JPH0342594A - 原子炉炉心 - Google Patents
原子炉炉心Info
- Publication number
- JPH0342594A JPH0342594A JP1177095A JP17709589A JPH0342594A JP H0342594 A JPH0342594 A JP H0342594A JP 1177095 A JP1177095 A JP 1177095A JP 17709589 A JP17709589 A JP 17709589A JP H0342594 A JPH0342594 A JP H0342594A
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- Japan
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- fuel
- enrichment
- cycle
- core
- output
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- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- 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。
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、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉心に関する。
更に詳述すれば、取替燃料として濃縮度が異なる二種類
の燃料集合体を用いる２ストリーム構成の炉心において
、異種燃料の併用に伴なう出力ミスマツチ増大の防止に
関するものである。
の燃料集合体を用いる２ストリーム構成の炉心において
、異種燃料の併用に伴なう出力ミスマツチ増大の防止に
関するものである。
［従来の技術］
燃料集合体（以下、隼に「燃料」と称す）の設計に際し
ては、通常は目標となる運転時間長さ（サイクル長さ）
が決っており、燃料はその設計目標サイクル長さで使用
した場合に最も高性能を発揮するように設計される。但
し、実際の原子炉運転においては諸般の事情によりサイ
クル長さの変更を要求される場合があるため、それらＣ
も柔軟に対応できる燃料設計を行なうことが望ましい しかしながらサイクル長さの変動は、第７図（＾）〜（
Ｃ）に示すような種々の問題を伴なうため、燃料本来の
性能を損ねることなくサイクル長さに柔軟性を持たせる
ことは困難であった。
ては、通常は目標となる運転時間長さ（サイクル長さ）
が決っており、燃料はその設計目標サイクル長さで使用
した場合に最も高性能を発揮するように設計される。但
し、実際の原子炉運転においては諸般の事情によりサイ
クル長さの変更を要求される場合があるため、それらＣ
も柔軟に対応できる燃料設計を行なうことが望ましい しかしながらサイクル長さの変動は、第７図（＾）〜（
Ｃ）に示すような種々の問題を伴なうため、燃料本来の
性能を損ねることなくサイクル長さに柔軟性を持たせる
ことは困難であった。
第７図（＾） 、 （Ｂ） 、 （Ｃ）は、それぞれサ
イクル長さの変動に対する平均取出燃焼度、径方向ピー
ク。
イクル長さの変動に対する平均取出燃焼度、径方向ピー
ク。
最大余剰反応度の各特性の変化を示す、以下、それぞれ
の特性についての問題点を列挙する。
の特性についての問題点を列挙する。
平均取出燃焼度の問題点く第７図（＾）参照〉■サイク
ル長さの伸張により平均取出し燃焼度が低減する。
ル長さの伸張により平均取出し燃焼度が低減する。
■サイクル長さの短縮はサイクル末での可燃性毒物（代
表的にはガドリニア）の残留を増大させるために、図中
に斜線部で示すような平均取出し燃焼度の損失が生じ、
燃料経済性が損なわれる。
表的にはガドリニア）の残留を増大させるために、図中
に斜線部で示すような平均取出し燃焼度の損失が生じ、
燃料経済性が損なわれる。
径方向ピークの問題点（第７図（Ｂ）参照）■サイクル
長さの短縮により燃料取替率が小さくなるため、炉心の
出力ミスマツチが増大し、運転余裕が損なわれる。
長さの短縮により燃料取替率が小さくなるため、炉心の
出力ミスマツチが増大し、運転余裕が損なわれる。
最大余剰反応度の問題点（第７図（Ｃ）参照）■サイク
ル長さの伸張に対し、可燃性毒物による反応度制御が不
十分なため、サイクル中期での最大余剰反応度が上昇し
、運転余裕が損なわれる。
ル長さの伸張に対し、可燃性毒物による反応度制御が不
十分なため、サイクル中期での最大余剰反応度が上昇し
、運転余裕が損なわれる。
以上の問題点のうち、■、■については燃料濃縮度を、
■、■については可燃性毒物の量をそのサイクル長さの
変動に伴なって変更しなければ改善できない。
■、■については可燃性毒物の量をそのサイクル長さの
変動に伴なって変更しなければ改善できない。
そこで、これらの問題に対する一つの対策として２スト
リーム燃料の炉心配置が提案されている。この配置構成
の炉心は、特性の異？ｊる二種の燃料の装荷割合を調節
することで、その平均的特性を自由に変えられる利点を
有している。
リーム燃料の炉心配置が提案されている。この配置構成
の炉心は、特性の異？ｊる二種の燃料の装荷割合を調節
することで、その平均的特性を自由に変えられる利点を
有している。
ここで２ストリーム燃料における二種の燃料間の異なら
せるべき特性としては、可燃性毒物の量と、燃料濃縮度
とが考えられる。このうち可燃性毒物の量のみを異なら
せた２ストリーム燃料構成の炉心は、余剰反応度特性及
び炉心設計の柔軟性向上を目的として既に実用化に至っ
ている。
せるべき特性としては、可燃性毒物の量と、燃料濃縮度
とが考えられる。このうち可燃性毒物の量のみを異なら
せた２ストリーム燃料構成の炉心は、余剰反応度特性及
び炉心設計の柔軟性向上を目的として既に実用化に至っ
ている。
［発明が解決しようとする課題］
一方、燃料濃縮度を異ならせた２ストリーム燃料構成の
炉心は、サイクル長さの柔軟性向上のために有効な手段
ではある。しかしながら現状では、反応度（濃縮度）特
性の全く異なる異種燃料を炉心に共存させることに伴な
い出力ミスマツチが増大し、最小限界出力比（以下、ｒ
ＭＣＰＲＪと略記す）の劣化、即ち運転余裕の劣化を招
くという問題点を伴なっている。
炉心は、サイクル長さの柔軟性向上のために有効な手段
ではある。しかしながら現状では、反応度（濃縮度）特
性の全く異なる異種燃料を炉心に共存させることに伴な
い出力ミスマツチが増大し、最小限界出力比（以下、ｒ
ＭＣＰＲＪと略記す）の劣化、即ち運転余裕の劣化を招
くという問題点を伴なっている。
従って本発明の課題は、燃料濃縮度を異ならせた２スト
リーム燃料構成の炉心における出力ミスマツチ増大を解
決し、より効果的にサイクル長さの柔軟性を向上させる
ことにある。
リーム燃料構成の炉心における出力ミスマツチ増大を解
決し、より効果的にサイクル長さの柔軟性を向上させる
ことにある。
［ａＮを解決するための手段］
本発明は上記目的を達成するために、原子炉出力運転期
間中に反応度調整の目的で挿入引き抜きを行なう特定の
制御棒の周囲に比較的反応度の低い複数体の燃料集合体
を配置したコントロールセルを含むコントロールセル炉
心配置を備えると共に、取替燃料として炉心に装荷され
るべき燃料集合体を、少なくとも濃縮度設計が相異なり
且つはぼ同数体づつの二種類の燃料集合体からなる２ス
トリーム構成としたＢＷＲ炉心において、前記二種類の
燃料集合体の濃縮度差を０．２〜０．８ｗｔ％２３５
Ｕの範囲とし、新燃料及び第２サイクル目燃料に関し、
前記二種類の燃料集合体のうちの高濃縮度の燃料集合体
の大部分を前記コントロールセルに隣接して配置したも
のである。
間中に反応度調整の目的で挿入引き抜きを行なう特定の
制御棒の周囲に比較的反応度の低い複数体の燃料集合体
を配置したコントロールセルを含むコントロールセル炉
心配置を備えると共に、取替燃料として炉心に装荷され
るべき燃料集合体を、少なくとも濃縮度設計が相異なり
且つはぼ同数体づつの二種類の燃料集合体からなる２ス
トリーム構成としたＢＷＲ炉心において、前記二種類の
燃料集合体の濃縮度差を０．２〜０．８ｗｔ％２３５
Ｕの範囲とし、新燃料及び第２サイクル目燃料に関し、
前記二種類の燃料集合体のうちの高濃縮度の燃料集合体
の大部分を前記コントロールセルに隣接して配置したも
のである。
ここでコントロールセル及びコントロールセル炉心につ
いては例えば特公昭５８−４４２３７号に詳述されてい
るが、現状の殆どのＢＷＲで採用されている周知事項で
あるから、本願においてはその説明を省略すや。
いては例えば特公昭５８−４４２３７号に詳述されてい
るが、現状の殆どのＢＷＲで採用されている周知事項で
あるから、本願においてはその説明を省略すや。
［作用］
本発明の作用について添付図面を参照して説明する。
第４図に燃料の反応度特性の例を示す６図から明らかな
ように、燃料の反応度が最も高くなるのは第１サイクル
後半から第２サイクル前半に相当する燃焼度範囲である
。このことから、通常はサイクル前半では第２サイクル
目の燃料が、一方、サイクル後半では新燃料が炉心内で
最も高出力となり、ＭＣＰＲ等の熱的特性を左右するこ
とが解る。
ように、燃料の反応度が最も高くなるのは第１サイクル
後半から第２サイクル前半に相当する燃焼度範囲である
。このことから、通常はサイクル前半では第２サイクル
目の燃料が、一方、サイクル後半では新燃料が炉心内で
最も高出力となり、ＭＣＰＲ等の熱的特性を左右するこ
とが解る。
方、濃縮度が異なる二種の燃料を炉心に共存させた場合
には、高濃縮度燃料は相対的により高出力、低濃縮度燃
料はより低出力となり、燃料ごとの出力ピーク、即ち半
径方向ピーキング係数が増大するためＭＣＰＲの性能は
劣化する。
には、高濃縮度燃料は相対的により高出力、低濃縮度燃
料はより低出力となり、燃料ごとの出力ピーク、即ち半
径方向ピーキング係数が増大するためＭＣＰＲの性能は
劣化する。
これを防ぐには、サイクルを通して炉心中の最高出力と
なる高濃縮度燃料（新燃料及び第２サイクル目燃料）の
出力を抑え、相対的に低濃縮度燃料（新燃料及び第２サ
イクル目燃料）との差を小さくすることが必要である。
なる高濃縮度燃料（新燃料及び第２サイクル目燃料）の
出力を抑え、相対的に低濃縮度燃料（新燃料及び第２サ
イクル目燃料）との差を小さくすることが必要である。
このため本発明では、コントロールセル近傍の燃料は比
較的出力が低いことに着目した燃料配置を採る。即ち第
５図に示すように、コントロールセル（×印で示す）に
隣接した燃料位置（斜線部）に高濃縮度燃料（新燃料及
び第２サイクル目燃料）を優先的に配置した炉心構成と
する。これにより半径方向ピーキング係数の増大が改善
される。
較的出力が低いことに着目した燃料配置を採る。即ち第
５図に示すように、コントロールセル（×印で示す）に
隣接した燃料位置（斜線部）に高濃縮度燃料（新燃料及
び第２サイクル目燃料）を優先的に配置した炉心構成と
する。これにより半径方向ピーキング係数の増大が改善
される。
尚、本発明における２ストリーム燃料の濃縮度差は上述
の通り０．２〜０．８ｗｔ％２３５ Ｕの範囲に限定す
るが、その理由は以下の通りである。
の通り０．２〜０．８ｗｔ％２３５ Ｕの範囲に限定す
るが、その理由は以下の通りである。
第６図に示すように、濃縮度差が０．２ｗｔ％２３５
Ｕ以下では本発明における燃料配置の効果は小さく、む
しろ燃料装荷パターンの柔軟性を損ねる結果となる。一
方、濃縮度差が０．８ｗｔ％２３８０以上では出力稟ス
マッチが大きすぎて、本発明における燃料配置を通用し
たとしても、実用に耐える炉心を構成できない。
Ｕ以下では本発明における燃料配置の効果は小さく、む
しろ燃料装荷パターンの柔軟性を損ねる結果となる。一
方、濃縮度差が０．８ｗｔ％２３８０以上では出力稟ス
マッチが大きすぎて、本発明における燃料配置を通用し
たとしても、実用に耐える炉心を構成できない。
［実施例］
以下、本発明の一実施例について説明する。
例として、ＢＷＲ／４型原子炉における８×８型燃料集
合体で構成した炉心（燃料集合体総数５４８体、取替率
３０．６％、サイクル長さ約１４ケ月）に本発明を適用
した例を示すが、本発明が通用されるべきＢＷＲ型式及
び燃料集合体型式については、これらに限定されるもの
ではない。
合体で構成した炉心（燃料集合体総数５４８体、取替率
３０．６％、サイクル長さ約１４ケ月）に本発明を適用
した例を示すが、本発明が通用されるべきＢＷＲ型式及
び燃料集合体型式については、これらに限定されるもの
ではない。
第１図（Ａ）は、本発明に係るＢＷＲ炉心を第ｎサイク
ル目における１／４炉心について示したものであり、残
りの３７４炉心については、図示の１／４炉心の■軸と
Ｊ軸に対して対称に配置される。
ル目における１／４炉心について示したものであり、残
りの３７４炉心については、図示の１／４炉心の■軸と
Ｊ軸に対して対称に配置される。
図において、Ｃｒは十字型制御棒を示し、各桝目は８×
８型燃料を示す、ここで、各燃料のうち、黒く塗りつぶ
したものはコントロールセル（炉心全体で２１セル）を
示す、又、符号■、■を付したものはそれぞれ高濃縮度
燃料（濃縮度：３．６ｗｔ％２３ＳＵ）における新燃料
、第２サイクル目燃料を、符号１．２を付したものはそ
れぞれ低濃縮度燃料（濃縮度：３．２ｗｔ％２３！Ｕ）
における新燃料、第２サイクル目燃料を示し、符号を付
さないものは第（ｎ−１）サイクル目の炉心を構成して
いた燃料を示す。ここで高濃縮度燃料と低濃縮度燃料と
の装荷割合は１：１であり、平衡サイクルの炉心を構成
しである。
８型燃料を示す、ここで、各燃料のうち、黒く塗りつぶ
したものはコントロールセル（炉心全体で２１セル）を
示す、又、符号■、■を付したものはそれぞれ高濃縮度
燃料（濃縮度：３．６ｗｔ％２３ＳＵ）における新燃料
、第２サイクル目燃料を、符号１．２を付したものはそ
れぞれ低濃縮度燃料（濃縮度：３．２ｗｔ％２３！Ｕ）
における新燃料、第２サイクル目燃料を示し、符号を付
さないものは第（ｎ−１）サイクル目の炉心を構成して
いた燃料を示す。ここで高濃縮度燃料と低濃縮度燃料と
の装荷割合は１：１であり、平衡サイクルの炉心を構成
しである。
この実施例に対する比較例として、第１図（Ｂ）に従来
の２ストリーム構成の炉心を示す。この従来炉心の構成
は、燃料装荷パターンを除いては上記実施例の炉心と同
様である。これら実施例及び従来例に使用した高濃縮度
燃料と低濃縮度燃料との反応度特性は第２図に示しであ
る。尚、二種類の燃料の熱水力的特性は全く同じとする
。
の２ストリーム構成の炉心を示す。この従来炉心の構成
は、燃料装荷パターンを除いては上記実施例の炉心と同
様である。これら実施例及び従来例に使用した高濃縮度
燃料と低濃縮度燃料との反応度特性は第２図に示しであ
る。尚、二種類の燃料の熱水力的特性は全く同じとする
。
第１図（＾） 、 （Ｂ）を参照すると、本発明の炉心
では高濃縮度燃料を優先的にコントロールセルに隣接さ
せていることが明らかである。これによるＭＣＰＲの改
善に対する上記実施例の効果を第３図に示す。
では高濃縮度燃料を優先的にコントロールセルに隣接さ
せていることが明らかである。これによるＭＣＰＲの改
善に対する上記実施例の効果を第３図に示す。
第３図のＭＣＰＲの最小値を参照すると、従来例が１．
３８であるのに対し、上記実施例では１．４２となって
おり、約３％程度向上していることが解る。更に、第３
図のＭＣＰＲ全体で比較すると、上記実施例は最大で約
５％程度の向上を見込むことができる。
３８であるのに対し、上記実施例では１．４２となって
おり、約３％程度向上していることが解る。更に、第３
図のＭＣＰＲ全体で比較すると、上記実施例は最大で約
５％程度の向上を見込むことができる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明の２ストリーム燃料構成の原
子炉炉心によれば、濃縮度の異なる二種の燃料の装荷パ
ターン及び濃縮度差の工夫により、ＭＣＰＲを劣化させ
ることなくサイクル長さの柔軟性を向上し得るという効
果がある。
子炉炉心によれば、濃縮度の異なる二種の燃料の装荷パ
ターン及び濃縮度差の工夫により、ＭＣＰＲを劣化させ
ることなくサイクル長さの柔軟性を向上し得るという効
果がある。
第１図（＾）は本発明の一実施例に係るＢＷＲ炉心を１
／４炉心について表した断面図、第１図（８）は前図に
対応する従来例を示す断面図、第２図は前図（＾） 、
（Ｂ）の炉心に装荷される高濃縮度燃料と低濃縮度燃
料との無限増倍係数の燃焼度依存性を示す線図、第３図
は第１図（＾） 、 （Ｂ）の炉心のサイクル燃焼度に
対する最小限界出力比を示す線図、第４図は高濃縮度燃
料と低濃縮度燃料との無限増倍係数の燃焼温度依存性の
例を示す線図、第５図はコントロールセル炉心の例を１
／４炉心について表した断面図、第６図は２ストリーム
燃料の濃縮度差に対する本発明の適用範囲を説明するた
めの線図、第７図（＾） 、 （Ｂ） 、 （ｃ）は、
それぞれサイクル長さの変動に対する平均取出燃焼度、
径方向ピーク、最大余剰反応度の各特性の変化を示す線
図である。 ［主要部の符号の説明］ ■・・・・・・高濃縮度燃料集合体（新燃料）■・・・
・・・高濃縮度燃料集合体く第２サイクル目燃料〉 １・・・・・・低濃縮度燃料集合体（新燃料）２・・・
・・・低濃縮度燃料集合体（第２サイクル目燃料） 尚、各図中、 同一符号は同一または相当部を示 す。 代 理 人
／４炉心について表した断面図、第１図（８）は前図に
対応する従来例を示す断面図、第２図は前図（＾） 、
（Ｂ）の炉心に装荷される高濃縮度燃料と低濃縮度燃
料との無限増倍係数の燃焼度依存性を示す線図、第３図
は第１図（＾） 、 （Ｂ）の炉心のサイクル燃焼度に
対する最小限界出力比を示す線図、第４図は高濃縮度燃
料と低濃縮度燃料との無限増倍係数の燃焼温度依存性の
例を示す線図、第５図はコントロールセル炉心の例を１
／４炉心について表した断面図、第６図は２ストリーム
燃料の濃縮度差に対する本発明の適用範囲を説明するた
めの線図、第７図（＾） 、 （Ｂ） 、 （ｃ）は、
それぞれサイクル長さの変動に対する平均取出燃焼度、
径方向ピーク、最大余剰反応度の各特性の変化を示す線
図である。 ［主要部の符号の説明］ ■・・・・・・高濃縮度燃料集合体（新燃料）■・・・
・・・高濃縮度燃料集合体く第２サイクル目燃料〉 １・・・・・・低濃縮度燃料集合体（新燃料）２・・・
・・・低濃縮度燃料集合体（第２サイクル目燃料） 尚、各図中、 同一符号は同一または相当部を示 す。 代 理 人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 原子炉出力運転期間中に反応度調整の目的で挿入引き抜
きを行なう特定の制御棒の周囲に比較的反応度の低い複
数体の燃料集合体を配置したコントロールセルを含むコ
ントロールセル炉心配置を備えると共に、取替燃料とし
て炉心に装荷されるべき燃料集合体を、少なくとも濃縮
度設計が相異なり且つほぼ同数体づつの二種類の燃料集
合体からなる２ストリーム構成とした沸騰水型原子炉の
炉心において、 前記二種類の燃料集合体の濃縮度差を０．２〜０．８Ｗ
ｔ％＾２＾３＾５Ｕの範囲とし、新燃料及び第２サイク
ル目燃料に関し、前記二種類の燃料集合体のうちの高濃
縮度の燃料集合体の大部分を前記コントロールセルに隣
接して配置したことを特徴とする原子炉炉心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177095A JPH0342594A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 原子炉炉心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177095A JPH0342594A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 原子炉炉心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0342594A true JPH0342594A (ja) | 1991-02-22 |
Family
ID=16025049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1177095A Pending JPH0342594A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 原子炉炉心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0342594A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998010426A1 (fr) * | 1996-09-04 | 1998-03-12 | Hitachi, Ltd. | Coeur de chargement initial |
-
1989
- 1989-07-11 JP JP1177095A patent/JPH0342594A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998010426A1 (fr) * | 1996-09-04 | 1998-03-12 | Hitachi, Ltd. | Coeur de chargement initial |
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