JPS60224093A - 沸騰水型原子炉の運転方法 - 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〕 本発明は沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲと称す）の運転方
法に関する。

［発明の技術的背景］ 第１図乃至第５図を参照して従来例を説明する。

第１図はＢＷＲの概略構成を示す縦断面図である。

図中符号１は原子炉圧力容器を示し、この原子炉圧力容
器１内には炉心２および冷却材３が収容されている。上
記炉心２は複数の燃料集合体４および第２図に示す制御
棒５等から構成されている。

上記冷却材３は上記炉心２を下方から上方に向って流通
しその際炉心２の核反応熱により昇温しで水と蒸気の二
層流状前となる。二層流状前となった冷却材３は炉心２
の上方に設置された気水分離器６内に流入して水と蒸気
に分離される。分離された蒸気はこの気水分離器６の上
方に設置された蒸気乾燥器７内に流入して乾燥され、乾
燥蒸気となり前記原子炉圧力容器１に接続へれた主蒸気
配管８を介して図示しないタービン系に移送され発電に
供される。上記炉心２は原子炉圧力容器１内に原子炉圧
力容器１と同心上に設置されたシュラウド９内に収容さ
れており、また上記シュラウド９と原子炉圧力容器７と
の間のダウンカマ部１０にはジェットポンプ１１が等間
隔に複数台設置されている。このジェットポンプ１１は
再循環系入口ノズル１２および再循環系出口ノズル１３
を介して配設される図示しない再循環配管およびこの再
循環配管に介挿される図示しない再循環ポンプとで再循
環系を構成しており、冷却材３を炉心２に強制循環させ
ている。なお図中符号１４は給水ノズルを示し、符号１
５は炉心スプレィスパージャを示しまた符号１６は前記
制御棒５を炉心２内に挿入、引抜する制御棒駆動機構を
示す。

上記炉心２は第２図に示すように構成されている。第２
図は炉心２の一部平面図である。すなわち４体の燃料集
合体４を断面が十字型の制御棒５の周囲に配置して単位
格子２１を構成し、この単位格子２１をさらに格子状に
配列した構成である。

このようなりＷＲにおいては、核分裂性物質、あるいは
その娘核として生成されたゼノンの中性子吸収能力が大
きい為にゼノンが全く存在しない起動開始時と、ゼノン
が飽和に達した定格運転時とではゼノンが寄与する反応
度効果が２．５％Δに／に程度異なり、その為原子炉の
起動あるいは再起動を考える上で上記ゼノン濃度が重要
な意味を有する。

すケわち原子炉の起動開始時において、ゼノンが殆無い
状態で前記制御棒５を引抜いた場合には、制御棒５を炉
心定格出力レベルを実現するのに必要とされる制御棒パ
ターンまで引抜く以前に出力が大幅に上昇してしまう。

このように制御棒５の引抜量が少ない状態で炉心出力を
上昇させると、引抜かれた制御棒５の割合が少ない為発
熱が上記引抜かれた制御１１＋５に対応した燃料集合体
４に集中してこの部分に局所的過出力部分が発生する。

また一般に燃料の設計にあたっては定格時の飽和ゼノン
の状態で適切な出力分布となるように行なわれており、
ゼノンが無い状態ではボイドの発生がない炉心下部の出
力が大幅に大きくなるという問題がある。そして原子炉
の運転にあたっては一般に燃料の健全性を確保する為に
、炉心慣し運転の為の法案（以後ＰＣＩＯＭＲ基準と称
す）が設定されており、燃料の出力に制限値（以後ＰＣ
エンベＯ−プと称す）を設けている。よってゼノンが無
い状態で急激に出力を上昇させると、前述したように局
所的な出力上昇が発生し、上記ＰＣエンベロープを越え
てしまうことがある。したがって炉心出力上昇時にはゼ
ノンの蓄積をまって順次出力を増加させることが必要で
ある。

ところで前述したような構成のＢＷＲにおいて炉心出力
の制御は再循環系による再循環流量の調整により行なう
方法と、ＭＩｌＩ捧駆動機駆動機構１５制御棒５を操作
して行なう方法の二通りの方法により行なわれている。

そして起動時には制御棒５を全挿入の状態から順次引抜
いて定格運転用制御棒パターンとする。しかしこの間に
実施される制御棒パターンによっては局所出力分布が大
きくひずみ、前記ＰＣエンベロープを越える場合があり
得るので、かかる場合にはゼノン濃度の増加を利用して
出力を低下させる必要がある。一方前記再循環系によっ
て再循環流量を制御することにより炉心出力を制御する
場合には、前記ＰＣＩＯＭＲ基準がある規定値以下の出
力上昇率であれば上記ＰＣエンベロープを越えた出力上
昇を許容している為、出力を徐々に増加させることが可
能であり、ＰＣＩＯＭＲ基準で決められた設定値以上に
出力を上昇させることか可能である。

かかる状況の基に従来、原子炉起動時の運転では運転の
簡便さを優先させ制御棒５を十分低い出力レベルで引抜
くことができるように低出力運転を長時間継続させてい
る。そのため原子炉の起動に長時間を要するという問題
があった。そこで起動に要する時間を短縮させることを
目的として、第３図に示すような運転方法が考えられて
いる。

第３図は横軸に時間（日）をとり、縦軸に炉心出力をと
り炉心出力の時間変化を示した図である。

なお図中実線太線は制御棒５の引抜により炉心出力を上
昇させた場合を示し、また破線は炉心流量の調整によっ
て炉心出力を制御した場合を示す。

図中０１点で発電機を併入し、制御棒５を引抜いて図中
Ａ１点まで出力を上昇させる。その状態で図中８１点ま
で出力を保持する。このような一定時間の出力保持は定
期検査後の初起動では必要とされており、この間に例え
ば交換された機器の機能の健全性等を検査する。そして
所定時間出力を保持した後制御棒５を引抜いて図中Ｃ１
点まで出力を急速上昇させる。その際０１点における制
御棒パターンの一実施例を第４図に示す。この第４図は
炉心２を模式的に示した平面図であり、１つの升目が前
記単位格子２１を示す。また各升目内に記載された数字
は制御棒５の挿入、引抜状態を示す数字で全挿入の状態
をＯで示し、全引抜の状態を４８で示し、数が多い程制
御棒５が多く引抜かれていることを示している。なお第
４図中数字の記載のない位置の制御棒５は全て全引抜状
態にある。この０１点での制御棒パターンは前記ＰＣＩ
ＯＭＲ基準を遵守することができること、お５よびゼノ
ンの蓄積がない為に反応度補償機能を果たすことが必要
とされる。その為第４図にも示すように中央部に位置す
る制御棒５は浅く挿入されており、また最外周に位置し
ている制御棒５は全挿入されている。次に上記０１点か
らＤ１点を介して６１点までは、炉心流量の調整（具体
的には炉心流量の増大）により出力を上昇させるととも
に、ゼノンの蓄積を行なう。その後炉心流量を低下させ
ることにより、図中Ｆ１点まで出力を低下させる。ここ
に出力の低下を行なうのは次に制御棒５を操作して出力
を上昇させる場合、局所的に出力が上昇して前記ＰＣエ
ンベロープを越えるといった事態を未然に防止する為で
ある。出力を低下させた後第５図に示す目標制御棒パタ
ーンを作製するべく上記中央部の浅挿入制御棒５および
最外周制御棒５の引抜を行ない図中０１点まで出力を上
昇させる。以降炉心流量の調整により図中１１点ま−で
出力を上昇させて定格出力状態を得る。

［背景技術の問題点］ 上記構成において目標の出力状態を得る前の操作として
６１点から１１点までの出力降下およびその後の制御棒
５の引抜操作が必要となり、その為目標の出力状態を得
るまでに長時間を必要としてしまい、また上記１１点か
らＧ１点まで出力を上昇させる為に制御棒５を引抜く際
前記ＰＣＩＯＭＲ基準の基に十分な監視が必要となると
ともにゼノン濃度が複雑に変化しまた制御棒操作に伴う
局所出力分布の変化が大きい為操作に困離を要してしま
うという不具合があった。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的と
するところは短時間で目標の炉心出力状態を得ることを
可能とする沸騰水型原子炉の運転方法を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明による沸騰水型原子炉の運転方法は、制
御棒の周囲に４体の燃料集合体を装架して、単位格子を
構成しこの単位格子を複数個格子状に配列して炉心を構
成した沸騰水型原子炉において、上記炉心の最外周位置
に位置する最外周制御棒の炉心への挿入本数が相対せノ
ン濃度に対応した本数となるように制御棒を引抜き炉心
の目標出力に対して所定レベルまで出力を上昇させる工
程と、その後上記挿入されている最外周制御棒を所定ｍ
ずつ引抜き目標制御棒パターンを作製する工程とを具備
した構成である。

〔発明の実施例〕

第６図乃至第９図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。第６図は横軸に時間（日）をとり縦軸に炉心出力を
とり炉心出力の時間変化を示す線図である。まず図中０
２点で発電機を伴入し、制御棒５を引抜いて図中Ａ２点
まで出力を上昇させる。この状態で出力を図中８２まで
一定保持する。

このように出力を一定時間保持するのは前述した通りで
ある。次に８２点から図中０２点まで出力を上昇させる
。その際上記０２点における制御棒５の状態が第７図に
示すようなパターンになるように制御棒５の引抜を行な
う。すなわち８２点からＣ２点に到る間はぜノンの蓄積
が無く、そこで炉心２の最外周に位置する最外周制御棒
５の挿入本数を０２点において従来より多くなるように
制御棒５の引抜操作を行ない、これによってゼノン不足
による反応度を補償しようとするものである。

またその時０２点での最外周制御棒５の挿入本数は以下
のようにして決定される。すなわち第８図に示すように
最外周に位置する最外周制御棒５を夫々符号ａ、ｂ、ｃ
、ｄで示す。ここにａで示す最外周制御棒５は４本であ
り、ｂで示す最外周制御棒５は８本、Ｃで示す最外周制
御棒５は８本、ｄで示す最外周制御棒５は４本である。

そしてこれらａ、ｂ、ｃ、ｄで示された最外周制御棒５
を挿入状態にある最外周制御棒５の本数をとり縦軸に相
対ゼノン濃度をとり、相対ゼノン濃度と０２点で挿入状
態にある最外周制御棒５の本数との関係を示した図であ
る。そして例えば０２点でのゼノン濃度がｅであると予
想される場合には、０２点でＲＩＲ的に第８図中ａで示
される最外周制御棒５が挿、入された状態になるように
制御棒５の引抜操作を行なう。また０２点でのゼノン濃
度がｆであると予想される場合には第８図中すで示す最
外周制御棒５がＲｆ８的に挿入状態にあるように制御棒
５の、引抜操作を行なう。以下ゼノン濃度がＱ。

ｈ、畠場合にも同様に最終的に挿入状態にある最外周制
御棒′５の本数が決定される。本実施例の場合にはぜノ
ン濃度がｉの場合を想定して示しである。よって前記第
７図においてａ、ｂ、ｃの位置に対応した最外周制御棒
５が挿入されている。

なおこの時前記ＰＣＩＯＭＲ基準を遵守できるような制
御棒操作であることは勿論である。次に０２点以降はゼ
ノンが徐々に蓄積されていくため、ＰＣＩＯＭＲ基準上
余裕が発生し、よって挿入状態にある最外周制御棒５を
徐々に引抜いて前記第５図に示した目標制御棒パターン
とし出力の上昇を図る。その際の制御棒５の引Ｉｌｌは
次のような量である。すなわち制御棒５を軸方向に２４
分割し、その内の１分割に相当する軸方向距離を最少制
御棒駆動単位とすると、１時間に３Ｒ少制御棒駆動単位
ずつ引抜いていく。かかる操作も上記ＰＣＩＯＭＲ基準
を確実に遵守しながら出力の上昇を図る為である。そし
てこのような制御棒操作により第６図中０２点まで出力
を上昇させる。１２点以降は炉心流最の調整によりＦ２
点を介して０２点まで出力を上昇させ、定格出力状態を
得る。

以上本実施例による運転方法によると従来のように一旦
上昇させた出力を降下させてあらためて制御棒操作によ
り出力を上昇させるという操作が不要となるので操作が
簡略化されるとともに定格出力状態を得るまでに要する
時間を短縮させることができる。これを第３図と第６図
との比較で説明すると従来２日と数時間で略６５％程度
の出力を得ていたのに対して、本実施例の場合には２日
と数時間で略８０％程度の出力を得ることができ、また
その後略３日で定格の出力状態を得ることができる。こ
れは従来略４日を要していたのに対して略１日の短縮を
図ることが可能となる。そしてこのように定格出力状態
を１与るに要する時間の短縮はプラントの稼働率の向上
を図る上で極めて効果的なことである。また第６図中０
２点では炉心２の中心部通例の制御棒パターンは目標制
御棒パターンと一致しており、よって０２点からＦ２点
への出力上昇の際にはそれらの制御棒５を操作する必要
はない。中心部の制御棒５の操作は炉心出力にあたえる
影響が大きく、したがってこれら中心部の制御棒５を操
作しないということはＰＣＩＯＭＲ基準を遵守する上で
極めて効果的なことである。なお前記実施例はゼノンが
全く無い状態を想定して説明したがこれに限ったことで
はなく、ゼノンがある程度存在する場合等その状況に応
じて最外周制御棒５の本数を決定して運転すればよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明による沸騰水型原子炉の運転
方法１よ、制御棒の周囲に４体の燃料集合体を装架して
、単位格子を構成しこの単位格子を複数個格子状に配列
して炉心を構成した沸騰水型原子炉において、上記炉心
の最外周位置に位置する最外周制御棒の炉心への挿入本
数が相対ゼノン濃度に対応した本数となるように制御棒
を引扱き炉心の目標出力に対して所定レベルまで出力を
上昇させる工程と、その後上記挿入されている最外周制
御棒を所定量ずつ引抜き目標制御棒パターンを作製する
工程とを具備した構成である。

したがって原子炉の定格出力状態を得るまでに要する時
間を大幅に短縮することが可能となり、ひいてはプラン
トの稼働率の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来例を示す図で第１図はｍ謄本型
原子炉の概略構成を示す縦断面図、第２図は炉心の一部
平面図、第３図は炉心出力の時間変化を示す線図、第４
図および第５図は制御棒パターンを示す炉心の模式的な
平面図、第６図乃至第９図は本発明の一実施例を示す図
で、第６図は炉心出力の時間変化を示す線図、第７図お
よび第８図は制御棒パターンを示す炉心の模式的な平面
図、第９図は相対ゼノン濃度と挿入される最外周制御棒
の本数との関係を示ず線図である。 ２・・・炉心、４・・・燃料集合体、５・・・制御棒、
２１・・・単位格子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 Ｆｉ子Ｍ（日数） 第６図 時Ｍ（日数） 第９図 最外／＆１質仰捧本牧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御棒の周囲に４体の燃料集合体を装架して、単
   位格子を構成しこの単位格子を複数個格子状に配列して
   炉心を構成した沸騰水型原子炉において、上記炉心の最
   外周位置に位置する最外周制御棒の炉心への挿入本数が
   相対ゼノン濃度に対応した本数となるように制御棒を引
   抜き炉心の目標出力に対して所定レベルまで出力を上昇
   させる工程と、その後上記挿入されている最外周制御棒
   を所定量ずつ引抜き目標制御棒パターンを作製する工程
   とを具備したことを特徴とする沸騰水型原子炉の運転方
   法。
2. （２）上記最外周制御棒を引抜く際制御棒を軸方向に２
   ４分割しその内の１分割に相当する軸方向距離を最少制
   御棒駆動単位とした場合３単位／１時間の割合で引扱く
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の沸騰水型
   原子炉の運転方法。