JPH07159573A - 原子炉の炉心 - Google Patents
原子炉の炉心Info
- Publication number
- JPH07159573A JPH07159573A JP5306233A JP30623393A JPH07159573A JP H07159573 A JPH07159573 A JP H07159573A JP 5306233 A JP5306233 A JP 5306233A JP 30623393 A JP30623393 A JP 30623393A JP H07159573 A JPH07159573 A JP H07159573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cycle
- fuel
- channel box
- void
- loaded
- 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】
【構成】第一サイクルに装荷される燃料集合体６に設け
られたチャネルボックス２の肉厚を、第二サイクル以降
に装荷される燃料集合体に設けられたチャネルボックス
の肉厚よりも大きくする。 【効果】原子炉の第一サイクルにおけるボイド反応度係
数の負の絶対値を増大することができ、第一サイクルに
おけるボイド率増大に対する出力低下の効果を第二サイ
クル以降と同程度にすることができ、各運転サイクルの
出力制御方式が簡素化される。
られたチャネルボックス２の肉厚を、第二サイクル以降
に装荷される燃料集合体に設けられたチャネルボックス
の肉厚よりも大きくする。 【効果】原子炉の第一サイクルにおけるボイド反応度係
数の負の絶対値を増大することができ、第一サイクルに
おけるボイド率増大に対する出力低下の効果を第二サイ
クル以降と同程度にすることができ、各運転サイクルの
出力制御方式が簡素化される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子炉に係り、特に、沸
騰水型原子炉に用いるのに好適な初装荷炉心の構成に関
する。
騰水型原子炉に用いるのに好適な初装荷炉心の構成に関
する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の安全性に関係する重要な物理量
として遅発中性子割合βがある。遅発中性子とは、核分
裂の際に放出される即発中性子に対して、核分裂の後、
核分裂生成物から遅れて放出される中性子を指し、遅発
中性子割合βは全中性子に対する遅発中性子の割合を指
す。遅発中性子割合が原子炉の安全性にとって重要であ
るのは、正あるいは負のステップ状の小さな反応度が印
加された場合の出力の変化はρ／（β−ρ）で与えられ
るからである。このように出力の変化は印加される反応
度の大きさと共に遅発中性子割合βに依存する。
として遅発中性子割合βがある。遅発中性子とは、核分
裂の際に放出される即発中性子に対して、核分裂の後、
核分裂生成物から遅れて放出される中性子を指し、遅発
中性子割合βは全中性子に対する遅発中性子の割合を指
す。遅発中性子割合が原子炉の安全性にとって重要であ
るのは、正あるいは負のステップ状の小さな反応度が印
加された場合の出力の変化はρ／（β−ρ）で与えられ
るからである。このように出力の変化は印加される反応
度の大きさと共に遅発中性子割合βに依存する。
【０００３】この遅発中性子割合βは核種によって異な
っており、主な核分裂核種の遅発中性子割合βは、235
Ｕ：０.００６，238Ｕ：０.０１４，239Ｐｕ：０.００
２であり、ウランで大きくプルトニウムで小さいという
特色がある。したがって、燃料としての遅発中性子割合
βはその組成に大きく依存していることになる。
っており、主な核分裂核種の遅発中性子割合βは、235
Ｕ：０.００６，238Ｕ：０.０１４，239Ｐｕ：０.００
２であり、ウランで大きくプルトニウムで小さいという
特色がある。したがって、燃料としての遅発中性子割合
βはその組成に大きく依存していることになる。
【０００４】燃料の組成は、初装荷燃料と燃焼サイクル
を経た燃料とでは大きく異なる。初装荷燃料では235Ｕ
と238Ｕしか核分裂核種は存在しないが、燃焼に伴って
238Ｕの中性子吸収により239Ｐｕ が生成される。した
がって、燃焼した燃料は、ウランとプルトニウムが混在
した組成となる。新しく原子炉が建設され、最初の運転
サイクルである第一サイクルの初期では、炉心は初装荷
燃料でのみ構成され、核分裂性核種は235Ｕと238Ｕしか
存在しない。したがって、その遅発中性子割合βは、プ
ルトニウムが混在する第二サイクル以降の遅発中性子割
合βに比べ、大きな値となる。
を経た燃料とでは大きく異なる。初装荷燃料では235Ｕ
と238Ｕしか核分裂核種は存在しないが、燃焼に伴って
238Ｕの中性子吸収により239Ｐｕ が生成される。した
がって、燃焼した燃料は、ウランとプルトニウムが混在
した組成となる。新しく原子炉が建設され、最初の運転
サイクルである第一サイクルの初期では、炉心は初装荷
燃料でのみ構成され、核分裂性核種は235Ｕと238Ｕしか
存在しない。したがって、その遅発中性子割合βは、プ
ルトニウムが混在する第二サイクル以降の遅発中性子割
合βに比べ、大きな値となる。
【０００５】さて、一般的に軽水を減速及び冷却材とし
て用いる熱中性子炉（以下軽水炉と呼ぶ）では、ボイド
反応度係数は負である。ここで、ボイド反応度係数と
は、炉心内でボイド率が増加した場合の、単位ボイド率
変化当たりの反応度の変化量を示すものである。何らか
の原因で原子炉の出力が上昇した場合、あるいは、冷却
材流量が減少した場合には、出力と冷却能力との不整合
といった現象が生じるが、同時に、ボイド反応度係数が
負であれば、ボイド率の増加による負の反応度（フィー
ドバック）が印加され、出力が減少し原子炉の安全性は
確保される。出力の減少量はなるべく大きい方が望まし
いが、これは前述のようにρ／(β−ρ)で表され、遅発
中性子割合βが小さいほど大きくなる。
て用いる熱中性子炉（以下軽水炉と呼ぶ）では、ボイド
反応度係数は負である。ここで、ボイド反応度係数と
は、炉心内でボイド率が増加した場合の、単位ボイド率
変化当たりの反応度の変化量を示すものである。何らか
の原因で原子炉の出力が上昇した場合、あるいは、冷却
材流量が減少した場合には、出力と冷却能力との不整合
といった現象が生じるが、同時に、ボイド反応度係数が
負であれば、ボイド率の増加による負の反応度（フィー
ドバック）が印加され、出力が減少し原子炉の安全性は
確保される。出力の減少量はなるべく大きい方が望まし
いが、これは前述のようにρ／(β−ρ)で表され、遅発
中性子割合βが小さいほど大きくなる。
【０００６】上記の理由から、遅発中性子割合βが大き
い第一サイクル炉心では、第二サイクル以降の炉心に比
べ、ボイド率増加時の出力低下の割合が小さくなる傾向
にある。
い第一サイクル炉心では、第二サイクル以降の炉心に比
べ、ボイド率増加時の出力低下の割合が小さくなる傾向
にある。
【０００７】上記問題を解決するために、特開昭59−19
3394号公報では、初装荷燃料の一部にプルトニウムを混
在させ、遅発中性子割合βを増大させる方法を提案して
いる。しかし、この方法では、多種類の燃料を扱うた
め、取扱上の煩雑さが増大する。
3394号公報では、初装荷燃料の一部にプルトニウムを混
在させ、遅発中性子割合βを増大させる方法を提案して
いる。しかし、この方法では、多種類の燃料を扱うた
め、取扱上の煩雑さが増大する。
【０００８】ボイド率増加時の出力低下の割合ρ／（β
−ρ）を増加させるには、遅発中性子割合βを小さくす
る方法の他、ρ自体を大きくする方法が考えられる。こ
れは、ボイド反応度係数の負の絶対値を大きくすること
により達成できる。したがって、第一サイクル炉心にお
けるボイド係数の負の絶対値を、大きくすることにより
この課題を改善することができる。
−ρ）を増加させるには、遅発中性子割合βを小さくす
る方法の他、ρ自体を大きくする方法が考えられる。こ
れは、ボイド反応度係数の負の絶対値を大きくすること
により達成できる。したがって、第一サイクル炉心にお
けるボイド係数の負の絶対値を、大きくすることにより
この課題を改善することができる。
【０００９】ボイド反応度係数が、減速材対燃料体積比
（Ｖｍ／Ｖｆ）に依存しているのは良く知られるところ
である。軽水炉では、Ｖｍ／Ｖｆの低下に従って、ボイ
ド反応度係数の負の絶対値は増加する。これは、Ｖｍ／
Ｖｆの低下によって平均中性子エネルギが高くなり、ボ
イド率増加時に238Ｕ などの共鳴吸収によって吸収され
る中性子の量が増加するためである。
（Ｖｍ／Ｖｆ）に依存しているのは良く知られるところ
である。軽水炉では、Ｖｍ／Ｖｆの低下に従って、ボイ
ド反応度係数の負の絶対値は増加する。これは、Ｖｍ／
Ｖｆの低下によって平均中性子エネルギが高くなり、ボ
イド率増加時に238Ｕ などの共鳴吸収によって吸収され
る中性子の量が増加するためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、チャ
ネルボックス内部の仕様を変更することなしに、第一サ
イクルにおけるボイド反応度係数の負の絶対値を大きく
することにある。
ネルボックス内部の仕様を変更することなしに、第一サ
イクルにおけるボイド反応度係数の負の絶対値を大きく
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、第一サイ
クルにおいて装荷される燃料集合体のチャネルボックス
平均肉厚を第二サイクル以降装荷される燃料集合体のチ
ャネルボックス平均肉厚よりも大きくすることで達成す
ることができる。
クルにおいて装荷される燃料集合体のチャネルボックス
平均肉厚を第二サイクル以降装荷される燃料集合体のチ
ャネルボックス平均肉厚よりも大きくすることで達成す
ることができる。
【００１２】
【作用】第一サイクルにおいて装荷される燃料集合体の
チャネルボックス平均肉厚を大きくすることにより、他
のサイクルにおいて軽水が占めている領域がチャネルボ
ックスに置き変わることになる。これにより第一サイク
ルにおける炉心のＶｍ／Ｖｆが小さくなり、ボイド係数
の負の絶対値が大きくなる。第一サイクルの負の絶対値
が大きくなることにより、その遅発中性子割合βが比較
的大きいにも係らず、ボイド率増加時の出力低下効果を
増大することができる。
チャネルボックス平均肉厚を大きくすることにより、他
のサイクルにおいて軽水が占めている領域がチャネルボ
ックスに置き変わることになる。これにより第一サイク
ルにおける炉心のＶｍ／Ｖｆが小さくなり、ボイド係数
の負の絶対値が大きくなる。第一サイクルの負の絶対値
が大きくなることにより、その遅発中性子割合βが比較
的大きいにも係らず、ボイド率増加時の出力低下効果を
増大することができる。
【００１３】
【実施例】沸騰軽水型原子炉に適用される本発明の好適
な実施例を図１および図２に基づいて以下に説明する。
な実施例を図１および図２に基づいて以下に説明する。
【００１４】図１，図２は制御棒を含めた四体の燃料集
合体の断面図である。燃料集合体６、及び７は、燃料棒
１，チャネルボックス２及び３によって構成され、燃料
集合体間には十字型制御棒４が配置されている。十字型
制御棒４には制御棒ローラ５が設置されており、制御棒
ローラ５がチャネルボックスと接触して回転することに
より、十字型制御棒４はチャネルボックス２及び３と接
触することなしに上下方向に稼働することができる。燃
料集合体内及び燃料集合体間には冷却材及び減速材とし
て軽水が流れている。図１における燃料集合体６は第一
サイクルに装荷される燃料集合体を、また図２における
燃料集合体７は第二サイクル以降に装荷される燃料集合
体を示しており、両者の相違はチャネルボックス２及び
３の肉厚のみである。チャネルボックス２の内径はチャ
ネルボックス３の内径と同等であるが、チャネルボック
ス２の肉厚はチャネルボックス３のそれよりも大きくな
っている。但し、制御棒ローラ５と適切な間隔で接触す
るために、制御棒ローラとの接触部位のみチャネルボッ
クス３と同等の肉厚となっている。本実施例では、第一
サイクルに装荷された燃料集合体を第二サイクル以降再
装荷する場合には、集合体内部あるいは制御棒を変更す
ることなしに、チャネルボックスを取り替えるだけで行
うことができる。
合体の断面図である。燃料集合体６、及び７は、燃料棒
１，チャネルボックス２及び３によって構成され、燃料
集合体間には十字型制御棒４が配置されている。十字型
制御棒４には制御棒ローラ５が設置されており、制御棒
ローラ５がチャネルボックスと接触して回転することに
より、十字型制御棒４はチャネルボックス２及び３と接
触することなしに上下方向に稼働することができる。燃
料集合体内及び燃料集合体間には冷却材及び減速材とし
て軽水が流れている。図１における燃料集合体６は第一
サイクルに装荷される燃料集合体を、また図２における
燃料集合体７は第二サイクル以降に装荷される燃料集合
体を示しており、両者の相違はチャネルボックス２及び
３の肉厚のみである。チャネルボックス２の内径はチャ
ネルボックス３の内径と同等であるが、チャネルボック
ス２の肉厚はチャネルボックス３のそれよりも大きくな
っている。但し、制御棒ローラ５と適切な間隔で接触す
るために、制御棒ローラとの接触部位のみチャネルボッ
クス３と同等の肉厚となっている。本実施例では、第一
サイクルに装荷された燃料集合体を第二サイクル以降再
装荷する場合には、集合体内部あるいは制御棒を変更す
ることなしに、チャネルボックスを取り替えるだけで行
うことができる。
【００１５】燃料集合体６では、平均的なチャネルボッ
クス間距離が、燃料集合体７に比べ小さくなっているの
で、チャネルボックス間を流れる冷却水(ギャップ水と
呼ぶ)が占める体積が小さくなる。したがって、図１
（第一サイクル）の体系での減速材対燃料体積比（Ｖｍ
／Ｖｆ）は、図２（第二サイクル以降）の体系に比べて
小さくなる。図１および図２の体系では、ボイド反応度
係数が負であり、Ｖｍ／Ｖｆが小さいほどボイド反応度
係数の負の絶対値が減少する傾向がある。したがって、
Ｖｍ／Ｖｆが小さい図１の体系でのボイド係数の負の絶
対値は、図２の体系でのボイド係数の負の絶対値よりも
大きくなる。現在稼働中の沸騰水型軽水炉の体系を基準
として、チャネルボックスの肉厚を２０％増加させる
と、ボイド反応度係数の負の絶対値が１０％増加する。
クス間距離が、燃料集合体７に比べ小さくなっているの
で、チャネルボックス間を流れる冷却水(ギャップ水と
呼ぶ)が占める体積が小さくなる。したがって、図１
（第一サイクル）の体系での減速材対燃料体積比（Ｖｍ
／Ｖｆ）は、図２（第二サイクル以降）の体系に比べて
小さくなる。図１および図２の体系では、ボイド反応度
係数が負であり、Ｖｍ／Ｖｆが小さいほどボイド反応度
係数の負の絶対値が減少する傾向がある。したがって、
Ｖｍ／Ｖｆが小さい図１の体系でのボイド係数の負の絶
対値は、図２の体系でのボイド係数の負の絶対値よりも
大きくなる。現在稼働中の沸騰水型軽水炉の体系を基準
として、チャネルボックスの肉厚を２０％増加させる
と、ボイド反応度係数の負の絶対値が１０％増加する。
【００１６】第一サイクルにおける遅発中性子割合βは
第二サイクル以降に比べ小さいので、ボイド率が上昇す
るような過渡事象での出力低下の割合は、第二サイクル
以降に比較して第一サイクルでは通常低下しがちであ
る。しかし、本実施例では、第一サイクルにおけるボイ
ド反応度係数の負の絶対値を大きくでき、出力低下の割
合が低下することを改善することができる。
第二サイクル以降に比べ小さいので、ボイド率が上昇す
るような過渡事象での出力低下の割合は、第二サイクル
以降に比較して第一サイクルでは通常低下しがちであ
る。しかし、本実施例では、第一サイクルにおけるボイ
ド反応度係数の負の絶対値を大きくでき、出力低下の割
合が低下することを改善することができる。
【００１７】本発明に基づく第二の実施例を図３に従っ
て説明する。図３に示される実施例は図１と同様に第一
サイクルに装荷される燃料集合体体系を示したもので、
燃料集合体四体（８〜９）と制御棒４から成り立つ。こ
こで、燃料集合体８は肉厚の大きいチャネルボックス２
を用い、燃料集合体９は肉厚の小さいチャネルボックス
３を用いる。このように、第一サイクルに装荷される燃
料集合体の一部を肉厚の大きいチャネルボックスを用い
た燃料集合体とすることにより、ボイド反応度係数の負
の絶対値の増大という効果を得ながら、再装荷する際
の、チャネルボックスの取り替えという煩雑さを低減す
ることができる。
て説明する。図３に示される実施例は図１と同様に第一
サイクルに装荷される燃料集合体体系を示したもので、
燃料集合体四体（８〜９）と制御棒４から成り立つ。こ
こで、燃料集合体８は肉厚の大きいチャネルボックス２
を用い、燃料集合体９は肉厚の小さいチャネルボックス
３を用いる。このように、第一サイクルに装荷される燃
料集合体の一部を肉厚の大きいチャネルボックスを用い
た燃料集合体とすることにより、ボイド反応度係数の負
の絶対値の増大という効果を得ながら、再装荷する際
の、チャネルボックスの取り替えという煩雑さを低減す
ることができる。
【００１８】図４は、本発明に基づく第三の実施例を示
したもので、図１と同様に第一サイクルに装荷される燃
料集合体体系を示したものである。ここで、装荷される
燃料集合体１０は、制御棒に面しない面のみチャネルボ
ックス１１の肉厚が大きくなっている。本実施例では、
チャネルボックスの制御棒ローラ５との接触部分を凹字
型にする必要がなく、チャネルボックスの製造が実施例
に比べ簡素になる。このように、第一サイクルにおいて
装荷される燃料集合体のチャネルボックスの一部分のみ
を厚くすることによっても、ボイド率増加時の出力低下
の割合を増加することができる。
したもので、図１と同様に第一サイクルに装荷される燃
料集合体体系を示したものである。ここで、装荷される
燃料集合体１０は、制御棒に面しない面のみチャネルボ
ックス１１の肉厚が大きくなっている。本実施例では、
チャネルボックスの制御棒ローラ５との接触部分を凹字
型にする必要がなく、チャネルボックスの製造が実施例
に比べ簡素になる。このように、第一サイクルにおいて
装荷される燃料集合体のチャネルボックスの一部分のみ
を厚くすることによっても、ボイド率増加時の出力低下
の割合を増加することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、原子炉の第一サイクル
におけるボイド反応度係数の負の絶対値を、増大するこ
とができる。これにより、各運転サイクルの出力制御方
式が簡素化される。
におけるボイド反応度係数の負の絶対値を、増大するこ
とができる。これにより、各運転サイクルの出力制御方
式が簡素化される。
【図１】本発明の一実施例における燃料集合体四体と制
御棒の断面図。
御棒の断面図。
【図２】本発明の第二の実施例の燃料集合体四体と制御
棒の断面図。
棒の断面図。
【図３】本発明の第三の実施例における燃料集合体四体
と制御棒の断面図。
と制御棒の断面図。
【図４】本発明の第四の実施例における燃料集合体四体
と制御棒の断面図。
と制御棒の断面図。
１…燃料棒、２，３…チャネルボックス、４…十字型制
御棒、５…制御棒ローラ、６…燃料集合体。
御棒、５…制御棒ローラ、６…燃料集合体。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の燃料棒を束ねた複数の燃料集合体か
ら構成される原子炉の炉心において、第一サイクルに装
荷される燃料集合体に設けられるチャネルボックスの平
均厚さの平均値が、第二サイクル以降に装荷される燃料
集合体に設けられるチャネルボックスの平均厚さの平均
値よりも大きいことを特徴とする原子炉の炉心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306233A JPH07159573A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 原子炉の炉心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306233A JPH07159573A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 原子炉の炉心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159573A true JPH07159573A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17954602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5306233A Pending JPH07159573A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 原子炉の炉心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07159573A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003194980A (ja) * | 2001-12-27 | 2003-07-09 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体及び原子炉の炉心 |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP5306233A patent/JPH07159573A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003194980A (ja) * | 2001-12-27 | 2003-07-09 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体及び原子炉の炉心 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4777016A (en) | Fuel assembly | |
| US4689195A (en) | Fuel assembly | |
| JPH0379678B2 (ja) | ||
| JP2510565B2 (ja) | 原子炉の燃料集合体 | |
| Kloosterman | Multiple recycling of plutonium in advanced PWRs | |
| JP2509625B2 (ja) | 高速増殖炉の炉心構成 | |
| JP2988731B2 (ja) | 原子炉燃料集合体 | |
| JPS6151275B2 (ja) | ||
| JP3085715B2 (ja) | 原子炉の運転方法 | |
| EP0329985B1 (en) | Nuclear reactor operating method with extended life cycle | |
| JP2731599B2 (ja) | 沸騰水型原子炉及びその燃料装荷方法 | |
| JPH0827370B2 (ja) | 沸騰水型原子炉 | |
| JPH02232595A (ja) | 沸騰水型原子炉の燃料装荷方法 | |
| JP2507321B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JP3943624B2 (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH07234295A (ja) | 原子炉炉心 | |
| JP3788170B2 (ja) | 燃料集合体及び原子炉炉心 | |
| JP3135644B2 (ja) | 原子炉の炉心 | |
| JPH04274798A (ja) | 高速増殖炉 | |
| JPH05164869A (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH03267794A (ja) | 核燃料 | |
| JPH0712974A (ja) | 燃料集合体 | |
| Choi et al. | DUPIC fuel performance from reactor physics viewpoint | |
| JPS63172990A (ja) | 沸騰水型原子炉 | |
| JPS5824886A (ja) | 燃料集合体 |