JPH027436B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は加圧水型原子炉の負荷追従運転方法
に関するものである。

近来、原子力発電において負荷追従能力が望ま
れている。すなわち、従来、全発電量における原
子力発電量の割合が小さかつたために、原子力発
電に対しては負荷追従能力が期待されなかつた
が、近来、原子力発電量の全発電量に対する割合
が大きくなるに及んで、原子力発電においても負
荷追従能力が望まれるに到り、これに伴つて、炉
心出力を追従させる必要が生ずるに到り、さらに
炉心の反応度制御を追従させて行う必要が生じる
に到つた。負荷追従運転のように炉心の出力変動
がある場合の反応度変化は主として第１図に典型
例で示しているように、出力レベル変化に伴なう
反応度変化（これを出力欠損という）およびキノ
セン（Xe）変化による反応度変化の２つから成
り立つている。出力欠損は、第２図に典型例を示
しているように、燃料温度変化によるドツプラー
効果の出力欠損分と１次冷却材の炉心平均温度変
化による出力欠損分の合計となる。ドツプラー出
力欠損の方は、炉心の寿命中あまり変化しないが
温度変化の出力欠損の方は寿命末期になるにした
がつて大きくなる。全体の出力欠損は第３図に典
型例を示すように寿命末期で大きくなつてくる。

加圧水型原子炉の反応度制御装置としては、従
来から、制御棒およびほう素濃度変化系があり、
制御棒は、速い反応度変化を可能にし、ほう素濃
度変化系は１次冷却材中のほう素濃度を増減させ
て遅い反応度変化を可能にするから、出力変動中
の反応度変化のうち、出力欠損分は制御棒挿入、
引抜で補償すれば早い出力変化にも対応でき、
Xe変化分はゆつくりした変化であるのでほう素
濃度変化で対応すればよいと一応は考えられる。

しかし、100％から50％出力への変化では出力
欠損は約0.7％Δρ程度あり、一方制御に通常使わ
れる制御棒バンクＤは全挿入で約1.0〜1.4％Δρ程
度の制御棒ワースがあるので、制御棒だけで出力
欠損分を補償しようとすると制御棒を炉心の中央
より下へ深く挿入する必要がある。制御棒を深く
挿入すると軸方向出力分布が大きく歪んで来てそ
の後Xeによる出力分布振動等も起つて来て問題
となる。このような軸方向出力分布歪みを避ける
ために最近では制御棒をあまり深く挿入しないで
出力変動をすることが標準的運転法となつてい
る。この場合、制御棒だけでは出力欠損を補償で
きないので、残りの反応度はほう素濃度変化によ
ることになり、速い出力変動ができないことにな
る。また、低下した出力レベルから元の全出力レ
ベルに即時に復帰する即時復帰能力も、当然制御
棒が出力欠損分だけ深く挿入されていないので不
足してくることになる。第４図に従来の標準的な
負荷追従運転中の出力レベル変化、制御棒挿入度
およびほう素濃度変化を図示するが、この第４図
から明らかなように制御棒は炉心にあまり深く挿
入されないので速い出力変動能力および即時復帰
能力に不足があり、それらの問題の解決が望まれ
ている。また、炉心出力の制御方法として、いく
つかの技術（例えば特公51−47837号公報、特開
54−17498号公報参照）が提案されているが満足
すべき結果を得るに至つていない。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、炉心の軸方向出力分布に大きな歪を
生じさせることなく、炉心の速い出力変化及び即
時復帰能力を容易に実現し得る加圧水型原子炉の
運転方法を提供することを目的とするものであ
る。

この目的に対応して、この発明の加圧水型原子
炉の負荷追従運転方法は、加圧水型原子炉の負荷
追従運転における出力変化による反応度変化分に
ほぼ等価な制御棒価値を有する制御棒バンクをバ
ンクオーバーラツプが無いか若しくはバンクオー
バーラツプが小さい状態で炉心に挿入し、出力低
下を急速に行いその後のキセノン増加による反応
度減少はほう素濃度変化により補償し、その後の
出力上昇にあたつては制御棒引抜により出力変化
による反応度変化分を補償し、出力上昇後のキセ
ノン減少による反応度増加はほう素濃度変化によ
り補償する運転方法において、制御棒挿入による
アキシヤルオフセツト変化のカーブが負側の最大
値を越えて更に制御棒を挿入するとアキシヤルオ
フセツトの絶対値が減少する範囲である炉心下部
近傍を制御棒の操作範囲と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について説明す
る。

まず、重要な点として、この発明では炉心に制
御棒を挿入する場合にバンクオーバーラツプを設
けずに、バンクオーバーラツプがないか或いはバ
ンクオーバーラツプがきわめて僅かであるように
して挿入する。すなわち、炉心の軸方向出力分布
歪みの指標であるアキシヤルオフセツト（A.O.）
は、qT，qBをそれぞれ炉心上半分及び下半分の
出力とすると、 A.O.＝qT−qB／qT＋qB×100（％） で定義される。従来の制御棒バンクは各バンク間
の反応度の連続性を良くするために第５図Ａに示
すように、バンクオーバーラツプと称して各バン
クがある程度かさなりあつて挿入されるようにな
つている。すなわち、通常の例では最初のバンク
が128ステツプ（全体のステツプは228ステツプ）
になると次のバンクが同時に挿入され始めるわけ
である。このため、制御棒を挿入して行くとアキ
シヤルオフセツトは第６図の線Ａで示す如くどん
どん負側に大きくなり元にはもどらない。したが
つて、従来の方法では制御棒をある程度深く挿入
すると必然的にA.O.は負側で大になり、出力分
布制御が難しくなつたわけである。しかるに、こ
の発明のように、第５図Ｂに示す如く、制御棒バ
ンクのオーバーラツプをなくして各バンクを独立
に挿入すると、制御棒を全挿入に近くした場合
に、A.O.は、第６図の線Ｂで示す如く、再び元
に戻つてくる。したがつて、従来の方法ではA.
O.をあまり負で大きくしないように制御棒を浅
く挿入していたが、この発明の方法では同じA.
O.でも炉心下部近くまで挿入できるわけである。
なお、制御棒バンクのオーバーラツプはそれが僅
かであれば存在しても差支えない。つまり、第６
図に示しているように、従来の方法では制御棒挿
入によるA.O.変化カーブ（図中の線Ａ）のうち、
炉心上部の制御棒を挿入するとA.O.の負の絶対
値が増加する範囲を利用していたのに対し、こ
の発明の方法では、バンクオーバーラツプをなく
して制御バンクを挿入する場合のA.O.変化カー
ブ（図中の線Ｂ）のうち炉心下部近傍で制御棒を
挿入するとA.O.の負の絶対値が減少する範囲
を利用することに特徴がある。このため、従来の
方法では不可能であつた軸方向出力分布歪みを起
さずに深く制御棒を挿入することが可能となり、
速い負荷変化能力及び即時全出力復帰能力を持た
せることができる。

出力減少時にA.O.は炉心平均温度変化により
正側に変化する。このA.O.の変化幅は減速材温
度係数によつて変化するので、炉心寿命によつて
第７図に典型例を示すように変化する。制御棒位
置は、この出力変化によるA.O.の正側への移行
を相殺してA.O.が全出力状態のものからほとん
ど変化しないように炉心下部近傍で動かして決め
られる。

制御棒ワースは目的の出力変化の出力欠損分に
等価なものが望ましい。例えば、第３図の出力欠
損で100％から50％出力への変化の場合は、必要
な制御棒ワースは約0.7〜1.0％Δρとなる。この例
では約0.8％Δρの制御棒ワースとしておき、寿命
末期近くで制御棒ワースが不足してくる分は他の
制御バンクを炉心上部より挿入して補償し、これ
によりA.O.が負側に歪む分は先の炉心下部にあ
る制御棒バンクをさらに炉心下方に移動して相殺
するようにすればよい。また、多少の反応度の増
減はほう素濃度変化で補償すればよい。このよう
に寿命を通じて標準的な制御棒バンクで出力変化
時の出力欠損に対応できる。

また、100％から30％出力まで変化する場合な
ど、出力変化幅が変化する場合には、その場合の
出力欠損に相当する制御棒ワースを持つ制御バン
クを標準的に決めておき、各出力変化幅に対応し
てこれらの制御棒バンクを選択すればよい。制御
棒バンクワースは各バンク内の制御棒体数を増減
（例えば９体か５体に減少）すること、または制
御棒１体内の吸収棒本数を増減（例えば20本から
12本に減少）することによつて容易に変えられ
る。

〔実施例〕

この例として、100％出力から50％出力へステ
ツプ状に出力降下して50％出力で６時間保つた
後、再びステツプ状に100％出力に出力上昇する
負荷追従の場合の制御棒変化、A.O.変化および
ほう素濃度変化を１次元拡散計算コードで計算し
た例を第８図、第９図に示す。

第８図は第１サイクル寿命初期における計算例
であり、第９図は第１サイクル寿命末期における
計算例である。それぞれの制御棒ワースが約0.7，
0.8％Δρの例である。軸方向出力分布歪みの指標
であるA.O.が出力変動にかかわらずほぼ定常値
近くに保たれていることがわかる。また、制御棒
はかなり深く挿入されているのでこれを引抜けば
即時復帰能力があることになる。ほう素濃度はキ
セノン変化に対応したカーブになつていることも
わかる。また、これらの図から制御棒は全挿入ま
でまだかなりの余裕があるので他の制御バンクを
さらに炉心上部より挿入し、A.O.の負側の移行
は先の制御バンクを炉心下方にさらに挿入して相
殺すれば、出力欠損の多少の増減は吸収できる余
裕のあることもわかる。

以上の説明から明らかな通り、この発明によれ
ば、制御棒バンクオーバーラツプなしに若しくは
バンクオーバーラツプが小さい状態で所要出力欠
損にほぼ等価のワースを持つ制御棒を炉心下部近
傍に挿入しアキシヤルオフセツトを挿入前のもの
とほぼ同じに保つことにより軸方向出力分布歪み
を起さずに速い負荷変化ができ、かつ、即時復帰
能力もある負荷追従運転ができる加圧水型原子炉
の負荷追従運転方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は出力変動時の反応度変化の内訳例を示
すグラフ、第２図は出力欠損の出力レベルによる
変化例を示すグラフ、第３図は出力欠損の寿命に
よる変化例を示すグラフ、第４図は従来の運転方
法における出力変動時の制御棒挿入度及びほう素
濃度の変化例を示すグラフ、第５図は制御棒バン
ク挿入例を示すグラフ、第６図は制御棒挿入時の
アキシヤルオフセツト変化例を示すグラフ、第７
図は出力変化に伴うアキシヤルオフセツト変化例
を示すグラフ、第８図は第１サイクル寿命初期の
負荷追従運転時の諸元の計算例を示すグラフ、及
び第９図は第１サイクル寿命末期の負荷追従運転
時の諸元の計算例を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加圧水型原子炉の負荷追従運転における出力
   変化による反応度変化分にほぼ等価な制御棒価値
   を有する制御棒バンクをバンクオーバーラツプが
   無いか若しくはバンクオーバーラツプが小さい状
   態で炉心に挿入し、出力低下を急速に行いその後
   のキセノン増加による反応度減少はほう素濃度変
   化により補償し、その後の出力上昇にあたつては
   制御棒引抜により出力変化による反応度変化分を
   補償し、出力上昇後のキセノン減少による反応度
   増加はほう素濃度変化により補償する運転方法に
   おいて、制御棒挿入によるアキシヤルオフセツト
   変化のカーブが負側の最大値を越えて更に制御棒
   を挿入するとアキシヤルオフセツトの絶対値が減
   少する範囲である炉心下部近傍を制御棒の操作範
   囲とすることを特徴とする加圧水型原子炉の負荷
   追従運転方法。