JPS5912155B2 - 原子炉の燃料装架法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばＢ、Ｗ、Ｒ型の原子炉の炉心に核燃料
体を装架する燃料装架法に関する。

従来、この種の沸騰水型原子炉の燃料装架装置は、第１
図に示されるように、第２サイクル（第２回燃料交換サ
イクルであって、１サイクルは１年１回の割合で行われ
る）以後の炉心において、４燃料体を１組（１単位体）
としており、これは旧燃料体ａを３体とし、新燃料体す
を１体を一組にして炉心に装荷されている。

そして、各燃料交換サイクルの初期における新燃料体す
の装架の体数は、上記第２サイクルで総燃料体数の約％
であり、その後、新燃料体すの装架体数の若干の増減は
あるけれども、これらはいずれも新、旧燃料体ａ、ｂを
順に交換して輌５サイクル又は第６サイクル以後になる
と、炉心における総燃料体数の約％に落ち着いてくるの
が現状となっている。

このように、原子炉の燃料体交換（取替）計画工程に沿
って、炉心に新、旧燃料体ａ、ｂを配置して装架する場
合、炉心の出力分布が％対象（圧力容器の炉心の横断面
を軸心０に対して８等分したときの新、旧燃料体の配列
をいう）になるように、新、旧燃料体を配置することは
、炉内に予め設置される計装装置によって正確な炉心管
理が行われるためにも望ましいとされている。

従って、従来、この種の原子炉における燃料装架法は、
第１図に示されるように、炉心のＸ軸及びＹ軸上の制御
棒（図示されず）の周囲に新燃料体ａを装架することに
し、上記％対象の新、旧燃料体ａｙｂを維持するように
し、４体の燃料体中、２体を新燃料体すが装架されるこ
とになる。

この場合、原子炉の燃焼が進行した時点における冷・態
時の制御棒の引抜時、バンドル平均ｋｏ。

（ｋＷという）がピークになる１サイクル末期における
炉停止余裕が充分でなくなるおそれがある。

このため、従来は、（１）上記各Ｘ軸、Ｙ軸線上の制御
棒周囲に、旧燃料体ａのみ装荷してバンドル平均に四の
過大を防止するか、又は（２）炉心出力分布の％対象を
犠牲にして４体に１体のみの新燃料体すを装架すること
になる。

しかしながら、上記前者は、サイクル燃焼度を低下させ
ることになり、父上記後者は、炉心出力分布の管理の精
度を低下させる等の欠点がある。

本発明は上述した点に鑑み、第２サイクル以後、炉心に
十字状をなすようにして高ガドリニアによる新燃料体を
それぞれ装架し、上記炉心の他の部位に低ガドリニアに
よる新燃料体を装架し、これにより原子炉の炉停止余裕
を向上するようにすると共に、％対象の燃料体の配置に
よって、各サイクル燃焼度を増大するようにしたことを
目的とする原子炉の燃料装架法を提供するものである。

以下、本発明を図示の一実施例について説明する。

第２図において、符号２は原子炉における圧力容器１内
の炉心であって、この炉心２にはＸ軸３及びＹ軸４が十
字状をなすようにして形成されており、この十字状をな
すＸ軸３及びＹ軸４上には、第２サイクル以後では新燃
料体５及び旧燃料体（前サイクルから継続して装荷され
る燃料体）６が交互に並列して装荷されている。

又、上記新燃料体５は、ガドリニア添加濃度を旧燃料体
６よりも約３〜６％の高濃度つまり高可燃毒物を添加し
たものを２体づ＼十字状に並設したものである。

一方、上記炉心２の他の部位には３体の旧燃料体６と１
体の低ガドリニアによる新燃料体７カ１単位体を形成す
るようにして装架されており、この低ガドリニアの新燃
料体７はガドリニア添加濃度を旧燃料体６よりも約２〜
３％の濃度つまり低可燃毒物を添加したものである。

従って、上記炉心２の他の部位には１体の低ガドリニア
による新燃料体７で構成された各単位体がそれぞれ装架
されている。

ところで、沸騰水形原子炉では、原子炉の反応度制御に
８４０を含んだ制御棒が使用されている。

又、原子炉の反応度制御能力の設計基準としては、原子
炉の冷態時に全制御棒を炉心に挿入している状態で何等
の原因により、１本の制御棒が炉心から全引抜状態にな
っても、原子炉が未臨界であることが定められている。

これを炉停止余裕と言っている。

従って、今、運転を開始した原子炉において、原子炉の
燃料の減軽が進んで、定格運転が不能になる程度に反応
度が低下すると、炉停止を行って、燃焼の進んだ一部の
旧燃料体６を取外して、前述したように、高ガドリニア
による新燃料体５及び低ガドリニアによる新燃料体７を
順に装荷する。

このとき、新燃料体５，７はサイクル燃焼高を確保でき
る体数とバンドル平均濃縮度が必要とされる。

一般に、旧燃料体６の燃焼に伴うバンドル平均ｋＯＯの
低下を補償するに充分な新燃料体が必要となる。

しかし、新燃料体のバンドル平均に■が余り太き過ぎれ
ば、炉停止余裕が不足することになるため、ガドリニア
による可燃毒物を添加してバンドル平均に■の過大にな
るのを防止している。

他方、冷態時までのバンドル平均ｋｃ−Ｏによる大きさ
を制限するために、高濃度のガドリニアを添加し過ぎる
と、冷態時から定格運転時までのボイド温度条件等の変
化による燃料体のバンドル平均ｋＯＯの低下により、炉
心の反応度余裕が少くなるので、これらの均衡（バラン
ス）が必要になってくる。

即ち、従来の第２サイクル以降では、新燃料体が１種類
のガドリニアを使用していたため、炉停止余裕を考慮す
ると、第１図に示されるように、制御棒の周辺の４体中
に２本以上の新燃料体を装荷することはできなかった。

このため、サイクル燃焼度が不足するおそれがある。

本発明は、第２図に示されるように各新燃料体５．７を
炉心２に装架することにより、燃料バンドルの冷態時、
制御棒の引抜時のバンドル平均に■は、燃料濃縮度を一
定にしてガドリニアの添加濃度を増加させると、上記新
燃料体５，７は第４図のグラフに示されるような燃焼度
曲線を形成する。

即ち、ガドリニア濃度を大きくすると、可燃毒物の減少
によるバンドル平均に■のピークが小さくしかもゆるや
かになる。

従って、上述したガドリニア濃度の特性を巧みに利用し
たのが本発明の第２図に示された新燃料体５，７の装架
である。

つまり、従来の旧燃料体６を４体−組として装荷した場
合、第６図に示されるように、４バンドル燃焼度は、サ
イクル期間中のｋＭが単調）こ低下して炉心の反応余裕
を低下させる。

これに対し、本発明の新燃料体５，７を装架した場合、
第７図に示されるように、４バンドル燃焼度はサイクル
期間中のに曹が単調に低下するのを防止し、炉心の反応
余裕を満すようになる。

なお、第２図に示される新燃料体５，７を装架した本発
明におけるＸ軸３及びＹ軸４上以外の制御棒の周囲には
、基本的には、従来と同じ程度のガドリニア濃度の新燃
料体７が装架されており、他の三体は旧燃料体としてい
るので、第５図に示されるように、４バンドル平均燃焼
度は、旧燃料のサイクル初期の燃焼度を得られ、炉心の
反応余裕を満すようになる。

次に、第３図及び第８図に示される実施例は、本発明の
他の実施例であって、これは炉心のＸ軸３及びＹ軸上に
十字状をなすようにして高ガドリニアによる新燃料体５
を２列に並行して装架し、他方炉心中心の０部のみに旧
燃料体６を装架したものであって、実質的には上述した
具体例と同一内容をなすものであり、このように新燃料
体５゜７を装架した場合、第８図に示されるように、４
バンドル平均燃焼度はサイクル期間中のに曹が単調に低
下するのを防止し、炉心の反応余裕を満すようにしたも
のである。

以上述べたように本発明によれば、圧力容器内の炉心に
装架される燃料体において、第２サイクル以後、上記炉
心２に十字状をなすようにして高ガドリニアによる新燃
料体５をそれぞれ装架し、上記炉心２の他の部位に低ガ
ドリニアによる新燃料体７を装架するようになっている
ので、原子炉の炉停止余裕を充分に維持できるばかりで
なく、％対象の燃料体の装架によって、各サイクル燃焼
度を平均に増大できる等の優れた効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉の燃料装架法を説明するための横
断面図、第２図は本発明による原子炉の燃料装架法の横
断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す図、第４図
乃至第８図はバンドル平均燃焼度を示す各グラフである
。 ： １・・・・・・圧力容器、２・・・・・・炉心、
３・・・・・・Ｘ軸、４・・・・・・Ｙ軸、５・・・・
・・新燃料体、６・・・・・・旧燃料体、７・・・・・
・新燃料体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧力容器内の炉心に装架される燃料体において、第
   ２サイクル以後、上記炉心に十字状をなすようにして高
   ガドリニアによる新燃料体をそれぞれ装架し、上記炉心
   の他の部位に低ガドリニアによる新燃料体を装架するよ
   うにしたことを特徴とする原子炉の燃料装架法。