JPH0194293A - 軽水冷却軽水減速型原子炉炉心の反応度制御方法 - Google Patents

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】 （イ）発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は軽水冷却軽水減速型の加圧水型原子炉炉心の
反応度制御方法、特に、炉心の低温状態と高温状態との
変化に対応した反応度補償技術に関するものである。

［従来の技術］ 加圧水型原子炉における反応度制御設備としては、制御
棒、１次冷却材中硼素（ケミカルシムと称する）及びバ
ーナプルポイズンがある。このうち１次冷却材中硼素の
役目としては、 ■低温状態と高温状態との変化に対応した反応度補償 ■キセノン、サマリウム蓄積・崩壊の反応度補償■燃料
の燃焼による反応度補償 がある。

この１次冷却材中硼素は、その濃度を変更することによ
り反応度調整する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、この１次冷却材中硼素による反応度制御技術
は、これを実施するための設備としては、大容量の硼酸
タンク、硼酸ポンプ、硼酸混合器、硼酸補給タンク、ｌ
ｌ！！回収装置、配管等の設備が必要となり、装置が大
型化、複雑化しかつコストも高くなる。

そこで、次にコスト低減のために、ケミカルシムを削除
することが考えられる。この時、前記のケミカルシムの
役目を他の手段で補う必要があるが、これをバーナプル
ポイズン棒の増加及び制御棒体数の増加で補った場合、
バーナプルポイズンの増加はあまり問題とならないが、
高価な制御棒体数が現行の約３．５倍程度必要となり、
逆にコスト増加になってしまう。

このように、制御棒体数が大幅に増加する理由は、高温
から低温への反応度変化が大きいことに加え、低温状態
では、高温状態に比べ制御棒及びバーナプルポイズンの
反応度抑制効果が小さくなることによる。小さくなる理
由は、低温状態では水の密度が高くなり、そこで中性子
が減速散乱及び吸収される確率が増え、制御棒やバーナ
プルポイズンに吸収される確率が減り、反応度抑制効果
が小さくなるためのである。しかし、前記役目の■、■
をバーナプルポイズンの増加及び制御棒体数の増加によ
り補い、■の役目を簡単な設備で補えれば、制御棒体数
の増加も約１．５倍程度で済み、全体のコストの低減を
はかることができる。

このようなことからケミカルシムの■の役目を簡単な設
備で代替できる技術の開発が望まれている。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、簡単な設備でケミカルシムの低温状態と高温状態と
の変化に対応した反応度補償の機能を肩代りすることが
できる反応度制御方法を提供することを目的とするもの
である。

（ロ）発明の構成 Ｕ問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の軽水冷却軽水減速型原
子炉炉心の反応度制御方法は、軽水冷却軽水減速型原子
炉の炉心を冷却材が通る冷却材領域と水と硼酸水との置
換が可能な水置換領域に分離し、炉心の高温停止状態に
おいて前記水置換領域内の水を硼酸水と置換することを
特徴としている。

以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。

第１図にはこの発明の軽水冷却軽水減速型原子炉炉心の
反応度制御方法を実施する場合に使用する反応度制御設
備が示されている。

第１図において１は反応度制御設備であり、反応度制御
設備１は燃料集合体２と水置換系３とを備えている。

燃料集合体２は、上部ノズル７、下部ノズル８、支持格
子１１と制御棒案内シンプル１２で構造材を成し、上部
ノズル７と下部ノズル８の間に燃料棒１３と水置換管１
４及び炉内計装用管６が納められる。

水置換管１４は１燃料束合体あたり１本または複数本有
り、上端は密閉された中空管である。水置換管は複数本
ごとに１組をなし、１組における水置換管は下部ノズル
８のレッグ部分で連結管１５によって連結されている。

連結管１５は、水または硼酸水の注入、排出のための接
続口１６を持つ。一方、水置換系３は注入管１７ａ、１
７ｂ、水給排系２０、硼酸水給排系３０を有する。

下部炉心構造物側の注入管１７ａは、各燃料集合体への
注入口１８を持ち、下部炉心板２１の下側で連結されて
原子炉容器２２側の注入管１７ｂと接続位置２３で接続
している。

注入管１７ｂは、原子炉容器２２を貫通しバルブ■７を
経て水給排系２０と硼酸水給排系３ｏが接続されている
。水給排系２０は水タンク２４及び水供給ポンプ２５を
備えている。硼酸水給排系３０は硼酸水タンク２６及び
硼酸水供給ポンプ２７を備えている。

注入管１７ｂは原子炉容器２２を貫通した後４本の分岐
管２８ａ−ｄに分岐する。

分岐管２８ａはバルブＶ１を経て水タンク２４の液相部
へ通じている。

分岐管２８ｂはバルブ■２を経て硼酸水タンク２６の液
相部へ通じている。

分岐管２８ｃは水タンク２４の液相部がら水供給ポンプ
２５を経てバルブｖ３にいたり、注入管１７ｂに接続し
ている。

分岐管２８ｄは硼酸水タンク２６の液相部がら硼酸水供
給ポンプ２７を経てバルブｖ４にいたり、注入管１７ｂ
に接続している。

−〇　− 原子炉容器２２の外部の注入管１７ｂは原子炉容器２２
より下方に配置されている。これは、水置換管１４内の
水または硼酸水と水タンク２４または硼酸水タンク２６
の間の差圧だけでなく、重力によっても水または硼酸水
が流れ落ちることを考慮したものである。

なお、水タンク２４は配管３１を介して給水設備に接続
し、かつ配管３２を介して廃棄物処理設備に接続してい
る。

また硼酸水タンク２６は配管３３を介して硼酸水供給設
備に接続している。

［作用］ この発明の反応度制御方法は以上のように構成された設
備を使用して次のようになされる。

１次冷却材を低温状態から高温状態とすると反応度は低
くなる。これは、低温状態の方が、水の密度が高く、核
分裂を起こす確率が高い熱中性子束が多くなるからであ
る。このため、低温状態では、高温状態に比べて、反応
度を多く抑制する必要がある。

このため、低温状態では、水置換領域には硼酸水を満た
し、硼酸中の硼素の熱中性子吸収により反応度を抑制す
る。出力運転する前に高温停止状態において、減圧によ
り硼酸水を排出し、その後、水に置換する。原子炉を低
温停止にする場合、その前の高温停止状態で、同様の方
法で水を硼酸水に置換する。

この操作は具体的には次のステップによって行う。

ａ、起動前、水置換管１４は硼酸水で充満されている。

ｂ、原子炉容器２２の蓋をして、１次冷却材を昇温し、
高温停止状態になったところでバルブＶ２を開き、水置
換管１４内の硼酸水を硼酸水タンク２６の中に移動させ
る。この際、水置換管１４内の水は、フラッシング及び
水頭差によって落下することとなる。水置換管１４内の
硼酸水がなくなったら、バルブｖ２を閉じる。

Ｃ１次にバルブＶ３を開き、水供給ポンプ２５を作動さ
せて、水置換管１４内に水を注入する。

水置換管１４内を水で充満させた後バルブ■３を閉じる
。

ｄ、この状態で、運転を開始する。運転中は、水置換系
３の圧力は、圧力計Ｐ１で監視し、１次系の圧力よりも
高くなったらバルブｖ１を開いて水置換管１４内の水を
水タンク２４に移動させることにより減圧し、逆に１次
系の圧力よりも低くなったらバルブＶ３を開き、水供給
ポンプ２５を作動させることによって加圧する。

ｅ、プラントを停止する場合は、高温停止状態になった
ところで、バルブＶ、を開き、水置換管１７１内の水を
水タンク２４の中に移動させる。

水置換管１４内の水がなくなったらバルブＶ１を閉じる
。

ｆ０次にバルブ■４を開き、硼酸水供給ポンプ２７を作
動させて水置換管１４内に硼酸水を注入する。水置換管
１４内を硼酸水で充満させた後、バルブＶ４を閉じる。

ｑ、この状態で１次冷却系の冷却を開始し、プラントを
低温停止状態とする。

（ハ）発明の効果 このように、この発明の反応度制御方法によれば、炉心
の低温状態と高温状態との変化に対応した反応度補償を
することが出来るので、この機能を果していた従来のケ
ミカルシムを削除でき、これに伴って、大容量の硼酸タ
ンク、硼酸ポンプ、硼酸補給タンク、硼酸回収装置等を
削除できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は反応度制御設備の構成説明図、及び第２図は燃
料集合体の横断面説明図である。 １・・・反応度制御設備　　２・・・燃料集合体　　３
・・・水置換系　　６・・・炉内計装用管　　７・・・
上部ノズル　　８・・・下部ノズル　　１１・・・支持
格子１２・・・制御棒案内シンプル　　１３・・・燃料
棒１４・・・水＠換管　　１５・・・連結管　　１６・
・・接続口　　１７ａ、１７ｂ・・・注入管　　１８・
・・注入口２０・・・水給排系　　２１・・・下部炉心
板　　２２・・・原子炉容器　　２３・・・接続位置　
　２４・・・水タンり　　２５・・・水供給ポンプ　　
２６・・・硼酸水タンク　　２７・・・硼酸水供給ポン
プ　　２８ａ〜ｄ・・・分岐管　　３０・・・硼酸水給
排系　　３１，３２゜３３・・・配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軽水冷却軽水減速型原子炉の炉心を冷却材が通る冷却材
   領域と水と硼酸水との置換が可能な水置換領域に分離し
   、炉心の高温停止状態において前記水置換領域内の水を
   硼酸水と置換することを特徴とする軽水冷却軽水減速型
   原子炉炉心の反応度制御方法