JPH051916B2 - - Google Patents
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- JPH051916B2 JPH051916B2 JP59154988A JP15498884A JPH051916B2 JP H051916 B2 JPH051916 B2 JP H051916B2 JP 59154988 A JP59154988 A JP 59154988A JP 15498884 A JP15498884 A JP 15498884A JP H051916 B2 JPH051916 B2 JP H051916B2
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Classifications
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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
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は高速増殖炉に係り、特に燃焼サイクル
を通して出力分布を平坦とするのに好適な高速増
殖炉に関するものである。 〔発明の背景〕 周知のように、高速増殖炉は、原子炉の炉心で
核分裂等により発生する中性子を燃料親物質に吸
収させて新しい核分裂性物質に生産するいわゆる
増殖を行わせるようにしてあり、これによつて燃
料の有効利用がはかれるという特徴を有する。こ
のような高速増殖炉の炉心は、一般に円柱状に形
成され、この炉心の周囲部には燃料親物質を主成
分とする軸方向及び径方向ブランケツトが周設し
てある。炉心には、燃料として濃縮ウランあるい
はプラトニウムを富化したウランが装荷され、ブ
ランケツトには、燃料親物質として、例えば、天
然ウランあるいは劣化ウランが装荷される。そし
て、この燃料親物質や炉心から漏れ出る中性子を
捕獲することにより有用な核分裂性物質が生産さ
れる。 しかし、このような特徴を有する高速増殖炉
は、同一出力を発生する軽水炉に比べてプラント
コストが高く、このことが大型炉建設の障害とな
つていた。プラントコストの低減に最も有効なの
は、プラント全体、とりわけ、炉心システムを小
型化することである。したがつて、安全性を維持
しつつ炉心システムを小型化することが高速増殖
炉設計の課題となつていた。 ところで、炉心出力を保存したまま炉心を小型
化すると、炉心の平均出力密度（単位体積当りの
出力）が増大する。一方、出力密度は、燃料使用
限界からそれの上限が決定される。したがつて、
炉心の出力分布をできるだけ平坦化し、最大値を
抑えたまま平均出力密度を増大させることが炉心
の小型化に必要である。このため、出力分布の平
均化をはかる種々の工夫がなされている。 例えば、特開昭57−119280号公報に示してある
ものは、第１０図に示すように、炉心２１の軸方
向中心付近に燃料親物質を主成分とする円盤状の
内部ブランケツト２５を径方向の炉心中心付近で
厚く、周辺付近で薄くなるように設けた軸方向均
非均質炉心と呼ばれる構成としてある。 このような軸方向非均質炉心では、炉心中央部
に、反応度価置が小さく、出力密度が低い内部ブ
ランケツト２５が存在することにより、炉心２１
の出力分布が平坦化されるという特徴と有する。
また、中性子吸収体である内部ブランケツト２５
の存在により、炉心２１から内部ブランケツト２
５、径方向ブランケツト２２及び上部、下部軸方
向ブランケツト２３，２４への中性子の漏れが大
きくなるため増殖性が向上し、さらに、ナトリウ
ムポイド反応度が低減するなど安全性上の上でも
優れた特性を示す。２６は制御棒を示す。 ところで、一般に原子炉は、原子炉起動時の出
力上昇及び定格出力達成後の燃焼によりその反応
度が失われる。したがつて、それらの反応度損失
を補償するため、通常は燃焼初期に原子炉に燃料
を余分に装荷することにより反応度を大きくと
り、所定の燃焼期間経過後に行う燃料交換によつ
て新燃料が炉心に装荷されるまでの間、反応度が
下がり過ぎて原子炉が停止することがないように
してある。 一方、原子炉運転中は原子炉を丁度臨界に保つ
ことが必要である。そのため、原子炉には中性子
をよく吸収する物質を含んだ制御棒が備えてあ
り、これを炉心に挿入して余分な反応度を減じ、
原子炉が丁度臨界になるようにしてある。 高速増殖炉の場合、制御棒は炉心の上側から挿
入されることが多く、その挿入深さは、反応度が
高い燃焼初期に最も大きくし、燃焼が進むにつれ
て減少させ、燃焼末期では最小とする。 軸方向非均質炉心においては、燃焼初期から中
期における制御棒中途挿入状態では、制御棒２６
が挿入された上部軸方向ブランケツト２４と内部
ブランケツト２５との間の燃料領域である炉心部
で、制御棒２６によつて中性子が吸収されるた
め、出力密度が下がり、逆に制御棒２６から離れ
た内部ブランケツト２５と下部軸方向ブランケツ
ト２３との間の燃料領域である炉心部で出力密度
が上がる。したがつて、制御棒２６の挿入によつ
て出力分布が大きく変化する（第１１図参照）。 このような欠点を回避するために、特開昭58−
19590号公報においては、第１２図に示す構成の
炉心を提案している。第１２図において、第１０
図と同一部分は同じ符号で示し、ここでは説明を
省略するが、第１２図においては、燃料親物質を
主成分とする内部ブランケツト２７の軸方向中心
が炉心２１の軸方向中心よりも下側にある。第１
２図によれば、制御棒２６と同様に中性子吸収体
である内部ブランケツト２７が、炉心２１の軸方
向中心よりも下側に存在するため、制御棒中途挿
入時の出力分布の歪みがやや改善される。しか
し、制御棒全挿入時あるいは制御棒全引き抜き時
においては、中性子吸収体が炉心２１の軸方向中
心よりも下部に偏在するため、炉心上部で大きな
出力ピークが生ずるという問題がある。 〔発明の目的〕 本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、燃焼サイクルを通じて炉心出
力分布を平坦にでき、また、燃焼サイクル初期の
制御棒挿入時の炉心出力分布の歪みの改善をはか
ることができる高速増殖炉を提供することにあ
る。 〔発明の概要〕 本発明は、円柱状の炉心が燃料親物質を主成分
とする上部、下部軸方向ブランケツトと径方向ブ
ランケツトで取り囲んであり、前記炉心の内部に
燃料親物質を主成分とする物質あるいは核分裂性
物質を富化した燃料物質よりなる炉心径方向に拡
がる円盤状領域を設けてなる高速増殖炉におい
て、前記円盤状領域は、運転中に炉心内部に挿入
される制御棒の周辺の部分の軸方向中心を該制御
棒から離れた部分の軸方向中心よりも該制御棒の
挿入方向に変位させてあることを特徴とするもの
である。 〔発明の実施例〕 以下本発明を第１図、第３図〜第９図に示した
実施例および第２図を用いて詳細に説明する。な
お、対象とする炉心は、プルトニウムとウランの
混合酸化物を燃料とし、液体ナトリウムを冷却材
とするものとする。 第１図は本発明の高速増殖炉の炉心の一実施例
を示す構成説明図で、ａは炉心の水平断面図、ｂ
は第１図ａのＡ−Ａ線断面図である。第１図にお
いて、円柱状の炉心１の周囲には、燃料親物質を
主成分とする径方向ブランケツト２および上部、
下部軸方向ブランケツト３，４が囲設してある。
なお、炉心１は単一富化度の燃料によつて構成し
てある。この炉心１の内部には、燃料親物質を主
成分とする炉心径方向に拡がる円盤状の内部ブラ
ンケツト５が設けてある。ところで、この内部ブ
ランケツト５は、運転中に炉心内部に挿入される
制御棒６の周辺の領域の軸方向中心が制御棒６か
ら離れた他の領域の軸方向中心よりも制御棒挿入
方向、すなわち、上方から制御棒６が挿入される
第１図においては、下側に変位させて設置してあ
り、また、その軸方向厚さは薄くしてある。 すなわち、第１図において、厚肉の内部ブラン
ケツト５を含む炉心７ａと内部ブランケツト５を
含まない炉心７ｃの間の制御棒６が挿入される円
筒状の領域７ｂ及び炉心中央の制御棒６の周辺の
領域７ｄが、その軸方向中心が内部ブランケツト
５の厚肉の領域の軸方向中心よりも下方になるよ
うにした薄肉の内部ブランケツト５の領域を含む
領域となつている。なお、炉心１の設計パラメー
タ及び運転条件は第１表に示す通りである。
を通して出力分布を平坦とするのに好適な高速増
殖炉に関するものである。 〔発明の背景〕 周知のように、高速増殖炉は、原子炉の炉心で
核分裂等により発生する中性子を燃料親物質に吸
収させて新しい核分裂性物質に生産するいわゆる
増殖を行わせるようにしてあり、これによつて燃
料の有効利用がはかれるという特徴を有する。こ
のような高速増殖炉の炉心は、一般に円柱状に形
成され、この炉心の周囲部には燃料親物質を主成
分とする軸方向及び径方向ブランケツトが周設し
てある。炉心には、燃料として濃縮ウランあるい
はプラトニウムを富化したウランが装荷され、ブ
ランケツトには、燃料親物質として、例えば、天
然ウランあるいは劣化ウランが装荷される。そし
て、この燃料親物質や炉心から漏れ出る中性子を
捕獲することにより有用な核分裂性物質が生産さ
れる。 しかし、このような特徴を有する高速増殖炉
は、同一出力を発生する軽水炉に比べてプラント
コストが高く、このことが大型炉建設の障害とな
つていた。プラントコストの低減に最も有効なの
は、プラント全体、とりわけ、炉心システムを小
型化することである。したがつて、安全性を維持
しつつ炉心システムを小型化することが高速増殖
炉設計の課題となつていた。 ところで、炉心出力を保存したまま炉心を小型
化すると、炉心の平均出力密度（単位体積当りの
出力）が増大する。一方、出力密度は、燃料使用
限界からそれの上限が決定される。したがつて、
炉心の出力分布をできるだけ平坦化し、最大値を
抑えたまま平均出力密度を増大させることが炉心
の小型化に必要である。このため、出力分布の平
均化をはかる種々の工夫がなされている。 例えば、特開昭57−119280号公報に示してある
ものは、第１０図に示すように、炉心２１の軸方
向中心付近に燃料親物質を主成分とする円盤状の
内部ブランケツト２５を径方向の炉心中心付近で
厚く、周辺付近で薄くなるように設けた軸方向均
非均質炉心と呼ばれる構成としてある。 このような軸方向非均質炉心では、炉心中央部
に、反応度価置が小さく、出力密度が低い内部ブ
ランケツト２５が存在することにより、炉心２１
の出力分布が平坦化されるという特徴と有する。
また、中性子吸収体である内部ブランケツト２５
の存在により、炉心２１から内部ブランケツト２
５、径方向ブランケツト２２及び上部、下部軸方
向ブランケツト２３，２４への中性子の漏れが大
きくなるため増殖性が向上し、さらに、ナトリウ
ムポイド反応度が低減するなど安全性上の上でも
優れた特性を示す。２６は制御棒を示す。 ところで、一般に原子炉は、原子炉起動時の出
力上昇及び定格出力達成後の燃焼によりその反応
度が失われる。したがつて、それらの反応度損失
を補償するため、通常は燃焼初期に原子炉に燃料
を余分に装荷することにより反応度を大きくと
り、所定の燃焼期間経過後に行う燃料交換によつ
て新燃料が炉心に装荷されるまでの間、反応度が
下がり過ぎて原子炉が停止することがないように
してある。 一方、原子炉運転中は原子炉を丁度臨界に保つ
ことが必要である。そのため、原子炉には中性子
をよく吸収する物質を含んだ制御棒が備えてあ
り、これを炉心に挿入して余分な反応度を減じ、
原子炉が丁度臨界になるようにしてある。 高速増殖炉の場合、制御棒は炉心の上側から挿
入されることが多く、その挿入深さは、反応度が
高い燃焼初期に最も大きくし、燃焼が進むにつれ
て減少させ、燃焼末期では最小とする。 軸方向非均質炉心においては、燃焼初期から中
期における制御棒中途挿入状態では、制御棒２６
が挿入された上部軸方向ブランケツト２４と内部
ブランケツト２５との間の燃料領域である炉心部
で、制御棒２６によつて中性子が吸収されるた
め、出力密度が下がり、逆に制御棒２６から離れ
た内部ブランケツト２５と下部軸方向ブランケツ
ト２３との間の燃料領域である炉心部で出力密度
が上がる。したがつて、制御棒２６の挿入によつ
て出力分布が大きく変化する（第１１図参照）。 このような欠点を回避するために、特開昭58−
19590号公報においては、第１２図に示す構成の
炉心を提案している。第１２図において、第１０
図と同一部分は同じ符号で示し、ここでは説明を
省略するが、第１２図においては、燃料親物質を
主成分とする内部ブランケツト２７の軸方向中心
が炉心２１の軸方向中心よりも下側にある。第１
２図によれば、制御棒２６と同様に中性子吸収体
である内部ブランケツト２７が、炉心２１の軸方
向中心よりも下側に存在するため、制御棒中途挿
入時の出力分布の歪みがやや改善される。しか
し、制御棒全挿入時あるいは制御棒全引き抜き時
においては、中性子吸収体が炉心２１の軸方向中
心よりも下部に偏在するため、炉心上部で大きな
出力ピークが生ずるという問題がある。 〔発明の目的〕 本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、燃焼サイクルを通じて炉心出
力分布を平坦にでき、また、燃焼サイクル初期の
制御棒挿入時の炉心出力分布の歪みの改善をはか
ることができる高速増殖炉を提供することにあ
る。 〔発明の概要〕 本発明は、円柱状の炉心が燃料親物質を主成分
とする上部、下部軸方向ブランケツトと径方向ブ
ランケツトで取り囲んであり、前記炉心の内部に
燃料親物質を主成分とする物質あるいは核分裂性
物質を富化した燃料物質よりなる炉心径方向に拡
がる円盤状領域を設けてなる高速増殖炉におい
て、前記円盤状領域は、運転中に炉心内部に挿入
される制御棒の周辺の部分の軸方向中心を該制御
棒から離れた部分の軸方向中心よりも該制御棒の
挿入方向に変位させてあることを特徴とするもの
である。 〔発明の実施例〕 以下本発明を第１図、第３図〜第９図に示した
実施例および第２図を用いて詳細に説明する。な
お、対象とする炉心は、プルトニウムとウランの
混合酸化物を燃料とし、液体ナトリウムを冷却材
とするものとする。 第１図は本発明の高速増殖炉の炉心の一実施例
を示す構成説明図で、ａは炉心の水平断面図、ｂ
は第１図ａのＡ−Ａ線断面図である。第１図にお
いて、円柱状の炉心１の周囲には、燃料親物質を
主成分とする径方向ブランケツト２および上部、
下部軸方向ブランケツト３，４が囲設してある。
なお、炉心１は単一富化度の燃料によつて構成し
てある。この炉心１の内部には、燃料親物質を主
成分とする炉心径方向に拡がる円盤状の内部ブラ
ンケツト５が設けてある。ところで、この内部ブ
ランケツト５は、運転中に炉心内部に挿入される
制御棒６の周辺の領域の軸方向中心が制御棒６か
ら離れた他の領域の軸方向中心よりも制御棒挿入
方向、すなわち、上方から制御棒６が挿入される
第１図においては、下側に変位させて設置してあ
り、また、その軸方向厚さは薄くしてある。 すなわち、第１図において、厚肉の内部ブラン
ケツト５を含む炉心７ａと内部ブランケツト５を
含まない炉心７ｃの間の制御棒６が挿入される円
筒状の領域７ｂ及び炉心中央の制御棒６の周辺の
領域７ｄが、その軸方向中心が内部ブランケツト
５の厚肉の領域の軸方向中心よりも下方になるよ
うにした薄肉の内部ブランケツト５の領域を含む
領域となつている。なお、炉心１の設計パラメー
タ及び運転条件は第１表に示す通りである。
【表】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼サ
イクルを通じて炉心出力分布を平坦にでき、ま
た、燃焼サイクル初期の制御棒挿入時の炉心出力
分布の歪みの改善をはかることができ、同一炉心
体積の従来炉心と比べて最大出力密度が約６％低
減され、最大出力密度を一定にすれば、従来炉心
と比べて炉心体積あるいは燃料集合体数を約６％
削減でき、また、最大線出力密度が制御棒挿入率
によらずほぼ一定となるので、制御棒運用計画に
おいて自由度が増し、運転の融通性が増大すると
いう効果がある。
イクルを通じて炉心出力分布を平坦にでき、ま
た、燃焼サイクル初期の制御棒挿入時の炉心出力
分布の歪みの改善をはかることができ、同一炉心
体積の従来炉心と比べて最大出力密度が約６％低
減され、最大出力密度を一定にすれば、従来炉心
と比べて炉心体積あるいは燃料集合体数を約６％
削減でき、また、最大線出力密度が制御棒挿入率
によらずほぼ一定となるので、制御棒運用計画に
おいて自由度が増し、運転の融通性が増大すると
いう効果がある。
第１図は本発明の高速増殖炉の炉心の一実施例
を示す構成説明図、第２図は第１図の効果を説明
するための制御棒挿入率と最大線出力密度との関
係線図、第３図〜第５図はそれぞれ本発明の他の
実施例を示す炉心の構成説明図、第６図〜第９図
はそれぞれ本発明のさらに他の実施例を示す第１
図ｂに相当する断面図、第１０図、第１２図はそ
れぞれ従来の高速増殖炉の炉心の垂直断面図、第
１１図は第１０図の場合の軸方向距離と相対出力
との関係線図である。 １……炉心、２……径方向ブランケツト、３…
…下部軸方向ブランケツト、４……上部軸方向ブ
ランケツト、５，８〜１３……内部ブランケツ
ト、６……制御棒、１４……低富化度炉心。
を示す構成説明図、第２図は第１図の効果を説明
するための制御棒挿入率と最大線出力密度との関
係線図、第３図〜第５図はそれぞれ本発明の他の
実施例を示す炉心の構成説明図、第６図〜第９図
はそれぞれ本発明のさらに他の実施例を示す第１
図ｂに相当する断面図、第１０図、第１２図はそ
れぞれ従来の高速増殖炉の炉心の垂直断面図、第
１１図は第１０図の場合の軸方向距離と相対出力
との関係線図である。 １……炉心、２……径方向ブランケツト、３…
…下部軸方向ブランケツト、４……上部軸方向ブ
ランケツト、５，８〜１３……内部ブランケツ
ト、６……制御棒、１４……低富化度炉心。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円柱状の炉心が燃料親物質を主成分とする上
部、下部軸方向ブランケツトと径方向ブランケツ
トで取り囲んであり、前記炉心の内部に燃料親物
質を主成分とする物質あるいは核分裂性物質を富
化した燃料物質よりなる炉心径方向に拡がる円盤
状領域を設けてなる高速増殖炉において、前記円
盤状領域は、運転中に炉心内部に挿入される制御
棒の周辺の部分の軸方向中心を該制御棒から離れ
た部分の軸方向中心よりも該制御棒の挿入方向に
変位させてあることを特徴とする高速増殖炉。 ２ 前記円盤状領域は、その軸方向厚さを前記制
御棒の周辺の部分が前記制御棒から離れた部分よ
りも薄くしてある特許請求の範囲第１項記載の高
速増殖炉。 ３ 前記円盤状領域は、その軸方向厚さを前記制
御棒の周辺の部分が前記制御棒から離れた部分よ
りも薄くすると共に、その軸方向中心を炉心領域
の軸方向中心から前記制御棒の挿入方向に変位さ
せてある特許請求の範囲第１項記載の高速増殖
炉。 ４ 前記円盤状領域は、その軸方向厚さを径方向
の炉心中心付近で厚く、周辺付近で薄くしてある
特許請求の範囲第１項または第２項または第３項
記載の高速増殖炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59154988A JPS6131996A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 高速増殖炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59154988A JPS6131996A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 高速増殖炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131996A JPS6131996A (ja) | 1986-02-14 |
| JPH051916B2 true JPH051916B2 (ja) | 1993-01-11 |
Family
ID=15596259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59154988A Granted JPS6131996A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 高速増殖炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131996A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62298793A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-25 | 株式会社日立製作所 | 高速増殖炉 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP59154988A patent/JPS6131996A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6131996A (ja) | 1986-02-14 |
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