[发明专利]附设煤的液化机械设备的原子能发电系统

说明书

本发明涉及煤的液化方法、附设煤的液化机械和余热回收混合介质发电机械设备的原子能发电系统，它是用原子能发电系统中产生的便宜的热中子、由天然元素和同位素分离元素生成半衰期短的人工放射性同位素，将该人工放射性同位素添加到煤的液化用浆料(スラリ-)里而进行煤的液化。

近年来经济发展是由家用电气大型化和空调普及等个人消费支撑的，电力的需要连同产业用电、民用电一起持续稳步地增加。由于电力的最大需要值的上涨显著，超过发电量的上涨，因而使电力需要出现高峰，使季节间和昼夜间需要的电力差额扩大。譬如，昼夜间电力需要量差额达到最大需要值的40％左右，为此，作为提高负荷率手段正在开发抽水式发电、超导、惯性轮、空气压缩等电力贮存技术。

其中，由抽水发电形成的能量贮存效率可达70％左右，但受建设地域的限制，有施工期限长等问题。另一方面，在利用电力贮存技术中的超导、惯性轮等时，有不能为大容量服务的问题。

正在开发使上述发电系统中负荷正常化的措施，把能量贮存替换成将所产生的电力和热量等能源用到新的领域。譬如，曾提出过一种煤的液化方法，它是把作为原料的煤粉与溶剂和催化剂混合而形成煤浆料，对该煤浆料用射线照射后，在还原性气体氛围的高温高压条件下，进行煤的液化。(参见日本专利公报特开平5-59371号和特开平6-287567号)其中，由于使用半衰期较长的⁶⁰Co和⁹⁰Sr的γ射线作为放射源，因而使处理很不方便。

原子能发电系统(发电设备)由于本身运转是低成本的，虽然以24小时额定方式运转，但夜间电力需要量较少，会引起电力剩余，另一方面，在原子反应堆中产生的热中子也会剩余。本发明人曾提出过一种方案，即利用上述剩余的热中子，将直接照射到煤粉上，进行煤的液化。但这需要将大量煤粉(可燃物)运入原子能发电设备内，在确保安全性方面会发生问题。

如上所述，原子能发电系统与矿物燃料火力发电设备相比，燃料费用较低，由于能降低总的发电成本，因而在以额定输出进行连续运转时是有利的。但另一方面，除了电力负荷正常化的贮存问题之外，还有如何有效地利用剩余的热能发生源(热中子)的问题。

因此对一些问题作了精心研究，例如、对于利用热中子，生成(制造)放射出容易屏蔽、便于处理的β射线的人工放射性同位素；在使用辐射β射线的放射性同位素时，由于其穿透距离短，使其直接与煤粉混合后进行照射；而且将半衰期从几分钟到几小时左右的短半衰期的人工放射性同位素用于煤的液化中，使煤的液化后的制品中的放射性能量在天然放射能级以下。

本发明是根据上述研究的结果而作出的，其目的是提供一种煤的液化方法，能把原子反应堆产生的热中子作为能源，利用所生成的半衰期短的人工放射性同位素，安全性高、效率好地进行煤的液化，并且提供一种附设煤的液化机械设备的原子能发电系统，能有效地使原子能发电系统的负荷正常化。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

煤的液化方法，其特征在于具有下列工序：

将热中子照射生成放射性同位素的材料、把生成的人工放射性元素与煤细微粉末、溶剂和催化剂混合、配制煤浆料的工序；

将上述煤浆料加热，进行煤的分解·液化的工序；及

从含有上述分解物和生成物的浆料分离出煤的液化物的工序。

所述的煤的液化方法，其特征在于：

微量添加天然元素Al、Si、Ti、V和Mn中的至少一种用作放射性同位素生成材料。

所述的煤的液化方法，其特征在于：

放射性同位素生成材料是经同位素分离的³⁰Si、⁵⁰Ti、⁵⁴Cr、⁶⁴Ni、⁶⁵Cu和⁶⁸Zn中的至少一种。

所述的煤的液化方法，其特征在于：

热中子照射放射性同位素生成材料的照射时间，为生成的人工放射性元素的半衰期的时间长度，而且在上述热中子照射后，在半衰期1/10以下的时间里用于煤浆料的配制。

附设煤的液化机械设备的原子能发电系统，其特征在于设有：

具有热中子照射装置的原子能发电系统，上述热中子照射装置用于对放射性同位素生成用材料照射热中子，使其生成人工放射性同位素，上述热中子照射装置配置在产生发电透平机回转用蒸汽的原子反应堆压力容器内部或外部；

将上述生成的人工放射性同位素与煤粉末、溶剂、催化剂进行混合，配制煤浆料的煤浆料配制槽；