JPS58155396A - 沸騰水形原子力発電所の負荷追従運転方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は沸騰水形原子力発電所の負荷追従運転方法に関
する。

［発明の技術的背景］ 近時、原子力発電所の電力系統中に占める比重が増大し
、原子力発電所を基底負荷運転にとめることなく、負荷
追従運転を行なう、ことが必要となっている。沸騰水形
原子炉の炉心熱出力制御方式としては、中性子減速材で
ある炉心流量を変化させることによりその密度を変化さ
せ、これにより炉心熱出力を変化させる再循環流量制御
方式と、中性子吸収材である制御棒を炉心に対して挿抜
することにより炉心熱出力を変化させる制御棒操作方式
とがある。

一方、炉心において核分裂の結果、ヨウ素１３５および
その娘核であるゼノン１３５が生成されるが、このゼノ
ン１３５は中性子吸収物質であり、炉心熱出力を変化さ
せたときゼノン濃度は時間的、空間的に変動する。従っ
て負荷追従運転において昼間の高出力運転から夜間の低
出力運転に移行する際、またその逆の移行を行なう際は
、ゼノン濃度分布の変動、従ってそれに伴う出力分布の
変動を十分考慮して炉心流量の調整および制御棒の操作
を行なわなければならない。

第１図は炉心流−調整のみで負荷追従運転を行なった場
合の炉心熱出力、炉心流量、ヨウ素濃度、ゼノン濃度の
変化をそれぞれ示している。すなわち図において、横軸
には時間が、縦軸には炉心熱出力、炉心１１ゼノン濃度
、ヨウ素濃度がそれぞれとられており、曲線ａは炉心熱
出力、曲線すは炉心流量、曲線Ｃはゼノン濃度、曲線ｄ
はヨウ素濃度の時間的変動をそれぞれ現゛わしでいる。

この図から明らかなように炉心流量を低下させると炉心
熱出力が低下し、炉心゛流量を上昇させると炉心熱出力
が上昇する。また、一定出力を保持するには、ゼノン濃
度の増減に対応して炉心流量も増減させなければならな
い。また、ゼノン濃度出力分布も時間的、空間的に変化
する。

また、沸騰水形原子炉では核燃料および各種機器の健全
性維持のため炉心熱出力と炉心流量との関係が規制され
ており、原子炉の運転はその制限範囲内で行われなけれ
ばならない。第２図はこのような制限範囲を示すもので
、横軸には炉心流Ｉか、縦軸には炉心熱出力がとられ斜
線を施した部分か原子炉運転範囲である。さらに核燃料
の健全性維持のため、あらかじめ核燃料をならし運転し
たときの出力分布く以下ＰＣエンベロープという。

）内でのみ出力分布の変更が許される。

従って、沸騰水形原子炉で負荷追従運転を行なう場合に
は、前述した炉心流量および炉心熱出力分布に対する２
つの制限を守りながら行なうことが必要となる。

どころで、負荷追従運転において出力を低下させる時、
炉心流−が第２図に示した炉心流量の下限を下回ること
があり得る。また、出力を高出力に保持するためにゼノ
ン濃度の減少に見合って炉心流量を低下させるとき、高
出力に対して許容される最小の炉心流量を下回ることも
あり得る。さらに前述した＾出力時の流−低下中に出力
分布が変化し、出力がＰＣエンベロープから逸脱するよ
うな領域を生じるおそれがある。特に炉心下部の出力変
動は大きいので、炉心下部にお番」るＰＣエンベロープ
逸脱の可能性が大きい。ところがならし運転により炉心
下部のＰＣエンベロープを拡張することは、炉心上部、
中部に比し困難である。

従って前述した２つの制限内で炉心熱出力を変更するに
は、炉心流量調整と制御棒操作の併用が必要となる。

ところで炉心流量を制限値内にとめるために制御棒を操
作する場合には、局所的な出力分布に与える影響を十分
に考慮して、操作する制御棒を選択する必要がある。

また出力がＰＣエンベロープを逸脱するような場合には
、そのような部分の近傍に制御棒を挿入して制御棒近傍
の出力を相対的に低下させればよいのであるが、制御棒
の操作により炉心の出力分布が大きく変化するため安易
に制御棒を操作することはできない。

［発明の目的１ 本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
沸騰水形原子炉の負荷追従運転を行なうに際して、前述
した炉心流量と炉心熱出力とにより規制される運転制限
条件および出力分布につ（１【の制限条件、すなわちＰ
Ｃエンベロープ等を逸脱することなく負荷追従運転を実
行することのできる沸騰水形原子力発電所の負荷追従運
転方法を提供しようとするものである。

寸なわち一般に負荷追従運転を行なうに際して運転上の
制限条件を逸脱する可能性が最も幽く、しかもその対処
が最も困難なのは、高出力運転時においてゼノン濃度の
減少を保証するために炉心流量を低下させた時点であり
、この時に炉心流量が下限値を下回ったりあるいは炉心
下部の出力がＰＣエンベロープを超過するおそれがある
。

そこで本発明では、特に高出力運転における最小流部が
下限値以上に保たれるとともに、炉心下部の出力がＰＣ
エンベロープに対して十分な余裕を持つことのできる沸
騰水形原子力発電所の負荷追従運転方法を提供しようと
するものである。

［発明の概要〕 すなわち本発明は、低出力運転と高出力運転とを炉心流
量の調整と制御棒の操作により交互に行なう沸騰水形原
子力発電所の負荷追従運転方法において、前記高出力運
転において許容される最大の炉心流儀が流れた時に、挿
入されているすべての制御棒がばば全挿入とされるＰＣ
エンベ０−プ作成用制御棒パターンにより前記高出力運
転を行ないあらかじめＰＣエンベロープを作成し、前記
ＰＣＣエンペロー作成用制制御棒ターンにおいて挿入さ
れる制御棒がほぼ全挿入とされる低出力運転用制御棒パ
ターンにより前記低出力運転を行ない、前記高出力運転
のａ制御を炉心流−の調整により行なった時の最小の炉
心流儀の値が許容される最小の炉心流儀の値にほぼ一致
するように前記ＰＣエンベロープ作成用制御棒パターン
において挿入されている制御棒を引き抜いた＾出力運転
用制を特徴とする沸騰水形原子力発電所の負荷追従運転
方法である。

［発明の実施例］ 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例について説明す
る。

この実施例に示される沸騰水形原子力発電所の負荷追従
運転方法によれば、原子炉はまずＰＣエンベロープを作
成するためにＰＣエンベロープ作成用制御棒パターンで
運転され、次ぎに低出力運転用制御棒パターンで低出力
運転が一定時間行なわれ、この後高出力運転用制御棒パ
ターンで高出力運転が一定ＦＲ１１行なわれ、この低出
力運転と高出力運転を繰返し行なうことにより負荷追従
運転がＩＩなわれる。すなわち、例えば１００％高出力
運転を１４ｆｉ間、５０％低出力運転を８時間行ない、
出力変動をそれぞれ１時間で行なう負荷追従運転を実施
する場合には、炉心流量の上限値を１０５％とし、高出
力運転における下限値を８６％とすると、ＰＣエンベロ
ープ作成用制御棒パターンは第３図に示すようになる。

なお第３図において格子内の符号は制御棒の挿入度を示
しており、０は全挿入を４８は全引抜きを示している。

また図において全引抜きされている制御棒については符
号を付さず空白としである。すなわち第３図において挿
入制御棒本数は、高出力運転において炉心流量を上限値
の１０５％にしたとき挿入される制御棒がほぼ全挿入と
なるように決められており、また挿入位置は高出力運転
時の定格出力となるように調整されている。

ここで、炉心流量を許容される最大流量とするのは、後
述するように高出力運転用制御棒パターンにおいて前述
した全挿入近くまで挿入された制御棒をできるだけ引抜
けるようにするためである。

また、このようにすることにより制御棒は炉心内に深く
挿入されることとなるため、出力分布は炉心下部にシフ
トし炉心下部のＰＣエンベロープが拡張される。従って
、このＰＣＣエンペロー作成用ｔｉｌｌＩｌ棒パターン
で高出力運転を一定期簡行なうことにより、第４図に曲
線ｅとして示すような形状をした炉心下部のＰＣエンベ
ロープが作成される。なお、後述するようにこのＰＣエ
ンベロープ作成用制御棒パターンで挿入されている制御
棒は低出力運転用ＩＩＪ　ｍ棒パターンにおいても全引
抜きにされることはなく、挿入位置が変化されるのみで
ある。

低出力運転用制御棒パターンは第３図に示すＰＣ■Ｃベ
ンープ作成用制御棒パターンで挿入され（いる制御棒を
全挿入することにより形成される。

そしτ後に述ぺる高出力運転用制御棒パターンにおｉＪ
る全挿入されていない最外周制御棒がある場合には、こ
の最外周制御棒を全挿入とする。なお、ここで挿入され
る最外周制御棒は、後述する高出力運転用制御棒パター
ンにおいて深挿入とされる最外周制御棒（第５図におい
て炉心の外周に配置されて符号１０を付されている制御
棒をいう。）と同じものである。このように制−棒を全
挿入することにより低出力運転における出力分布をでき
るだ参ノボトムピークな、すなわち、炉心下部にピーク
を有する出力分布にすることができる。

従って、すでに本出願人が出願した特願昭５６−８６８
８７号から明らかなように、高出力運転へ慢帰後の炉心
下部の出力上昇を小さくすることができる。

高出力運転用制御棒パターンは第５図に示すようになる
。すなわらこの時点における高出力運転用制御棒パター
ンは、第３図に示す深挿入制御棒を引き抜くと同時に最
外周制御棒を深挿入して炉心流量が下限値の８６％にほ
ぼ一致し、かつ炉心下部の出力が最も低くなるように深
挿入制御棒の挿入位置と最外周ＩＩＪ　Ｉｌｌ棒の選択
および挿入位置は決められている。

なお、深挿入制御棒の挿入位置は、ここで選択された最
外周制御棒を低出力運転時に全挿入として再計粋を行な
い、高出力運転時における最小流量が下限値にほぼ一致
するように決められる。

このように最外周制御棒を深挿入とするのは、本出願人
が出願した特願昭５６−１３６５３９号に明らかなよう
に、最外周制御棒を深挿入することにより炉心下部の出
力上昇を押えることができまた、このように最外周制御
棒を挿入することにより第３図に示す制御棒をさらに引
き抜くことがＣきる。そして、この挿入される最外周制
御棒の本数は最外周制御棒の挿入本数を増やすと出力が
炉心中央に東まり、逆に炉心下部の出力が上昇づること
となるため、できるだけ少ない本数となるように決めら
れる。

このような高出力運転用制御棒パターンにより高出力運
転を行なう場合には、第４図に曲線ｆとしで示すように
、曲１ｅで示されるＰＣエンベロープ作成用制御棒パタ
ーンの出力分布に比較し、出力分布を炉心上部にシフト
することができ炉心下部の出力を低くすることができる
。従って、負荷追従運転の高出力運転の最小流量時に炉
心下部の出力が上昇してもＰＣＣエンペローフ成用制御
棒ハターノン作成された炉心下部のＰＣエンベロープを
越えることばはとんどなく、たとえ越えてもぜノン濃度
変化による出力上昇に対して許容されている０、３ｋＷ
／ｆｔを越えることはない。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明の沸騰水形原子力発電所の負荷
追従運転方法によれば、炉心流儀と炉心熱出力とを規制
する運転制限条件、出力分布についてのＰＣエンベロー
プ等を逸脱することなく、負荷追従運転を行なうことが
でき、燃料の健全性を十分確保した上で負荷追従運転を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は負荷追従運転時の炉心熱出力、炉心流量、ゼノ
ン濃度、ヨウ素濃度の時間的変化を示すグラフ、第２図
は原子炉運転範囲を示すグラフ、第３図は本発明の一実
施例に用いられるＰＣＣエンペ−プ作成用制御棒パター
ンを示す説明図、第４図は本発明の沸騰水形原子力発電
所の負荷追従運転方法により高出力運転および低出力運
転を行なった時の出力分布を示すグラフ、第５図は高出
力運転用制御棒パターンを示す説明図である。 代理人弁理士　　　須　山　佐　− 第１一 時　　　　間 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低出力運転と高出力運転とを炉心流量の調整と制御棒の
   操作により交互に行なう沸騰水形原子力発電所の負荷追
   従運転方法において、前記高出力運転において許容され
   る最大の炉心流−が流れたときに挿入されているすべて
   の制御棒がほぼ全挿入とされるＰＣＣエンペ−プ作成用
   制御棒パターンにより前記高出力運転を行ないあらかじ
   めＰＣエンベロープを作成し、前記ＰＣエンベロープ作
   成用ｌ１ＩＩｌ］棒パターンにおいて挿入される制御棒
   がほぼ全挿入される低出力運転用制御棒パターンにより
   前記低出力運転を行ない、前記高出力運転の制御を“炉
   心流−の調整により行なった時の最小の炉心流量の値が
   許容される最小の炉心流量の値にほぼ一致するように前
   記ＰＣエンベロープ作成用制御棒パターンにおいて挿入
   されている制御棒を引き抜いた高出力運転用制御棒パタ
   ーンにより前記高出力運転を行なうことを特徴とする沸
   騰水形原子力発電所の負荷追従運転方法。