JPH06194482A - 原子炉 - Google Patents
原子炉Info
- Publication number
- JPH06194482A JPH06194482A JP4343893A JP34389392A JPH06194482A JP H06194482 A JPH06194482 A JP H06194482A JP 4343893 A JP4343893 A JP 4343893A JP 34389392 A JP34389392 A JP 34389392A JP H06194482 A JPH06194482 A JP H06194482A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- neutron flux
- reactor
- control rod
- neutron
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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】
【目的】制御棒操作を自動化して高速に起動できる原子
炉を提供する。 【構成】原子炉では、同時に同一速度で移動する複数の
制御棒７と、高速中性子に対して感度が高く熱中性子に
対して感度が低い中性子検出器８を備える。 【効果】原子炉起動時に、複数の制御棒を同時に操作す
るギャング引抜きを実施した場合にも、炉周期を精度良
く計測できるため、原子炉起動時間を短縮できる。
炉を提供する。 【構成】原子炉では、同時に同一速度で移動する複数の
制御棒７と、高速中性子に対して感度が高く熱中性子に
対して感度が低い中性子検出器８を備える。 【効果】原子炉起動時に、複数の制御棒を同時に操作す
るギャング引抜きを実施した場合にも、炉周期を精度良
く計測できるため、原子炉起動時間を短縮できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉に係り、特に、
原子炉起動にともなう制御棒操作時において、高速起動
する原子炉に関する。
原子炉起動にともなう制御棒操作時において、高速起動
する原子炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）炉心
１１の横方向断面図の一例を示したものである。正方形
のユニット５は、四体の燃料集合体６とその中心に位置
する一体の十字型制御棒７を表しており、この炉心は８
４０体の燃料集合体６と２０５体の十字型制御棒７で構
成されている。炉心内にはこれらの他に、中性子束検出
器や起動用の外部中性子源が設置される。１０個の起動
領域中性子束検出器の位置を８ａから８ｊに、５個の外
部中性子源の位置を９ａから９ｅに示した。図３は、起
動領域中性子束検出器８と外部中性子源９の炉心高さ方
向位置を示した炉心縦方向の断面図である。図中、６は
燃料集合体、７は十字型制御棒、３０は起動領域中性子
束検出器挿入管、３２は外部中性子源挿入管を表す。一
般に外部中性子源９は炉心中央よりやや上方に設置す
る。起動領域中性子束検出器８は、検出感度を高めるた
めに、通常、外部中性子源９と同じ高さに設置されてい
る。
１１の横方向断面図の一例を示したものである。正方形
のユニット５は、四体の燃料集合体６とその中心に位置
する一体の十字型制御棒７を表しており、この炉心は８
４０体の燃料集合体６と２０５体の十字型制御棒７で構
成されている。炉心内にはこれらの他に、中性子束検出
器や起動用の外部中性子源が設置される。１０個の起動
領域中性子束検出器の位置を８ａから８ｊに、５個の外
部中性子源の位置を９ａから９ｅに示した。図３は、起
動領域中性子束検出器８と外部中性子源９の炉心高さ方
向位置を示した炉心縦方向の断面図である。図中、６は
燃料集合体、７は十字型制御棒、３０は起動領域中性子
束検出器挿入管、３２は外部中性子源挿入管を表す。一
般に外部中性子源９は炉心中央よりやや上方に設置す
る。起動領域中性子束検出器８は、検出感度を高めるた
めに、通常、外部中性子源９と同じ高さに設置されてい
る。
【０００３】ＢＷＲの起動時には、炉心内に挿入されて
いる制御棒７を、順次、一本ずつ徐々に下方に引き抜い
ていき、原子炉を未臨界状態から臨界状態、更には超臨
界状態にさせる。この制御棒操作は、予め計画された手
順にしたがって運転員により行なわれている。運転員
は、炉心に急激な反応度を与えないようにするため、中
性子束ｎや中性子束が約２.７ 倍に変化するのに要する
時間である炉周期Ｔなどを監視しながら制御棒７を操作
する。起動時における中性子束ｎの計測は、炉心内に１
０か所程度設けた移動式の中性子源領域中性子束検出器
または固定式の起動領域中性子束検出器８で行なう。
いる制御棒７を、順次、一本ずつ徐々に下方に引き抜い
ていき、原子炉を未臨界状態から臨界状態、更には超臨
界状態にさせる。この制御棒操作は、予め計画された手
順にしたがって運転員により行なわれている。運転員
は、炉心に急激な反応度を与えないようにするため、中
性子束ｎや中性子束が約２.７ 倍に変化するのに要する
時間である炉周期Ｔなどを監視しながら制御棒７を操作
する。起動時における中性子束ｎの計測は、炉心内に１
０か所程度設けた移動式の中性子源領域中性子束検出器
または固定式の起動領域中性子束検出器８で行なう。
【０００４】炉周期Ｔと中性子束ｎの関係は次式で表せ
る。
る。
【０００５】
【数１】
【０００６】ところで、沸騰水型軽水炉において、４体
から３０体程度の制御棒から成る制御棒グループを複数
編成し、起動時に、同一制御棒グループに属する複数の
制御棒を同時に引き抜くギャング操作が計画されてい
る。図２のユニット５内に記入した１から４までの数字
は、この制御棒引き抜きグループ番号の一例を表してい
る。第５グループ以降は省略した。ギャング操作では、
炉心の対称性を考慮して制御棒グループを選定する。そ
の結果、制御棒を原子炉から比較的均一に引き抜くこと
になるため、制御棒を一本ずつ引き抜いたときよりも局
所的な中性子束ピークが低くなり、制御棒引き抜き量当
たりの投入反応度を小さくできる。起動時に、制御棒を
一本ずつ引き抜いたときと投入反応度が等しくなる様に
ギャング操作をすれば、原子炉を臨界にするのに要する
時間を短縮できる利点がある。
から３０体程度の制御棒から成る制御棒グループを複数
編成し、起動時に、同一制御棒グループに属する複数の
制御棒を同時に引き抜くギャング操作が計画されてい
る。図２のユニット５内に記入した１から４までの数字
は、この制御棒引き抜きグループ番号の一例を表してい
る。第５グループ以降は省略した。ギャング操作では、
炉心の対称性を考慮して制御棒グループを選定する。そ
の結果、制御棒を原子炉から比較的均一に引き抜くこと
になるため、制御棒を一本ずつ引き抜いたときよりも局
所的な中性子束ピークが低くなり、制御棒引き抜き量当
たりの投入反応度を小さくできる。起動時に、制御棒を
一本ずつ引き抜いたときと投入反応度が等しくなる様に
ギャング操作をすれば、原子炉を臨界にするのに要する
時間を短縮できる利点がある。
【０００７】ギャング操作を行なう沸騰水型原子炉にお
いても、原子炉を未臨界状態から臨界状態に移行する手
順は従来と変わらず、運転員は、炉心に急激な反応度を
与えないように中性子束ｎや炉周期Ｔなどを監視しなが
ら、予め計画した手順にしたがって制御棒を操作する。
また、運転員の省力化や起動時間の短縮などを目的とし
て、この制御棒操作を自動化したり、適切なガイドを出
力することが計画されている。
いても、原子炉を未臨界状態から臨界状態に移行する手
順は従来と変わらず、運転員は、炉心に急激な反応度を
与えないように中性子束ｎや炉周期Ｔなどを監視しなが
ら、予め計画した手順にしたがって制御棒を操作する。
また、運転員の省力化や起動時間の短縮などを目的とし
て、この制御棒操作を自動化したり、適切なガイドを出
力することが計画されている。
【０００８】原子炉を未臨界状態から臨界状態に操作す
る公知例として、特開昭63−286793号公報の「制御棒操
作システム」がある。この発明では、逆増倍係数法など
に従って、中性子束ｎ、前回の制御棒の引き抜き量Ｌｐ
や炉周期Ｔの計測値に基づいて、次回の制御棒操作量Ｌ
を算出する。
る公知例として、特開昭63−286793号公報の「制御棒操
作システム」がある。この発明では、逆増倍係数法など
に従って、中性子束ｎ、前回の制御棒の引き抜き量Ｌｐ
や炉周期Ｔの計測値に基づいて、次回の制御棒操作量Ｌ
を算出する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】制御棒操作を運転員が
行なう場合でも自動的に行なう場合でも、中性子束検出
器８から炉周期Ｔの正しい情報が得られることが前提で
ある。ところが、ギャング操作を行なう場合には制御棒
を一本ずつ引き抜いたときに比べて、炉周期Ｔの計測値
に誤差が発生する可能性が高くなる。
行なう場合でも自動的に行なう場合でも、中性子束検出
器８から炉周期Ｔの正しい情報が得られることが前提で
ある。ところが、ギャング操作を行なう場合には制御棒
を一本ずつ引き抜いたときに比べて、炉周期Ｔの計測値
に誤差が発生する可能性が高くなる。
【００１０】図４は、図２に示した制御棒第１グループ
を全挿入状態から全引抜き状態まで引き抜いた時の起動
領域中性子束検出器８ｈ，８ｊの出力信号１６ｈ，１６
ｊ、および炉心平均中性子束の解析値を示す。初期状態
の中性子束を１として規格化してある。中性子束検出器
８ｊの計測値１６ｊは炉心平均中性子束の挙動とほぼ一
致し、炉周期Ｔを正しく評価できるのに対し、中性子束
検出器８ｈで計測した中性子束１６ｈは、炉心平均中性
子束の変化より大きく増大している。この原因は、図２
からわかるように、制御棒第１グループを引き抜くと、
中性子束検出器８ｈと隣接するユニット５ａの制御棒
が、挿入状態から引抜き状態に変化し、それまで制御棒
で遮蔽されていた中性子が中性子束検出器８ｈに計測さ
れるようになるためである。中性子束検出器８ｈの計測
値自体は正しいものであるが局所的な現象である。この
計測値から炉周期を計算すると、炉心の実際の炉周期よ
りも小さい炉周期を検出するので、必要以上に遅い速度
で制御棒を操作したり、一つの制御棒引き抜きグループ
に属する制御棒本数を減らさなければならなくなり、ギ
ャング操作の利点が失われる恐れがある。
を全挿入状態から全引抜き状態まで引き抜いた時の起動
領域中性子束検出器８ｈ，８ｊの出力信号１６ｈ，１６
ｊ、および炉心平均中性子束の解析値を示す。初期状態
の中性子束を１として規格化してある。中性子束検出器
８ｊの計測値１６ｊは炉心平均中性子束の挙動とほぼ一
致し、炉周期Ｔを正しく評価できるのに対し、中性子束
検出器８ｈで計測した中性子束１６ｈは、炉心平均中性
子束の変化より大きく増大している。この原因は、図２
からわかるように、制御棒第１グループを引き抜くと、
中性子束検出器８ｈと隣接するユニット５ａの制御棒
が、挿入状態から引抜き状態に変化し、それまで制御棒
で遮蔽されていた中性子が中性子束検出器８ｈに計測さ
れるようになるためである。中性子束検出器８ｈの計測
値自体は正しいものであるが局所的な現象である。この
計測値から炉周期を計算すると、炉心の実際の炉周期よ
りも小さい炉周期を検出するので、必要以上に遅い速度
で制御棒を操作したり、一つの制御棒引き抜きグループ
に属する制御棒本数を減らさなければならなくなり、ギ
ャング操作の利点が失われる恐れがある。
【００１１】炉心内に挿入されている制御棒を、順次、
一本ずつ引き抜いていく場合には、上記のような現象は
全検出器のうちで最大でも一か所でしか発生せず、飛び
抜けた信号を誤信号として削除するなどの方法で容易に
対応することができた。ところが、ギャング操作では、
全検出器の半数程度で中性子束検出器８ｈと同様の信号
を検出する場合がある。図２の炉心の場合、制御棒第１
グループを引き抜くと、１０個の中性子束検出器中、８
ａ，８ｂ，８ｄ，８ｅ，８ｆで中性子束検出器８ｈと同
様の信号を検出する。したがって、検出器で計測した炉
周期の平均値をとるような操作では誤差が大きい。
一本ずつ引き抜いていく場合には、上記のような現象は
全検出器のうちで最大でも一か所でしか発生せず、飛び
抜けた信号を誤信号として削除するなどの方法で容易に
対応することができた。ところが、ギャング操作では、
全検出器の半数程度で中性子束検出器８ｈと同様の信号
を検出する場合がある。図２の炉心の場合、制御棒第１
グループを引き抜くと、１０個の中性子束検出器中、８
ａ，８ｂ，８ｄ，８ｅ，８ｆで中性子束検出器８ｈと同
様の信号を検出する。したがって、検出器で計測した炉
周期の平均値をとるような操作では誤差が大きい。
【００１２】本発明の目的は、制御棒のギャング引抜き
を実施した場合においても、炉周期を精度良く計測し、
高速に起動できる原子炉を提供することにある。
を実施した場合においても、炉周期を精度良く計測し、
高速に起動できる原子炉を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、高速中性子に感度が高く、熱中性子に
感度が低い検出器を備えることにより、制御棒のギャン
グ操作時に、中性子束検出器の信号から中性子束検出器
の近傍を制御棒の上端が通過したときの中性子束検出値
への影響を低減する。
達成するために、高速中性子に感度が高く、熱中性子に
感度が低い検出器を備えることにより、制御棒のギャン
グ操作時に、中性子束検出器の信号から中性子束検出器
の近傍を制御棒の上端が通過したときの中性子束検出値
への影響を低減する。
【００１４】
【作用】上記したギャング操作時に、制御棒先端が検出
器位置を通過する際の中性子束検出器位置における中性
子束の変化を中性子束のエネルギに注目してみると、熱
中性子エネルギの領域では変化が大きく、高速中性子エ
ネルギの領域では変化が小さい。これは、制御棒の中性
子吸収材として用いられるボロン１０の中性子吸収断面
積が、熱中性子領域で大きく、高速中性子領域で小さい
ためである。したがって、局所的な中性子束の増大の主
原因は、熱中性子束の局所的な変化によるものである。
器位置を通過する際の中性子束検出器位置における中性
子束の変化を中性子束のエネルギに注目してみると、熱
中性子エネルギの領域では変化が大きく、高速中性子エ
ネルギの領域では変化が小さい。これは、制御棒の中性
子吸収材として用いられるボロン１０の中性子吸収断面
積が、熱中性子領域で大きく、高速中性子領域で小さい
ためである。したがって、局所的な中性子束の増大の主
原因は、熱中性子束の局所的な変化によるものである。
【００１５】本発明の原子炉では、熱中性子束に対して
感度が低く、高速中性子束に対して感度の高い中性子束
検出器を採用するため、局所的な中性子束変化に伴う中
性子束検出信号の増大を低減することができ、ギャング
引き抜きに対し、炉出力に応じた検出信号が得られるの
で、高速な起動が達成できる。
感度が低く、高速中性子束に対して感度の高い中性子束
検出器を採用するため、局所的な中性子束変化に伴う中
性子束検出信号の増大を低減することができ、ギャング
引き抜きに対し、炉出力に応じた検出信号が得られるの
で、高速な起動が達成できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明による原子炉の一実施例を図１
により説明する。この図は、BWRの炉心を模式的に示し
たものである。炉周期計測装置１０は、１０個の中性子
束検出器８ａ−８ｊからの信号１６ａ−１６ｊを取り込
み、１０個の炉周期信号を出力する。操作員の監視情報
としてこの信号は、操作員の監視情報として制御盤に表
示されるとともに、制御棒引き抜き阻止信号や原子炉ス
クラム信号を自動的に発する安全系に伝達される。
により説明する。この図は、BWRの炉心を模式的に示し
たものである。炉周期計測装置１０は、１０個の中性子
束検出器８ａ−８ｊからの信号１６ａ−１６ｊを取り込
み、１０個の炉周期信号を出力する。操作員の監視情報
としてこの信号は、操作員の監視情報として制御盤に表
示されるとともに、制御棒引き抜き阻止信号や原子炉ス
クラム信号を自動的に発する安全系に伝達される。
【００１７】図５に、本発明の原子炉に適用する、中性
子束検出器の具体例をしめす。中性子検出部１２は、従
来の検出器と同様に中性子を効率的に検出できる物質、
たとえば、ウラン２３５などの核分裂性物質を主成分と
して、中性子による核分裂で生じた電流を信号として検
出する。熱中性子遮蔽部１３は、主として熱中性子を効
率的に吸収する物質、たとえば、カドミウム箔などから
なっている。構成をこのようにすることによって、高速
中性子束に対して感度が高く、熱中性子束に対して感度
が低い中性子束検出器が実現できる。また、その他の実
現法としては、熱中性子遮蔽部１３のない中性子検出部
１２のみの構成として、中性子検出用物質として、たと
えば、ウラン２３８などの高速中性子に感度の高い物質
を用いることによっても実現が可能である。
子束検出器の具体例をしめす。中性子検出部１２は、従
来の検出器と同様に中性子を効率的に検出できる物質、
たとえば、ウラン２３５などの核分裂性物質を主成分と
して、中性子による核分裂で生じた電流を信号として検
出する。熱中性子遮蔽部１３は、主として熱中性子を効
率的に吸収する物質、たとえば、カドミウム箔などから
なっている。構成をこのようにすることによって、高速
中性子束に対して感度が高く、熱中性子束に対して感度
が低い中性子束検出器が実現できる。また、その他の実
現法としては、熱中性子遮蔽部１３のない中性子検出部
１２のみの構成として、中性子検出用物質として、たと
えば、ウラン２３８などの高速中性子に感度の高い物質
を用いることによっても実現が可能である。
【００１８】制御棒ギャング操作に適応した本発明の原
子炉では、中性子束検出器８の位置を、制御棒先端が通
過しても、検出信号が局所的な増大を低く抑えるので、
制御棒のギャング操作が自動化でき、高速な起動が達成
される。
子炉では、中性子束検出器８の位置を、制御棒先端が通
過しても、検出信号が局所的な増大を低く抑えるので、
制御棒のギャング操作が自動化でき、高速な起動が達成
される。
【００１９】本発明の利点は、単純な構成にあり、炉心
内に固定した起動領域中性子束検出器を使用している原
子炉では、大きな機器の変更なく実施することが可能で
ある。
内に固定した起動領域中性子束検出器を使用している原
子炉では、大きな機器の変更なく実施することが可能で
ある。
【００２０】以上の実施例では、制御棒を下方に引き抜
くＢＷＲを対象としたが、制御棒を上方に引き抜く加圧
水型原子炉（ＰＷＲ）にも適用できる。その場合には、
制御棒上端ではなく下端の位置が判断の基準となる。
くＢＷＲを対象としたが、制御棒を上方に引き抜く加圧
水型原子炉（ＰＷＲ）にも適用できる。その場合には、
制御棒上端ではなく下端の位置が判断の基準となる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、原子炉起動時に複数の
制御棒を同時に操作するギャング引抜きを実施した場合
にも、炉周期を精度良く計測できるため、原子炉起動時
間を短縮できる。
制御棒を同時に操作するギャング引抜きを実施した場合
にも、炉周期を精度良く計測できるため、原子炉起動時
間を短縮できる。
【図１】本発明の原子炉の実施例を表わす説明図。
【図２】ＢＷＲ炉心横方向の断面図。
【図３】起動領域中性子束検出器と外部中性子源の炉心
高さ方向位置を示したＢＷＲ炉心縦方向の断面図。
高さ方向位置を示したＢＷＲ炉心縦方向の断面図。
【図４】図２に示した制御棒第１グループを全挿入状態
から全引抜き状態まで引き抜いた時の起動領域中性子束
検出器８ｈ，８ｊの出力信号、および炉心平均中性子束
の解析値を表わす特性図。
から全引抜き状態まで引き抜いた時の起動領域中性子束
検出器８ｈ，８ｊの出力信号、および炉心平均中性子束
の解析値を表わす特性図。
【図５】本発明の原子炉に備える中性子束検出器を表わ
す説明図。
す説明図。
７…十字型制御棒、８，８ａ−８ｊ…起動領域中性子束
検出器、１０…炉周期計測装置、１１…炉心、１６，１
６ａ−１６ｊ…中性子束検出器出力ｎ。
検出器、１０…炉周期計測装置、１１…炉心、１６，１
６ａ−１６ｊ…中性子束検出器出力ｎ。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の炉内中性子束検出器と反応度を制御
する複数の制御棒を有する原子炉において、同時に同一
速度で移動する複数の制御棒と、高速中性子束に対して
感度が高く熱中性子束に対して感度が低い中性子束検出
器を用いた炉周期計測装置を備えたことを特徴とする原
子炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343893A JPH06194482A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343893A JPH06194482A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 原子炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194482A true JPH06194482A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18365056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4343893A Pending JPH06194482A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 原子炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194482A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017500580A (ja) * | 2013-12-26 | 2017-01-05 | ニュースケール パワー エルエルシー | 中性子パスの向上 |
| CN112259265A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-22 | 中国核动力研究设计院 | 堆外高灵敏度中子探测器及布局系统 |
| CN115295179A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-04 | 中国原子能科学研究院 | 反应堆功率测量的补偿方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4343893A patent/JPH06194482A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017500580A (ja) * | 2013-12-26 | 2017-01-05 | ニュースケール パワー エルエルシー | 中性子パスの向上 |
| US10466367B1 (en) | 2013-12-26 | 2019-11-05 | Nuscale Power, Llc | Neutron path enhancement |
| CN112259265A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-22 | 中国核动力研究设计院 | 堆外高灵敏度中子探测器及布局系统 |
| CN112259265B (zh) * | 2020-10-21 | 2023-11-07 | 中国核动力研究设计院 | 堆外高灵敏度中子探测器及布局系统 |
| CN115295179A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-04 | 中国原子能科学研究院 | 反应堆功率测量的补偿方法 |
| CN115295179B (zh) * | 2022-08-22 | 2023-12-12 | 中国原子能科学研究院 | 反应堆功率测量的补偿方法 |
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