JPS60104295A - 沸騰水型原子炉の起動法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の起動法に係シ、特
に制御棒の操作と炉心流量の調整とを併用する出力上昇
法における出力上昇時間を短編するに適するＢＷＲの起
動法に関する。

〔発す］の背景〕

ＢＷＲの運転には、燃料健全性維持の観点から、出力上
昇時に燃料棒出力の急上昇を避は所謂「ならし運転」を
行うＰＣＩＯＭＲ運転が実施されている。

ＰＣＩＯＭＲは、出力の急上昇を避けるため、制御棒操
作による燃料線出力密度上昇のしきい値（ＰｏＲ）、お
よびそれに達した後の燃料線出力密度の単位時間当シの
変化率（ｔ）を規定したものである。

ならし運転を行うｐｃＩＯＭＲ運転は燃料健全性維持に
は有効な運転法であるが、出力上昇にかなり長時間を要
し、原子炉の負荷率を若干低下させる嫌いがある。すな
わち、ＢＷＲにおいてはディト分布が軸方向に生じるた
めに出力分布が下方に偏る傾向があシ、その結果、原子
炉起動時に燃料線出力密度の上記しきい値ＰｃＲとなる
炉心出力が低い値に抑えられ、またそれからの出力上昇
時間も規定されていることから、出力上昇にかなシ長時
間を要していた。

近年このよう々ボイド分布特性を・考慮して、燃料集合
体の上下領域に反応度の高低をつけて出力分布を平坦化
する改良燃料が提案された（特開昭５３−４０１８８ｒ
燃料集合体」）。この改良燃棒による出力分布調整が不
要になシ、深挿入制御棒のみによシ熱的に余裕のある運
転がｎｒ能になった。

しかし、起動時の出力上昇中の低出力状態ではぜノン（
Ｘｓ）の蓄積量が十分でなく、また炉心流量に対して炉
心出力が相対的に高いためボイド分布の影響で出力分布
が下方に膨む効果が大きいので、従来、浅挿入制御棒全
多く使ったり、又は低出力においてｆｌｉ！Ｉ御棒操作
金棒操作全中止量の調整のみで出力を上昇させてゼノン
の蓄積を促’ｘＬ？Ｊせ、然る後再び制御棒を操作する
という過程を何回か繰返すこと（所謂ならし運転）を行
なって所定出力に到達するという手１１１ｉ１が採用さ
れている。

換言すれば、制御棒操作による燃料線出力密度をしきい
角ｖＰｃＲ以下に抑えるための配慮から出力上昇時の制
御棒操作は強制循環による最低炉心流量で行うのが通常
であり、したがって炉心流量に対し炉心出力が相対的に
高くなって出力分布が下方膨みとなる状態が生じている
ので、従来、これを吸収するために、定格到達目標制御
棒パターン全構成するに先立ち、所謂ならし運転を十分
に行う必要があった。

このため操作が煩雑になると共に、起動時の出力上昇に
かなシの日数を要していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の起動法の欠点に鑑み、炉心
流量に対して炉心出力が相対的に高い領域で炉心出力分
布の下方膨みを鱈け、出力上昇時間を短縮し得るＢＷＲ
の起動法を提供することにある。

〔発明の概要〕

ＢＷＲの起動においては一般に核分裂生成物であるゼノ
ン（Ｘｅ）がないので、これを炉心の適所にできるだけ
早く蓄積する必要がある。ゼノンは第１図に示すように
出力を高くするほど早く蓄積する特性があるから、その
蓄積を早めるには出力をできるだけ早く高める必要があ
る。

しかしＢＷＲでは、一般に制御棒は炉心上方から下方へ
引抜かれるので、その引抜に伴２て出力分布のピークも
炉心下方へ移動する傾向があり、しかも起動時には前述
の如く一般に強制循環による最低炉心流部状態で制御棒
の引抜操作が行われるから、炉心流量に対して炉心出力
が相対的に高くなり、ゲイト分布の影響で炉心出力分布
はよシ下方に膨むことになる。

上記の点に鑑み、本発明によるＢＷＲの起動法は、定格
到達目標制御棒パターン中で全引抜である最外周または
それに隣接する制御棒のうち複数本を全挿入とし、月つ
最外周およびそれに隣接する制御棒以外の開側１棒のう
ち定格到達目標１）制御棒ノ臂ターン中で全引抜でない
刷部１棒を定格到達目標制御棒パターンにおけるその引
抜位置と同じ又はその近傍の引抜位置としたｔｌｉ制御
棒制御棒クリーン割部１棒パターンに採り、出力上昇時
に先ず該中間制御棒ノ＋ターン全形成するｆｌｉｌＪ御
梓操作によシ強制循環での最低炉心流量近傍にて炉心出
力を上昇させ、次いで炉心流量の増加のみにより炉心出
力を更に上昇させた後に、定格到達目標制御棒・ぞター
ンを形成する制御棒操作を行うこと全特徴とするもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明のＢＷＲ起動起動−実施例を説明する。

゛第２図（ａ）および（ｂ）は本実施例における定格到
達目標開側１棒パターンおよび中間制御棒パターンを夫
々示す。図中に記入はれた数字は、制御棒の全ストロー
クを４８としたとき、そこの制御棒がその数字に相当す
るストロークだけ全挿入位置から引抜かれていること、
例えば数字１０は全挿入からＨストロークだけ引抜かれ
ていることを表わしてお９、数字Ｏは全挿入、ブランク
は全引抜を表わしている。全引抜は数字４８で衣わされ
るが、図示の簡素化のためブランクで表わした。

第２図（、）のように、定格到達目標制御棒・ぞターン
においては、最外周およびそれに隣接する制御棒は全引
抜であシ、それ以外の制御棒のうち複数本（対称的配置
にある）が全引抜でなく他は全引抜である。また、同図
（ｂ）のように、中間制御棒ｉ’？ターンにおいては、
最外周又はそれに１威接する制御棒のうちの複数本（対
称的配置にある）は全挿入とされ、最外周およびそれに
隣接する制御棒以外の制御棒のうち定格到達目標パター
ン中で全引抜でない前記の複数本は定格到達目標制御パ
ターンにおけるその引抜位置と同じ引抜位置にあシ、他
は定格到達目標制御棒ノｅターンと同様に全引抜である
。

比較のため、定格到達目標制御ｉ４ターンを本実施例の
それと同じくする従来例において採用される中間制御棒
パターンを第３図に示す。本発明実外周及びそれに隣接
する制御棒以外の制御棒のうちの複数本が定格到達目標
制御棒パターンと同じ引抜位１６にあるのに対して、後
者ではそれらが全挿入となっている点にある。

第４図は起動時の出力上昇の時間経過を示したグラフ、
第５図はこれを炉心流量と炉心出力との関係で示したグ
ラフ（炉心流蓋−炉心出力マツブ）である。第５図中、
７は強制循環による最低炉心流量（定格の約２０チ）ラ
イン、８は強制循環によ多炉心流量４５チを与えるライ
ン、９はＡＰＲＭロッドブロックライン（制御棒の引抜
禁止限界ライン）、１０は１００チ炉心流景制御ライン
、１１は強制循環特性による最低出力ラインを表わして
いる。

第４図および第５図中、実線グラフは本実施例の場合を
、破線グラフは従来例の場合を示す。またグラフに多数
微小横線を付した部分は制御棒操作を行う区間、イ１Ｊ
シてない部分は炉心流ｉ１“調整を行う区間全表わして
いる。

第４図中の水平区間２／、５／は制御棒操作又は炉心流
量調整による出力保持金示している。

さて、本実施例では、先ずａ点から、強７１１１循壌に
よる最低炉心流量のもとて前記中間制御棒Ａ’ターンを
形成するよう制御棒操作音することに、１ニジ、先述し
た規定の燃料線出力密度のしきい値ＰｃＲとなる炉心出
力に達するｂ点まで炉心出力を上昇させ、ｂ点で中間制
御棒パターン完成となる。次いでｂ点から中間制御棒パ
ターンを保った筐ま炉心流１ｔｔ−増加させることによ
りＣ点に達し、Ｃ点から規定の燃料線出力密度変化率会
を巡守しながら中間制御棒パターン中の全挿入である最
外周又はその隣接の制御棒を引抜いて定格到達目標制御
棒ノ９ターンを形成するよう再び制御棒操作をすること
によって、１００％炉心流量制御ライン１０上のｄ点に
達し、ここで定格到達目標制御棒ｉＲパターン成となる
。その後は定格到達目標ηＩＩ御棒ｉ’？ターンを保っ
た状態で炉心流量のみを調艦することにより定格出力の
ｅ点に到達する。

他方、従来例においては、その前記中間制御棒パターン
（第３図）を形成する制御棒操作によシ強制循環の最低
炉心流おにてａ点から燃料線出力密度しきい値ＰｃＲと
なるｂ′点まで炉心出力上上昇させ、そこから該中間制
御棒パターンを保ったまま炉心流量゛の調整によ９０７
点まで出力上昇、次いでｄ′点まで出力降下させてゼノ
ン蓄積を促進し、その後ｄ′点から再び制御棒操作によ
５ｂ”点（その炉心出力レベルはやはシ前記の燃料線出
力密度しきい値ＰｃＲ以下になるようにする必要がある
）まで炉心出力を上げ、ここで定格到達目標制御棒ノ４
ターン形成完了となシ、その後は炉心流量調整のみによ
り定格点ｅ′に到達する。

本発明実施例によれば、前述したような中間制御パター
ン金採用したことにより、従来例と比較して、出力上昇
途中の低出力状態において炉心上方の出力を大きくして
出力分布全平坦化することができ、強制循環の最低炉心
流量ライン７にて燃料線出力密度しきい値ＰｃＦＬとな
る炉心出力に達するｂ点の炉心出力レベルを比較的高く
することができ、その後さらに最終的に定格到達目標・
ぐターン完成に到る過程を短縮し単純化し得る。これに
対し、従来例では、強制循環の最低炉心流計ライン７に
て該しきい値ＰｃＲとなるｂＩ点の炉心出力レベルが比
較的低く抑えられ、その後に最終的に定格到達目標制御
棒パターン完成となるｂ′点に到る前に、炉心出力ｋａ
’点まで上昇、６７点」で下降させる所請ならし運転を
予め行う必要があυ、操作機雑で長い時間を要する。

第６図は、本実施例の中間制御棒・々ターン（第２図ｂ
）の完成となる制御棒操作区間１の終点ｂ１および従来
例の中間制御棒・母ターン（第３図）の完成となる制御
棒操作区間１′の終点ｂ／における炉心軸方向平均相対
出力分布を示し、併せて定格到達目標制御棒・リーン完
成時の出力分布を示した図である。この図から、本発明
実施例の中間制御ｍパターンによる出力分布平坦化の効
果が明らかにわかるであろう。

本発明実施例においては、出力分布が下方膨みとなシ易
い従来のｂ“点ヲ超けるよう、前述の如く先ず制御棒操
作でｂ点寸で、次いで炉心流量制御によりｂ点からＣ点
まで、次いで制御棒操作によ９０点からｄ点まで、さら
に流量制御によ、！２ｄ点から最終的にｅ点まで出力上
昇することによシ定格出力に到達するのである。この場
合、ｃ−＋ｄの制御棒操作は中間制御棒・ぞターンから
最外周又はそれに隣接する制御棒の引抜によるものであ
って、規定の出力上昇率ｐｔｖａ守して出力上昇が可能
である。すなわち、最外周又はそれに隣接する制御棒の
引抜による制御棒１接燃料の線出力密度の上昇は、しき
い出力Ｐ。Ｒ以下に抑えることができるため、炉心全体
の出力上昇率２　ｐｚ以下となるよう抑えて出力上昇を
行えばよいことになる。

中間制御棒／４’ターン中の最外周又はそれに隣接する
制御棒のうち全挿入とする制御棒の本数は、対象とする
原子炉の炉心特性によって定められるが、一般的には２
０本挿入で約２０％定格出力となるので、これを目安に
その挿入本数を定めることができる。こｎは一般には４
本以上であることが望ましく、且つ炉心に対し対称配置
ふに選ぶのが望ましい。

中間制御ｍパターンの最外周またはそれに隣接する全挿
入の制御棒を定格到達０４票制御棒・やターンへ向けて
引抜く（第４図、第５図のＣ点からｄ点への移行）には
、好ましくはノツチ引抜を用いる。ノツチ引抜において
は、それらを４本程度づつ組にして全挿入から全引抜ま
で引抜いてもよいし、又はそれらの全数を引抜位置が揃
うようにして引抜いてもよい。

また、ｂ点からＣ点への移行のための炉心流量゛の増加
−は約１０チ以上とするのが好１しく、この炉心流量１
０％増加によ、９　＋１’ｌＨ方向出カビ−キングで約
３チ改善もれる。

第７図は本発明の他の実施例による出力上昇を炉心流量
−炉心出力マツプで示したものである。

この実施例では、強１１ｉｌＪ循猿によるせ低炉心流噴
ライン７での出力上昇から１００チ炉心流梃割御ライン
１０上での定格到パ１目標ｊｌｉ制御棉パターン完成に
至る出力上昇は、中間ｔｉ制御制御棒ノーターンの最外
周又はそれに隣接する全挿入の制御棒の引抜操作と炉心
流＠増加との父方実施により多段階的に行われる。図中
、１２は３０％炉心流骨ラインを示す。

各段階での炉ｌｂ流帽の増加幅は、定格流計の約１０チ
以上であることが好ましい。本実７）ｍ例は、不安定に
なる恐れのあるライン７と１０との父る領域をできるだ
け避けると共に、制御棒繰作によるステップ的な出力上
昇を緩和する出力上昇法である。

第８ａ図は、完配の実施例の中間制御パターンにおいて
、最外周およびそれに隣接する制御棒以外の１１」す金
棒のうち、定格到達目標割イ却ノセターン中で全引抜で
ない制御１１１１棒は定格到達目標制御棒ノ母り−ンで
の引抜位置と同じ又はその近傍の引抜位置とし、また定
格到達目標制御棒ノやターン中で全弓１抜である制御棒
は全ストロークの７５％以上炉外に引抜いた位置とした
制御棒・母ターンを中１１ｊ市１ｊ御棒パターンとして
採用する本発明の他の実施例に関して、低ｍｌＬ　’Ｍ
’、　、低出力時の炉心軸方向出力分布を示したもので
ある。同図の左半部はこれらｔｔｉＱ御棒の位置を模式
的に表わしている。本実廁によれは上記出力分布をよシ
平坦化し得る。

第８ｂ図は、比較のため、中間制？１１１１棒・母ター
ンとして、最外周およびそれに隣接する以外の別個につ
いてその若干本は全挿入、その余のものは全引抜とした
制御棒パターン（第３図のような）！ターン）荀採用す
る従来例の場合の炉心軸方向出力分布を示す。同図左半
部はこれら制御棒を模式的に示す・ 第８ａ図を第８ｂ図と比べると、本笑流側では出力上昇
途中の低炉心流諷、低炉心出力時の炉心出力分布が著し
く平坦化されることが明らかである。

〔発明の効果〕

本発明のＢＷＲ起動法によれば、従来の起動法に比べて
、炉心出力分布が下方膨みとなる領域を通ることなく、
出力上昇の所要時間を短縮することができ、起動日数は
元痕機併入から定格出力到達までに約３日の短縮が可能
である。し〃）も本発明のＢＷＲ起動法は、従来と同じ
燃料純出力缶度しきい値ＰｃＲおよびその後の燃料線出
力密度変化率会の規定を遵守しながら上記の効果を収め
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は到達出力を・平うメータとしたゼノンの蓄積特
性を示す図、第２図（ａ）および（ｂ）は夫々木兄　。 明の一実施例における定格到達目標ｎｎ）御棒ノｅター
ンおよび中間制御棒・ぐターンを示す図、第３図は従来
例の中間制御棒／リーンを示す図、第４図は本発明の一
実施例および従来例による炉心出力の時間的経過を示す
グラフ、第５図は第４図全炉心流量と炉心出力との関係
で示したグラフ、第６図は本発明実施例の炉心出力分布
の平坦化効果を従来例との比較で示した図、第７図は本
発明の他の流側および従来例での炉心出力分布を示した
図である。 釘Ｓ１図 Ｆｙｆ　間（ｈｒ） 第２図 （ａ） （ｂ）　［回］　金４申入 第３図 ス゛戸ｌヒ；１１（％） 第６じ１ 軸ろ前車を勺才目対出力 第７図 第８ａ図 第８ｂ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　定格到達目標制御棒パターン中で全引抜である最
   外周制御棒またはそれに隣接する制御棒のうち複数本を
   全挿入とし、且つ最外周およびそれに隣接する制御棒以
   外の制御棒のうち定格到達目標制御棒／４’ターン中で
   全引抜でないＨ７制御棒を定格到達目標制御棒パターン
   におけるのと同じ又はその近傍の引抜位置とした制御棒
   ・母ターンを中間制御棒・ぐターンに採シ、出力上昇時
   に先ず該中１■１制御ツクターンを形成する制御棒操作
   により！ｉＱｉ　１ｆｉｌｌ循環での最低炉心流量近傍
   にて炉心出力を上昇させ、次いで炉心流！の増加のみに
   よシ炉心出力を更に上昇させた後に、定格到達目標制御
   ノｆターンを形成する制御棒操作を行うことを特徴とす
   る沸騰水型原子炉の起動法。 ２　上記中間制御棒パターン中で、最外周およびそれに
   隣接する制御棒以外の制御棒のうち上記特定された引抜
   位置とされた制御棒でない制御棒は制御棒ストロークの
   ７５％以上引抜かれた引抜位置にある特許請求の範囲第
   １項記載の沸騰水型原子炉の起動法。 ３、　中間制御棒パターンの形成燐、定格到達目標制御
   棒パターンの形成までの制御棒の引抜操作を炉心流量の
   増加と交互に多段階で行う特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の沸騰水型原子炉の起動法。 ４、　前記炉心流量の増加の幅は定格炉心流量の１０％
   以上とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
   載の沸騰水型原子炉の起動法。