JPH04264292A - 燃料フォロア付制御棒と制御棒駆動方法及びその駆動装置並びに原子力発電プラントと原子炉運転制御方法 - Google Patents
燃料フォロア付制御棒と制御棒駆動方法及びその駆動装置並びに原子力発電プラントと原子炉運転制御方法Info
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- JPH04264292A JPH04264292A JP3023381A JP2338191A JPH04264292A JP H04264292 A JPH04264292 A JP H04264292A JP 3023381 A JP3023381 A JP 3023381A JP 2338191 A JP2338191 A JP 2338191A JP H04264292 A JPH04264292 A JP H04264292A
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- 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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱中性子炉を備える原子
力発電プラントに係り、特に、制御棒挿入により直ちに
原子炉出力を低下させるに好適な燃料フォロア付制御棒
とその駆動方法及び装置並びに原子炉運転制御方法に関
する。
力発電プラントに係り、特に、制御棒挿入により直ちに
原子炉出力を低下させるに好適な燃料フォロア付制御棒
とその駆動方法及び装置並びに原子炉運転制御方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料フォロア付制御棒を図６に示
す。従来の燃料フォロア付制御棒は、炉心に装荷されて
いるフォロア燃料以外の燃料４の有効長と同じ長さの核
燃料３が、制御棒１のフォロア部分にコネクタ２により
結合されている。そして、制御棒１が炉心から完全に引
き抜かれた状態で、図６に（Ａ）として示す様に、コネ
クタ２が炉心から外に出る構成となっている。このコネ
クタ２の材質としては、中性子の吸収が少ないアルミニ
ウム，アルミニウム合金，ジルコニウム，ジルコニウム
合金等が用いられており、また、フォロア燃料３の核物
質濃度は長さ方向に均一に分布するようにしている。
す。従来の燃料フォロア付制御棒は、炉心に装荷されて
いるフォロア燃料以外の燃料４の有効長と同じ長さの核
燃料３が、制御棒１のフォロア部分にコネクタ２により
結合されている。そして、制御棒１が炉心から完全に引
き抜かれた状態で、図６に（Ａ）として示す様に、コネ
クタ２が炉心から外に出る構成となっている。このコネ
クタ２の材質としては、中性子の吸収が少ないアルミニ
ウム，アルミニウム合金，ジルコニウム，ジルコニウム
合金等が用いられており、また、フォロア燃料３の核物
質濃度は長さ方向に均一に分布するようにしている。
【０００３】尚、従来技術に関連するものとして、特開
昭５９−４３３８４号がある。
昭５９−４３３８４号がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】原子炉の出力を低下さ
せる場合には、図６に示す制御棒１を原子炉内に挿入し
て該制御棒１にて中性子を吸収させる。しかし、軽水炉
や重水炉，黒鉛炉等の熱中性子炉における熱中性子束密
度は、図６に左側に示す様に、炉の中心部分で高いピー
クがあり、図６に示す場合の上下方向の端部分で低く、
炉心から外にでた反射体領域でまた高いピークがある。 斯かる状態のもとで、制御棒１を炉心に挿入した場合、
制御棒１が最初に炉心に入る上端部分での熱中性子束密
度は低いので、挿入の効果は小さいといえる。また、制
御棒１の挿入によりフォロア燃料３の先端部が炉心から
外に出ることになる。しかし、この先端部における熱中
性子束密度は高いので、逆にこのフォロア燃料３先端部
での核反応が促進されることになってしまう。換言すれ
ば、従来の燃料フォロア付制御棒は、原子炉出力を低下
させるべく制御棒を炉心に挿入するその初期において核
反応度が高くなる虞がある。つまり、制御棒挿入により
直ちに原子炉出力を低下させることが困難となることが
予想される。
せる場合には、図６に示す制御棒１を原子炉内に挿入し
て該制御棒１にて中性子を吸収させる。しかし、軽水炉
や重水炉，黒鉛炉等の熱中性子炉における熱中性子束密
度は、図６に左側に示す様に、炉の中心部分で高いピー
クがあり、図６に示す場合の上下方向の端部分で低く、
炉心から外にでた反射体領域でまた高いピークがある。 斯かる状態のもとで、制御棒１を炉心に挿入した場合、
制御棒１が最初に炉心に入る上端部分での熱中性子束密
度は低いので、挿入の効果は小さいといえる。また、制
御棒１の挿入によりフォロア燃料３の先端部が炉心から
外に出ることになる。しかし、この先端部における熱中
性子束密度は高いので、逆にこのフォロア燃料３先端部
での核反応が促進されることになってしまう。換言すれ
ば、従来の燃料フォロア付制御棒は、原子炉出力を低下
させるべく制御棒を炉心に挿入するその初期において核
反応度が高くなる虞がある。つまり、制御棒挿入により
直ちに原子炉出力を低下させることが困難となることが
予想される。
【０００５】本発明の目的は、制御棒挿入により直ちに
原子炉出力を低下させることのできる燃料フォロア付制
御棒とその駆動方法，駆動装置並びに原子力発電プラン
トと原子炉運転制御方法を提供することにある。
原子炉出力を低下させることのできる燃料フォロア付制
御棒とその駆動方法，駆動装置並びに原子力発電プラン
トと原子炉運転制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、原子炉用制
御棒のフォロア部分に核燃料を付加した燃料フォロア付
制御棒において、前記のフォロア部分の核燃料の有効長
をｂとし、炉心部内の燃料の有効長をａとしたとき、
御棒のフォロア部分に核燃料を付加した燃料フォロア付
制御棒において、前記のフォロア部分の核燃料の有効長
をｂとし、炉心部内の燃料の有効長をａとしたとき、
【
０００７】
０００７】
【数１】ｂ＜ａ
なる寸法とすることで、達成される。
【０００８】上記目的は、また、フォロア部分の核燃料
を制御棒の中性子吸収体に結合するコネクタ部の構造材
として、中性子吸収率の高いものを用いることでも、達
成される。
を制御棒の中性子吸収体に結合するコネクタ部の構造材
として、中性子吸収率の高いものを用いることでも、達
成される。
【０００９】上記目的は、また、フォロア部分の核燃料
の先端部の核分裂性核種の濃度を、該フォロア部分の核
燃料の平均の核分裂性核種の濃度より低くすることでも
、達成される。
の先端部の核分裂性核種の濃度を、該フォロア部分の核
燃料の平均の核分裂性核種の濃度より低くすることでも
、達成される。
【００１０】上記目的は、また、制御棒の引抜量が０〜
３０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、全制御棒の本数
ｍに対し、
３０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、全制御棒の本数
ｍに対し、
【００１１】
【数２】ｎ／ｍ＜０．４
の関係式が成り立つ範囲で運転することで、達成される
。
。
【００１２】
【作用】フォロア燃料部分を炉心の燃料有効長より短尺
とすることで、制御棒挿入開始初期にはフォロア燃料の
先端部はまだ炉心内に残り熱中性子束密度の高い領域に
出ることはない。このため、制御棒挿入により直ちに制
御棒による中性子吸収の効果で出て、原子炉出力は低下
する。
とすることで、制御棒挿入開始初期にはフォロア燃料の
先端部はまだ炉心内に残り熱中性子束密度の高い領域に
出ることはない。このため、制御棒挿入により直ちに制
御棒による中性子吸収の効果で出て、原子炉出力は低下
する。
【００１３】コネクタ部を中性子吸収率の高い材料とす
ることで、制御棒挿入により直ちにこのコネクタ部分が
炉心に入り熱中性子を吸収する。また、フォロア燃料先
端部分の核分裂物質濃度を小さくしておくと、該先端部
が制御棒挿入に伴って熱中性子束密度の高い領域に突き
出ても核反応が小さく、制御棒挿入による熱中性子吸収
の効果の方が高くなる。
ることで、制御棒挿入により直ちにこのコネクタ部分が
炉心に入り熱中性子を吸収する。また、フォロア燃料先
端部分の核分裂物質濃度を小さくしておくと、該先端部
が制御棒挿入に伴って熱中性子束密度の高い領域に突き
出ても核反応が小さく、制御棒挿入による熱中性子吸収
の効果の方が高くなる。
【００１４】また、制御棒の部分引き抜きにより生じる
反射体部での過大な中性子束のピーキングの発生が、ｎ
／ｍ＜０．４とすることで回避され、原子炉停止用の制
御棒駆動時の反応度特性が改善される。
反射体部での過大な中性子束のピーキングの発生が、ｎ
／ｍ＜０．４とすることで回避され、原子炉停止用の制
御棒駆動時の反応度特性が改善される。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図４は、原子炉における減速材体積と燃料体積
との比と、中性子実効増倍率の関係を示すグラフである
。図中のＣ点は、中性子実効増倍率が最大となる点であ
り、Ｃ点より右側のＢ点では過減速状態であり、減速材
による中性子吸収の影響が中性子実効増倍率を支配して
いる。このため、例えば減速材と冷却材が異なる黒鉛炉
や重水炉等で実際の運転がこのＢ点で行われるように設
計されていると、冷却材が水の場合、炉心部の水の量（
水素原子Ｈの数）が減ったときＢ点からＣ点に移行して
中性子実効増倍率が増大する。つまり、正の反応度が付
加する。
明する。図４は、原子炉における減速材体積と燃料体積
との比と、中性子実効増倍率の関係を示すグラフである
。図中のＣ点は、中性子実効増倍率が最大となる点であ
り、Ｃ点より右側のＢ点では過減速状態であり、減速材
による中性子吸収の影響が中性子実効増倍率を支配して
いる。このため、例えば減速材と冷却材が異なる黒鉛炉
や重水炉等で実際の運転がこのＢ点で行われるように設
計されていると、冷却材が水の場合、炉心部の水の量（
水素原子Ｈの数）が減ったときＢ点からＣ点に移行して
中性子実効増倍率が増大する。つまり、正の反応度が付
加する。
【００１６】Ｃ点の左側のＡ点では低減速状態であり、
減速材による中性子の減速の影響が中性子実効増倍率を
支配している。そのため、炉心部で減速材の割合の多い
領域（炉心周辺部，反射対領域，制御棒周辺等）に中性
子束密度の増大部分つまり中性子ピーキングが出現する
。
減速材による中性子の減速の影響が中性子実効増倍率を
支配している。そのため、炉心部で減速材の割合の多い
領域（炉心周辺部，反射対領域，制御棒周辺等）に中性
子束密度の増大部分つまり中性子ピーキングが出現する
。
【００１７】安全用（停止用）制御棒が炉心に挿入し始
めると、原子炉の種類（減速材，冷却材の組み合せ，減
速材対燃料体積比の大小）により、中性子実効増倍率の
変化と制御棒の中性子吸収効果を総合した効果が現れる
ことになる。そこで、停止用の制御棒の効きを高めるた
めに、次の様に対策を施す必要が生じる。
めると、原子炉の種類（減速材，冷却材の組み合せ，減
速材対燃料体積比の大小）により、中性子実効増倍率の
変化と制御棒の中性子吸収効果を総合した効果が現れる
ことになる。そこで、停止用の制御棒の効きを高めるた
めに、次の様に対策を施す必要が生じる。
【００１８】（１）制御棒挿入時の中性子吸収体の効き
を早める。
を早める。
【００１９】（２）低減速状態の原子炉の場合、反射体
ピーキング部にフォロア燃料が突き出る前に中性子吸収
の効果を効かせる。
ピーキング部にフォロア燃料が突き出る前に中性子吸収
の効果を効かせる。
【００２０】（３）低減速状態の原子炉の場合、フォロ
ア燃料が突き出る反射体領域の中性子束ピーキングが小
さくなるように原子炉の運転を制御する。つまり、制御
棒引き抜きパターンを選択することで、中性子束ピーキ
ングを小さくする。
ア燃料が突き出る反射体領域の中性子束ピーキングが小
さくなるように原子炉の運転を制御する。つまり、制御
棒引き抜きパターンを選択することで、中性子束ピーキ
ングを小さくする。
【００２１】（４）過減速状態の原子炉の場合、制御棒
を挿入したときに冷却材（水）を原子炉から排除しない
ように制御棒，コネクタ，フォロア燃料の構造を決める
。
を挿入したときに冷却材（水）を原子炉から排除しない
ように制御棒，コネクタ，フォロア燃料の構造を決める
。
【００２２】図１は、本発明の一実施例に係る原子力発
電プラントの原子炉炉心部の概略縦断面図である。燃料
フォロア付制御棒は、中性子吸収体部１と、フォロア燃
料部３と、これらを接合するコネクタ部２より構成され
ている。炉心部には多数の標準燃料４が装荷されており
、標準燃料の有効長をａとする。フォロア燃料部３の有
効長ｂとして、本実施例では、コネクタ部２の長さをｆ
としたとき、コネクタ部２とフォロア燃料部３の合計の
長さが標準燃料４と同じ長さとなるようにしてある。 つまり、
電プラントの原子炉炉心部の概略縦断面図である。燃料
フォロア付制御棒は、中性子吸収体部１と、フォロア燃
料部３と、これらを接合するコネクタ部２より構成され
ている。炉心部には多数の標準燃料４が装荷されており
、標準燃料の有効長をａとする。フォロア燃料部３の有
効長ｂとして、本実施例では、コネクタ部２の長さをｆ
としたとき、コネクタ部２とフォロア燃料部３の合計の
長さが標準燃料４と同じ長さとなるようにしてある。 つまり、
【００２３】
【数３】ｂ＝ａ−ｆ
とし、コネクタ部２が炉心内に挿入されただけではフォ
ロア燃料部３が反射体ピーキング部に突き出ないように
してある。図１の（Ａ）は、制御棒の完全引き抜き状態
を示し、同図（Ｂ）は、制御棒が少し挿入された状態を
示している。制御棒の完全引き抜き位置は、コネクタ部
２の下端（フォロア燃料側）が炉心部の燃料の有効部の
上端と略一致している。
ロア燃料部３が反射体ピーキング部に突き出ないように
してある。図１の（Ａ）は、制御棒の完全引き抜き状態
を示し、同図（Ｂ）は、制御棒が少し挿入された状態を
示している。制御棒の完全引き抜き位置は、コネクタ部
２の下端（フォロア燃料側）が炉心部の燃料の有効部の
上端と略一致している。
【００２４】図６の左側のグラフは、前述したように、
熱中性子束密度を示している。このようなグラフつまり
原子炉の燃料有効部の両端部で熱中性子束密度の分布が
盛り上がるのは、熱中性子炉の通常の炉心設計で中性子
の減速に関しアンダーモデレートに設計されるためであ
る。このような通常設計の熱中性子炉において、図１に
示す燃料フォロア付制御棒を用いこれを完全引き抜き位
置から炉心内に挿入する場合、挿入初期にはコネクタ部
２が炉心内に挿入されるがフォロア燃料３の先端部は炉
心内の熱中性子束密度の小さいところに進むだけである
。つまり、このフォロア燃料先端部での炉心下部におけ
る核反応は増加するが、炉心上部のコネクタ部での核反
応の低下がこれを上回り、全体として核反応は低下する
。
熱中性子束密度を示している。このようなグラフつまり
原子炉の燃料有効部の両端部で熱中性子束密度の分布が
盛り上がるのは、熱中性子炉の通常の炉心設計で中性子
の減速に関しアンダーモデレートに設計されるためであ
る。このような通常設計の熱中性子炉において、図１に
示す燃料フォロア付制御棒を用いこれを完全引き抜き位
置から炉心内に挿入する場合、挿入初期にはコネクタ部
２が炉心内に挿入されるがフォロア燃料３の先端部は炉
心内の熱中性子束密度の小さいところに進むだけである
。つまり、このフォロア燃料先端部での炉心下部におけ
る核反応は増加するが、炉心上部のコネクタ部での核反
応の低下がこれを上回り、全体として核反応は低下する
。
【００２５】これを示したのが図２の破線で示す曲線で
ある。このグラフに示すように、本実施例によれば、制
御棒を５％挿入すると直ちに核反応度が相対値で２％低
下している。これに対し、従来の燃料フォロア付制御棒
の場合は、図２の（ロ）に示す様に、制御棒挿入による
効果つまり核反応の低下が始まるまでに時間がかかり、
また、図２の（イ）に示すように、制御棒を５％挿入す
るとその分だけフォロア燃料先端部が反射体ピーキング
部に突き出でて逆に核反応度が正に相対値で２％増加し
てしまうこともある。
ある。このグラフに示すように、本実施例によれば、制
御棒を５％挿入すると直ちに核反応度が相対値で２％低
下している。これに対し、従来の燃料フォロア付制御棒
の場合は、図２の（ロ）に示す様に、制御棒挿入による
効果つまり核反応の低下が始まるまでに時間がかかり、
また、図２の（イ）に示すように、制御棒を５％挿入す
るとその分だけフォロア燃料先端部が反射体ピーキング
部に突き出でて逆に核反応度が正に相対値で２％増加し
てしまうこともある。
【００２６】炉心の標準燃料の有効部４の長さとして１
００ｃｍ、コネクタ部２の長さとして５ｃｍの典型的な
軽水減速原子炉の炉心を想定した場合、フォロア燃料部
３の長さを標準燃料より１０ｃｍ短くし、更に、制御棒
を完全に引き抜いたときの制御棒の中性子吸収体部１の
下端が、炉心部の燃料有効部の上端に一致あるいはそれ
よりも下側に残るように、制御棒駆動装置の駆動長さを
設定しそれ以上中性子吸収体が炉心から引き抜かれるこ
とが禁止される制限手段を設けることにより、制御棒挿
入により直ちに負の反応度を投入することが可能となる
。フォロア燃料部を標準燃料より短尺にすることで、平
均出力密度は低下するが、典型的な高出力密度（高中性
子束密度利用）の軽水減速原子炉（燃料集合体数４０，
制御棒本数６本）に適用した場合、その出力密度の低下
は０．５％程度と小さく、実用上は問題とはならない。 尚、本実施例の場合、コネクタ部２の材質は従来と同様
にアルミニウムなどの中性子吸収率の小さいものであっ
ても、制御棒挿入により直ちに負の核反応度を投入する
ことが可能となる。しかし、コネクタ部２の材質として
、ハフニウムなどの中性子吸収率の高いものを用いるこ
とで、更に効果が高まることはいうまでもなく、この場
合の制御棒完全引き抜き状態では、コネクタ部の一部が
炉心内に残るように制御棒駆動装置を設定しておけばよ
い。
００ｃｍ、コネクタ部２の長さとして５ｃｍの典型的な
軽水減速原子炉の炉心を想定した場合、フォロア燃料部
３の長さを標準燃料より１０ｃｍ短くし、更に、制御棒
を完全に引き抜いたときの制御棒の中性子吸収体部１の
下端が、炉心部の燃料有効部の上端に一致あるいはそれ
よりも下側に残るように、制御棒駆動装置の駆動長さを
設定しそれ以上中性子吸収体が炉心から引き抜かれるこ
とが禁止される制限手段を設けることにより、制御棒挿
入により直ちに負の反応度を投入することが可能となる
。フォロア燃料部を標準燃料より短尺にすることで、平
均出力密度は低下するが、典型的な高出力密度（高中性
子束密度利用）の軽水減速原子炉（燃料集合体数４０，
制御棒本数６本）に適用した場合、その出力密度の低下
は０．５％程度と小さく、実用上は問題とはならない。 尚、本実施例の場合、コネクタ部２の材質は従来と同様
にアルミニウムなどの中性子吸収率の小さいものであっ
ても、制御棒挿入により直ちに負の核反応度を投入する
ことが可能となる。しかし、コネクタ部２の材質として
、ハフニウムなどの中性子吸収率の高いものを用いるこ
とで、更に効果が高まることはいうまでもなく、この場
合の制御棒完全引き抜き状態では、コネクタ部の一部が
炉心内に残るように制御棒駆動装置を設定しておけばよ
い。
【００２７】図３は、本発明の別実施例に係る燃料フォ
ロア付制御棒を備える原子炉の概略縦断面図である。本
実施例では、原子炉内に装荷されている標準燃料の有効
長と同じ長さのフォロア燃料を中性子吸収体１にコネク
タ部２により結合してある。そしてコネクタ部２を炉心
内に挿入したときに炉心から反射体ピーキンブ部に突き
出るフォロア燃料の先端部５として、その核分裂性核種
の濃度を、該フォロア燃料の平均の核分裂性核種の濃度
より低くしてある。これにより、図１の実施例と同様の
効果が得られる。この場合、炉心の有効部分の長さをａ
、該有効部分の下端から制御棒完全引き抜き時の中性子
吸収体１とコネクタ２との接合部をｈとし、コネクタ２
とフォロア燃料との接合部位置をｇとしたとき、
ロア付制御棒を備える原子炉の概略縦断面図である。本
実施例では、原子炉内に装荷されている標準燃料の有効
長と同じ長さのフォロア燃料を中性子吸収体１にコネク
タ部２により結合してある。そしてコネクタ部２を炉心
内に挿入したときに炉心から反射体ピーキンブ部に突き
出るフォロア燃料の先端部５として、その核分裂性核種
の濃度を、該フォロア燃料の平均の核分裂性核種の濃度
より低くしてある。これにより、図１の実施例と同様の
効果が得られる。この場合、炉心の有効部分の長さをａ
、該有効部分の下端から制御棒完全引き抜き時の中性子
吸収体１とコネクタ２との接合部をｈとし、コネクタ２
とフォロア燃料との接合部位置をｇとしたとき、
【００
２８】
２８】
【数４】−０．０３ａ＜ｈ−ａ＜０．０３ａあるいは
−０．０５ａ＜ｇ−ａ＜０．０２ａの関係式を満
足するような寸法形状にする。
−０．０５ａ＜ｇ−ａ＜０．０２ａの関係式を満
足するような寸法形状にする。
【００２９】図５は、更に別の実施例であり、コネクタ
部２を、ＳＵＳ，ハフニウム，チタン，チタン合金，ニ
ッケル，ニッケル合金等、中性子吸収率の高い材料で構
成しており、制御棒完全引き抜き時にコネクタ部２が炉
心内に一部挿入された状態となるようにしている。この
ようにすることでも、上述した実施例と同様の効果が得
られる。これに、フォロア燃料先端部５の核種濃度を低
くした実施例を組み合せることで、更に相乗効果により
、制御棒挿入後直ちに負の反応度の投入が可能となる。
部２を、ＳＵＳ，ハフニウム，チタン，チタン合金，ニ
ッケル，ニッケル合金等、中性子吸収率の高い材料で構
成しており、制御棒完全引き抜き時にコネクタ部２が炉
心内に一部挿入された状態となるようにしている。この
ようにすることでも、上述した実施例と同様の効果が得
られる。これに、フォロア燃料先端部５の核種濃度を低
くした実施例を組み合せることで、更に相乗効果により
、制御棒挿入後直ちに負の反応度の投入が可能となる。
【００３０】上述した各実施例では、燃料フォロア付制
御棒の寸法形状や制御棒駆動装置の駆動長さ等で、制御
棒挿入により直ちに負の反応度が投入されるようにした
。しかし、原子力発電プラントの運転を制御することで
、図６の左側に示す熱中性子束密度のグラフにおける下
側の反射体領域でのピークを低く押え、これにより上述
した実施例と同様に、制御棒挿入による反応度特性を改
善することができる。そのためには、制御棒の引抜量が
０〜３０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、全制御棒の
本数ｍに対し、
御棒の寸法形状や制御棒駆動装置の駆動長さ等で、制御
棒挿入により直ちに負の反応度が投入されるようにした
。しかし、原子力発電プラントの運転を制御することで
、図６の左側に示す熱中性子束密度のグラフにおける下
側の反射体領域でのピークを低く押え、これにより上述
した実施例と同様に、制御棒挿入による反応度特性を改
善することができる。そのためには、制御棒の引抜量が
０〜３０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、全制御棒の
本数ｍに対し、
【００３１】
【数５】ｎ／ｍ＜０．４
の関係式が成り立つ範囲で運転する。また、燃料フォロ
ア付制御棒を用いる原子力発電プラントでは、制御棒の
引抜量が０〜４０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、全
制御棒本数ｍに対し
ア付制御棒を用いる原子力発電プラントでは、制御棒の
引抜量が０〜４０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、全
制御棒本数ｍに対し
【００３２】
【数６】ｎ／ｍ＜０．５
の関係式が成り立つ範囲で運転する。
【００３３】上述した様に、フォロア燃料を炉心部の標
準燃料の有効長より短尺化することで、制御棒完全引き
抜き位置から挿入したときその反応度を直ちに約０．１
パーセントΔＫ／Ｋ以上負側にでき、安全性を向上させ
ることが可能となる。
準燃料の有効長より短尺化することで、制御棒完全引き
抜き位置から挿入したときその反応度を直ちに約０．１
パーセントΔＫ／Ｋ以上負側にでき、安全性を向上させ
ることが可能となる。
【００３４】また、コネクタ部に中性子吸収率の大きい
材料を用いることで、制御棒挿入開始時の反応度を約０
．１パーセントΔＫ／Ｋ以上負側にでき、安全性を向上
させることができる。
材料を用いることで、制御棒挿入開始時の反応度を約０
．１パーセントΔＫ／Ｋ以上負側にでき、安全性を向上
させることができる。
【００３５】更に、制御棒完全引き抜き位置近傍におい
ても、制御棒反応度と制御棒引き抜き位置の関係が単調
増加（１対１対応）関数となるので、制御棒による制御
領域を拡大することができ、自動制御を行うことのでき
る領域を広げることが可能となる。
ても、制御棒反応度と制御棒引き抜き位置の関係が単調
増加（１対１対応）関数となるので、制御棒による制御
領域を拡大することができ、自動制御を行うことのでき
る領域を広げることが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、制御棒挿入開始により
直ちに負の反応度を投入することができるので、安全性
が更に向上するという効果がある。
直ちに負の反応度を投入することができるので、安全性
が更に向上するという効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係る原子力発電プラントに
おける原子炉の概略縦断面図である。
おける原子炉の概略縦断面図である。
【図２】制御棒位置と制御棒反応度の関係を示すグラフ
である。
である。
【図３】本発明の別実施例に係る原子炉の概略縦断面図
である。
である。
【図４】減速材体積／燃料体積と中性子実効増倍率との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】本発明の更に別実施例に係る原子炉の概略縦断
面図である。
面図である。
【図６】従来の原子炉の概略縦断面とその熱中性子束密
度との関係を示す図である。
度との関係を示す図である。
１…中性子吸収体、２…コネクタ、３…フォロア燃料、
４…標準燃料、５…フォロア燃料先端部。
４…標準燃料、５…フォロア燃料先端部。
Claims (14)
- 【請求項１】 原子炉用制御棒のフォロア部分に核燃
料を付加した燃料フォロア付制御棒において、前記のフ
ォロア部分の核燃料の有効長をｂとし、炉心部内の燃料
の有効長をａとしたとき、ｂ＜ａなる寸法としたことを
特徴とする燃料フォロア付制御棒 - 【請求項２】 原子炉用制御棒のフォロア部分に核燃
料を付加した燃料フォロア付制御棒において、前記フォ
ロア部分の核燃料を前記制御棒の中性子吸収体に結合す
るコネクタ部の構造材として、中性子吸収率の高いもの
を用いたことを特徴とする燃料フォロア付制御棒。 - 【請求項３】 請求項２において、コネクタ部を、Ｓ
ＵＳ，ハフニウム，チタン，チタン合金，ニッケル，ニ
ッケル合金のいずれかで構成したことを特徴とする燃料
フォロア付制御棒。 - 【請求項４】 原子炉用制御棒のフォロア部分に核燃
料を付加した燃料フォロア付制御棒において、前記フォ
ロア部分の核燃料の先端部の核分裂性核種の濃度を、該
フォロア部分の核燃料の平均の核分裂性核種の濃度より
低くしたことを特徴とする燃料フォロア付制御棒。 - 【請求項５】 制御棒を構成する中性子吸収体のフォ
ロア部分に核燃料を付加した燃料フォロア付制御棒にお
いて、制御棒の炉心からの最大引抜位置で前記中性子吸
収体の前記フォロア部分側の先端部分が炉心の燃料有効
部内に残る寸法形状としたことを特徴とする燃料フォロ
ア付制御棒。 - 【請求項６】 制御棒のフォロア部分にコネクタによ
り核燃料を結合した燃料フォロア付制御棒において、炉
心燃料有効部の制御棒挿入側の端の他方の端からの位置
をａとし、制御棒全引抜時のコネクタの核燃料側端部の
前記他方の端からの位置をｇとしたとき、０．５＜ｇ≦
ａ なる関係を満足する寸法形状としたことを特徴とする燃
料フォロア付制御棒。 - 【請求項７】 中性子吸収体でなる制御棒のフォロア
部分に核燃料を付加した燃料フォロア付制御棒において
、炉心燃料有効部の制御棒挿入側の端の他方の端からの
位置をａとし、制御棒全引抜時の前記中性子吸収体のフ
ォロア側の端の前記他方の端からの位置をｈとしたとき
、−０．０３ａ＜ｈ−ａ＜０．０３ａ なる関係を満足する寸法形状としたことを特徴とする燃
料フォロア付制御棒。 - 【請求項８】 制御棒のフォロア部分にコネクタによ
り核燃料を結合した燃料フォロア付制御棒において、炉
心燃料有効部の制御棒挿入側の端の他方の端からの位置
をａとし、制御棒全引抜時のコネクタの核燃料側端部の
前記他方の端からの位置をｇとしたとき、−０．０５ａ
＜ｇ−ａ＜０．０２ａ なる関係を満足する寸法形状としたことを特徴とする燃
料フォロア付制御棒。 - 【請求項９】 制御棒を構成する中性子吸収体のフォ
ロア部分に核燃料を付加した燃料フォロア付制御棒の駆
動方法において、制御棒を炉心から最大に引き抜く位置
で中性子吸収体が炉心の燃料有効部の外にでないように
制御することを特徴とする制御棒駆動方法。 - 【請求項１０】 制御棒を構成する中性子吸収体のフ
ォロア部分に核燃料を付加した燃料フォロア付制御棒の
駆動装置において、制御棒を炉心から最大に引き抜く位
置で中性子吸収体が炉心の燃料有効部の外にでないよう
にする制限手段を備えることを特徴とする制御棒駆動装
置。 - 【請求項１１】 熱中性子炉を備える原子力発電プラ
ントにおいて、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
の燃料フォロア付制御棒を用いることを特徴とする原子
力発電プラント。 - 【請求項１２】 熱中性子炉を備える原子力発電プラ
ントにおいて、請求項１０記載の制御棒駆動装置を備え
ることを特徴とする原子力発電プラント。 - 【請求項１３】 原子力発電プラントの原子炉運転制
御方法において、０％を制御棒の完全挿入、１００％を
制御棒の完全引抜状態としたときに、制御棒の引抜量が
０〜３０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、全制御棒の
本数ｍに対し、 ｎ／ｍ＜０．４ の関係式が成り立つ範囲で運転することを特徴とする原
子炉運転制御方法。 - 【請求項１４】 燃料フォロア付制御棒を備える原子
炉の運転制御方法において、０％を制御棒の完全挿入、
１００％を制御棒の完全引抜状態としたときに、制御棒
の引抜量が０〜４０％の範囲にある制御棒の本数ｎを、
全制御棒の本数ｍに対し、 ｎ／ｍ＜０．５ の関係式が成り立つ範囲で運転することを特徴とする原
子炉運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3023381A JPH04264292A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 燃料フォロア付制御棒と制御棒駆動方法及びその駆動装置並びに原子力発電プラントと原子炉運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3023381A JPH04264292A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 燃料フォロア付制御棒と制御棒駆動方法及びその駆動装置並びに原子力発電プラントと原子炉運転制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04264292A true JPH04264292A (ja) | 1992-09-21 |
Family
ID=12108952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3023381A Pending JPH04264292A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 燃料フォロア付制御棒と制御棒駆動方法及びその駆動装置並びに原子力発電プラントと原子炉運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04264292A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013510312A (ja) * | 2009-11-06 | 2013-03-21 | シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー | 核分裂原子炉における反応度を制御するためのシステムおよび方法 |
| US9190177B2 (en) | 2009-11-06 | 2015-11-17 | Terrapower, Llc | Systems and methods for controlling reactivity in a nuclear fission reactor |
| US9793013B2 (en) | 2009-11-06 | 2017-10-17 | Terrapower, Llc | Systems and methods for controlling reactivity in a nuclear fission reactor |
| US9852818B2 (en) | 2009-11-06 | 2017-12-26 | Terrapower, Llc | Systems and methods for controlling reactivity in a nuclear fission reactor |
| CN113782230A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 中国原子能科学研究院 | 一种核反应堆安全棒及核反应堆 |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP3023381A patent/JPH04264292A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013510312A (ja) * | 2009-11-06 | 2013-03-21 | シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー | 核分裂原子炉における反応度を制御するためのシステムおよび方法 |
| US9190177B2 (en) | 2009-11-06 | 2015-11-17 | Terrapower, Llc | Systems and methods for controlling reactivity in a nuclear fission reactor |
| US9793013B2 (en) | 2009-11-06 | 2017-10-17 | Terrapower, Llc | Systems and methods for controlling reactivity in a nuclear fission reactor |
| US9852818B2 (en) | 2009-11-06 | 2017-12-26 | Terrapower, Llc | Systems and methods for controlling reactivity in a nuclear fission reactor |
| CN113782230A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 中国原子能科学研究院 | 一种核反应堆安全棒及核反应堆 |
| CN113782230B (zh) * | 2021-08-27 | 2023-11-10 | 中国原子能科学研究院 | 一种核反应堆安全棒及核反应堆 |
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