XNUMX. XNUMX。調查背景

　要實現碳中和，就不能避免核電，核電排放的二氧化碳不像火力發電那麼多，而且有穩定的供應能力。然而，2011年福島第一核電廠事故發生後，大型輕水堆數量的增加變得困難。
　在這種情況下，經濟產業省於2022年7月開始考慮制定下一代核電廠的發展路線圖，例如高溫氣體反應器（HTGR），據說這些核電廠具有高水平安全問題。看到新聞了^※1。三菱重工宣布將於2022年4月利用高溫氣體反應器（HTGR）大規模生產氫氣。^※22023年7月，入選經濟產業省推動的高溫氣體堆示範堆開發核心企業。^※3，可以看到正面的趨勢。如上所述，高溫煤氣發生爐目前備受關注。
　此外，在英國，政府正在提供約250億日圓的補貼，用於開發下一代核反應堆，包括高溫氣體反應器；在美國，一家新創公司X-energy開發了一種高-高溫氣體反應堆，政府全力支持；然而，高溫氣體反應器正引起世界各地的關注，示範反應爐將在2021年首次達到臨界狀態。^※4。
　因此，我們調查了與高溫燃氣爐相關的專利申請的趨勢。

* 1：摘自日經新聞
* 2：來自三菱重工HP
* 3：來自三菱重工HP
* 4：摘自日經新聞

XNUMX。技術概述

　高溫氣體反應器是一種採用陶瓷材料（主要是石墨）作為反應器堆芯主要成分，並使用氦氣作為冷卻劑來提取核分裂產生的熱量的核反應器。
　輕水反應器能夠提取的溫度僅限於300℃左右，但透過使用耐熱性優異的陶瓷材料，可以提取1000℃左右的熱量，可以獲得超過45℃的發電效率。%。^※5。

* 5：摘自日本原子能總署（JAEA）網站

XNUMX. XNUMX。調查策略（概述）

　在此搜索中，根據以下搜索策略創建了一個專利群體。

- 為了不僅了解國內趨勢，而且了解海外趨勢，我們針對日本應用程式和國外應用程式（US、EP、DE、FR、GB、CN、KR、WO）。
・從核子物理和核子工程的角度，在IPC（國際專利分類）“G21”中，將檢索範圍設置為“摘要+權利要求書+發明名稱”，並搜尋“高溫氣體反應器”的同義詞，例如“ HTGR」 人口是透過乘以以下數字得出的（日本：309 份申請，國外：701 份申請）。
・我們對上述人群中的IPC進行了排名，並根據排名前10的IPC，我們分配了以下分類，並將其作為技術分類軸。

・反應器燃料系統（G21C19、G21C3）
・・原子炉構造系　（G21C1、G21C13、G21C21、G21C9、G21D1、G21D5）
・・冷卻液系統（G21C15）
・反應器控制系統（G21C17、G21C7、G21D3）

<使用的專利分類>

○G21C 19/00 核反應器內（例如其壓力容器內）所使用的燃料或其他材料的加工、處理或便利處理的安排 [2]
○G21C 3/00 反應器燃料元件或其組件；反應器燃料材料
○G21C 1/00 反應釜類型
○G21C 13/00 壓力容器；安全殼；一般儲存
○G21C 21/00 專門用於製造核反應器或其零件的設備或方法
○G21C 9/00 與核反應器結構相關的緊急保護配置（緊急冷卻配置G21C15/18）
○G21D 1/00 核電廠詳細結構（對照G21D3/00）
○G21D 5/00 核反應器和將核反應器產生的熱能轉換為機械能的動力引擎的配置
○G21C 15/00 反應器堆芯壓力容器冷卻系統；特定冷卻劑的選擇
○G21C 17/00 監測；測試
○G21C 7/00 核反應控制 [2006.01]
○G21D 3/00 核電廠控制（核反應控制G21C7/00）

XNUMX。應用趨勢

4.1 總體應用趨勢

　首先，我們來看看申請數量的趨勢。首先我們來看看日本的應用趨勢。

　這項技術已經被研究了很長時間，自 1970 世紀 XNUMX 年代初以來就已提出申請。可見確實如此。還，2004-2005年申請數量快速成長看得到。這是2004年的在日本原子能產業協議會，《關於高溫氣體反應器實用化發展的建議》*，將高溫氣體反應器定位為應投入實用化的核反應堆，應抓緊推進具體發展。推測與向政府提出建議的運動也有關係。做完了。但，此後，申請數量大幅減少。但近年來並沒有出現增加的跡象。
　接下來我們來看看國外的應用趨勢。

　與JP類似，申請於1970年代初開始提交，2004年申請數量開始增加。在國外的應用自2004年以來持續緩慢成長，2021年將快速成長。是做。預計未來這一數字還會繼續增加。

　接下來，我們來看看頂尖申請人的排名。首先，我們來看看日本申請人。

　生產核燃料核燃料產業應用最多我們正在做很多工作，例如製造核反應器本身。東芝、三菱重工、日本原子能研發排名如下。 Hochtemperatur Reaktorbau是排名靠前的唯一外國申請人，該公司曾參與生產THTR-300（1987-1989年運行），並在德國投入實際使用。歷史為1980年左右。
　接下來，我們來看看外國申請人。

　中國申請人佔榜首ing。尤其是應用最頻繁的UNI TSINGHUA（清華大學）在華能石島灣高溫氣體反應器模型計畫中採用的是清華大學核子與新能源技術研究院自主研發的高溫氣體反應器。2021年12月，高溫煤氣發生爐將併網發電。^※6。清華大學預計將繼續增加申請數量，因此將受到密切關注。

* 6：摘自JST科學入口網站中國

　接下來我們來看看技術分類軸上的申請數量以及申請數量的趨勢。首先，我們來看看日本。

　申請最多的是“核反應器結構系統”，其次是“核反應器燃料系統”。該技術的高溫氣體反應器採用氦氣作為冷卻劑，這是與傳統輕水反應器的技術差異。目前「基於冷卻劑」的應用並不多。。

　從技術分類的趨勢來看，「核反應器結構系統」在1970年代末至1980年代初首次興起，「核反應器燃料系統」也隨之略為上升。 「核反應器結構系統」和「核反應器燃料系統」的應用在 2004 年左右達到頂峰。
　另一方面，從1970年代末到1980年代初，「冷卻液系統」的應用持續大量出現，但自2000年代初以來，應用數量已經很少，這可能是因為發展已經平靜下來。 「反應器控制系統」是開發的最後階段，其應用在 1989 年達到頂峰。
　接下來我們來看看國外。

　其他國家也出現了類似的趨勢，其中「核反應器結構系統」最為常見，其次是「反應器燃料系統」。

　國外的技術分類趨勢與日本有所不同，1970世紀2000年代至2001年申請量較少。 XNUMX年左右，申請數量開始增加。自 2018 年左右以來，所有技術分類的申請量一直在增加。你可以看到它變成了。

4.2 前3名應用趨勢

　讓我們來看看日本和國外排名前三的申請者的動向。
　首先我們來看看日本排名前三的申請者的申請趨勢。

　自 1970 世紀 1980 年代末以來，公司一直在提交申請。三菱重工在1980年代初期開始積極申請，東芝在2004年代後期迅速增加，XNUMX年左右核燃料產業的申請突然增加。

　從技術分類的趨勢來看，我們發現了企業之間的差異。核燃料產業的重點是“反應器燃料系統”和“反應器結構系統”，而東芝似乎已經提交了許多“反應器控制系統”的申請，三菱重工也提交了許多“反應器結構系統”的申請。

　接下來我們就來看看國外申請者前三名的申請趨勢。

　最早在哪裡可以看到申請？自2002年申請起連續申請UNI TSINGHUA（清華大學）看得到。特別是自2011年左右以來，申請數量迅速增加，直到最近這種勢頭才顯現出來。另一方面，西安熱電院和華能山東石島灣核電均擁有中國最大的獨立發電集團中國華能集團作為大股東，也出現了類似的趨勢，申請數量不斷增加。2020年以來增長迅速。可見。

　從國外技術分類趨勢來看，清華大學應用領域廣泛這表明該公司總體上專注於高溫氣體反應器技術。西安熱工院已提交多項「反應器結構系統」和「反應器控制系統」申請，華能山東石島灣核電已提交多項「反應器控制系統」申請。

5.相關應用介紹

・富士電機株式會社

　富士馬達正在與日本原子能機構合作，為日本第一座高溫工程試驗和研究器 HTTR 進行核心設計和安全分析。^※7由於在上述排名中位居第4位，因此未來走勢將受到密切關注。我已經看到了最新的應用程序，並將在這裡介紹它們。

* 7：來自富士馬達 HP

○未公開出版品2020-197468　
《高溫煤氣發生爐系統及蓄熱系統》

[問題] 能夠在保持反應器輸出恆定的同時響應所需負載的變化，並且無需預測水侵入反應器。
[解] 一種高溫氣體反應器系統（1），包括透過氦氣（HG）對反應器堆芯進行加熱的高溫氣體反應器（10）和用氦氣加熱的儲熱材料（10）高溫氣體反應器(HS)中加熱的氣體，以及使用儲熱系統加熱的儲熱材料產生並輸出蒸汽的負載部分(30)。透過調節從儲熱系統供應到負載部分的儲熱材料的量，可以根據負載部分的所需輸出來提取蒸汽能量。
發明效果在將核反應器的輸出保持恆定的同時，能夠應對負載部所要求的輸出的變化。而且，可以避免反應器一次冷卻劑與負荷段中的蒸汽（水）之間的直接熱交換，從而無需水進入反應器並提高安全性。

JP 2020-197468

・UNI TSINGHUA（清華大學）

　由於清華大學的應用數量最多，且與已投入實際使用的高溫氣體反應器密切相關，所以我們將介紹兩個最新的應用。

○CN112361866A　　
“高溫氣冷堆中間熱交換器”

【問題】工作溫度較高，不僅顯著降低了材料的高溫瞬態斷裂強度，顯著降低了蠕變和疲勞性能，熱交換器的結構型式也需要進行特殊設計。
解決方案：一種用於熱氣冷反應器的中間熱交換器或中間熱交換器，由殼體（110）、中心筒（120）、熱交換器組件（130）、主隔熱層（140）和風扇組成(M).風扇(M)結合到殼體(110)中並佈置成從熱交換組件(130)向主介質出口(115)供應冷主介質。
[發明效果] 中心筒的承受最大應力的第一端部的溫度盡可能低，從而能夠防止高溫蠕變和疲勞破壞。此外，還可以實現中間熱交換器的一體化設計，透過減少管道連接數量來降低故障風險，並簡化中間熱交換器的安裝和更換。

CN112361866A

○CN114582538A　　
“高溫氣冷堆吸收球儲槽”

[問題] 在使用吸收球吸收核裂變反應發生時釋放的中子並作為控制棒替代品的高溫氣體反應器中，在反應器關閉時注入吸收球，並插入吸收球反應器啟動前，利用氣壓將吸收球送回儲罐，但罐內吸收球裝載量的測量精度較低。
【解決方案】將儲球罐內吸球的液面高度與落球口吸球的液面高度相對應，測量儲球罐內吸球的液面高度，吸球測量罐內的液位高度，根據球的液位高度，決定落球口內吸能球的液位高度。
本發明的有益效果透過提高吸收球儲槽預設液位測量的靈敏度，提高了儲槽內吸收球負載的測量精度，同時也提高了吸收球落孔液位高度的測量精度。改善了。

CN114582538A

XNUMX。概要

　雖然日本很早就開始開發，但專利申請量在2000年代中期達到高峰，目前申請量並不多。另一方面，在國外，中國對該技術的興趣度較高，近期申請數量也迅速成長。針對外國特別是中國的此類舉措，在經濟產業省的技術研究支持下，未來日本的專利申請量是否會增加，將受到密切關注。

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