JPH05323076A - 高速増殖炉の炉心および制御棒集合体 - Google Patents
高速増殖炉の炉心および制御棒集合体Info
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- JPH05323076A JPH05323076A JP4124487A JP12448792A JPH05323076A JP H05323076 A JPH05323076 A JP H05323076A JP 4124487 A JP4124487 A JP 4124487A JP 12448792 A JP12448792 A JP 12448792A JP H05323076 A JPH05323076 A JP H05323076A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】炉心燃料物質を充填した炉心燃料領域１２と、
炉心高さ方向の上下に配置し、238Ｕ を主成分とする上
部軸ブランケット領域１３，下部軸ブランケット領域１
４と、それらを取り囲む六角柱形状のラッパ管７、およ
び、それぞれ燃料集合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上
のラッパ管側面に配置した上部スペーサパッド８，中間
スペーサパッド９から構成される燃料集合体６。およ
び、制御棒を原子炉の運転中に、炉心領域に出し入れす
るための六角柱形状の制御棒案内管２、および制御棒集
合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上の制御棒案内管側面
に配置した上部スペーサパッド３，燃料集合体の中間ス
ペーサパッドよりも薄い中間スペーサパッド４からな
る。 【効果】高速増殖炉の半径方向膨張反応度に対する制御
棒集合体の正の寄与を、０もしくは負とし、炉心の負の
半径方向膨張反応度の効果が増す。
炉心高さ方向の上下に配置し、238Ｕ を主成分とする上
部軸ブランケット領域１３，下部軸ブランケット領域１
４と、それらを取り囲む六角柱形状のラッパ管７、およ
び、それぞれ燃料集合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上
のラッパ管側面に配置した上部スペーサパッド８，中間
スペーサパッド９から構成される燃料集合体６。およ
び、制御棒を原子炉の運転中に、炉心領域に出し入れす
るための六角柱形状の制御棒案内管２、および制御棒集
合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上の制御棒案内管側面
に配置した上部スペーサパッド３，燃料集合体の中間ス
ペーサパッドよりも薄い中間スペーサパッド４からな
る。 【効果】高速増殖炉の半径方向膨張反応度に対する制御
棒集合体の正の寄与を、０もしくは負とし、炉心の負の
半径方向膨張反応度の効果が増す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速増殖炉に係り、特
に、炉心の反応度制御性向上に好適な制御棒集合体およ
びそれを用いた炉心に関する。
に、炉心の反応度制御性向上に好適な制御棒集合体およ
びそれを用いた炉心に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の炉心の半径方向の膨張により、
炉心の反応度が減少することが、例えば、Ａ.Ｅ.ウォル
ター、Ａ.Ｂ.レイノルズ著ファスト ブリーダー リア
クターズ「Fast Breeder Reactors」（Pergamon Press
社）において論じられている。
炉心の反応度が減少することが、例えば、Ａ.Ｅ.ウォル
ター、Ａ.Ｂ.レイノルズ著ファスト ブリーダー リア
クターズ「Fast Breeder Reactors」（Pergamon Press
社）において論じられている。
【０００３】従来、高速増殖炉の燃料集合体は、ファー
スト ブリーダー リアクターズ「Fast Breeder React
ors」に記載のように、核燃料物質からなる円柱状のペレ
ットを燃料被覆管内に充填した複数の燃料棒と、それら
を取り囲む六角柱形状のラッパ管、および燃料集合体上
端部と、燃料棒領域のすぐ上のラッパ管側面に配置した
スペーサパッド（それぞれ、上部スペーサパッド，中間
スペーサパッドと称す。）からなっていた。また、制御
棒集合体は、図２に示す様に、ボロン等の中性子吸収物
質からなる円柱状のペレットを被覆管内に充填した複数
の中性子吸収要素２３を制御棒保護管２２で取り囲んだ
制御棒と、制御棒を原子炉の運転中に、炉心領域に出し
入れするための六角柱形状の制御棒案内管２、および制
御棒集合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上の制御棒案内
管側面に配置した上部スペーサパッド３，中間スペーサ
パッド４からなっていた。この場合、炉心の半径方向膨
張の主要な原因は、冷却材温度上昇に伴う炉心支持板と
スペーサパッドの熱膨張により、燃料集合体の間隔が増
大することによる。
スト ブリーダー リアクターズ「Fast Breeder React
ors」に記載のように、核燃料物質からなる円柱状のペレ
ットを燃料被覆管内に充填した複数の燃料棒と、それら
を取り囲む六角柱形状のラッパ管、および燃料集合体上
端部と、燃料棒領域のすぐ上のラッパ管側面に配置した
スペーサパッド（それぞれ、上部スペーサパッド，中間
スペーサパッドと称す。）からなっていた。また、制御
棒集合体は、図２に示す様に、ボロン等の中性子吸収物
質からなる円柱状のペレットを被覆管内に充填した複数
の中性子吸収要素２３を制御棒保護管２２で取り囲んだ
制御棒と、制御棒を原子炉の運転中に、炉心領域に出し
入れするための六角柱形状の制御棒案内管２、および制
御棒集合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上の制御棒案内
管側面に配置した上部スペーサパッド３，中間スペーサ
パッド４からなっていた。この場合、炉心の半径方向膨
張の主要な原因は、冷却材温度上昇に伴う炉心支持板と
スペーサパッドの熱膨張により、燃料集合体の間隔が増
大することによる。
【０００４】また、別の従来技術、特願平2−102823 号
明細書では、燃料集合体スペーサパッドの径方向突出機
構を設置し、冷却材温度変化に対する炉心の半径方向膨
張の応答性を高めることによって、炉心の反応度制御性
向上を図っている。
明細書では、燃料集合体スペーサパッドの径方向突出機
構を設置し、冷却材温度変化に対する炉心の半径方向膨
張の応答性を高めることによって、炉心の反応度制御性
向上を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３に示す様に、一般
に高速増殖炉の炉心において、ボロン等の中性子吸収物
質の反応度価値は、炉心中心で最大となり、炉心の周辺
部に近づく程小さくなる。従って、制御棒集合体が、炉
心半径方向外側に移動すると、中性子吸収反応度価値は
減少し、炉心には正の反応度が投入される。
に高速増殖炉の炉心において、ボロン等の中性子吸収物
質の反応度価値は、炉心中心で最大となり、炉心の周辺
部に近づく程小さくなる。従って、制御棒集合体が、炉
心半径方向外側に移動すると、中性子吸収反応度価値は
減少し、炉心には正の反応度が投入される。
【０００６】従来技術では、上記した様に半径方向膨張
反応度に対して正の寄与をもつ制御棒集合体のスペーサ
パッドと、負の寄与をもつ燃料集合体のそれは、同様の
構造となっており、冷却材の温度上昇に伴って、燃料集
合体とともに、制御棒集合体も半径方向に膨張し、特
に、制御棒挿入運転時には大きな正の寄与をもち、炉心
の負の半径方向膨張反応度の効果を低減するという問題
があった。
反応度に対して正の寄与をもつ制御棒集合体のスペーサ
パッドと、負の寄与をもつ燃料集合体のそれは、同様の
構造となっており、冷却材の温度上昇に伴って、燃料集
合体とともに、制御棒集合体も半径方向に膨張し、特
に、制御棒挿入運転時には大きな正の寄与をもち、炉心
の負の半径方向膨張反応度の効果を低減するという問題
があった。
【０００７】本発明の目的は、半径方向膨張反応度に対
する制御棒集合体の正の寄与を、０もしくは負とするこ
とにより、炉心の負の半径方向膨張反応度の効果を増大
して、冷却材流量喪失等の熱過渡時の安全性を向上する
ことである。
する制御棒集合体の正の寄与を、０もしくは負とするこ
とにより、炉心の負の半径方向膨張反応度の効果を増大
して、冷却材流量喪失等の熱過渡時の安全性を向上する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、核燃料物質からなる円柱状のペレットを燃料被覆管
内に充填した複数の燃料要素と前記燃料要素を取り囲む
六角柱形状のラッパ管より構成される複数の燃料集合体
と、前記複数の燃料集合体を円柱状に束ねた炉心領域を
取り囲み燃料親物質からなる円柱状のペレットを燃料被
覆管内に充填した複数のブランケット燃料要素と前記ブ
ランケット燃料要素を取り囲む六角柱形状のラッパ管よ
り構成される複数のブランケット燃料集合体より構成さ
れるブランケット領域、および、ボロン等の中性子吸収
物質からなる円柱状のペレットを被覆管内に充填した複
数の中性子吸収要素を制御棒保護管で取り囲んだ制御棒
と、前記制御棒を原子炉の運転中に、前記炉心領域に出
し入れするための、複数の六角柱形状の制御棒案内管よ
り構成される高速増殖炉の炉心において、前記制御棒案
内管と、隣接する前記燃料集合体の間隔を保持するため
に前記制御棒案内管の外周に設置した中間スペーサパッ
ドの厚さを、前記燃料集合体相互の間隔を保持するため
に、前記ラッパ管の外周に設置した中間スペーサパッド
の厚さよりも小さくする。
に、核燃料物質からなる円柱状のペレットを燃料被覆管
内に充填した複数の燃料要素と前記燃料要素を取り囲む
六角柱形状のラッパ管より構成される複数の燃料集合体
と、前記複数の燃料集合体を円柱状に束ねた炉心領域を
取り囲み燃料親物質からなる円柱状のペレットを燃料被
覆管内に充填した複数のブランケット燃料要素と前記ブ
ランケット燃料要素を取り囲む六角柱形状のラッパ管よ
り構成される複数のブランケット燃料集合体より構成さ
れるブランケット領域、および、ボロン等の中性子吸収
物質からなる円柱状のペレットを被覆管内に充填した複
数の中性子吸収要素を制御棒保護管で取り囲んだ制御棒
と、前記制御棒を原子炉の運転中に、前記炉心領域に出
し入れするための、複数の六角柱形状の制御棒案内管よ
り構成される高速増殖炉の炉心において、前記制御棒案
内管と、隣接する前記燃料集合体の間隔を保持するため
に前記制御棒案内管の外周に設置した中間スペーサパッ
ドの厚さを、前記燃料集合体相互の間隔を保持するため
に、前記ラッパ管の外周に設置した中間スペーサパッド
の厚さよりも小さくする。
【０００９】また、前記高速増殖炉の炉心において、制
御棒案内管の外周に設置した中間スペーサパッドの熱膨
張率を、ラッパ管の外周に設置した中間スペーサパッド
の熱膨張率よりも小さくする。
御棒案内管の外周に設置した中間スペーサパッドの熱膨
張率を、ラッパ管の外周に設置した中間スペーサパッド
の熱膨張率よりも小さくする。
【００１０】また、前記高速増殖炉の炉心において、制
御棒案内管の外周に設置した中間スペーサパッドの曲げ
剛性を、ラッパ管の外周に設置した中間スペーサパッド
の曲げ剛性よりも大きくする。
御棒案内管の外周に設置した中間スペーサパッドの曲げ
剛性を、ラッパ管の外周に設置した中間スペーサパッド
の曲げ剛性よりも大きくする。
【００１１】さらに、前記高速増殖炉の炉心において、
制御棒案内管の中間スペーサパッドの炉心中央側燃料集
合体の中間スペーサパッドとの接触荷重点を、炉心周辺
側燃料集合体の中間スペーサパッドとの接触荷重点より
も、炉心高さ方向の上側に位置させる。
制御棒案内管の中間スペーサパッドの炉心中央側燃料集
合体の中間スペーサパッドとの接触荷重点を、炉心周辺
側燃料集合体の中間スペーサパッドとの接触荷重点より
も、炉心高さ方向の上側に位置させる。
【００１２】
【作用】本発明の高速増殖炉の炉心では、冷却材の流量
喪失等により冷却材温度が上昇して、中間スペーサパッ
ドが熱膨張しても、制御棒案内管の中間スペーサパッド
の厚さが燃料集合体ラッパ管のそれよりも小さく、制御
棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間スペーサパッドの
接触が防止され、制御棒案内管の、高さ方向炉心領域の
半径方向移動量が、ほぼ０に抑えられる。従って、半径
方向膨張反応度に対する制御棒集合体の正の寄与を、ほ
ぼ０とでき、炉心の負の半径方向膨張反応度の効果が増
す。
喪失等により冷却材温度が上昇して、中間スペーサパッ
ドが熱膨張しても、制御棒案内管の中間スペーサパッド
の厚さが燃料集合体ラッパ管のそれよりも小さく、制御
棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間スペーサパッドの
接触が防止され、制御棒案内管の、高さ方向炉心領域の
半径方向移動量が、ほぼ０に抑えられる。従って、半径
方向膨張反応度に対する制御棒集合体の正の寄与を、ほ
ぼ０とでき、炉心の負の半径方向膨張反応度の効果が増
す。
【００１３】制御棒案内管の中間スペーサパッドの熱膨
張率が燃料集合体ラッパ管のそれよりも小さい場合に
も、同様となる。
張率が燃料集合体ラッパ管のそれよりも小さい場合に
も、同様となる。
【００１４】また、制御棒案内管の中間スペーサパッド
の曲げ剛性が、燃料集合体ラッパ管のそれよりも大きい
場合には、冷却材温度が上昇して、中間スペーサパッド
が熱膨張し、制御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間
スペーサパッド間に接触荷重が作用しても、制御棒案内
管の変形量を小さくできるので、半径方向膨張反応度に
対する制御棒集合体の正の寄与を、小さくでき、炉心の
負の半径方向膨張反応度の効果を増大できる。
の曲げ剛性が、燃料集合体ラッパ管のそれよりも大きい
場合には、冷却材温度が上昇して、中間スペーサパッド
が熱膨張し、制御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間
スペーサパッド間に接触荷重が作用しても、制御棒案内
管の変形量を小さくできるので、半径方向膨張反応度に
対する制御棒集合体の正の寄与を、小さくでき、炉心の
負の半径方向膨張反応度の効果を増大できる。
【００１５】さらに、制御棒案内管の中間スペーサパッ
ドの炉心中央側燃料集合体の中間スペーサパッドとの接
触荷重点を、炉心周辺側燃料集合体の中間スペーサパッ
ドとの接触荷重点よりも、炉心高さ方向の上側に位置さ
せた場合には、冷却材温度が上昇して、中間スペーサパ
ッドが熱膨張し、制御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の
中間スペーサパッド間に接触荷重が作用すると、制御棒
案内管の、中間スペーサパッドよりも高さ方向下側の炉
心領域には、炉心中心方向への曲げモーメントが発生す
る。従って、制御棒案内管の炉心領域は、炉心中央方向
にたわむので、半径方向膨張反応度に対する制御棒集合
体の寄与を、負とすることができ、炉心の負の半径方向
膨張反応度の効果が増す。
ドの炉心中央側燃料集合体の中間スペーサパッドとの接
触荷重点を、炉心周辺側燃料集合体の中間スペーサパッ
ドとの接触荷重点よりも、炉心高さ方向の上側に位置さ
せた場合には、冷却材温度が上昇して、中間スペーサパ
ッドが熱膨張し、制御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の
中間スペーサパッド間に接触荷重が作用すると、制御棒
案内管の、中間スペーサパッドよりも高さ方向下側の炉
心領域には、炉心中心方向への曲げモーメントが発生す
る。従って、制御棒案内管の炉心領域は、炉心中央方向
にたわむので、半径方向膨張反応度に対する制御棒集合
体の寄与を、負とすることができ、炉心の負の半径方向
膨張反応度の効果が増す。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００１７】図１は、本発明による高速増殖炉の炉心の
うち、制御棒集合体と隣接する２体の燃料集合体の立面
図である。
うち、制御棒集合体と隣接する２体の燃料集合体の立面
図である。
【００１８】この図において、燃料集合体６は、炉心燃
料物質を充填した炉心燃料領域１２と、その炉心高さ方
向上下に配置し、238Ｕ を主成分とする上部軸ブランケ
ット領域１３，下部軸ブランケット領域１４と、それら
を取り囲む六角柱形状のラッパ管７、および、それぞれ
燃料集合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上のラッパ管側
面に配置した上部スペーサパッド８，中間スペーサパッ
ド９から構成される。また、制御棒集合体１は、この図
には示していないが、ボロン等の中性子吸収物質からな
る円柱状のペレットを被覆管内に充填した複数の中性子
吸収要素を制御棒保護管で取り囲んだ制御棒と、制御棒
を原子炉の運転中に、炉心領域に出し入れするための六
角柱形状の制御棒案内管２、および制御棒集合体上端部
と、燃料棒領域のすぐ上の制御棒案内管側面に配置した
上部スペーサパッド３，中間スペーサパッド４からなっ
ている。燃料集合体６および制御棒集合体１はそれぞ
れ、冷却材流入部であるエントランスノズル１０，５を
介して、炉心支持板１１に片持ち梁状に取付けられてお
り、燃料集合体は、この図には示していない隣接する他
の燃料集合体と、上部スペーサパッド８および中間スペ
ーサパッド９を介して互いに軽く接触するように配置さ
れている。本実施例の特徴は、制御棒集合体１の中間ス
ペーサパッド４の厚さを、燃料集合体６の中間スペーサ
パッド９の厚さよりも薄くしている。
料物質を充填した炉心燃料領域１２と、その炉心高さ方
向上下に配置し、238Ｕ を主成分とする上部軸ブランケ
ット領域１３，下部軸ブランケット領域１４と、それら
を取り囲む六角柱形状のラッパ管７、および、それぞれ
燃料集合体上端部と、燃料棒領域のすぐ上のラッパ管側
面に配置した上部スペーサパッド８，中間スペーサパッ
ド９から構成される。また、制御棒集合体１は、この図
には示していないが、ボロン等の中性子吸収物質からな
る円柱状のペレットを被覆管内に充填した複数の中性子
吸収要素を制御棒保護管で取り囲んだ制御棒と、制御棒
を原子炉の運転中に、炉心領域に出し入れするための六
角柱形状の制御棒案内管２、および制御棒集合体上端部
と、燃料棒領域のすぐ上の制御棒案内管側面に配置した
上部スペーサパッド３，中間スペーサパッド４からなっ
ている。燃料集合体６および制御棒集合体１はそれぞ
れ、冷却材流入部であるエントランスノズル１０，５を
介して、炉心支持板１１に片持ち梁状に取付けられてお
り、燃料集合体は、この図には示していない隣接する他
の燃料集合体と、上部スペーサパッド８および中間スペ
ーサパッド９を介して互いに軽く接触するように配置さ
れている。本実施例の特徴は、制御棒集合体１の中間ス
ペーサパッド４の厚さを、燃料集合体６の中間スペーサ
パッド９の厚さよりも薄くしている。
【００１９】原子炉を定格運転中は、冷却材温度は一定
の範囲内にあり、上部および中間スペーサパッドの熱膨
張量は小さいが、冷却材の流量が減少して、その温度が
上昇するような事象を仮想した場合、燃料集合体６の炉
心燃料領域１２は、上部および中間スペーサパッドの熱
膨張による隣接集合体間の接触によって、炉心半径方向
外側に移動する。他方、制御棒集合体１の中間スペーサ
パッド４は、燃料集合体６の中間スペーサパッド９より
も薄いので、冷却材温度上昇によっても、中間スペーサ
パッドの熱膨張による隣接集合体間の接触を防止でき、
中間スペーサパッドよりも下方側の領域の炉心半径方向
外側への移動量をほぼ０にできる。
の範囲内にあり、上部および中間スペーサパッドの熱膨
張量は小さいが、冷却材の流量が減少して、その温度が
上昇するような事象を仮想した場合、燃料集合体６の炉
心燃料領域１２は、上部および中間スペーサパッドの熱
膨張による隣接集合体間の接触によって、炉心半径方向
外側に移動する。他方、制御棒集合体１の中間スペーサ
パッド４は、燃料集合体６の中間スペーサパッド９より
も薄いので、冷却材温度上昇によっても、中間スペーサ
パッドの熱膨張による隣接集合体間の接触を防止でき、
中間スペーサパッドよりも下方側の領域の炉心半径方向
外側への移動量をほぼ０にできる。
【００２０】図３に示した様に、制御棒集合体が、炉心
半径方向外側に移動すると、中性子吸収反応度価値は減
少し、炉心には正の反応度が投入される。従って、本実
施例によれば、冷却材流量喪失や除熱源喪失といった要
因に伴う、半径方向膨張反応度に対する制御棒集合体の
正の寄与を、ほぼ０とでき、炉心の負の半径方向膨張反
応度の効果を強調でき、受動的に安全な原子炉を提供で
きる可能性が高くなる。
半径方向外側に移動すると、中性子吸収反応度価値は減
少し、炉心には正の反応度が投入される。従って、本実
施例によれば、冷却材流量喪失や除熱源喪失といった要
因に伴う、半径方向膨張反応度に対する制御棒集合体の
正の寄与を、ほぼ０とでき、炉心の負の半径方向膨張反
応度の効果を強調でき、受動的に安全な原子炉を提供で
きる可能性が高くなる。
【００２１】本発明の別の実施例を、図４を用いて説明
する。本実施例の特徴は、制御棒集合体１の中間スペー
サパッド４の熱膨張率が、燃料集合体６の中間スペーサ
パッド９の熱膨張率よりも小さいことにある。本実施例
では、制御棒集合体１の中間スペーサパッドの厚さが、
燃料集合体６の中間スペーサパッド９の厚さと同一であ
っても、冷却材温度上昇による制御棒集合体中間スペー
サパッドの熱膨張量を小さく抑えられるので、図１の実
施例と同様の効果が得られる。特に、本実施例では、制
御棒集合体の中間スペーサパッドの厚さが燃料集合体の
中間スペーサパッドの厚さと同一であるので、原子炉の
定格運転中の地震の発生に伴う加震力による制御棒集合
体案内管２と燃料集合体ラッパ管７との接触の可能性を
回避しつつ、上述の効果が得られる。
する。本実施例の特徴は、制御棒集合体１の中間スペー
サパッド４の熱膨張率が、燃料集合体６の中間スペーサ
パッド９の熱膨張率よりも小さいことにある。本実施例
では、制御棒集合体１の中間スペーサパッドの厚さが、
燃料集合体６の中間スペーサパッド９の厚さと同一であ
っても、冷却材温度上昇による制御棒集合体中間スペー
サパッドの熱膨張量を小さく抑えられるので、図１の実
施例と同様の効果が得られる。特に、本実施例では、制
御棒集合体の中間スペーサパッドの厚さが燃料集合体の
中間スペーサパッドの厚さと同一であるので、原子炉の
定格運転中の地震の発生に伴う加震力による制御棒集合
体案内管２と燃料集合体ラッパ管７との接触の可能性を
回避しつつ、上述の効果が得られる。
【００２２】また、図４の実施例で、制御棒集合体の中
間スペーサパッド４の曲げ剛性を、燃料集合体の中間ス
ペーサパッド９の曲げ剛性よりも大きくした場合には、
冷却材温度が上昇して、中間スペーサパッドが熱膨張
し、制御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間スペーサ
パッド間に接触荷重が作用しても、制御棒案内管の変形
量を小さくできるので、同様の効果が得られる。
間スペーサパッド４の曲げ剛性を、燃料集合体の中間ス
ペーサパッド９の曲げ剛性よりも大きくした場合には、
冷却材温度が上昇して、中間スペーサパッドが熱膨張
し、制御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間スペーサ
パッド間に接触荷重が作用しても、制御棒案内管の変形
量を小さくできるので、同様の効果が得られる。
【００２３】本発明の第四の実施例を、図５を用いて説
明する。本実施例の特徴は、制御棒案内管の中間スペー
サパッド５１の、炉心中央側燃料集合体５２の中間スペ
ーサパッドとの接触荷重点を、炉心周辺側燃料集合体５
３の中間スペーサパッドとの接触荷重点よりも、炉心高
さ方向の上側に配置することにある。本実施例で、冷却
材温度が上昇して、中間スペーサパッドが熱膨張し、制
御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間スペーサパッド
間に接触荷重が作用すると、制御棒案内管の、中間スペ
ーサパッドよりも高さ方向下側の炉心領域には、炉心中
心方向への曲げモーメントが発生する。従って、制御棒
案内管の炉心領域は、炉心中央方向にたわむので、半径
方向膨張反応度に対する制御棒集合体の寄与を、負とす
ることができ、炉心の負の半径方向膨張反応度の効果を
一層増大できる。また、従来技術を用いた場合に、半径
方向膨張反応度に対する制御棒集合体の正の寄与が最も
大きくなる燃焼初期の制御棒挿入運転時に、本実施例を
用いると、炉心の負の半径方向膨張反応度の絶対値を約
５０％増大できる。また、本実施例では、中間スペーサ
パッド４の厚さ，熱膨張率、および曲げ剛性を、図１や
図４に示した、各実施例とは逆向きに変えることによっ
て、上述した負の半径方向膨張反応度の効果をより強調
できる。
明する。本実施例の特徴は、制御棒案内管の中間スペー
サパッド５１の、炉心中央側燃料集合体５２の中間スペ
ーサパッドとの接触荷重点を、炉心周辺側燃料集合体５
３の中間スペーサパッドとの接触荷重点よりも、炉心高
さ方向の上側に配置することにある。本実施例で、冷却
材温度が上昇して、中間スペーサパッドが熱膨張し、制
御棒案内管と燃料集合体ラッパ管の中間スペーサパッド
間に接触荷重が作用すると、制御棒案内管の、中間スペ
ーサパッドよりも高さ方向下側の炉心領域には、炉心中
心方向への曲げモーメントが発生する。従って、制御棒
案内管の炉心領域は、炉心中央方向にたわむので、半径
方向膨張反応度に対する制御棒集合体の寄与を、負とす
ることができ、炉心の負の半径方向膨張反応度の効果を
一層増大できる。また、従来技術を用いた場合に、半径
方向膨張反応度に対する制御棒集合体の正の寄与が最も
大きくなる燃焼初期の制御棒挿入運転時に、本実施例を
用いると、炉心の負の半径方向膨張反応度の絶対値を約
５０％増大できる。また、本実施例では、中間スペーサ
パッド４の厚さ，熱膨張率、および曲げ剛性を、図１や
図４に示した、各実施例とは逆向きに変えることによっ
て、上述した負の半径方向膨張反応度の効果をより強調
できる。
【００２４】図１や図４に示した、各実施例では、制御
棒集合体１の中間スペーサパッド４の厚さ，熱膨張率、
および曲げ剛性を、燃料集合体６の中間スペーサパッド
９と比べ、相対的に変えることによって、上述した効果
を得ていたが、制御棒集合体自身の上部スペーサパッド
３と比べ、相対的に変えることによっても、同様の効果
が得られる。
棒集合体１の中間スペーサパッド４の厚さ，熱膨張率、
および曲げ剛性を、燃料集合体６の中間スペーサパッド
９と比べ、相対的に変えることによって、上述した効果
を得ていたが、制御棒集合体自身の上部スペーサパッド
３と比べ、相対的に変えることによっても、同様の効果
が得られる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、高速増殖炉において、
半径方向膨張反応度に対する制御棒集合体の正の寄与
を、０もしくは負とすることにより、炉心の負の半径方
向膨張反応度の効果を増大して、冷却材流量喪失等の熱
過渡時の安全性を増すことができる。
半径方向膨張反応度に対する制御棒集合体の正の寄与
を、０もしくは負とすることにより、炉心の負の半径方
向膨張反応度の効果を増大して、冷却材流量喪失等の熱
過渡時の安全性を増すことができる。
【図１】本発明の第一の実施例になる炉心のうち、制御
棒集合体および、隣接する２体の燃料集合体の断面図。
棒集合体および、隣接する２体の燃料集合体の断面図。
【図２】従来技術で用いられている制御棒集合体の立面
図（ａ）および断面図（ｂ）。
図（ａ）および断面図（ｂ）。
【図３】中性子吸収物質反応度価値の炉心半径方向分布
図。
図。
【図４】本発明の第二および第三の実施例になる炉心の
うち、制御棒集合体および、隣接する２体の燃料集合体
の断面図。
うち、制御棒集合体および、隣接する２体の燃料集合体
の断面図。
【図５】本発明の第四の実施例になる炉心のうち、制御
棒集合体および、隣接する２体の燃料集合体の断面図。
棒集合体および、隣接する２体の燃料集合体の断面図。
１…制御棒集合体、２…制御棒案内管、３，８…上部ス
ペーサパッド、４，９…中間スペーサパッド、５，１０
…エントランスノズル、６…燃料集合体、７…ラッパー
管、１１…炉心支持板、１２…炉心燃料領域、１３…上
部軸ブラケット領域、１４…下部軸ブラケット領域、２
１…ハンドリングヘッド、２２…制御棒保護管、２３…
制御棒要素、２４…流力振動防止金具。
ペーサパッド、４，９…中間スペーサパッド、５，１０
…エントランスノズル、６…燃料集合体、７…ラッパー
管、１１…炉心支持板、１２…炉心燃料領域、１３…上
部軸ブラケット領域、１４…下部軸ブラケット領域、２
１…ハンドリングヘッド、２２…制御棒保護管、２３…
制御棒要素、２４…流力振動防止金具。
Claims (14)
- 【請求項１】核燃料物質からなる円柱状のペレットを燃
料被覆管内に充填した複数の燃料要素と前記燃料要素を
取り囲む六角柱形状のラッパ管より構成される複数の燃
料集合体と、前記複数の燃料集合体を円柱状に束ねた炉
心領域を取り囲み、前記ペレットを前記燃料被覆管内に
充填した複数のブランケット燃料要素と前記ブランケッ
ト燃料要素を取り囲む前記ラッパ管より構成される複数
のブランケット燃料集合体より構成されるブランケット
領域、および、ボロン等の中性子吸収物質からなる円柱
状のペレットを前記燃料被覆管内に充填した複数の中性
子吸収要素を制御棒保護管で取り囲んだ制御棒と、前記
制御棒を原子炉の運転中に、前記炉心領域に出し入れす
るための、複数の六角柱形状の制御棒案内管より構成さ
れる高速増殖炉の炉心において、前記制御棒案内管と、
隣接する前記燃料集合体の間隔を保持するために前記制
御棒案内管の外周に設置した中間スペーサパッドの厚さ
が、前記燃料集合体相互の間隔を保持するために、前記
ラッパ管の外周に設置した前記中間スペーサパッドの厚
さよりも小さいことを特徴とする高速増殖炉の炉心。 - 【請求項２】請求項１において、前記制御棒案内管の前
記中間スペーサパッドの熱膨張率が、前記燃料集合体の
前記中間スペーサパッドの熱膨張率よりも小さい高速増
殖炉の炉心。 - 【請求項３】請求項１において、前記制御棒案内管の前
記中間スペーサパッドの曲げ剛性が、前記燃料集合体の
前記中間スペーサパッドの曲げ剛性よりも大きい高速増
殖炉の炉心。 - 【請求項４】請求項１において、前記制御棒案内管の前
記中間スペーサパッドの炉心中央側の荷重点が、炉心周
辺側の荷重点よりも炉心高さ方向の上側に位置する高速
増殖炉の炉心。 - 【請求項５】請求項４において、前記制御棒案内管の前
記中間スペーサパッドの厚さが、前記燃料集合体の前記
中間スペーサパッドの厚さよりも大きい高速増殖炉の炉
心。 - 【請求項６】請求項４において、前記制御棒案内管の前
記中間スペーサパッドの熱膨張率が、前記燃料集合体の
前記中間スペーサパッドの熱膨張率よりも大きい高速増
殖炉の炉心。 - 【請求項７】請求項４において、前記制御棒案内管の前
記中間スペーサパッドの曲げ剛性が、前記燃料集合体の
前記中間スペーサパッドの曲げ剛性よりも小さい高速増
殖炉の炉心。 - 【請求項８】ボロン等の中性子吸収物質からなる円柱状
のペレットを被覆管内に充填した複数の中性子吸収要素
を制御棒保護管で取り囲んだ制御棒と、前記制御棒を原
子炉の運転中に、炉心に出し入れするための、六角柱形
状の制御棒案内管より構成される高速増殖炉の制御棒集
合体において、前記制御棒案内管と、隣接する燃料集合
体の間隔を保持するために前記制御棒案内管の外周に設
置された前記中間スペーサパッドの厚さが、前記制御棒
案内管の外周に設置した上部スペーサパッドの厚さより
も小さいことを特徴とする制御棒集合体。 - 【請求項９】請求項８において、前記制御棒案内管と、
隣接する前記燃料集合体の間隔を保持するために前記制
御棒案内管の外周に設置した前記中間スペーサパッドの
熱膨張率が、前記燃料集合体相互の間隔を保持するため
に、前記制御棒案内管の外周に設置した前記上部スペー
サパッドの熱膨張率よりも小さい制御棒集合体。 - 【請求項１０】請求項８において、前記制御棒案内管
と、隣接する前記燃料集合体の間隔を保持するために前
記制御棒案内管の外周に設置した前記中間スペーサパッ
ドの曲げ剛性が、前記燃料集合体相互の間隔を保持する
ために、前記制御棒案内管の外周に設置した前記上部ス
ペーサパッドの曲げ剛性よりも大きい制御棒集合体。 - 【請求項１１】請求項８において、前記制御棒案内管の
前記中間スペーサパッドの炉心中央側の荷重点が、炉心
周辺側の荷重点よりも、炉心の高さ方向の上側に位置す
る制御棒集合体。 - 【請求項１２】請求項１１において、前記制御棒案内管
の前記中間スペーサパッドの厚さが、前記上部スペーサ
パッドの厚さよりも大きい制御棒集合体。 - 【請求項１３】請求項１１において、前記制御棒案内管
の前記中間スペーサパッドの熱膨張率が、前記上部スペ
ーサパッドの熱膨張率よりも大きい制御棒集合体。 - 【請求項１４】請求項１１において、前記制御棒案内管
の前記中間スペーサパッドの曲げ剛性が、前記上部スペ
ーサパッドの曲げ剛性よりも小さい制御棒集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124487A JPH05323076A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 高速増殖炉の炉心および制御棒集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124487A JPH05323076A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 高速増殖炉の炉心および制御棒集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05323076A true JPH05323076A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=14886733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124487A Pending JPH05323076A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 高速増殖炉の炉心および制御棒集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05323076A (ja) |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP4124487A patent/JPH05323076A/ja active Pending
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