JPS5819591A - 高速増殖炉 - Google Patents
高速増殖炉Info
- Publication number
- JPS5819591A JPS5819591A JP56117922A JP11792281A JPS5819591A JP S5819591 A JPS5819591 A JP S5819591A JP 56117922 A JP56117922 A JP 56117922A JP 11792281 A JP11792281 A JP 11792281A JP S5819591 A JPS5819591 A JP S5819591A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- fuel
- reactor
- fissile material
- low
- 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
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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
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高速増殖炉の改良に関し、とりわけその炉心
性能の向上に関するものである。
性能の向上に関するものである。
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
を生産する所謂増殖を行なわせ、これによって燃料の有
効利用が図れる特徴を有する。このような高速増殖炉の
炉心は、一般に円柱形状をしており、炉心の周囲には燃
料親物質を主成分とする軸方向および径方向ブランケッ
トが設けられる。炉心には燃料として、濃縮ウランある
いはプルトニウムを富化したウランが装荷され、ブラン
ケッ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。炉心お、よびブランケ
ットにおける燃料親物質が核分裂反応で発生した中性子
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。
性子を、燃料親物質に吸収させて、新しい核分裂性物質
を生産する所謂増殖を行なわせ、これによって燃料の有
効利用が図れる特徴を有する。このような高速増殖炉の
炉心は、一般に円柱形状をしており、炉心の周囲には燃
料親物質を主成分とする軸方向および径方向ブランケッ
トが設けられる。炉心には燃料として、濃縮ウランある
いはプルトニウムを富化したウランが装荷され、ブラン
ケッ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。炉心お、よびブランケ
ットにおける燃料親物質が核分裂反応で発生した中性子
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。
このような増殖作用の定量的な基準を表わすものとして
、増殖率と倍増時間がある。増殖率は、放置の比率で表
わされ、高いほどよい。また倍増時間は、原子炉に初め
に装荷したのと同量の核分裂性物質を再生産するのに要
する時間で、これは短いほどよく、この倍増時間の短縮
孔は高速増殖炉の改良上の主眼となっている。
、増殖率と倍増時間がある。増殖率は、放置の比率で表
わされ、高いほどよい。また倍増時間は、原子炉に初め
に装荷したのと同量の核分裂性物質を再生産するのに要
する時間で、これは短いほどよく、この倍増時間の短縮
孔は高速増殖炉の改良上の主眼となっている。
ところで、倍増時間を短縮するためには、増殖率を高く
すると共に、核分裂物質荷量を少なくすることが必要で
ある。原子炉から取り出し得る熱出力の上限は、最高温
度点の熱的制限に依存（燃料要素の最大単位長出力）す
るので、同じ熱出力の炉心でも、出力分布が平坦なほど
炉心体積は小さくてよく、一般に核分裂性物質装荷量も
減少する。従って、倍増時間は、出力分布が平坦な炉心
はど短縮される。
すると共に、核分裂物質荷量を少なくすることが必要で
ある。原子炉から取り出し得る熱出力の上限は、最高温
度点の熱的制限に依存（燃料要素の最大単位長出力）す
るので、同じ熱出力の炉心でも、出力分布が平坦なほど
炉心体積は小さくてよく、一般に核分裂性物質装荷量も
減少する。従って、倍増時間は、出力分布が平坦な炉心
はど短縮される。
従来、多用されている炉心は均質炉心と呼ばれ、その構
成は、第１図に示すように、炉心を内側炉心１と外側炉
心２に分け、外側炉心には内側炉心より核分裂性物質を
多く含む燃料を装荷するようになっている。
成は、第１図に示すように、炉心を内側炉心１と外側炉
心２に分け、外側炉心には内側炉心より核分裂性物質を
多く含む燃料を装荷するようになっている。
ところが、このような炉心構成では、制御棒によって制
御できる反応度に比べて、燃焼による反応度低下が比較
的大きい。従って燃焼期間を伸ばすため、初期の余剰反
応度を大きくとった場合には、制御すべき反応度が大き
くなるので、大きな制御棒価値を持つ制御棒を炉心に挿
入する必要がある。
御できる反応度に比べて、燃焼による反応度低下が比較
的大きい。従って燃焼期間を伸ばすため、初期の余剰反
応度を大きくとった場合には、制御すべき反応度が大き
くなるので、大きな制御棒価値を持つ制御棒を炉心に挿
入する必要がある。
また、発電プラントとしての経済性を上げるために、炉
を大型化するにつれ、炉心内の平均中性子エネルギーが
低くなり、増殖率が低下するという問題もある。
を大型化するにつれ、炉心内の平均中性子エネルギーが
低くなり、増殖率が低下するという問題もある。
これに対して、従来、例えば第２図に示すように、内側
炉心１の軸方向中心部に、厚さが一定の円盤状の内部ブ
ランケット５を挿入じたパフニー炉心と呼ばれる炉心構
成を有するものが開発された。この炉心では、炉心中；
ヒに出力密度が低く、反応度の小さいブランケットが存
在するため、炉心の出力分布は平坦化でき、また増殖率
も向上する。
炉心１の軸方向中心部に、厚さが一定の円盤状の内部ブ
ランケット５を挿入じたパフニー炉心と呼ばれる炉心構
成を有するものが開発された。この炉心では、炉心中；
ヒに出力密度が低く、反応度の小さいブランケットが存
在するため、炉心の出力分布は平坦化でき、また増殖率
も向上する。
ところが、このパフニー炉心では、燃焼が進むと、内部
ブランケット５のない外側炉心２の出力が、径方向ブラ
ンケット４との境界付近を除いて大きく落ち込み、燃焼
に伴う出力の変動が大きいという問題がある。
ブランケット５のない外側炉心２の出力が、径方向ブラ
ンケット４との境界付近を除いて大きく落ち込み、燃焼
に伴う出力の変動が大きいという問題がある。
本発明は、このような燃焼に伴う出力変動の抑制、およ
び炉心内の平均中性子エネルギー低下に伴う増殖性能の
低下を防ぐために案出されたものであり、倍増時間の短
縮化が図れる高速増殖炉を提供することを目的としてい
る。
び炉心内の平均中性子エネルギー低下に伴う増殖性能の
低下を防ぐために案出されたものであり、倍増時間の短
縮化が図れる高速増殖炉を提供することを目的としてい
る。
このような目的を達成する本発明の特徴は、高速増殖炉
炉心の軸方向中心付近に、天然ウラン。
炉心の軸方向中心付近に、天然ウラン。
減損ウラン、低濃縮ウラン、あるいはプルトニウム富化
度の低いウラン等のような核分裂性物質の混入率が炉心
燃料より低い燃料を装荷し、しかも核分裂性物質の混入
率を、炉心径方向の中心部はど低く、周辺部はど高くし
たことにある。
度の低いウラン等のような核分裂性物質の混入率が炉心
燃料より低い燃料を装荷し、しかも核分裂性物質の混入
率を、炉心径方向の中心部はど低く、周辺部はど高くし
たことにある。
以下、本発明の実施例を第３図および第４図を参照して
説明する。なお、対象とする炉心は、プルトニウ文とウ
ランの混合酸化物を燃料とし）液体ナトリウムを冷却材
とした場合でｈ４が、これら以外の燃料、冷却材を使用
した炉心にも本発明を適用することは可能である。
説明する。なお、対象とする炉心は、プルトニウ文とウ
ランの混合酸化物を燃料とし）液体ナトリウムを冷却材
とした場合でｈ４が、これら以外の燃料、冷却材を使用
した炉心にも本発明を適用することは可能である。
まず、炉心構成を第３図によって説明する。円柱状の炉
心を、燃料親物質を主成分とする軸方向ブランケット及
び径方向ブランケットが取り囲んでいる。炉心の軸方向
中心付近に、核分裂性物質混入率が低い減損ウランおよ
びプルトニウム富化度の低いウランから成る炉心径方向
に拡がる円盤状の領域を設け、その核分裂性物質混入率
（＝核分裂性物質量／（核分裂性物質量＋燃料親物質量
）ｘ−ｉｏｏ％）を径方向の炉心中心部１１で低く、周
辺部１２乃至１５はど高くしたものである。この実施例
では、核分裂性物質混入率は、炉心１０の１４．８％に
対し、領域１１乃至１５で各々０．３％、３．２チ、６
．０％、８．９％および１１．８％である。
心を、燃料親物質を主成分とする軸方向ブランケット及
び径方向ブランケットが取り囲んでいる。炉心の軸方向
中心付近に、核分裂性物質混入率が低い減損ウランおよ
びプルトニウム富化度の低いウランから成る炉心径方向
に拡がる円盤状の領域を設け、その核分裂性物質混入率
（＝核分裂性物質量／（核分裂性物質量＋燃料親物質量
）ｘ−ｉｏｏ％）を径方向の炉心中心部１１で低く、周
辺部１２乃至１５はど高くしたものである。この実施例
では、核分裂性物質混入率は、炉心１０の１４．８％に
対し、領域１１乃至１５で各々０．３％、３．２チ、６
．０％、８．９％および１１．８％である。
第 １ 表
なお、炉心の設計パラメータおよび炉の運転条件は第１
表に示す通りである。すなわち原子炉熱出力は約２５０
０ＭＷ％電気出カは約１０１００Ｏ。
表に示す通りである。すなわち原子炉熱出力は約２５０
０ＭＷ％電気出カは約１０１００Ｏ。
炉心径と炉心高は夫々３２５ｃｒｒ１、および９５ｃｒ
ｒ１である。燃料交換期間は１年、設計利用率Ｆｉ８０
％、燃料交換バッチ数は炉心、ブランケット共に３とす
る。定格最大線出力密度は４３０ Ｗ ／ ｏｎである
。
ｒ１である。燃料交換期間は１年、設計利用率Ｆｉ８０
％、燃料交換バッチ数は炉心、ブランケット共に３とす
る。定格最大線出力密度は４３０ Ｗ ／ ｏｎである
。
次に、上記構成に基づく作用を説明する。炉心の軸方向
出力分布は、炉心の軸方向中心部に出力密度が低く、か
つ反応度の小さい燃料（核分裂性物質混入率が低い）１
１乃至１５を挿入していることにより容易に平坦化され
る。一方、径方向出力分布は、前記燃料１１乃至１５の
核分裂性物質混入率を、炉心径方向の中心部で低く、周
辺部はど高くしていることにより平坦化される。
出力分布は、炉心の軸方向中心部に出力密度が低く、か
つ反応度の小さい燃料（核分裂性物質混入率が低い）１
１乃至１５を挿入していることにより容易に平坦化され
る。一方、径方向出力分布は、前記燃料１１乃至１５の
核分裂性物質混入率を、炉心径方向の中心部で低く、周
辺部はど高くしていることにより平坦化される。
また、前記燃料１１乃至１５を炉心径方向に、径方向ブ
ランケット４の近くまで延長したことにより、パフニー
炉心で問題となった燃焼に伴う出力変動が抑制される。
ランケット４の近くまで延長したことにより、パフニー
炉心で問題となった燃焼に伴う出力変動が抑制される。
また、炉心１０の平均中性子エネルギーが、従来の炉心
より高くなること、および炉心１０とこれを囲む軸方向
ブランケット３および径方向ブランケット４との境界の
中性子束が高くなることから、軸方向ブランケット３お
よび径方向ブランケット４への中性子の漏洩量が増大す
る。その結果、燃料親物質の中性子捕獲反応および核分
裂反応は大幅に向上する。
より高くなること、および炉心１０とこれを囲む軸方向
ブランケット３および径方向ブランケット４との境界の
中性子束が高くなることから、軸方向ブランケット３お
よび径方向ブランケット４への中性子の漏洩量が増大す
る。その結果、燃料親物質の中性子捕獲反応および核分
裂反応は大幅に向上する。
このような出力分布の平坦化と反応率の変化は増殖性の
向上、とりわけ倍増時間の短縮化に効果がある。
向上、とりわけ倍増時間の短縮化に効果がある。
また、高速増殖炉では反応度制御および出力制御のため
の制御棒が備えである。通例、制御棒は炉心の上部から
炉心に挿入される。仁の場合、炉心の軸方向中心付近に
、前記核分裂性物質混入塵の低い燃料が装荷されている
ため、とくに制御棒が中途挿入状態にあると、上半分の
炉心出力が低これを防ぐためには、前記核分裂性物質混
入塵の低い燃料の装荷位置を、炉心軸方向中心とせ、ず
に、幾分下側へずらすとよい。
の制御棒が備えである。通例、制御棒は炉心の上部から
炉心に挿入される。仁の場合、炉心の軸方向中心付近に
、前記核分裂性物質混入塵の低い燃料が装荷されている
ため、とくに制御棒が中途挿入状態にあると、上半分の
炉心出力が低これを防ぐためには、前記核分裂性物質混
入塵の低い燃料の装荷位置を、炉心軸方向中心とせ、ず
に、幾分下側へずらすとよい。
また、初装荷炉心は、新燃料だけで構成されるために、
前記核分裂性物質混入塵の低い燃料で発生する出力が小
さく、炉心全体からみると出力分布平坦性が悪くなる。
前記核分裂性物質混入塵の低い燃料で発生する出力が小
さく、炉心全体からみると出力分布平坦性が悪くなる。
そこで、初装荷炉心用の燃料として、前記核分裂性物質
混入塵を平衡炉心装荷用のものより高くすると、出力分
布平坦化に有効である。
混入塵を平衡炉心装荷用のものより高くすると、出力分
布平坦化に有効である。
なお、前記実施例では、核分裂性物質混入率の低い燃料
の核分裂性物質混入率を徐々に変化させたが、第４図に
示すように、もつと簡略化して、核分裂性物質混入率を
２種類（１６および１７）に限定してもよい。
の核分裂性物質混入率を徐々に変化させたが、第４図に
示すように、もつと簡略化して、核分裂性物質混入率を
２種類（１６および１７）に限定してもよい。
以上説明したように、本発明の高速増殖炉によると、増
殖性、とりわけ倍増時間の大幅な短縮が可能となり、燃
料経済ｊの効果大である。
殖性、とりわけ倍増時間の大幅な短縮が可能となり、燃
料経済ｊの効果大である。
第１図は、従来の高速増殖炉の均負炉心の垂直断面図で
ある。第２図社高速増殖炉のパフニー炉心の垂直断面図
である。第３図は、本発明の−実施例である高速増殖炉
の炉心の垂直断面図である。 第４図は、本発明の他の実施例で、高速増殖炉の炉心の
垂直断面図である。 ３・・・軸方向ブランケット、４・・・径方向プランケ
ラ第 ／［１］ 第 ３ 図 第 ｌ、−ｍ
ある。第２図社高速増殖炉のパフニー炉心の垂直断面図
である。第３図は、本発明の−実施例である高速増殖炉
の炉心の垂直断面図である。 第４図は、本発明の他の実施例で、高速増殖炉の炉心の
垂直断面図である。 ３・・・軸方向ブランケット、４・・・径方向プランケ
ラ第 ／［１］ 第 ３ 図 第 ｌ、−ｍ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高速増殖炉において、濃縮ウランまたはプルトニウ
ムを富化したウランが主要燃料として装荷されている炉
心の、軸方向中心付近に天然ウラン。 減損ウラン、低濃縮ウラン、あるいはプルトニウム富化
度の低いウラン等のような核分裂性物質の混入率が炉心
燃料より低い燃料を装荷し、かつ前記核分裂性物質混入
率を、炉心径方向の中心部はど低く、周辺部はど高くし
たことを特徴とする高速増殖炉。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記核分裂性物質
の混入率が低い燃料を装荷した領域の、軸方向中央面を
、炉心の軸方向中央方面より下側にし゛たことを特徴と
する高速増殖炉。 ３、特許請求範囲第１項又は第２項において、初装荷用
燃料に対する、前記核分裂性物質の混入率を、平衡炉心
装荷用燃料に対するものより高くし
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56117922A JPS5819591A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 高速増殖炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56117922A JPS5819591A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 高速増殖炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5819591A true JPS5819591A (ja) | 1983-02-04 |
Family
ID=14723499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56117922A Pending JPS5819591A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 高速増殖炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5819591A (ja) |
Cited By (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 |
-
1981
- 1981-07-27 JP JP56117922A patent/JPS5819591A/ja active Pending
Cited By (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 |
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