JPH0350997B2

JPH0350997B2 -

Info

Publication number: JPH0350997B2
Application number: JP57229228A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1991-08-05
Also published as: JPS59120991A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は沸騰水形原子炉の制御棒パターンを変
更する方法に関する。

〔発明の技術的背景〕

沸騰水形原子炉は第１図に示す如く断面十字形
の制御棒１…の周囲に４体の燃料集合体２…を装
荷して単位格子３…を構成し、このような単位格
子３…を格子状に配列して第２図に示す如き平面
形状の炉心４が構成されている。なお、第２図中
のひとつのます目はひとつの単位格子３…を示
す。

ところで、このような炉心４では燃料の燃焼度
が進行するに従つて反応度が低下してゆくので、
あらかじめこの反応度の低下に対応した余剰反応
度て与えられている。しかし、原子炉は約１年間
連続運転されるので、この連続運転期間の反応度
低下に対応した余剰反応度を与えると初期の余剰
反応度が過大となり、炉心の停止余裕が減少す
る。このため、燃料中にガドリニア等の可燃性毒
物を混入し、燃焼初期における過大な余剰反応度
を抑制している。したがつて、１サイクル中の余
剰反応度の変化は第３図に示す如く燃焼初期にお
いては可燃性毒物の効果によつて比較的低く抑え
られ、その後可燃性毒物の燃焼によつて余剰反応
度は増大してゆく。そして、この可燃性毒物が完
全に燃焼する燃焼中期において余剰反応度が最大
となり、その後は燃焼の進行とともに余剰反応度
は低下してゆく。この余剰反応度の変化を補償す
るため、沸騰水形原子炉では炉心流量の制御と、
運転時において炉心内に挿入されている制御棒い
わゆる調整棒の本数や挿入量すなわち制御棒パタ
ーンの変更をおこなう。上記反応度の調整は、ま
ず炉心流量の調整によつておこなわれるが、第４
図に示す如く炉心流量による調整幅Ａは小さいの
で、この炉心流量による調整で反応度を調整し切
れなくなつた場合には第５図ないし第８図に示す
如き制御棒パターン変更をおこなう。なお、第５
図ないし第８図中のます目すなわち単位格子３…
内に記された数字はその単位格子内の制御棒１…
の挿入ノツチ数を示し、全引抜状態がノツチ数
24、全挿入状態がノツチ数０であり、数字の記さ
れていない単位格子３…ではその制御棒１…が全
引抜状態であることを示す。そして、燃焼初期で
は第５図に示す如く９本の制御棒１…をそれぞれ
12ノツチ挿入した制御棒パターンで運転し、余剰
反応度の増加に対応してこれら制御棒１…を２ノ
ツチずつ挿入し、第６図および第７図に示す如き
制御棒パターンに変更する。また、燃焼後期にお
いて余剰反応度が低下したら９本のうち５本の制
御棒１…を全引抜状態とし、第８図に示す如き制
御棒パターンに変更する。ところで、制御棒１…
を挿入するとその制御棒を含む単位格子３…内の
燃料の下部における出力が低下する。したがつて
この状態で炉心４の出力を一定に維持するとすれ
ば他の単位格子３…内の燃料の下部における出力
がその分だけ増大する。したがつて、このような
制御棒パターンの変更をおこなうと燃料の軸方向
の出力分布が第９図のＢからＣの如く変化し、下
部における線出力密度が増加する。このため、燃
料の下部における線出力密度の上昇率が過大とな
り、燃料ペレツトと燃料被覆管との機械的な相互
干渉いわゆるPCIを生じ、燃料被覆管の健全性が
低下する不具合を生じる。このため、従来はこの
ような制御棒パターンの変更をおこなう際には第
１０図に示す如く炉心４の出力を一度低下させ、
この低出力状態で制御棒パターンの変更をおこな
つていた。

〔背景技術の問題点〕

上記従来の方法では制御棒パターンの変更をな
す際に原子炉の出力を低下させなければならず、
原子炉の稼働率が低下する不具合があつた。ま
た、燃料が燃焼する際には核分裂生成物としてキ
セノンが生成される。このキセノンは熱中性子の
吸収断面積が大きいので、このキセノンの存在に
よつて炉心内の出力分布に三次元的な振動が生じ
ることがある。このキセノンは制御棒が挿入され
ている部分では生成量が少なく、他の部分では生
成量が多い。したがつて、従来の方法では制御棒
パターンの変更の際の制御棒操作量が大きいた
め、制御棒パターンの変更をおこなうと炉心内の
キセノンの分布に大きな変化が生じ、炉心の安定
性上好ましいものではなかつた。

〔発明の目的〕

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは原子炉の出力を大き
く変動させることなく定格運転状態で制御棒パタ
ーンの変更を行なうことができ、また制御棒パタ
ーンを変更する際にキセノンの分布の変動が小さ
く、炉心の安定性を向上させることができる沸騰
水形原子炉の制御棒パターン変更方法を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は炉心への印加反応度が0.04％実効増倍
率以下である制御棒操作と炉心流量調整を交互に
複数回繰返して制御棒パターンを変更するもので
ある。そして、この１回の制御棒操作の印加反応
度を0.04％実効増倍率以下に抑えることにより、
制御棒操作の際の炉心の出力変動を定格運転状態
の許容誤差として一般に電力供給上運用している
±0.5％の範囲内に抑えることができる。したが
つて、このような制御棒操作と炉心流量調整とを
繰返して制御棒パターンを変更すれば原子炉の出
力を低下させずに定格運転状態で制御棒パターン
を変更でき、原子炉の稼動率を大幅に向上させる
ことができ、かつ制御棒操作の際の線出力密度の
上昇率もきわめて小さいのでPCIを生じる可能性
もない。また、制御棒操作の際のキセノン分布の
変動も小さくなるので炉心の安定性も向上するも
のである。

〔発明の実施例〕

以下第１１図ないし第２３図を参照して本発明
の一実施例を説明する。第１１図ないし第２０図
は制御棒操作の手順を示す図であつて、炉心の模
式的な平面図を示し、前述と同様にひとつのます
目はひとつの単位格子３…を示し、また各単位格
子３…内に記された数字はその単位格子内の制御
棒の挿入ノツチ数を示し、また数字の記されてい
ない単位格子３…はその単位格子内の制御棒が全
引抜状態であることを示す。第１１図は制御棒操
作前の制御棒パターンを示し、この一実施例はこ
の制御棒パターンを前記した第６図の如き制御棒
パターンに変更する場合のものである。また、こ
の一実施例は水圧形の制御棒駆動機構を備えた沸
騰水形原子炉の場合のものである。

まず、第１２図に示す如く中央位置の制御棒１
本を操作し、１ノツチだけ挿入する。この１本の
制御棒を１ノツチだけ操作した場合の炉心への印
加反応度は0.016％〜0.024％の実効増倍率の変化
分に相当し、0.04％実効増倍率以下である。次
に、第１３図に示す如く左位置の制御棒１本を１
ノツチだけ挿入する。次に第１４図に示す如くこ
の左位置の制御棒と対称の位置にある右位置の制
御棒１本を１ノツチ挿入する。さらに第１５図な
いし第２０図に示す如く上位置、下位置、左下位
置、右上位置、左上位置、右下位置の順に制御棒
を１本１ノツチずつ挿入し、第２０図に示す如く
９本の制御棒を１ノツチずつ挿入する。次に中央
位置の制御棒を１ノツチ挿入し、上記と同じ順序
で制御棒を１本ノツチずつ挿入し、前記した第６
図の如き制御棒パターンに変更する。そして、各
制御棒の操作をおこなつた後は炉心流量を調整し
て原子炉の出力を定格運転状態に維持する。そし
て、上記制御棒の１本１ノツチの操作による炉心
への印加反応度は0.016〜0.024％実効増倍率に相
当し、この実効増倍率の変化による原子炉の出力
の変動分は定格出力の0.2〜0.3％に相当する。し
たがつて、このような制御棒操作と炉心流量調整
を繰返すことにより第２１図のＤに示す如く制御
棒パターンの変更時における原子炉の出力の変動
幅をきわめて小さくすることができる。そして、
定格運転の場合の出力変動の許容誤差は±0.5％
であり、これに対して上記制御棒操作による出力
変動分は0.2〜0.3％であるから定格運転状態を維
持することができるものである。なお、第２１図
のＥは従来の方法による制御棒パターンの変更の
際の出力低下の状態を示す。また、この一実施例
の方法では１回の制御棒操作による炉心への印加
反応度が小さいので、第２２図の下に示す如き出
力分布の状態から制御棒操作をおこなつた後の出
力分布は第２２図のＧに示す如くその変化がきわ
めて小さいので、定格運転状態のまま制御棒操作
をおこなつてもPCIを生じることはない。また、
第２３図のF′に示す如き線出力密度分布の運転状
態から上記の制御棒操作をおこなつた後の線出力
密度分布は第２３図のG′の如くなり、線出力密
度の最大増加量Ｉはこの一実施例の場合約
0.1KW／ftである。そして、PCIを防止するため
の運転規準すなわちPCIOMRでは出力上昇率は
１時間当り0.1KW／ft以下に定められているの
で、この一実施例の場合には制御棒操作の時間間
隔は１時間以上とする。ただし、前述したキセノ
ンは核分裂によつて生成されたよう素がβ崩壊し
て生成され、その半減期は6.7時間で比較的短い。
したがつて、制御棒操作の時間間隔をあまり長く
すると制御棒操作中に出力変動によるキセノン生
成量の変化が現れ、炉心の安定性から好ましくな
いので、制御棒操作の時間間隔はあまり長くない
方がよい。

なお、本発明は上記の一実施例には限定されな
い。

たとえば、本発明は制御棒をより細かい駆動単
位量で操作することができるいわゆる微動制御棒
駆動機構（FMCRD）を用いた沸騰水形原子炉に
も適用することができる。この場合、この微動制
御棒駆動機構は従来の水圧形制御棒駆動機構の最
小制御棒駆動単位である１ノツチよりさらに細か
い駆動単位で制御棒を駆動できるので、１回の制
御棒操作の際に複数の制御棒を同時に操作しかつ
印加反応度を0.04％実効増倍率以下とすることが
できる。したがつて、互に対称の位置にある複数
の制御棒を同時に操作し、炉心の出力分布の変動
をより少なくすることができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明は炉心への印加反応度が0.04
％実効増倍率以下である制御棒操作と炉心流量調
整とを交互に複数回繰返して制御棒パターンを変
更するものである。そして、この１回の制御棒操
作の印加反応度を0.04％実効増倍率以下に抑える
ことにより、制御棒操作の際の炉心の出力変動を
定格運転状態の許容誤差である±0.5％の範囲内
に抑えることができる。したがつて、このような
制御棒操作を繰返して制御棒パターンを変更すれ
ば原子炉の出力を低下させずに定格運転状態で制
御棒パターンを変更でき、原子炉の稼働率を大幅
に向上させることができ、かつ制御棒操作の際の
線出力密度の上昇率もきわめて小さいのでPCIを
生じる可能性もない。また、制御棒操作の際のキ
セノンの分布の変動も小さくなるので炉心の安定
性も向上する等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は従来例を示し、第１図
は炉心の一部の平面図、第２図は炉心の概略的な
平面図、第３図は余剰反応度の変化特性を示す線
図、第４図は炉心流量と出力との関係を示す線
図、第５図ないし第８図は制御棒パターンを示す
炉心の概略的な平面図、第９図は出力分布を示す
線図、第１０図は制御棒パターン変更の際の出力
変化を示す線図である。第１１図ないし第２３図
は本発明の一実施例を示し、第１１図ないし第２
０図は制御棒パターンの変更手順を示す炉心の概
略的な平面図、第２１図は制御棒パターン変更の
際の出力変動を示す線図、第２２図は出力分布を
示す線図、第２３図は線出力密度分布を示す線図
である。１…制御棒、２…燃料集合体、３…単位格子、
４…炉心。

Claims

【特許請求の範囲】

１炉心への印加反応度が0.04％実効倍増率以下
である制御棒操作と炉心流量調整とを交互に複数
回繰返して制御棒パターンを変更することを特徴
とする沸騰水形原子炉の制御棒パターン変更方
法。