JPH01136096A - 原子炉炉心の運転方法 - Google Patents

原子炉炉心の運転方法

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JPH01136096A
JPH01136096A JP62294631A JP29463187A JPH01136096A JP H01136096 A JPH01136096 A JP H01136096A JP 62294631 A JP62294631 A JP 62294631A JP 29463187 A JP29463187 A JP 29463187A JP H01136096 A JPH01136096 A JP H01136096A
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control rod
handle
fuel
nuclear reactor
control
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Takashi Fukumoto
福元 隆
Zenichiro Endo
遠藤 善一郎
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子炉炉心に係り、特に制御棒の取替時の安全
性を向上するのに好適な構造の制御棒を備えた沸騰水型
原子炉の原子炉炉心に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、原子炉炉心においては、1種類あるいは2種類以
上の制御棒が全炉心に配置されており、これらの制御棒
は、原子炉の出力を制御することと、緊急停止(スクラ
ム)を目的として使用されている。緊急停止を目的とす
る制御棒は、通常運転時には完全に引き抜かれた状態(
全引き抜き状態)であり、出力制御用の制御棒は、炉内
に挿入されていた。炉内に挿入された制御棒は、中性子
束が大きく、これと比較すると、全引き抜き状態の制御
棒の中性子束は非常に少ない。
しかし、以上の運転方法によると、全引き抜き制御棒は
、運転開始時より原子炉の寿命末まで使用することによ
り、その照射量は非常に多くなる。
以上に関しては、特開昭61−111488号公報があ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の沸騰水型原子炉炉心は、2種類のセルパターン、
すなわち、制御セルセットと非制御セルセットとからな
り、制御セル位置にある制御棒は出力調整1反応度制御
用として使用し、また、非制御セル位置にある制御棒は
、原子炉停止用として使用する。第7図は原子炉炉心の
構成例であり、1は制御セル、2は非制御セルである。
一方、制御棒は燃料とともに原子炉炉心の主要構成要素
となっており、中性子吸収断面積の大きな核種、例えば
、ボロン10(B”)やハフニウム(Hf)、銀−イン
ジウム−カドミウム(Ag−In−Cd)等を用いて棒
状または板状に成形して一体構造となっている。制御棒
は、運転中の種々の目的の・ため、必要に応じて炉心外
部より挿入または引き抜かれる。構造は原子炉の炉型に
より異なるが、−例として沸騰水型原子炉に実用されて
いるものを第8図及び第9図に示す。第8図は斜視図、
第9図は水平断面図であり、3は十字形の制御棒ブレー
ド、4は制御棒ブレード3内に配置された中性子吸収棒
で、第9図に示すように、ステンレススチールの被覆管
5の内部にボロンカーバイト(84C)の粉末6が一様
に充填密封されて構成されている。
制御棒は、運転開始前の装荷時、核的寿命が機械的寿命
に達した後の取り替え時において、専用のグラツプル(
取り替え用トング)を第8図の上部ハンドル7に掛け、
炉心に装荷あるいは抜き取りを行う。上部ハンドル7は
ステンレススチール製であるが、ステンレススチールは
中性子(特に高速中性子)の照射によりその伸びが大き
く低下(脆化)することが知られている。第10図に中
性子照射量とステンレススチールの伸びとの関係線図を
示す。制御棒の重量は約100kgであり、制御捧取り
替え時には全重量がハンドル7に加わることになる。中
性子照射量が大きく、伸びの低下の著しい制御棒ハンド
ル7は、その取り替え時に破損する可能性がある。
一方、全引き抜き制御棒は、中性子吸収材が中性子を照
射されないため、原子炉寿命中のほぼ全期間にわたって
使用することが可能である。
これは、制御棒の中性子吸収材領域が燃料有効長下端よ
りも下方にあり、中性子照射を受けないことが要因であ
る。
しかし、中性子吸収材領域よりも上部に位置する上部ハ
ンドル7は、燃料有効長下端よりも上方にあり、多くの
中性子照射を受けることになる。
この中性子照射量は約2X10”n/co?どなる。
第11図に制御棒の燃料の軸方向位置と高速中性子束と
の関係線図を示す。これより全引き抜き制御棒の上部ハ
ンドルの照射量は非常に大きく、燃料有効長下端より下
方では非常に小さいことがわかる。第11図において、
8は燃料集合体、9は制御棒、7は制御棒上部ハンドル
を示す。
本発明の目的は、上部ハンドルが取り扱い時に中性子照
射により脆化し、問題となることがない全引き抜き制御
棒を備えた原子炉炉心を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、第1に、原子炉の運転時に中性子吸収材領
域が燃料集合体の燃料有効長下端よりも上方に挿入され
る高さの低い上部ハンドルが固定の出力制御用の第1の
制御棒と、上記原子炉の運転時に上端が上記燃料集合体
の燃料有効長下端よりも下方に位置し、上記原子炉の停
止時に中性子吸収領域が上記燃料有効長下端より上方に
挿入される高さの低い上部ハンドルが固定の出力停止用
の第2の制御棒とを備えた構成として達成するようにし
た。第2に、上記第1の制御棒と上記第2の制御棒の上
部ハンドルをそれぞれ脱着可能の構成として達成するよ
うにした。
〔作用〕
制御捧全引き抜き時にハンドル部を含む制御棒上端が燃
料有効長下端よりも下方に位置するような炉心にしたの
で、それによってハンドル部は、中性子が照射されるこ
とがなくなるので、脆化することがない。このため、制
御棒の取扱い時に、ハンドルが破損する等の事故を防ぐ
ことができる。
〔実施例〕
以下本発明を第1図〜第6図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
第1図は本発明の原子炉炉心の制御棒の一実施例を示す
縦断面図である。第1図は、原子炉の運転時に中性子吸
収領域が燃料集合体の燃料有効長下端よりも上方に挿入
される上部ハンドルを脱着可能あるいは脱着しない第1
の制御棒11と、上端が燃料有効長下端よりも下方に位
置し、原子炉の停止時に中性子吸収材領域が燃料有効長
下端より上方に挿入される上部ハンドルを脱着可能ある
いは脱着しない第2の制御棒12を示しており、第1及
び第2の2種類の制御棒11,12は、通常2種類のセ
ルパターン(制御セルセットと非制御セルセット)に用
いられる。すなわち、第1の制御棒11は制御セル用と
して、第2の制御棒12ば非制御セル用として用いられ
る。第1図では、第1.第2の制御棒11,12が運転
中に燃料有効長に対しいかなる位置にあるかを示したも
のであり、−例としてハンドルが付いた状態を示しであ
る。第1の制御棒11はハンドル13と84CB (第
9図参照)等の中性子吸収材を充填したブレード14と
ベロシティリミッタ−等により構成されている。仮に本
制御棒11が全引き抜き状態となった場合にもハンドル
13を含む制御棒上端が燃料有効長下端よりも上方に位
置するとしても問題ない。
第2の制御棒12は、第1の制御棒11と同様にハンド
ル13と84CB(第9図参照)等の中性子吸収材を充
填したブレード14とベロシティリミッタ−等により構
成されているが1本制御棒12を全引き抜き状態とした
場合、ハンドル13を含む制御棒上端が燃料有効長下端
よりも下方に位置するようにする。本制御棒12のハン
ドル13は、従来の制御棒ハンドル高さ約100+m+
に対し、はぼ1/2の50inとする。これにより、従
来、制御棒が全引き抜き時に燃料有効長内に入り、中性
子が照射されていた部分をほぼ消除できる。ハンドルの
高さの低減に対しては、既存の制御棒ハンドル用グラツ
プルを改良することにより対応可能である。もち論、ハ
ンドル高さについては、その上端が燃料有効長下端より
も下方であれば、特に規定する必要はなく、上記の50
nwnに特定する必要はない。第2の制御棒12は、通
常運転時には全引き抜き状態であり、その上端が燃料有
効長下端よりも下方にあれば、ハンドル13を含め、制
御棒12が中性子照射されて機械的な劣化を生じる可能
性は非常に少ない。このため、制御棒の取扱い時の安全
性を確保できる。
これまでの実施例では、高さの低いハンドルを上部に取
り付けた状態の制御棒を備えた原子炉炉心について説明
したが、本発明の目的は、ハンドルを脱着可能とするこ
とによっても達成できる。
すなわち、第1あるいは第2の制御棒11.L2のハン
ドル13を運転中には取り外し、取扱い時には取り付け
る。これにより、ハンドルが中性子に照射されることを
防止することができる。
第2図は本発明の原子炉炉心の制御棒の一実施例を示す
、〜観図である。第2図において、13はハンドル、1
4は中性子吸収材を充填したブレード、15は落下速度
リミッタを示す。
本実施例では、ハンドル13とブレード14の上部とを
A−A矢視図で分割可能の構造としである。また、従来
、ハンドル13に取り付けていたガイドローラを中性子
吸収材を充填したブレード14の上部に移動することに
よって、ハンドル13を取り外した状態で使用する際な
らびにハンドル13を取り付けた状態で使用する際の挿
入、引き抜き性を従来と同等とした。
本実施例によれば、寿命に達し、取り替えるようになっ
た制御棒のハンドル13を再装着しても同等の効果が得
られる。
′ 第3図〜第6図はそれぞれハンドル13の脱着の実
施例を示す鳥観図である。第3図においては、ハンドル
13の下部に連結用脚16を設け、中性子吸収材を充填
したブレード14の上端に連結用溝1・7を設け、ハン
ドル13をブレード14に押し付けることによって連結
できるようにしである。
第4図においては、ハンドル13にブレード14の厚さ
方向に90°曲げた連結用脚18を設け、ブレード14
の上方に厚さ方向の連結用溝19を設け、ハンドル13
を回転させて溝19に脚18を挿入させて連結するよう
にしである。
第5図においては、ハンドル13の中央下端にワンタッ
チカップリング20を設け、ブレード14の上端中央に
ワンタッチカップリング穴21を設け、カップリング2
oを穴21に挿入することにより連結できるようにしで
ある。
第6図においては、ハンドル13の中央下端にネジ22
を設け、ブレード14の上端中央にネジ穴23を設け、
ハンドル13をブレード14にネジ結合して連結するよ
うにしである。
本発明では、これらの制御棒を非制御セルに用い、制御
セルは、上記制御棒あるいは、従来の制御棒を用いるよ
うにした炉心とした。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、非制御セル用の
全引き抜き制御棒の上端を燃料有効長下端より下方にす
ることができ、このため、制御棒取り替え時に中性子照
射量の大きいハンドルにより取扱う必要がなく、安全性
を確保できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原子炉炉心の制御棒の一実施例を示す
縦断面図、第2図は本発明の原子炉炉心の制御棒の一実
施例を示す鳥観図、第3図〜第6図はそれぞれハンドル
の脱着の一実施例を示す鳥観図、第7図は原子炉炉心の
構成例を示す水平断面図、第8図は制御棒の鳥観図、第
9図は第8図の制御棒の横断面図、第10図はステンレ
ススチールの照射脆化を示す線図、第11図は燃料と制
御棒の軸方向位置と高速中性子束の関係を示す線図であ
る。 11・・・第1の制御棒、12・・・第2の制御棒、1
3・・・ハンドル、14・・・制御棒ブレード。 第 1 口 第 2 図 拳、5旧     第4 口 第 5 口     第 6 の 第 7 口 第 3 口 第 9 口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数の燃料集合体と、原子炉の運転時に中性子吸収
    材領域が前記燃料集合体の燃料有効長下端よりも上方に
    挿入される高さの低い上部ハンドルが固定の出力制御用
    の第1の制御棒と、前記原子炉の運転時に上端が前記燃
    料集合体の燃料有効長下端よりも下方に位置し、前記原
    子炉の停止時に中性子吸収領域が前記燃料有効長下端よ
    り上方に挿入される高さの低い上部ハンドルが固定の出
    力停止用の第2の制御棒とを備えたことを特徴とする原
    子炉炉心。 2、複数の燃料集合体と、原子炉の運転時に中性子吸収
    材領域が前記燃料集合体の燃料有効長下端よりも上方に
    挿入される上部ハンドルが脱着可能の出力制御用の第1
    の制御棒と、前記原子炉の運転時に上端が前記燃料集合
    体の燃料有効長下端よりも下方に位置し、前記原子炉の
    停止時に中性子吸収領域が前記燃料有効長下端よりも上
    方に挿入される上部ハンドルが脱着可能の出力停止用の
    第2の制御棒とを備えたことを特徴とする原子炉炉心。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017219494A (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 沸騰水型原子炉用制御棒

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS568594A (en) * 1979-07-02 1981-01-28 Hitachi Ltd Control rod
JPS56110091A (en) * 1980-02-05 1981-09-01 Tokyo Shibaura Electric Co Nuclear reactor
JPS5725080A (en) * 1980-07-22 1982-02-09 Fujitsu Ltd Character recognition device

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