JPS607396A - 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、原子炉、特に軽水沸ル１１型原子炉の起動法
に関するものである。

〔発明の背景〕

原子炉の運転にあたっては、燃料健全性維持の観点から
制御棒出力の急上昇を避けならし運転を行う方法、いわ
ゆるＰＣＩＯＭＲ運転が実施されている。ＰＣＩＯＭＲ
運転では出力の急上昇を避けるため制御棒操作による燃
料の線出力密度のしきい値（Ｐ（！Ｒ）及びその後の出
力上昇の単位時間当りの変化率（′Ｐ）を規定するので
、ＰＣＩＯＭ几運転は燃料健全性維持に有効な運転法で
あるが、このために原子炉の負荷率は若干低下する。

すなわち、軽水沸；ｌ金型原子炉ではボイド分布が軸方
向に生ずるため、この効果によって出力分布が下方に歪
む傾向となり、従来は原子炉の起動時に燃料の線出力密
度のしきい値（ＰｅＲ）となる原子炉出力が低い値に押
えられる結果となっておシ、その後の出力上昇率かも規
定されているため、出力上昇に時間を要していた。

一方１例えば特開昭５３−４０１．８８には、ボイド分
布／ｌ￥性を考慮し燃料集合体−ヒ下に反応度の高低を
付け、出力分布を平坦化した燃料が提案されており、こ
のような燃料を使用する場合には、通常出力１軍転時に
おける浅挿入制御棒による出力分布の調整が不要となり
、深挿入制ｈ１１１棒のみで、熱的に余裕のある運転が
可能となっている。

しかしながら、起動時の出力上昇中の低出力状態では、
キセノン（ＸｅＨ＆の蓄積が十分でないこと及びボイド
分布の影響で出力分布が下方に膨む効果が大きいため、
浅挿入制御棒を多数使用する傾向になっており、あるい
は、低出力で制御棒の操作を中止し、流敏調−幣にょシ
出カ上昇し、Ｘｅ蓄積を促進させるための操作の繰返し
を数回行い所定の出力に到達させる手段を用いていた。

このため、制御棒操作が繁雑となり、かつ起動日数に時
間を要していた。

〔発明の目的〕

本発明は、出力上昇中の出力分布を平坦化し、出力上昇
時間の短縮可能な軽水沸ＩＩＩｍ原子炉の起動法を提供
することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、炉内に装荷されている燃料集合体を制御棒を
操作して起動する軽水沸騰型原子炉の起動法において、
原子炉の出力上昇時に最外層重たけこれに隣接する１１
７１Ｊ御棒が少なくとも４本は挿入されておシ、かつ炉
心内に挿入されている大部分の制御棒の中性子吸収部が
全長の２７３以上炉心内に挿入された制御棒パターンを
中間制御棒パターンとすることを特徴とするものである
。

原子炉の起動時においては、一般に核分裂生成物のｘｅ
がないため、このｘｅを炉内の適切な場所にできるだけ
早く蓄積することが必要となる。

一般に制御棒は炉心上部から下部に引抜かれるためそれ
に伴って出力分布のピークも炉心下方に移ってくる。１
だ、ボイド分布及びｘｅの未蓄積によシ％に炉心下部で
の制御ｎｉｌ棒引棒引抜出力分布が下方ピークとなる。

このため、軸方向出力分布を平坦化してＰＣＩＯＭ几運
転のしきい出力几ｃＲに対応する出力を出来るだけ高く
シ、炉心全体としてのＸｅの蓄積を図る必要がある。

第１図は時間とｘｅ濃度との関係を到達出力をパラメー
タとして示すもので、横軸及び縦軸にはそれぞれ時間（
ｈｒ）及びｘｅ濃度がとってあり、Ａ＋　、Ａ２　、Ａ
３の順に到達出力は大となっており、Ｘｅは出力が高い
ほど早く蓄積する特性がある。

第２図及び第３図は軸方向出力分布を平坦化する方法を
模式的に示すもので、制御棒位置と相対出力分布との関
１系が示しである。第２図は浅挿入制御棒を優先して引
抜いた場合の軸方向分布を示し、軸方向出力分布に下方
膨みを生じている、これに対して第３図は浅挿入制＜Ｍ
ｌ梓の使用及び深挿入制御押棒の適当鼠の引抜き、すな
わち開側１棒の中性子吸収部全長の０から１／４だけ炉
外に引抜いた場合の低出力時の軸方向出力分布で、軸方
向出力分布が平坦化しており、低出力時の軸方向出力分
布の下方膨みを制商ｌ棒操作によって平坦化することが
できることを示している。従って制御棒を適当量引抜く
ことによってＰＣＢに達する出力レベルを大きくするこ
とができる。なお、第３図に示すように深」申入側（ｌ
′ｌｌｌ棒の引抜きも行なうため出力レベルの調整は最
外周制御棒の挿入量、によって行なわれる。

また、出力分布を平坦化するとともに、最外周制御棒の
挿入による出力低下分を利用して、炉心内側の制御棒の
挿入本数を減らし、制御棒の挿入されていない場所での
Ｘｅの蓄積を図り、炉心軸方向でのＸｅの偏りを少なく
する。

本発明は、このようにして、燃料健全性を維持しつつ、
短時間の出力上外により原子炉を起動可能どするもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、実施例について説明する。

この実施例の原子炉は、炉内に装荷されている燃料集合
体が、軸方向下端から全長の１／３と７／１２との間で
上下部の三領域に分割され、上部領域における無限実効
増倍率が下部領域における無限実効増倍率よシ高くなっ
ている軽水沸ＩＩＩ型原子炉である。

ε）１４図は一実施例の起動時の出力上昇例を示すもの
で、横軸及び縦軸にはそれぞれ時間（ｈｒ）及び出力（
％）がとってあり、１（実線）が実施例、２（破線）は
従来例の場合で、１ａ、２ａ及び１ｃｔ、２ｃｔの部分
は制御棒操作による出力上昇、ｌｂ、２ｂ及びＩｅ、２
ｅは制御棒操作あるいは流量調整による出力保持、ＩＣ
，２Ｃ及び１ｆ。

２ｆは流量調整による出力上昇を示している。

ｌａ、２ａ及び１ａ、２ｄまたはｌｂ、２ｂ及び１ｅ、
２ｅにおける制御棒操作はＰｃｙ＋　以下で行われる。

第５図は２ｇ４図の出力上昇曲線に沿って出力上昇を行
なった賜金のＸｅの蓄積情況を示している。

横軸及び縦軸にはそれぞれ時間（ｈｒ）及びＸｅ量（相
対値）がとってあり、３が実施例の場合、４が従来例の
賜金を示している。この実施例では軸方向出力分布を平
坦化しながら出力上昇するのでＲ，ｃ−ｉ　に達する出
力、すなわち第４図の１ｂに対応する値が高くなるので
、Ｘｅの蓄（前置も多くなシ、出力上昇前、すなわち第
４図の１ｂの終点までに多くの制ｆｉｌｌ枠が引抜可能
となシ最終目標制御棒パターン構成時、すなわち第４図
の１ｄの段階における制御１枠操作が容易となる。

第６図はこの原子炉の起動方法の実施に用いられる制１
ｉ１１１俸パターンの構成例を示すもので、（ａ）は目
標パターン、（ｂ）は中間パターン１、（Ｃ）は中間パ
ターン２を示しており、第７図は従来例の制御棒パター
ンを示している。これらの図で各制御棒を表す升目内に
記入されている数字は引抜き量を表し、例えば０は制御
棒全挿入を、１０はｉ０／４８引抜きを、また無記入は
全引抜きを示している。

中間パターン１を示す第６図（ｂ）では、最外周を除く
９本の浅挿入制御棒が全長の５／６引抜かれた状態に達
する時、あるいはそれ以前に２１本の深挿入制御棒をそ
の中性子吸収部全長のＯからＶ３だけ炉外に引抜いた状
態の制御棒パターンを示し、中間パターン２を示す第６
図（Ｃ）は、深挿入制御棒を８／４８または１０／４８
まで引抜いた状態の制御棒パターンを示している。そし
てこの制御棒パターンは第４図の１ｂの終点ないし第４
図の１ｄの途中制御、俸パターンに対応している。第７
図は比較のために示した従来の原子炉の起動法における
制御棒パターンを示している。

このような中間パターンによシ出力上昇する場合の軸方
向出力分布を示したのが第８図で、横軸及び縦軸にはそ
れぞれ軸方向平均相対出力及び軸方向高さがとって４ｐ
、１３．Ｃ及びＤはそれぞれ第６図の（ａ）、（ｂ）及
び（Ｃ）に対応しており、Ｅは第７図の従来例に対応し
ている。

このように中間パターンを用いて出力上昇する実施例の
場合の軸方向出力分布は、第８図に見られるように平坦
化され、その結果Ｐｃ＊　となる出力レベルが高くなり
、起動時の負荷率の損失を減少させることができる。こ
れに対して従来例においては中間パターンを用いていな
いため軸方向出力分布が下方に膨むため、几ＣＲとなる
出力レベルが低くなり起動に時間を要することになる。

第６図（Ｃ）の中間パターン２で最外周に挿入されてい
る制御棒は第４図の１ｄの出力上昇に対応して引抜かれ
る。最外周部における燃料の出力が低いことから、最外
周部における制御棒の引抜けＰｃＲのしきい出力で十分
引抜くことができる。

最外周制御棒の引抜き及び深挿入制御棒を目標パターン
捷で引抜くことにより第６図（ａ）の目標パターンが構
成される。目標パターン構成後は、流量調整により第４
図の１ｆに示すように出力上昇して所定の出力に到達す
ることになる。

次に、目標パターン構成に到るまでの制御棒操作を制御
棒引抜シーケンスに基づいて説明する。

第９図（ａ）は制御棒引抜シーケンスの説明図で、各ス
テップにおけるそれぞれのグループの制御棒の引抜き数
が示してあり、４８で全引抜きを示している。第９図（
ｂ）は第９１’１４（ａ）のグループ番号に対応する制
御棒の位置を示すもので、グループ番号（１〜５）で示
しである。ここでは最外周に挿入されている制御棒を３
とし、その他め制御棒を１゜２．４．５としておる。第
１０図は第９図＜ａ＞の制御棒引抜シーケンスのステッ
プ１のグループ１及び２が引４友かれた状態を示してい
る。

第９図（ａ）の制御１牟引抜シーケンス（おいてはステ
ップ１に凧するグループ１，２を先ｒ引き抜き、次にス
テップ２に親するグループ１，２．４を引き抜くという
形で順次ステップを進め、制御棒操作が行われるが、こ
の図から明らかなように深挿入制御棒（グループ４．５
）及び浅挿入制御棒（グループ１．２）を交互に引抜く
形で制御棒操作が行われる。このステップ３、グループ
５までの制御棒引抜きに対応するのが第６図（ｂ）、ス
テップ６、グループ２までの制御棒引抜きに対応するの
が第６図（Ｃ）であり、ステップ１０、グループ４まで
の制御棒引抜きに対応するのが第６図（ａ）の制御棒パ
ターンである。

なお、この実箇例では燃料集合体が、軸方向下端から全
長の１７３と７／１２との間で上下部の三領域に分割さ
れ、上部領域における無限実効増倍率が下部領域におけ
る無限増倍率より高くなっている場合の結果について示
したが、これ以外の燃料集合体を用いる場合にも適用可
能である。

この実施例より明らかなように、原子炉の出力上昇時に
最外周またはそれに隣接する制御棒が少なくとも４本は
挿入され、かつ炉心に内に挿入されている大部分の制御
棒の中性子吸収部が全長の２／３以上炉心内に挿入され
た制御枠パターンを中間制御棒パターンとすることしよ
って所期の目的が達成されることがわかる。また、最外
周またはそれに隣接する制御棒を除く炉心内の制御棒本
数の３７４が全引抜きとなった状態を越えてさらに制御
棒が引抜かれる時、最外周またはそれに隣接する制御棒
を除く炉心内に挿入されている制御棒の２１５ないし３
１５（約半分）の制御棒が、その中性子吸収部全長の５
／６以上炉外に引抜かれる前に最外周またはそれに隣接
する制御棒を除く他の２７５ないし３１５（約半分）の
・ｉ制御棒が、その中性子吸収部全長の０から１／３だ
け炉外に引抜かれた中間制御棒パターンを用いる場合に
は、特に効果的である。

以上のようにして制☆＋１＋棒操作を行うことにより、
軸方向の出力分布は常に平坦（保たれ、比較的高出力で
制（押棒操作による出力上昇ができるため起動時の出力
上昇所要日数が短縮できる。

〔発明の効果〕

本発明は、出力上昇中の出力分布を平坦化し、出力上昇
時間の短縮可能な軽水沸騰型原子炉の起動方法を提供す
るもので、産業上の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸｅの蓄積特性を示す特性線図、第２図及び第
３図は軸方向出力分布を平坦化する方法を模式的に示す
説明図、第４図は本発明の原子炉の起動法の一実施例の
出力上昇状態を従来法との比較において示す％性線図、
第５図は第４図の出力上昇状態に対応するＸ　ｅ　量の
変化状態を示す特性線図、第６図は本発明の原子炉の起
動法の一実施例の制［ミ）１棒パターンの説明図、第７
図は従来の原子炉の起動法における制御棒パターンの説
明図、第８図は第６図及び第７図の制櫛１（ノドパター
ンを用いた場合の出力分布を示す特性線図、第９図は本
発明の原子炉の起動方法の一実施例の１ｌｔｌＪ御枠引
抜シーケンスの説明図、第１０図は同じく他の実ｈ１１
１例の制御棒パターンの説明図である。 代理人　弁理士　長崎情実 （ケ１か１名） 弔１図 蒔間（ｈｌ） も２目 率３図 宅６図 （０，） −５８０＝ 階８図 釉方藺平力世力市力 弔ｑ図 （（１） （召） ］１坪 ５８１ 幅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉内に装荷されている燃料集合体を制御棒を操作し
   て起動する１１径水′ｐＰ騰型原子炉の起動法において
   、原子炉の出力上昇時に最外周またはそれに隣接する制
   御棒が少なくとも４本は挿入され、かつ炉心内に挿入さ
   れている大部分の制御棒の中性子吸収部が全長の２７３
   以上炉心内に挿入された制＋ｕｌ　俸ハターンを中間制
   御棒パターンとすることを特徴とする原子炉の起動法。 ２、前記中間開側１棒パターンが、前記最外９棟たけそ
   れに隣接する制御棒を除く炉心内の制御棒本数の３７４
   が全引抜きとなった状態を越えてさらに制御棒が引抜か
   れる時、前記最外周またはそれに隣接する制御棒を除く
   炉心内に挿入されている制φ（１（拳の２１５ないし３
   １５の制御棒が、その中性子吸収部全長の５／６以上炉
   外に引抜かれる前に、前記最外周またはそれに隣接する
   制御棒を除く他の２１５ないし３１５の制御棒が、その
   中性子吸収部全長のＯから１／３だけ炉外に引抜かれた
   制御棒パターンである特許請求の範囲第１項記載の原子
   炉の起動法。 ３、前記燃料集合体が、軸方向下端から全長の１／３と
   ７／１２との間で、上下の二頭域に分割され、該上部領
   域、における無限実効増倍率が前記下部領域における無
   限実効増倍率よシ高くなっている特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の原子炉の起動法。