XNUMX. XNUMX。调查背景

　要实现碳中和，就不能避免核电，核电排放的二氧化碳不像火力发电那么多，而且有稳定的供应能力。然而，2011年福岛第一核电站事故发生后，大型轻水堆数量的增加变得困难。
　在这种情况下，经济产业省于2022年7月开始考虑制定高温气体反应堆（HTGR）等下一代核电站的开发路线图，据说这些核电站具有高水平安全问题。看到新闻了^※1。三菱重工宣布将于2022年4月利用高温气体反应堆（HTGR）大规模生产氢气。^※22023年7月，入选经济产业省推动的高温气体堆示范堆开发核心企业。^※3，可以看到积极的趋势。如上所述，高温煤气发生炉目前备受关注。
　此外，在英国，政府正在提供约250亿日元的补贴，用于开发下一代核反应堆，包括高温气体反应堆；在美国，一家初创公司X-energy开发了一种高-高温气体反应堆，政府全力支持；然而，高温气体反应堆正在引起世界各地的关注，示范反应堆将在2021年首次达到临界状态。^※4。
　因此，我们调查了与高温燃气炉相关的专利申请的趋势。

* 1：摘自日经新闻
* 2：来自三菱重工HP
* 3：来自三菱重工HP
* 4：摘自日经新闻

XNUMX。技术概述

　高温气体反应堆是一种采用陶瓷材料（主要是石墨）作为反应堆堆芯主要成分，并使用氦气作为冷却剂来提取核裂变产生的热量的核反应堆。
　轻水反应堆能够提取的温度仅限于300℃左右，但通过使用耐热性优异的陶瓷材料，可以提取1000℃左右的热量，可以获得超过45℃的发电效率。 %。^※5。

* 5：摘自日本原子能机构（JAEA）网站

XNUMX. XNUMX。调查策略（概述）

　在此搜索中，根据以下搜索策略创建了一个专利群体。

- 为了不仅了解国内趋势，而且了解海外趋势，我们针对日本应用程序和国外应用程序（US、EP、DE、FR、GB、CN、KR、WO）。
・从核物理和核工程的角度，在IPC（国际专利分类）“G21”中，将检索范围设置为“摘要+权利要求书+发明名称”，并搜索“高温气体反应堆”的同义词，例如“HTGR” 人口是通过乘以以下数字得出的（日本：309 份申请，国外：701 份申请）。
・我们对上述人群中的IPC进行了排名，并根据排名前10的IPC，我们分配了以下分类，并将其作为技术分类轴。

・反应堆燃料系统（G21C19、G21C3）
・・原子炉構造系　（G21C1、G21C13、G21C21、G21C9、G21D1、G21D5）
・・冷却液系统（G21C15）
・反应堆控制系统（G21C17、G21C7、G21D3）

<使用的专利分类>

○G21C 19/00 核反应堆内（例如其压力容器内）使用的燃料或其他材料的加工、处理或便利处理的安排 [2]
○G21C 3/00 反应堆燃料元件或其组件；反应堆燃料材料
○G21C 1/00 反应釜类型
○G21C 13/00 压力容器；安全壳；一般储存
○G21C 21/00 专门用于制造核反应堆或其部件的设备或方法
○G21C 9/00 与核反应堆结构相关的紧急保护配置（紧急冷却配置G21C15/18）
○G21D 1/00 核电站详细结构（对照G21D3/00）
○G21D 5/00 核反应堆和将核反应堆产生的热量转化为机械能的动力发动机的配置
○G21C 15/00 反应堆堆芯压力容器冷却系统；特定冷却剂的选择
○G21C 17/00 监测；测试
○G21C 7/00 核反应控制 [2006.01]
○G21D 3/00 核电站控制（核反应控制G21C7/00）

XNUMX。应用趋势

4.1 总体应用趋势

　首先，我们来看看申请数量的趋势。首先我们来看看日本的应用趋势。

　这项技术已经被研究了很长时间，自 1970 世纪 XNUMX 年代初以来就已提出申请。可见确实如此。还，2004-2005年申请数量快速增长看得到。这是2004年的在日本原子能产业协议会，《关于高温气体反应堆实用化发展的建议》*已提出，将高温气体反应堆定位为应投入实用化的核反应堆，应抓紧推进具体发展。推测与向政府提出建议的运动也有关系。做完了。但，此后，申请数量大幅减少。但近年来并没有出现增加的迹象。
　接下来我们看看国外的应用趋势。

　与JP类似，申请于1970世纪2004年代初开始提交，XNUMX年申请数量开始增加。在国外的应用自2004年以来持续缓慢增长，2021年将快速增长。是做。预计未来这一数字还会继续增加。

　接下来，我们来看看顶尖申请人的排名。首先，我们来看看日本申请人。

　生产核燃料核燃料行业应用最多我们正在做很多工作，比如制造核反应堆本身。东芝、三菱重工、日本原子能研发排名如下。 Hochtemperatur Reaktorbau是排名靠前的唯一外国申请人，该公司曾参与生产THTR-300（1987年至1989年运行），并在德国投入实际使用。申请似乎为历史为1980年左右。
　接下来，我们来看看外国申请人。

　中国申请人占据榜首ing。尤其是应用最频繁的UNI TSINGHUA（清华大学）在华能石岛湾高温气体反应堆模型项目中采用的是清华大学核与新能源技术研究院自主研发的高温气体反应堆。2021年12月，高温煤气发生炉将并网发电。^※6。清华大学预计将继续增加申请数量，因此将受到密切关注。

* 6：摘自JST科学门户中国

　接下来我们看看技术分类轴上的申请数量以及申请数量的趋势。首先，我们来看看日本。

　申请最多的是“核反应堆结构系统”，其次是“核反应堆燃料系统”。该技术的高温气体反应堆采用氦气作为冷却剂，这是与传统轻水反应堆的技术区别。目前“基于冷却剂”的应用并不多。。

　从技术分类的趋势来看，“核反应堆结构系统”在1970世纪1980年代末至2004年代初首次兴起，“核反应堆燃料系统”也随之略有上升。 “核反应堆结构系统”和“反应堆燃料系统”的应用在XNUMX年左右达到顶峰。
　另一方面，从1970世纪1980年代末到2000年代初，“冷却剂系统”的应用数量持续居高不下，但自1989年代初以来，应用数量一直稀少，可能是因为发展已经平静下来。 “反应堆控制系统”是开发的最后阶段，其应用在 XNUMX 年达到顶峰。
　接下来我们看看国外。

　其他国家也出现了类似的趋势，其中“核反应堆结构系统”最为常见，其次是“反应堆燃料系统”。

　国外的技术分类趋势与日本有所不同，1970世纪2000年代至2001年申请量较少。 XNUMX年左右，申请数量开始增加。自 2018 年左右以来，所有技术分类的申请一直在增加。你可以看到它变成了。

4.2 前3名应用趋势

　我们来看看日本和国外排名前三的申请者的动向。
　首先我们来看看日本前三名申请者的申请趋势。

　自 1970 世纪 1980 年代末以来，公司一直在提交申请。三菱重工在1980世纪2004年代初期开始积极申请，东芝在XNUMX年代后期迅速增加，XNUMX年左右核燃料行业的申请突然增加。

　从技术分类的趋势来看，我们发现了企业之间的差异。核燃料行业的重点是“反应堆燃料系统”和“反应堆结构系统”，而东芝似乎已经提交了许多“反应堆控制系统”的申请，三菱重工也提交了许多“反应堆结构系统”的申请。

　接下来我们就来看看国外申请者前三名的申请趋势。

　最早在哪里可以看到申请？自2002年申请起连续申请UNI TSINGHUA（清华大学）看得到。特别是自2011年左右以来，申请数量迅速增加，直到最近这种势头才显现出来。另一方面，西安热电院和华能山东石岛湾核电均以中国最大的独立发电集团中国华能集团为大股东，申请数量也呈现类似趋势。 2020年以来增长迅速。可见。

　从国外技术分类趋势来看，清华大学应用领域广泛这表明该公司总体上正在专注于高温气体反应器技术。西安热工院已提交多项“反应堆结构系统”和“反应堆控制系统”申请，华能山东石岛湾核电已提交多项“反应堆控制系统”申请。

5.相关应用介绍

・富士电机株式会社

　富士电机正在与日本原子能机构合作，为日本第一座高温工程试验和研究堆 HTTR 进行堆芯设计和安全分析。^※7由于在上述排名中位居第4位，因此未来走势将受到密切关注。我已经看到了最新的应用程序，并将在这里介绍它们。

* 7：来自富士电机 HP

○未公开出版物2020-197468　
《高温煤气发生炉系统及蓄热系统》

[问题] 能够在保持反应堆输出恒定的同时响应所需负载的变化，并且无需预测水侵入反应堆。
[解决方案] 一种高温气体反应堆系统（1），包括通过氦气（HG）对反应堆堆芯进行加热的高温气体反应堆（10）和用氦气加热的储热材料（10）高温气体反应器(HS)中加热的气体，以及使用由储热系统加热的储热材料产生并输出蒸汽的负载部分(30)。通过调节从储热系统供应到负载部分的储热材料的量，可以根据负载部分的所需输出来提取蒸汽能量。
发明效果在将核反应堆的输出保持恒定的同时，能够应对负载部所要求的输出的变化。而且，可以避免反应堆一次冷却剂与负荷段中的蒸汽（水）之间的直接热交换，从而无需水进入反应堆并提高安全性。

JP 2020-197468

・UNI TSINGHUA（清华大学）

　由于清华大学的应用数量最多，且与已投入实际使用的高温气体反应堆密切相关，所以我们将介绍两个最新的应用。

○CN112361866A　　
“高温气冷堆中间换热器”

【问题】工作温度较高，不仅显着降低了材料的高温瞬态断裂强度，而且显着降低了蠕变和疲劳性能，换热器的结构型式也需要进行特殊设计。
解决方案：一种用于热气冷反应堆的中间热交换器或中间热交换器，由壳体（110）、中心筒（120）、热交换器组件（130）、主隔热层（140）和风扇组成(M).风扇(M)结合到壳体(110)中并布置成从热交换组件(130)向主介质出口(115)供应冷主介质。
[发明效果] 中心筒的承受最大应力的第一端部的温度尽可能低，从而能够防止高温蠕变和疲劳破坏。此外，可以实现中间换热器的一体化设计，通过减少管道连接数量来降低故障风险，并简化中间换热器的安装和更换。

CN112361866​​XNUMXA

○CN114582538A　　
“高温气冷堆吸收球储罐”

[问题] 在使用吸收球吸收核裂变反应发生时释放的中子并作为控制棒替代品的高温气体反应堆中，在反应堆关闭时注入吸收球，并插入吸收球反应器启动前，利用气压将吸收球送回储罐，但罐内吸收球装载量的测量精度较低。
【解决方案】将储球罐内吸球的液面高度与落球口吸球的液面高度相对应，测量储球罐内吸球的液面高度，吸球测量罐内的液位高度，根据球的液位高度，确定落球口内吸能球的液位高度。
本发明的有益效果通过提高吸收球储罐预设液位测量的灵敏度，提高了储罐内吸收球负载的测量精度，同时也提高了吸收球落孔液位高度的测量精度。改善了。

CN114582538​​XNUMXA

XNUMX。概要

　虽然日本很早就开始开发，但专利申请量在2000年代中期达到顶峰，目前申请量并不多。另一方面，在国外，中国对该技术的兴趣度较高，近期申请数量增长迅速。针对外国特别是中国的此类举措，在经济产业省的技术研究支持下，未来日本的专利申请量是否会增加，将受到密切关注。

调查第1部 山下