するシステム」という記載は、Ａのみを有するシステム、Ｂのみを有するシステム、Ｃのみを有するシステム、ＡとＢとを有するシステム、ＡとＣとを有するシステム、ＢとＣとを有するシステム、および／または、ＡとＢとＣとを有するシステムなどを含む。）。また、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」といった表現が用いられている場合、当該表現は当業者の慣例に基づいて解釈されるべきである（例えば、「Ａ，Ｂ，またはＣの少なくとも１つを有するシステム」という記載は、Ａのみを有するシステム、Ｂのみを有するシステム、Ｃのみを有するシステム、ＡとＢとを有するシステム、ＡとＣとを有するシステム、ＢとＣとを有するシステム、および／または、ＡとＢとＣとを有するシステムなどを含む。）。また、明細書、請求項、および図面における「および／または」という記載は、２つのタームのうちの１つ、２つのタームのうちの一方、あるいは２つのタームの両方を意味し得る。例えば、「Ａおよび／またはＢ」という記載は、「ＡまたはＢ」という意味と「ＡおよびＢ」という意味とを含む。
【００８１】
本明細書には様々な実施例を示したが、他の実施例も実現可能であることは当業者にとって自明である。すなわち、本明細書に示した様々な実施例は本発明の一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲および精神は請求項の記載によって定義されている。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１Ａ】図１Ａは、一実施形態に係る核分裂燃料部材の概略的な外観を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａで示される核分裂燃料部材の細部の概略的な外観を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、核分裂燃料部材の一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、核分裂燃料部材の別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２Ａ〜２Ｄで示した核分裂燃料部材の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ヒートパイプの一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ヒートパイプの別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａ〜４Ｄで示したヒートパイプの形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【図６】図６は、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、核分裂燃料部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｃ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｄ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｅ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｆ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｇ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｈ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｉ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ａ】ヒートパイプ部品の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｃ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｄ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｅ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｆ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｇ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｈ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、核分裂燃料部材、並びに、核分裂燃料部材に関するシステム、アプリケーション、装置および方法に関する。
【０００２】
〔発明の概要〕
本明細書では、核分裂燃料部材、並びに、核分裂燃料部材に関するシステム、アプリケーション、装置および方法の実施例を提示する。本発明の実施例および概念は、核分裂燃料部材、ヒートパイプ部品、ヒートパイプ、核分裂燃料部材の製造方法、ヒートパイプ部品の製造方法などを含むが、これに限定されるものではない。
【０００３】
上記の概要は単なる例示であり、本発明を限定するものではない。また、上記の概念、実施例および特徴に加えて、図面および下記の詳細な説明を参酌することにより、更なる概念、実施例および特徴が明白になるであろう。
【０００４】
〔図面の簡単な説明〕
図１Ａは、一実施形態に係る核分裂燃料部材の概略的な外観を示す斜視図である。
【０００５】
図１Ｂは、図１Ａで示される核分裂燃料部材の細部の概略的な外観を示す斜視図である。
【０００６】
図２Ａは、核分裂燃料部材の一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【０００７】
図２Ｂは、核分裂燃料部材の別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【０００８】
図２Ｃは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【０００９】
図２Ｄは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１０】
図３Ａは、図２Ａ〜２Ｄで示した核分裂燃料部材の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【００１１】
図３Ｂは、図３Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【００１２】
図４Ａは、ヒートパイプの一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１３】
図４Ｂは、ヒートパイプの別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１４】
図４Ｃは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１５】
図４Ｄは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００１６】
図５Ａは、図４Ａ〜４Ｄで示したヒートパイプの形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【００１７】
図５Ｂは、図５Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【００１８】
図５Ｃは、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【００１９】
図６は、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【００２０】
図７Ａは、核分裂燃料部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００２１】
図７Ｂは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２２】
図７Ｃは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２３】
図７Ｄは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２４】
図７Ｅは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２５】
図７Ｆは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２６】
図７Ｇは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２７】
図７Ｈは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２８】
図７Ｉは、図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００２９】
図８Ａは、ヒートパイプ部品の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００３０】
図８Ｂは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３１】
図８Ｃは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３２】
図８Ｄは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３３】
図８Ｅは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３４】
図８Ｆは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３５】
図８Ｇは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３６】
図８Ｈは、図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【００３７】
〔詳細な説明〕
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照する。これらの図面は、詳細な説明の一部をなす。図面において、明細書中で異なるものを指示していない場合、同じ部材には同じ符号を付している。詳細な説明、図面および特許請求の範囲で述べる実施例は、本発明を限定するものではない。ここで述べた主題の目的および趣旨から逸脱しない範囲で、他の実施例や変形例を用いてもよい。
【００３８】
上記の概略のように、本発明の実施形態は、核分裂燃料部材、並びに、核分裂燃料部材に関するシステム、アプリケーション、装置および方法を提供するものである。本発明の実施形態および概念は、核分裂燃料部材、ヒートパイプ部品、ヒートパイプ、核分裂燃料部材の製造方法、ヒートパイプ部品の製造方法などを含むが、これに限定されるものではない。
【００３９】
上記の概略のように、限定されない実施例として、少なくとも一つのヒートパイプが配置された核分裂燃料部材であってもよいし、核分裂燃料部材を有するヒートパイプであってもよい。
【００４０】
図１Ａを参照して一実施例としての核分裂燃料部材１０を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。核分裂燃料部材１０は核分裂燃料材料１２を含む。核分裂燃料材料１２の中には、ヒートパイプの少なくとも一部１４（図中では破線で示す）が配置されている。
【００４１】
核分裂燃料材料１２は特に限定されるものでない。核分裂燃料材料１２は、特定のアプリケーションにとって望まれるあらゆるタイプの核分裂燃料材料であってもよい。したがって、核分裂燃料材料１２は、金属、化合物、合金、あるいはこれらの組み合わせの形態であってもよい。核分裂燃料材料１２は、中性子スペクトルを用いるいかなるタイプの核分裂原子炉で使用されてもよい。例えば、核分裂燃料材料１２は、熱中性子スペクトルを有する核分裂原子炉で使用されてもよい。また、核分裂燃料材料１２は、高速中性子スペクトルを有する核分裂原子炉で使用されてもよい。
【００４２】
また、核分裂燃料材料１２は、増殖炉で使用されてもよい。上記増殖炉としては、例えば核分裂爆燃波高速増殖炉のような高速増殖炉が挙げられるが、これに限定されるものではない。核分裂爆燃波高速増殖炉については、米国特許出願番号１１／６０５，９４３（発明の名称：「AUTOMATED NUCLEAR POWER REACTOR FOR LONG-TERM OPERATION」、発明者：RODERICK A. HYDE, MURIEL Y. ISHIKAWA, NATHAN P. MYHRVOLD, AND LOWEILL. WOOD, JR. 、出願日：２００６年１１月２８日）に示されている。核分裂燃料材料１２は、核分裂性物質および／または燃料親物質を含んでいてもよい。例えば、核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕおよび／または２３９Ｐｕを含んでいてもよい。また、燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび／または２３８Ｕを含んでいてもよい。
【００４３】
また、核分裂燃料部材１０の配置は何ら限定されるものではない。本明細書で図示される配置構成は、例示した目的のためだけに使用されるものである。核分裂燃料部材１０の配置構成は、特定の配置に限定されるものではない。
【００４４】
図１Ｂに示されるように、核分裂燃料材料１２に孔１８を形成してもよい。孔１８は、核分裂燃料材料１２の少なくとも一部１４を通る通路であってもよい。また、孔１８の表面２０は、ヒートパイプ１６（図１Ａ）の一部１４（図１Ａ）の壁であってもよい。孔１８は、何らかの適切な方法で形成される。例えば、孔１８は、核分裂燃料材料１２を何らかの方法で機械的に加工することで所望の形状に形成される。例えば、ドリル加工（drilling）、切削加工（milling）、プレス加工（stamping）などの方法を用いてもよい。または、心棒（mandrel）のような形状を有する型の周囲に核分裂燃料材料１２の少なくとも一部２２を形成することにより孔１８を形成してもよい。なお、ここでは心棒を例示したがこれに限定されるものではない。このような形成は、溶接（welding）、鋳造（casting）、電気めっき、プレス、モールディングなどの所望の方法で実現することができる。ただし、これらの方法に限定されるものではない。
【００４５】
図２Ａ〜図２Ｄに示すように、ヒートパイプ１６の壁２４は核分裂燃料材料１２の孔１８から延びており、表面２０の延長部分としての役割を果たす。孔１８は実質的に密閉されていてもよい。壁２４は、高温操作および／または中性子束環境に適した所望の材料で作製される。壁２４は、特に限定されるものではないが、鋼、ニオブ、バナジウム、チタニウム、耐火性金属、および／または、耐火性合金の何れか一つまたは複数により作製されてもよい。耐火性金属の例としては、ニオブ、タンタル、タングステン、ハフニウム、レニウム、または、モリブデンがあるが、これに限定されるものではない。耐火性合金の例としては、米国特許公報６，９０２，８０９号に開示されているようなレニウム−タンタル合金や、タンタル合金Ｔ−１１１、モリブデン合金ＴＺＭ、タングステン合金ＭＴ−１８５、ニオブ合金Ｎｂ−１Ｚｒなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
ヒートパイプ１６の毛管構造２６は孔１８の少なくとも一部の内部に形成される。ツまり、表面２０は毛管構造２６の一部を囲む壁となる。毛管構造２６は、核分裂燃料材料１２の外部に配置され、壁２４により囲まれたヒートパイプ１６の内部に形成されていてもよい。毛管構造は灯心（wick）を有していてもよい。上記灯心としては、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、カーボン、および、耐火性金属などの所望の適した材料で作製される。
【００４７】
図３Ａおよび図３Ｂに概略的に示したように、毛管構造２６は軸の回りに設けられた複数の溝２８であってもよい。各溝２８はランド（land）３０によって分離されている。溝２８の内部に複数の溝３２を更に設けてもよい。各溝３２は、２つのランド３４により、あるいはランド３０の１つとランド３４の１つとにより、互いに分離されている。溝２８および溝３２の形成方法については、特に限定されるものではないが、例えば、機械加工、エッチング、鋳造、絞り加工、あるいは他の方法などを用いることができる。
【００４８】
図２Ａ〜図２Ｄおよび図３Ｂに示したように、作動流体３６（図３Ｂ参照）はヒートパイプ１６内に供給される。作動流体３６は蒸発可能かつ凝縮可能である。作動流体３６としては、特に限定されるものではないが、例えば、リチウム（７Ｌｉ）、ナトリウム、カリウムなどを用いることができる。図２Ａ〜図２Ｄに示した例では、ヒートパイプ１６は、蒸発部３８と凝縮部４０とを含んでいる。図２Ａおよび図２Ｃに示したように、蒸発部３８は、完全にあるいは実質的に原子核分裂燃料材料１２内に配置されていてもよい。ただし、蒸発部３８は、必ずしも、完全にあるいは実質的に原子核分裂燃料材料１２内に配置される必要はない。図２Ｂおよび図２Ｄに示したように、蒸発部３８の少なくとも一部が原子核分裂燃料材料１２の外部に配置されていてもよい。図２Ａ〜図２Ｄに示したように、凝縮部４０は完全に原子核分裂燃料材料１２の外部に配置されていていてもよい。しかしながら、これに限らず、凝縮部４０の一部または全部が原子核分裂燃料材料１２内に設けられていてもよい。図２Ａ〜図２Ｄに矢印４４で示したように、原子核分裂燃料材料１２からの熱は蒸発部４０に伝達される。蒸発部３８内の作動流体は、矢印４６で示したように、蒸発して液体から気体に相変化する。気体状態の作動流体３６は、矢印４８で示したように、ヒートパイプ１６内を蒸発部３８から凝縮部４０へ移動する（断熱部４２が設けられている場合には蒸発部３８から断熱部４２を介して凝縮部４０へ移動する）。凝縮部４０では、矢印５０で示したように、作動流体３６からの熱はヒートパイプ１６の外部へ伝達される。凝縮部４０内の作動流体３６は、矢印５２で示したように、凝縮して気体から液体へ相変化する。液体状態の作動流体３６は、矢印５４で示したように、毛管構造２６における毛管現象により凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。図４Ｃおよび図４Ｄのように断熱材４２が設けられている場合には、作動流体３６は、この断熱材４２を通って凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。
【００４９】
したがって、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ〜図２Ｄに示したヒートパイプアッセンブリー（ヒートパイプ構造体）は、ヒートパイプ１６および原子核分裂燃料材料１２を含むヒートパイプアッセンブリーであってもよい。上述したように、原子核分裂燃料材料１２にはヒートパイプ１６が不可欠であり、原子核分裂燃料材料１２はヒートパイプ１６と熱交換を行えるように配置されている。すなわち、原子核分裂燃料材料１２には孔１８が形成されており、この孔１８内にヒートパイプ１６の少なくとも一部１４が配置される。
【００５０】
図４Ａ〜図４Ｄに示すように、ヒートパイプアッセンブリー６０がヒートパイプ装置６２を備えていてもよい。このヒートパイプ装置６２は、壁部６３を備えている。
詳細は後述するが、原子核分裂燃料材料６４にはヒートパイプ装置６２が備えられており、原子核分裂燃料材料６４はヒートパイプ装置６２と熱交換を行えるように配置されている。
原子核分裂燃料材料６４としては上述した原子核分裂燃料材料１２（図１Ａ、図１Ｂ、および図２Ａ〜図２Ｄに示した原子核分裂燃料材料１２）と同様のものを用いることができる。ここではその詳細な説明は省略する。
【００５１】
ヒートパイプアッセンブリー６０は、原子核分裂核燃料部材１０（図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ、および図３Ｂ参照）と共通の特徴点をいくつか有している。共通の特徴点には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
ヒートパイプ装置６２には孔６６が設けられている。原子核分裂燃料材料６４はこの孔６６の少なくとも一部の内部に配置されていてもよい。例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、原子核分裂燃料材料６４は毛管構造２６内に配置されていてもよい。
【００５３】
ただし、原子核分裂燃料材料６４は、必ずしも毛管構造２６内に配置されている必要はなく、孔６６内のどの位置に配置されていてもよい。また、図５Ｃに示すように、原子核分裂燃料材料６４は孔６４内における、原子核分裂燃料材料６４を適切な位置に保持するための１または複数の支持構造６７上に配置されていてもよい。付加的な毛管構造２６ａが原子核分裂燃料材料６４の外面に設けられている。支持構造６７の少なくとも１つは、原子核分裂燃料材料６４の外面に設けられた毛管構造２６ａと孔６６の表面に設けられた毛管構造２６との間で毛管現象によって液体状態の作動流体を輸送することができる、流路や毛管構造などの液体の輸送構造である。
【００５４】
ヒートパイプ６２は、蒸発部３８および凝縮部４０を備えている。図４Ａおよび図４Ｃに示したように、原子核分裂燃料材料６４は、完全にあるいは実質的に蒸発部３８内に配置されていてもよい。ただし、蒸発部３８は、必ずしも、完全にあるいは実質的に原子核分裂燃料材料６４内に配置される必要はない。図４Ｂおよび図４Ｄに示したように、原子核分裂燃料材料６４の少なくとも一部が蒸発部３８の外部に配置されていてもよい。原子核分裂燃料材料６４が孔構造を有していてもよい。また、原子核分裂燃料材料６４は、焼結粉体燃料微細構造（sintered powdered fuel microstructure）、泡微細構造（foam microstructure）、高密度微細構造（high density microstructure）などを有していてもよい。
【００５５】
ヒートパイプ６２は毛管構造２６を備えている。毛管構造２６は、上述した構成と同様、表面６５におけるランド３０の間に形成された溝２８を含んでいてもよい。また、毛管構造２６は、上述した構成と同様、表面６５におけるランド３０とランド３４との間に形成された溝３２を含んでいてもよい。また、孔構造は灯心を有していてもよい。
【００５６】
また、ヒートパイプアッセンブリー６０は、上述した構成と同様、作動流体３６を含んでいてもよい。また、ヒートパイプ装置６２は断熱部４２（図４Ｃおよび図４Ｄ参照）を含んでいてもよい。
【００５７】
図４Ａ〜図４Ｄに示したように、原子核分裂燃料材料６４からの熱は蒸発部４０に伝達される。蒸発部３８内の作動流体は、矢印４６で示したように蒸発し、液体から気体に相変化する。気体状態の作動流体３６は、矢印４８で示したように、ヒートパイプ装置６２内を蒸発部３８から凝縮部４０へ移動する。（図４Ｃおよび図４Ｄのように断熱部４２が設けられている場合には蒸発部３８から断熱部４２を介して凝縮部４０へ移動する）。凝縮部４０では、矢印５０で示したように、作動流体３６からの熱はヒートパイプ装置６２の外部へ伝達される。凝縮部４０内の作動流体３６は、矢印５２で示したように、凝縮して気体から液体へ相変化する。液体状態の作動流体３６は、矢印５４で示したように、毛管構造２６における毛管現象により凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。図４Ｃおよび図４Ｄのように断熱材４２が設けられている場合には、作動流体３６は、この断熱材４２を通って凝縮部４０から蒸発部３８へ戻される。
【００５８】
図６に示したように、ヒートパイプ装置６２ａが少なくとも１層の構造材料層６８および少なくとも１層の原子核分裂燃料材料層６４ａを有する壁部６３ａを備えていてもよい。原子核分裂燃料材料層６４ａは孔６６の外部に配置されていてもよい。なお、簡潔かつ明瞭にするために、構造材料層６８および原子核分裂燃料材料層６４ａをそれぞれ１層だけ備えた構成を示しているが、これに限らず、構造材料層６８および原子核分裂燃料材料層６４ａの数は任意に設定してもよい。構造材料層６８は、鋼、ニオブ、バナジウム、チタン、耐火性金属、耐火性合金、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。耐火性金属としては、例えば、ニオブ、タンタル、タングステン、ハフニウム、レニウム、あるいはモリブデンなどが挙げられる。耐火性合金としては、例えば、ＵＳ特許公報6902809に開示されているレニウム−タンタル合金、タンタル合金Ｔ−１１１、モリブデン合金ＴＺＭ、タングステン合金ＭＴ−１８５、ニオブ合金Ｎｂ−１Ｚｒなどを用いることができる。
【００５９】
原子核分裂燃料材料層６４ａは、完全にあるいは実質的に蒸発部３８内に配置されていてもよい。また、原子核分裂燃料材料層６４ａにおける１または複数の層が、断熱部（断熱部が設けられている場合）の少なくとも一部、および／または凝縮部の少なくとも一部に設けられていてもよい。
【００６０】
次に、上述した原子核分裂核燃料部材およびヒートパイプの製造方法について説明する。
【００６１】
以下に、処理の流れを示す一連のフローチャートを示す。理解を容易にするために、最初のフローチャートに全体像を示し、以降のフローチャートで変形例および／または上記全体像のサブステップや追加ステップなどの拡張例を示す。当業者であれば、本明細書に示す実施例（例えば最初の全体像を示すフローチャートおよびその後の追加例や詳細例を示すフローチャート）に基づいて、様々な実装例を容易かつ迅速に理解できるだろう。また、当業者であれば、本明細書に示す実施例がモジュール設計の典型例を示すものであることを理解できるだろう。
【００６２】
図７Ａは、原子核分裂核燃料部材の製造方法８０を示している。製造方法８０では、まずブロック８２で処理を開始する。次に、ブロック８４において、原子核分裂核燃料材料を供給する。次に、ブロック８６において、原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する。そして、ブロック８８で処理を終了する。
【００６３】
ブロック８６における原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する処理は、図７Ｂに示すように、更なるプロセスを含んでいてもよい。
例えば、ブロック９０において原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部に孔を形成し、ブロック９２において上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成し、ブロック９４において作動流体を上記孔に配置してもよい。
【００６４】
ブロック９０の原子核分裂核燃料材料内に孔を形成する処理を、図７Ｃのブロック９６に示すように、機械加工によって行ってもよい。また、ブロック９６における機械加工は、ドリル加工、切削加工、プレス加工、あるいはその他の方法によって行ってもよい。
【００６５】
また、ブロック９０の原子核分裂核燃料材料内に孔を形成する処理は、図７Ｄのブロック９８に示すように、原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部の周囲の形状を加工する処理（限定されるものではないが、例えば心棒形状に加工する処理）を含んでいてもよい。この処理は、例えば、溶接、鋳造、電気メッキ、圧延、型枠成型、あるいはその他の方法によって行われてもよい。
【００６６】
また、ブロック９２の上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、図７Ｅのブロック１００に示すように、上記孔の表面に複数の溝を形成する処理を含んでいてもよい。また、ブロック１００における上記孔の表面に複数の溝を形成する処理は、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工、あるいはその他の方法で行うことができる。
【００６７】
また、ブロック９２の上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、図７Ｆのブロック１０２に示すように、上記孔の少なくとも一部に灯心を形成する処理であってもよい。
【００６８】
また、ブロック８６において原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する処理の前に、図７Ｇのブロック１０４に示すように、予め設定されている原子核分裂核燃料部材の出力生成能力に基づいて上記孔のサイズを決定するようにしてもよい。一例として、上記孔の断面積を予め設定された原子核分裂核燃料部材の出力生成値を作動流体における特定の軸方向の熱流量で除算した値に応じて選択してもよい。
【００６９】
図７Ｈに示すように、ブロック８６において原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する前に、ブロック１０６で予め設計されている作動流体の伝熱特性に基づいて上記孔のサイズを決定するようにしてもよい。例えば、上記孔の断面積をヒートパイプ作動流体からの熱輸送能力の設計値を達成できるように選択してもよい。また、この選択は、作動流体の運用上の蒸気密度、蒸発潜熱、および流速（あるいはマッハ数）を考慮して行ってもよい。また、上記孔の側面の寸法を蒸気流の設計上のレイノルズ数を提供するように選択してもよい。
【００７０】
図７Ｉに示すように、ブロック８６において原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を配置する前に、ブロック１０８で揮発性の核分裂生成物に基づいて上記孔のサイズを決定するようにしてもよい。例えば、上記孔の容積を、当該容積内での特定量の気体の核分裂生成物の生成による圧力上昇に基づいて選択するようにしてもよい。また、上記孔の容積を、ヒートパイプの伝熱特性上の当該容積内における特定量の気体の核分裂生成物の慣性の影響に応じて選択するようにしてもよい。
【００７１】
図８Ａは、ヒートパイプアッセンブリーの製造方法１１０を示している。この製造方法１１０では、まずブロック１１２で処理を開始する。次に、ブロック１１４においてヒートパイプ装置を準備する。次に、ブロック１１６において原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と一体化させてこのヒートパイプ装置と熱交換可能にする。そして、ブロック１１８で処理を終了する。
【００７２】
図８Ｂに示すように、ヒートパイプ装置を準備するブロック１１４は更なる工程を含んでいてもよい。例えば、ブロック１２０において壁部を有するヒートパイプ本体を準備し、ブロック１２２において上記壁部の少なくとも一部に孔を設け、ブロック１２４において上記孔の少なくとも一部に毛管構造を設け、ブロック１２６において上記孔内に作動流体を導入するようにしてもよい。
【００７３】
図８Ｃに示すように、ブロック１１６における原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と熱交換できるようにする処理は、上記壁部の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置するブロック１２８を含んでいてもよい。また、図８Ｄに示すように、ブロック１１６における原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と熱交換できるようにする処理は、上記孔の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置するブロック１３０を含んでいてもよい。
【００７４】
図８Ｅに示すように、ブロック１２２は機械加工によって壁部に孔を設けるブロック１３２であってもよい。上記機械加工１３３は、特に限定されるものではないが、例えば、ドリル加工、切削加工、プレス加工、あるいはその他の方法であってもよい。
【００７５】
図８Ｆに示すように、ブロック１２２における壁部の少なくとも一部に孔を設ける処理は、型（例えば心棒など）のまわりに壁部を形成するブロック１３４によって行ってもよい。また、溶接、鋳造、電気めっき、プレス、モールディングなどを用いて行ってもよい。
【００７６】
図８Ｇに示すように、ブロック１２４における孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、上記孔の表面に複数の溝を形成するブロック１３６を含んでいてもよい。また、ブロック１３６における上記孔の表面に複数の溝を形成する処理は、特に限定されるものではないが、例えば、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工などによって行ってもよい。
【００７７】
図８Ｈに示すように、ブロック１２４における孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する処理は、上記孔の少なくとも一部に灯心を設けるブロック１３８を含んでいていてもよい。
【００７８】
本明細書に開示した構成要素（例えばブロック）、装置、および物、並びにそれらに関する説明は本発明を明瞭にするための例示であり、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、様々な変更を施してもよいことは当業者であれば容易に理解できるだろう。すなわち、上述した各例およびその説明は、本発明のより一般的な例を示すことを意図したものである。また、本明細書における例示はそれらの種類を示すためのものであって、それらの例示に含まれない構成要素（例えばブロック）、装置、および物、並びにそれらの説明の適用を制限することを意図したものではない。また、本明細書において単数形および／または複数形で記載した用語は、数量を限定するものではなく、状況および／または適用方法に応じて、複数から単数まで、および／または単数から複数まで適宜変換可能である。単数／複数の変換例については自明なのでここではその例示は省略する。
【００７９】
本明細書には本発明の特定の実施例を開示しているが、これらの開示に基づいて、本発明の主題および概念から逸脱しない範囲で変更および修正を行ってもよいことは当業者にとって自明である。また、特許請求の範囲に示した事項は、本発明の主題および概念の範囲内でそのような変更および修正を施したものであり、本明細書に記載した範囲内のものである。また、本発明の範囲は請求項の記載によって定義されている。
【００８０】
また、本明細書および請求項に記載されている用語は開放型用語（open term）である（例えば、「〜を含んでいる」という用語は「〜を含んでいるが、それのみに限定されない」という意味であり、「〜を有する」という用語は「〜を有するが、それのみに限定されない」という意味であり、「〜を含む」という用語は「〜を含んでいるが、それのみに限定されない」という意味である）。また、特定の数量を意図している場合には請求項においてそれを明示しており、請求項において数量を明示していない場合には数量は限定されない。例えば、同じ請求項内において「少なくとも１」あるいは「１以上」という表現がある場合、当該請求項内において同じ部材に不定冠詞（”ａ”および／または”ａｎ”）が付されている場合には、「少なくとも１」あるいは「１以上」と解釈すべきである。不定冠詞が付されている場合も同様である。なお、請求項において数量が明示されている場合（例えば「少なくとも２つ」あるいは「２以上」といった他の修飾語を用いずに「２つ」とのみ記載されているような場合）には当該数量を意味すると解釈すべきである。また、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」といった表現が用いられている場合、当該表現は当業者の慣例に基づいて解釈されるべきである（例えば、「Ａ，Ｂ，およびＣの少なくとも１つを有するシステム」という記載は、Ａのみを有するシステム、Ｂのみを有するシステム、Ｃのみを有するシステム、ＡとＢとを有するシステム、ＡとＣとを有するシステム、ＢとＣとを有するシステム、および／または、ＡとＢとＣとを有するシステムなどを含む。）。また、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」といった表現が用いられている場合、当該表現は当業者の慣例に基づいて解釈されるべきである（例えば、「Ａ，Ｂ，またはＣの少なくとも１つを有するシステム」という記載は、Ａのみを有するシステム、Ｂのみを有するシステム、Ｃのみを有するシステム、ＡとＢとを有するシステム、ＡとＣとを有するシステム、ＢとＣとを有するシステム、および／または、ＡとＢとＣとを有するシステムなどを含む。）。また、明細書、請求項、および図面における「および／または」という記載は、２つのタームのうちの１つ、２つのタームのうちの一方、あるいは２つのタームの両方を意味し得る。例えば、「Ａおよび／またはＢ」という記載は、「ＡまたはＢ」という意味と「ＡおよびＢ」という意味とを含む。
【００８１】
本明細書には様々な実施例を示したが、他の実施例も実現可能であることは当業者にとって自明である。すなわち、本明細書に示した様々な実施例は本発明の一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲および精神は請求項の記載によって定義されている。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１Ａ】図１Ａは、一実施形態に係る核分裂燃料部材の概略的な外観を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａで示される核分裂燃料部材の細部の概略的な外観を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、核分裂燃料部材の一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、核分裂燃料部材の別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、核分裂燃料部材のさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２Ａ〜２Ｄで示した核分裂燃料部材の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ヒートパイプの一例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ヒートパイプの別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、ヒートパイプのさらに別例の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａ〜４Ｄで示したヒートパイプの形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａで示した部分の詳細を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠端面図である。
【図６】図６は、図４Ａ〜４Ｄのヒートパイプの別の形態の一部の概略的な形状を示す切欠側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、核分裂燃料部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｃ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｄ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｅ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｆ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｇ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｈ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図７Ｉ】図７Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ａ】ヒートパイプ部品の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｃ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｄ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｅ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｆ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｇ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｈ】図８Ａのフローチャートの一部の詳細を示すフローチャートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子核分裂核燃料材料と、
少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料内に配置された少なくとも１つのヒートパイプとを含むことを特徴とする原子核分裂核燃料部材。
【請求項２】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項３】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５】
上記原子核分裂核燃料材料は孔を有しており、
上記ヒートパイプは上記孔の少なくとも一部に配置された毛管構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項６】
上記孔は、上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を有していることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項７】
上記通路は、上記毛管構造の一部を実質的に囲む壁部を有していることを特徴とする請求項６に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項８】
上記孔は実質的に密閉されていることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項９】
上記孔の表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝が上記毛管構造を形成していることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１０】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１１】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項１０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１２】
上記孔内に配置された作動流体を有していることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１３】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項１２に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１４】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１５】
上記ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１６】
上記ヒートパイプは、断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項１５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１７】
上記凝縮部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１８】
上記蒸発部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１９】
上記断熱部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項２０】
ヒートパイプ装置と、
上記ヒートパイプ装置と一体化された当該ヒートパイプ装置と熱交換可能な原子核分裂核燃料材料とを含むことを特徴とするヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２１】
上記原子核分裂核燃料材料は孔を有しており、
上記ヒートパイプ装置の少なくとも一部が上記孔内に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２２】
上記孔は上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を有していることを特徴とする請求項２１に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２３】
上記通路は、上記毛管構造の一部を実質的に囲む壁部を有していることを特徴とする請求項２２に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２４】
上記孔は実質的に密閉されていることを特徴とする請求項２１に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２５】
上記ヒートパイプ装置は孔を有しており、
上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部が上記孔部に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２６】
上記原子核分裂核燃料材料は、焼結粉体燃料微細構造、泡微細構造、高密度微細構造のうちのいずれかの微細構造を有していることを特徴とする請求項２５に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２７】
上記原子核分裂核燃料材料は、毛管構造を有していることを特徴とする請求項２５に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２８】
上記ヒートパイプ装置は、毛管構造を有していることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２９】
上記毛管構造は複数の溝によって形成されていることを特徴とする請求項２８に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３０】
上記毛管構造は灯心を有していることを特徴とする請求項２８に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３１】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項３０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３２】
上記ヒートパイプ装置内に配置された作動流体を含むことを特徴とする請求項２８に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３３】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項３２に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３４】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項３３に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３５】
上記ヒートパイプ装置は、蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３６】
上記ヒートパイプ装置は、断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項３５に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３７】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３８】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３７に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３９】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３７に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項４０】
孔を有する原子核分裂核燃料材料と、
上記孔の少なくとも一部に配置された毛管構造と、
上記孔に配置された作動流体とを有することを特徴とする原子核分裂核燃料部材。
【請求項４１】
上記孔は、上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を有していることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４２】
上記通路は、上記毛管構造の一部を実質的に囲む壁部を有していることを特徴とする請求項４１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４３】
上記孔は実質的に密閉されていることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４４】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４５】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４４に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４６】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４４に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４７】
上記孔の壁表面がヒートパイプの壁表面を形成していることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４８】
上記壁表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝が上記毛管構造を形成していることを特徴とする請求項４７に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４９】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５０】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項４９に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５１】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５２】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項５１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５３】
上記ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項４７に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５４】
上記ヒートパイプは、断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項５３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５５】
上記凝縮部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項５３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５６】
上記蒸発部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項５３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５７】
上記断熱部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項５４に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５８】
原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を含む壁部を有する孔と、
上記孔の少なくとも一部に設けられた毛管構造と、
上記孔に配置された作動流体とを有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項５９】
蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項６０】
断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項５９に記載のヒートパイプ。
【請求項６１】
上記壁部における上記凝縮部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項５９に記載のヒートパイプ。
【請求項６２】
上記壁部における上記蒸発部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項５９に記載のヒートパイプ。
【請求項６３】
上記壁部における上記断熱部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項６０に記載のヒートパイプ。
【請求項６４】
上記壁部は、構造材料からなる少なくとも１つの層と、上記原子核分裂核燃料材料からなる少なくとも１つの層とを有していることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項６５】
上記構造材料は、鋼、ニオブ、バナジウム、チタン、耐火性金属、および耐火性合金のうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項６４に記載のヒートパイプ。
【請求項６６】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項６７】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６６に記載のヒートパイプ。
【請求項６８】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６６に記載のヒートパイプ。
【請求項６９】
上記孔の表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝によって上記毛管構造が形成されていることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項７０】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項７１】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項７０に記載のヒートパイプ。
【請求項７２】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項７３】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項７２に記載のヒートパイプ。
【請求項７４】
孔を有する壁部と、
上記孔の少なくとも一部に設けられた毛管構造と、
上記孔に配置された作動流体と、
上記孔の少なくとも一部に配置された原子核分裂核燃料材料とを有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項７５】
蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項７６】
断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項７５に記載のヒートパイプ。
【請求項７７】
上記壁部における上記凝縮部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項７５に記載のヒートパイプ。
【請求項７８】
上記壁部における上記蒸発部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項７５に記載のヒートパイプ。
【請求項７９】
上記壁部における上記断熱部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項７６に記載のヒートパイプ。
【請求項８０】
上記原子核分裂核燃料材料は、焼結粉体燃料微細構造、泡微細構造、高密度微細構造のうちのいずれかの微細構造を有していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８１】
上記原子核分裂核燃料材料は、毛管構造を有していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８２】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８３】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８２に記載のヒートパイプ。
【請求項８４】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８２に記載のヒートパイプ。
【請求項８５】
上記孔の表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝が上記毛管構造を形成していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８６】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８７】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項８６に記載のヒートパイプ。
【請求項８８】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８９】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項８８に記載のヒートパイプ。
【請求項９０】
原子核分裂核燃料材料を準備する工程と、
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴とする原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９１】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を形成する上記工程は、
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する工程と、
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する工程と、
上記孔に作動流体を配置する工程とを含むことを特徴とする請求項９０に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９２】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を形成する工程と含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９３】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、機械加工によって上記孔を形成する工程と含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９４】
上記機械加工は、ドリル加工、切削加工、およびプレス加工のうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項９３に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９５】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、型のまわりに上記原子核分裂核燃料材料を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９６】
上記型は心棒を含むことを特徴とする請求項９５に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９７】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、溶接、鋳造、電気めっき、プレス、モールディングのうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項９５に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９８】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の表面に複数の溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９９】
上記孔の表面に複数の溝を形成する上記工程は、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工のうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項９８に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１００】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の少なくとも一部に灯心を配置する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０１】
予め設定された上記原子核分裂核燃料部材の出力生成能力に応じて上記溝のサイズを決定する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０２】
上記作動流体の伝熱特性に応じて上記溝のサイズを決定する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０３】
揮発性の核分裂生成物に応じて上記溝のサイズを決定する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０４】
ヒートパイプ装置を準備する工程と、
原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と一体化させて当該原子核分裂核燃料材料と当該ヒートパイプ装置とを熱交換可能にする工程とを含むことを特徴とするヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０５】
ヒートパイプ装置を準備する上記工程は、
壁部を有するヒートパイプ本体を準備する工程と、
上記壁部の少なくとも一部に孔を形成する工程と、
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する工程と、
上記孔に作動流体を配置する工程とを含むことを特徴とする請求項１０４に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０６】
上記原子核分裂核燃料材料と上記ヒートパイプ装置とを熱交換可能にする上記工程は、上記壁部の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０７】
上記原子核分裂核燃料材料と上記ヒートパイプ装置とを熱交換可能にする上記工程は、上記孔の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０８】
上記孔を形成する上記工程は、機械加工によって上記孔を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０９】
上記機械加工は、ドリル加工、切削加工、およびプレス加工のうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１０８に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１０】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、型のまわりに上記原子核分裂核燃料材料を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１１】
上記型は心棒を含むことを特徴とする請求項１１０に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１１２】
上記孔を形成する上記工程は、溶接、鋳造、電気めっき、プレス、モールディングのうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項１１１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１１３】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の表面に複数の溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１４】
上記孔の表面に複数の溝を形成する上記工程は、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工のうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項１１３に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１５】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の少なくとも一部に灯心を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１】
原子核分裂核燃料材料と、
少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料内に配置された少なくとも１つのヒートパイプとを含むことを特徴とする原子核分裂核燃料部材。
【請求項２】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項３】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５】
上記原子核分裂核燃料材料は孔を有しており、
上記ヒートパイプは上記孔の少なくとも一部に配置された毛管構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項６】
上記孔は、上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を有していることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項７】
上記通路は、上記毛管構造の一部を実質的に囲む壁部を有していることを特徴とする請求項６に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項８】
上記孔は実質的に密閉されていることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項９】
上記孔の表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝が上記毛管構造を形成していることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１０】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１１】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項１０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１２】
上記孔内に配置された作動流体を有していることを特徴とする請求項５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１３】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項１２に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１４】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１５】
上記ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１６】
上記ヒートパイプは、断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項１５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１７】
上記凝縮部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１８】
上記蒸発部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項１９】
上記断熱部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項２０】
ヒートパイプ装置と、
上記ヒートパイプ装置と一体化された当該ヒートパイプ装置と熱交換可能な原子核分裂核燃料材料とを含むことを特徴とするヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２１】
上記原子核分裂核燃料材料は孔を有しており、
上記ヒートパイプ装置の少なくとも一部が上記孔内に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２２】
上記孔は上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を有していることを特徴とする請求項２１に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２３】
上記通路は、上記毛管構造の一部を実質的に囲む壁部を有していることを特徴とする請求項２２に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２４】
上記孔は実質的に密閉されていることを特徴とする請求項２１に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２５】
上記ヒートパイプ装置は孔を有しており、
上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部が上記孔部に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２６】
上記原子核分裂核燃料材料は、焼結粉体燃料微細構造、泡微細構造、高密度微細構造のうちのいずれかの微細構造を有していることを特徴とする請求項２５に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２７】
上記原子核分裂核燃料材料は、毛管構造を有していることを特徴とする請求項２５に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２８】
上記ヒートパイプ装置は、毛管構造を有していることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項２９】
上記毛管構造は複数の溝によって形成されていることを特徴とする請求項２８に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３０】
上記毛管構造は灯心を有していることを特徴とする請求項２８に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３１】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項３０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３２】
上記ヒートパイプ装置内に配置された作動流体を含むことを特徴とする請求項２８に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３３】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項３２に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３４】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項３３に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３５】
上記ヒートパイプ装置は、蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３６】
上記ヒートパイプ装置は、断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項３５に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３７】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２０に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３８】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３７に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項３９】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３７に記載のヒートパイプアッセンブリー。
【請求項４０】
孔を有する原子核分裂核燃料材料と、
上記孔の少なくとも一部に配置された毛管構造と、
上記孔に配置された作動流体とを有することを特徴とする原子核分裂核燃料部材。
【請求項４１】
上記孔は、上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を有していることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４２】
上記通路は、上記毛管構造の一部を実質的に囲む壁部を有していることを特徴とする請求項４１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４３】
上記孔は実質的に密閉されていることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４４】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４５】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４４に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４６】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４４に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４７】
上記孔の壁表面がヒートパイプの壁表面を形成していることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４８】
上記壁表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝が上記毛管構造を形成していることを特徴とする請求項４７に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項４９】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５０】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項４９に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５１】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項４０に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５２】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項５１に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５３】
上記ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項４７に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５４】
上記ヒートパイプは、断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項５３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５５】
上記凝縮部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項５３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５６】
上記蒸発部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項５３に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５７】
上記断熱部の少なくとも一部が上記原子核分裂核燃料材料の外部に配置されていることを特徴とする請求項５４に記載の原子核分裂核燃料部材。
【請求項５８】
原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を含む壁部を有する孔と、
上記孔の少なくとも一部に設けられた毛管構造と、
上記孔に配置された作動流体とを有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項５９】
蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項６０】
断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項５９に記載のヒートパイプ。
【請求項６１】
上記壁部における上記凝縮部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項５９に記載のヒートパイプ。
【請求項６２】
上記壁部における上記蒸発部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項５９に記載のヒートパイプ。
【請求項６３】
上記壁部における上記断熱部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項６０に記載のヒートパイプ。
【請求項６４】
上記壁部は、構造材料からなる少なくとも１つの層と、上記原子核分裂核燃料材料からなる少なくとも１つの層とを有していることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項６５】
上記構造材料は、鋼、ニオブ、バナジウム、チタン、耐火性金属、および耐火性合金のうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項６４に記載のヒートパイプ。
【請求項６６】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項６７】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６６に記載のヒートパイプ。
【請求項６８】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６６に記載のヒートパイプ。
【請求項６９】
上記孔の表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝によって上記毛管構造が形成されていることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項７０】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項７１】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項７０に記載のヒートパイプ。
【請求項７２】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項５８に記載のヒートパイプ。
【請求項７３】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項７２に記載のヒートパイプ。
【請求項７４】
孔を有する壁部と、
上記孔の少なくとも一部に設けられた毛管構造と、
上記孔に配置された作動流体と、
上記孔の少なくとも一部に配置された原子核分裂核燃料材料とを有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項７５】
蒸発部と凝縮部とを有していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項７６】
断熱部をさらに有していることを特徴とする請求項７５に記載のヒートパイプ。
【請求項７７】
上記壁部における上記凝縮部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項７５に記載のヒートパイプ。
【請求項７８】
上記壁部における上記蒸発部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項７５に記載のヒートパイプ。
【請求項７９】
上記壁部における上記断熱部の少なくとも一部を形成している部分が上記原子核分裂核燃料材料を含んでいないことを特徴とする請求項７６に記載のヒートパイプ。
【請求項８０】
上記原子核分裂核燃料材料は、焼結粉体燃料微細構造、泡微細構造、高密度微細構造のうちのいずれかの微細構造を有していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８１】
上記原子核分裂核燃料材料は、毛管構造を有していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８２】
上記原子核分裂核燃料材料は、核分裂性物質および燃料親物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８３】
上記核分裂性物質は、２３３Ｕ、２３５Ｕ、および２８９Ｐｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８２に記載のヒートパイプ。
【請求項８４】
上記燃料親物質は、２３２Ｔｈおよび２３８Ｕのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８２に記載のヒートパイプ。
【請求項８５】
上記孔の表面に複数の溝が設けられており、複数の上記溝が上記毛管構造を形成していることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８６】
上記毛管構造は灯心を含んでいることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８７】
上記灯心は、トリウム、モリブデン、タングステン、鋼、タンタル、ジルコニウム、炭素および耐火性金属のうちのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項８６に記載のヒートパイプ。
【請求項８８】
上記作動流体は、蒸発可能かつ凝縮可能であることを特徴とする請求項７４に記載のヒートパイプ。
【請求項８９】
上記作動流体は、７Ｌｉ、ナトリウム、およびカリウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項８８に記載のヒートパイプ。
【請求項９０】
原子核分裂核燃料材料を準備する工程と、
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴とする原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９１】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つのヒートパイプの少なくとも一部を形成する上記工程は、
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する工程と、
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する工程と、
上記孔に作動流体を配置する工程とを含むことを特徴とする請求項９０に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９２】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、上記原子核分裂核燃料材料の少なくとも一部を通る通路を形成する工程と含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９３】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、機械加工によって上記孔を形成する工程と含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９４】
上記機械加工は、ドリル加工、切削加工、およびプレス加工のうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項９３に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９５】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、型のまわりに上記原子核分裂核燃料材料を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９６】
上記型は心棒を含むことを特徴とする請求項９５に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９７】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、溶接、鋳造、電気めっき、プレス、モールディングのうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項９５に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９８】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の表面に複数の溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項９９】
上記孔の表面に複数の溝を形成する上記工程は、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工のうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項９８に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１００】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の少なくとも一部に灯心を配置する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０１】
予め設定された上記原子核分裂核燃料部材の出力生成能力に応じて上記溝のサイズを決定する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０２】
上記作動流体の伝熱特性に応じて上記溝のサイズを決定する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０３】
揮発性の核分裂生成物に応じて上記溝のサイズを決定する工程を含むことを特徴とする請求項９１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１０４】
ヒートパイプ装置を準備する工程と、
原子核分裂核燃料材料をヒートパイプ装置と一体化させて当該原子核分裂核燃料材料と当該ヒートパイプ装置とを熱交換可能にする工程とを含むことを特徴とするヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０５】
ヒートパイプ装置を準備する上記工程は、
壁部を有するヒートパイプ本体を準備する工程と、
上記壁部の少なくとも一部に孔を形成する工程と、
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する工程と、
上記孔に作動流体を配置する工程とを含むことを特徴とする請求項１０４に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０６】
上記原子核分裂核燃料材料と上記ヒートパイプ装置とを熱交換可能にする上記工程は、上記壁部の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０７】
上記原子核分裂核燃料材料と上記ヒートパイプ装置とを熱交換可能にする上記工程は、上記孔の少なくとも一部に原子核分裂核燃料材料を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０８】
上記孔を形成する上記工程は、機械加工によって上記孔を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１０９】
上記機械加工は、ドリル加工、切削加工、およびプレス加工のうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１０８に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１０】
上記原子核分裂核燃料材料内に少なくとも１つの孔を形成する上記工程は、型のまわりに上記原子核分裂核燃料材料を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１１】
上記型は心棒を含むことを特徴とする請求項１１０に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１１２】
上記孔を形成する上記工程は、溶接、鋳造、電気めっき、プレス、モールディングのうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項１１１に記載の原子核分裂核燃料部材の製造方法。
【請求項１１３】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の表面に複数の溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１４】
上記孔の表面に複数の溝を形成する上記工程は、機械加工、エッチング、鋳造、プレス加工のうちのいずれかの作業を含むことを特徴とする請求項１１３に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【請求項１１５】
上記孔の少なくとも一部に毛管構造を形成する上記工程は、上記孔の少なくとも一部に灯心を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１０５に記載のヒートパイプアッセンブリーの製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図８Ｈ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図８Ｈ】
【公表番号】特表２０１１−５２３０４５（Ｐ２０１１−５２３０４５Ａ）
【公表日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０９４８９（Ｐ２０１１−５０９４８９）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００３０２８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３９８９９
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５０８１５６５４６）シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー (54)
【氏名又は名称原語表記】ＳＥＡＲＥＴＥ ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】１７５６−１１４ｔｈ Ａｖｅ．Ｓｅ，Ｓｕｉｔｅ １１０，Ｂｅｌｌｅｖｕｅ，ＷＡ ９８００４，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【公表日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００３０２８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３９８９９
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５０８１５６５４６）シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー (54)
【氏名又は名称原語表記】ＳＥＡＲＥＴＥ ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】１７５６−１１４ｔｈ Ａｖｅ．Ｓｅ，Ｓｕｉｔｅ １１０，Ｂｅｌｌｅｖｕｅ，ＷＡ ９８００４，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
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