JPS59122994A - 沸騰水形原子炉の制御棒パタ−ン変更方法 - 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炉における制ｅｌＩ棒・ぐターン
の変更方法に関する。

〔発明の技術的背景〕

沸騰水形原子炉の炉心は第１図に示す如く断面十字形の
制御棒１・・・の周囲に４体の燃料集合体２・・・を装
荷して単位格子旦・・・を構成し、これら単位格子旦・
・・を複数個格子状に配列して第２図ないし第５図に示
す如き炉心が構成される。

なお、第２図ないし第５図は炉心の概略的な平面図であ
って、ひとつのます目がひとつの単位格子互・・・を示
す。そして、沸騰水形原子炉では燃料交換なしで約１年
の間燃焼が続けられる。

したがって、この燃焼期間中には燃焼の進行に伴って反
応が変化し、出力が変動するので、燃焼期間中に反応度
を調整して出力を一定に維持する必要がある。この反応
度すなわち出力の調整は制御棒１・・・の挿入、引抜に
よって炉心内の熱中性子の吸収量を変更しておこなうと
ともに炉心を流れる冷却材の流量すなわち炉心流量を変
え、炉心内の蒸気の髪すなわちボイド率を変更して炉心
内に存在する冷却材の量を変え、減速材を兼用するこの
冷却材の量を変えることによシ中性子の減速作用を調整
し、反応度を調整する。

この反応度の微調整は炉心流量を調整することによって
なされるが、この炉心流量による調整幅は第８図に示す
如くあまシ大きくないので、この炉心流量の調整で反応
度の変化を調整し切れなくなった場合には反応度調整の
ため炉心内に挿入されている制御棒１・・・の本数や挿
入量を変更するいわゆる制御棒パターンの変更をおこな
う。

ところで、沸騰水形原子炉の燃料はジルコニウム合金製
の燃料被横管内に円柱状の燃料被レッドを充填して構成
されている。この燃料被覆管と燃料ペレットとは熱膨張
率が異なシ、また運転中における温度にも差が生じる。

このため、たとえば出力を急激に変化させたような場合
には、この燃料イレットと燃料被椀管との熱膨張差によ
ってこれらが互に機能的に干渉するいわゆるＰＣＩを生
じ、燃料被覆管の健全性を損うことがある。このＰＣＩ
が生じる条件は各種の実験によって解析されており、燃
料の単位長さ当りの出力すなわち線出力密度が８ｋＷ／
ｆｔ以下ではＰＣＩは発生せず、またこの８ｋｗ／ｆｔ
を超えた場合でも線出力密度の上昇率を０．１　ｋＷ／
ｆ　ｔ　７時以下に制限すればＰＣＩを生じないことが
判明している。また、８ｋＸｖ／ｆｔを超えた値に一定
時間維持しておくと、その後はこの値まで出力を急上昇
してもＰＣＩは生じないことが判明しておシ、とのよう
な操作によって得られたＰＣＩを生じない範囲をエンベ
ロープと称している。

そして、前記した制御棒・やター／の変更をおこなう場
合には燃料の線出力密度が変化するので、このような制
御棒・母ターンの変更はＰＣＩを防止する手順でおこな
われる。第２図ないし第７図はこのような制御棒パター
ン変更の過程を示す。第２図ないし第５図のます目すな
わち単位格子ｌ・・・内に記された数字はその単位格子
Ｊ・・・内の制御棒の挿入ノツチ数を示す。このノツチ
数は全挿入から全引抜までを４８等分したもので制御棒
の挿入量を示し、０が全押入、４８が全引抜であること
を示す。なお第２図にいし第５図には理解を容易にする
には全引抜状態の場合はノツチ数を記入していない。こ
の制御棒・ゼターンの変更は第２図に示す如き制御棒パ
ターンを再結的に第５図に示す如き制御棒・９ターンに
変更する場合のものである。

まず、第２図に示す如き制御棒パターンで第６図のａ点
すなわち炉心流量１００チで１００％の定格出力で運転
していた状態から炉心流量を減少させ、第６図のｂ点の
状態まで出力を低下する。次に第３図に示す如く現在挿
入されていて次の操作で引抜かれるべき制御棒（第３図
中斜線を附して示す位置の制御棒）を囲む位置にある制
御棒を挿入し、かつ炉心の周辺部にある制御棒を挿入し
、新たに挿入され−た制御棒全体の挿入量が次に引抜操
作される制御棒全体の挿入量よシ大きくなるようにする
。したがって、こめ制御棒挿入によシ炉心の出力は第６
図のｂ′点の状態まで低下する。

次に第３図の斜線を附した位置の制御棒を引抜く。この
引抜によって出力は第６図の０点まで上昇するが、新た
に挿入された制御棒全体の挿入量は大きいので炉心の出
力はあまり上昇しない。まだ、この引抜かれた制御棒の
周囲には新たに挿入された制御棒が位置している。しだ
がって、この引抜かれた制御棒の属する単位格子ｌ・・
・内の燃料はこの制御棒が今まで挿入状態であったため
出力が低く、ＰＣＩのエンベロープが拡張されていない
が、上述の如くこの単位格子３・・・の出力は低く抑え
られるのでＰＣＩを生じることはない。次に第６図およ
び第７図に示す如く炉心流量を増大させて出力をゆっく
シ上昇させてｄ点で示す状態とし、ｄ−ｅ間の状態で所
定時間たとえば１２時間この出力を維持し、ＰＣＩのエ
ンベロープを拡張する。次にｆ点の状態まで炉心流量を
下げ、出力を低下させ、制御棒・ぐターンを第４図に示
す如き中間的な制御棒Ａ？ターンに変更する。この場合
、出力はｇ点の状態まで上昇するが前記の操作でＰＣＩ
のエンベロープが拡張されているのでＰＣＩは生じない
。

以下同様な操作を繰返し、ｈｘｍの状態を経て第５図に
示す如き最終的な目標とする制御棒・ぐター′ンを達成
し、ｎ点に示す如き定格運転状態とする。

〔背景技術の問題点〕

上述の方法では制御棒・母ターンの変更に際して制御棒
操作と炉心流量の調整を併用しておこない、制御棒操作
はＰＣＩのエンベロープ内でおコナイ、ＰＣＩノエンペ
、ローブを超える出力上昇は炉心流量の調整によシおこ
なっていた。このため手順が複雑であシ、制御棒パター
ンの変更に長時間を要し、原子炉の稼動率が低下する不
具合があった。

〔発明の目的〕

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするとζろは制御棒・ぐターンの変更がｈＩｊ単
かつ短時間ですみ、原子炉の稼動率を向上させることが
できる沸騰水形原子炉の制御棒パターン変更方法を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は炉心に挿入されている制御棒以外の制御棒を炉
心に挿入するとともに炉心流量を減少して出力を低下さ
せる過程と、制御棒パターンの変更のため操作する制御
棒を一部ずつ操作して燃料の線出力密度上昇率を１時間
当シ０．１ｋＷ／ｆ　を以下に制限して制御棒パターン
を目標とする制御棒パターンに変更する過程と、この制
御棒・ぐターン変更後に炉心流量を増大して出力を上昇
させる過程とを具備したものである。したがって制御棒
・ぞターンの変更に際し制御棒操作のみをおこない、炉
心流量の調整をおこなわないので手順が簡単で制御棒・
やターンの変更を完了するに要する時間が短縮され、原
子炉の稼動率が向上する。また、制御棒操作は一部ずつ
おこない、燃料の線出力密度上昇率を１時間当り０．１
　ｋＷ／ｆｔに制限するのでＰＣＩのエン・匂−プを超
えて制御棒操作をおこなってもＰＣＩが生じることはな
いものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第９図ないしＩ４４１５図を参
照して説明する。第９図ないし第１２図は制御棒・母タ
ーンの変更の過程を示す炉心の概略的な平面図であって
、ひとつのます目はひとつの単位格子１・・・を示し、
各単位格子旦・・・内に記された数字は制御棒の挿入ノ
ツチ数を示す。

この一実施例は第９図に示す如き制御棒パターンを第１
２図に示す如き制御棒・９ターンに変更する場合のもの
である。まず、第９図に示す如き制御棒パターンで、第
１３図００点の状態すなわち炉心流量が１００チで１０
０％の定格出力で運転している状態から炉心流量を減少
させ、第１３図および第１４図のｐ点の状態まで出力を
低下させる。次に第１０図に示す如く現在挿入されてい
る制御棒以外の制御棒で次に操作すべき制御棒の位置（
第１０図中斜線を附して示す）を囲む位置にある制御棒
および炉心の周辺部の制御棒を挿入し、出力を第１３図
および第１４図のｑ点の状態まで低下させる。なお、こ
の場合に新たに挿入した制御棒全体の挿入量は前に挿入
されていた制御棒全体の挿入量より大きくなるようにす
る。次に第１０図の斜線を附した位置の制御棒を引抜き
、出力をｒ点の状態まで上昇させる。この場合、斜線を
附した位置の単位格子旦・・・は今まで制御棒が挿入さ
れていたため出力が低く、ＰＣＩのエンベロープが拡張
されていない。したがってこの位置の制御棒を引抜操作
するとこれら単位格子旦・・・内ではＰＣＩのエンベロ
ープを超える出力上昇がなされる。

そして、この場合は制御棒の引抜操作は一部ずつたとえ
ば１回に１本１ノツチずつ操作し、かつ操作の時間間隔
を制限し、ｐｃｒのエンベロープを超えた燃料の線出力
密度の上昇率をＰＣＩを生じない制限値である１時間当
り０．１　ｋＷ／ｆｔ以下に規制する。なお、炉心内の
各部の局部的な線出力密度と炉心の出力との関係は第１
５図に示す如く設計の際等にあらかじめ解析されている
ので、このようなデータをもとにして制御棒の操作量や
時間間隔を決定する。さらに、新たに挿入した制御棒を
引抜操作し、第１１図に示す如き中間的な制御棒・ぐタ
ーンを経て第１２図に示す如き最終的な制御棒パターン
を達成する。

なお、このような制御棒操作により出力はｒ点を経てＳ
点まで上昇する。また、このような操作に際し、前述と
同様にＰＣＩの、エンベロープを超える制御棒操作は燃
料の線出力密度の上昇率が０．１　ｋＷ／ｆ　を以下と
なるように制限する。そして、第１２図に示す如き制御
棒・母ターンを達成したら炉心流量を増大させ、出力を
ｔ点に示す定格出力まで上昇させる。そして、このよう
な方法によれば第１４図に示す如く、従来の場合（第１
４図に破線で示す）に比較して制御棒パターンの変更に
要する時間が短編され、原子炉の稼働率を大幅に向上さ
せることができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明は炉心に挿入されている制御棒以外の
制御棒を炉心に挿入するとともに炉心流量を減少して出
力を低下させる過程と、制御棒／、ｏターンの変更のた
め操作−する制御棒を一部ずつ操作して燃料の線出力密
度上昇率を１時間当ｐ　０．１　ｋＷ／ｆ　を以下に制
限して制御棒１？ターンを目標とする制御棒・ぐターン
に変更する過程と、この制御棒パターン変更後に炉心流
量を増大して出力を上昇させる過程とを具備したもので
ある。しだがって、制御棒パターンの変更に際し制御棒
操作のみをおこない、炉心流量の調整をおこなわないの
で手順が簡単で制御棒パターンの変更を完了するのに要
する時間が短縮され、原子炉の稼働率を向上することが
できる。

また、上記の制御棒操作は一部ずつおこない、燃料の線
出力密度上昇率を１時間当ｐ　０．１ｋＷΔｔに制限す
るのでＰＣＩのエンベロープを超えて制御棒操作をおこ
なってもＰＣＩは生じることはない等、その効果は犬で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は従来例を示し、第１図は炉心の一
部の平面図、第２図ないし第５図は制御棒ツクターンを
示す炉心の概略的な平面図、第６図は炉心流量と出力変
更の手順を示す線図、第７図は出力変更の経時的な手順
を示す線図、第８図は炉心流量と出力との関係を示す線
図である。第９図ないし第１５図は本発明の一実施例を
示し、第９図ないし第１２図は制御棒／ｅターンを示す
炉心の概略的な平面図、第１３図は炉心流量と出力の変
更手順を示す線図、第１４図は出力変更の経時的な手順
を示す線図、第１５図は出力と線出力密度との関係を示
す線図である。 １・・・制御棒、２・・・燃料集合体、ｌ・・・単位格
子。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 が１（速量（０／、） 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 本カ（’／、） 特許庁長官　　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 特願昭５７−２３３４８６号 ２、発明の名称 沸騰水形原子炉の制御棒・やターン変更方法３、補正を
する者 事件と。関係　ｑｑ許出出願 人３０７）東京芝浦電気株式会社 ４、代理人 明細書の浄■（内容に変更なし）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 現に炉心に挿入されている制御棒以外の制御棒を炉心に
   挿入するとともに炉心流量を減少して出力を低下させる
   過程と、制御棒・母ターンの変更のため操作すべき制御
   棒を一部ずつ操作して燃料の線出力密度上昇率を１時間
   当、！ｌ）０．１ｋＷ／ｆｔ以下に制限して制御棒・リ
   ーンを目標とする制御棒パターンに変更する過程と、こ
   の制御棒パターン変更後に炉心流量、を増大して出力を
   上昇させる過程とを具備したことを特徴とする沸騰水形
   原子炉の制御棒パターン変更方法。