JPS6086485A - 沸騰水形原子炉の運転方法 - 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］ 本発明は沸騰水形原子炉の運転方法に関する。

［発明の技術的背景］ 第１図は従来の燃わ１集合体を示す斜視図である。

この燃料集合体は図示しない多数の燃料ベレットを詰め
た複数の燃料棒１と、この燃料棒１を内部に配列した角
筒のチャンネルボックス２と、このチャンネルボックス
２上部にあって把手３ａを有する上部タイプレート３と
、前記チャンネルボックス２に下端にあってコアーサポ
ート上に設【ノられる下部タイプレート４により構成′
されている。

そして燃料棒１の規則的に配列された束の軸方向数箇所
に各燃料棒１およびチャンネルボックス２との間隙を維
持するためのスペーサ５が設けられている。

このような燃料集合体が多数本装荷された原子炉炉心で
は、新燃料の初期反応度を抑えるために、可燃性毒物を
添加し′た燃料ペレットを詰めた燃料棒１を複数体チャ
ンネルボックス２内に配列したり、また、ボロンを含ん
だステンレス鋼板よりなるポイズンカーテンを制御棒の
入らない燃料集合体の間隙に挿入することが行なわれて
いる。

しかしながら、このように、可燃性毒物の添加された燃
料棒のみにより原子炉の余剰反応度を抑制することは、
所定の熱出力を得るために必要かつ十分な核分裂数以上
の核分裂により発生づ′ろ過剰中性子を毒物または制御
棒により吸収し、原子炉の臨界を保つことになり、中性
子経済上得策とはいえない。

また、初期５ｌｉＷＡ水形原子炉で初期炉心において使
用されたようなポイズンカーテンは、燃料集合体間隙５
部分のうち制御棒が挿入されない部分にしか設置できな
いし、特定のバンドルピーキングを抑えるために部分的
に設置することは燃料集合体間隙部の冷却材の流れを乱
し、水力振動によりチャンネルボックス２を傷付ける可
能性がある。

さらに、従来の燃料集合体では、第２図に示ずにうに、
チャンネルボックス２近傍の燃料棒（ｅ。

［，９）のバンドルピーキングを小さく抑えるために、
多種類の燃料棒が必要とされるという問題がある。

すなわち、第２図は第１図に示ず従来の燃料集合体の横
断面を示しており、この燃料集合体は制御′棒Ｃと一定
の間隔を保って配設されている。そしてこの燃料集合体
は、符号ａ　、　ｂ　、　ｃ　、　ｄ　、’　ｅ　。

ｆ、ｇからなる異なった濃縮度の燃料棒と、可燃性毒物
の配設される燃料棒Ｇ１と、ウォーターロッドＷとから
構成されている。

すなわち、一般にチャンネルボックス２の内側に収容さ
れる多数の燃料棒６間を流れる冷却材は、２相流状態と
なるのに対し、チャンネルボックス２外側と制御棒Ｃと
の間隙部Ａの流れは未飽和の単相流となっており、この
間隙部Ａ近傍の熱中性子束はチャンネルボックス２中央
部の熱中性子束に比較し、非常に大きく、全部を同じ濃
縮度からなる燃料棒６により構成する場合には、チャン
ネルボックス２近傍の燃料棒６においてバンドルピーキ
ングが非常に大ぎな値となるという問題がある。そこで
従来、このチャンネルボックス２外側の燃料棒６のバン
ドルピーキングを小さく抑えるために多種類の濃縮度か
らなる燃料棒６によりバンドルを形成することが行なわ
れている。

しかしながら、このように多種類の濃縮度からなる燃料
棒６により、バンドルを形成づる場合には濃縮ウランの
手配が非常に煩刹化され、また燃料棒６の製造管理の上
からも望ましくない。

そこで本発明者は「複数の燃料棒を収容してなる内側チ
ャンネルボックスと、この内側チャンネルボックスを囲
繞して着脱自在に配設される外側チャンネルボックスと
からなる燃料集合体」を発明し、これを出願した。

すなわち、この燃料集合体は第３図および第４図に示す
ように、図示しない多数の燃料ペレットを詰めた複数の
燃料棒６と、この燃料棒６を内部に規則的に配列した角
筒形状の内側チャンネルボックス７と、この内側チャン
ネルボックス７上部にあって取っ手８を有する上部タイ
プレート９と、内側チャンネルボックス７下端にあって
ファーサポート上に設けられる下部タイプレート１０と
、前記内側チャンネルボックス７を囲繞して着脱自在に
配設される外側チャンネルボックス１１とから構成され
ている。

外側チャンネルボックス１１は第４図に示すように、内
側チャンネルボックス７の外周形状とほぼ同一形状に形
成された内壁１２と、この内壁１２を一定間隔をおいて
囲繞する外壁１３とから構成されており、外側チャンネ
ルボックス１１の上下端には、第３図に示すように内壁
１２と外壁１３との間隙をシールし、外側チャンネルボ
ックス１１内部に密閉空間を形成する遮蔽部材１４がそ
れぞれ溶接等により固設されている。そして外側チャン
ネルボックス１１に形成される内壁１２、外壁１３およ
び遮蔽部材１４により形成される密閉空間には中性子減
速能の小さい物質である圧縮空気１４．ａが充填されて
いる。

なお、第４図中の符号は斌料集合体内の燃料棒６の配置
を示すもので、この燃ｆ′！Ｉ集合体は符号１１とｉで
示される濃縮度の異なる２種類の燃料棒と、可燃性毒物
を含んだ燃料棒Ｇ２ど、つＡ−ターロッドＷとから構成
されている。

しかして、以上のように構成された燃料集合体では、内
側チャンネルボックス７を囲繞して外側チャンネルボッ
クス１１を配設し、この外側チャンネルボックス１１に
熱中性子吸収能が小さくまた、中性子減速能の小さい圧
縮空気１４．８を充填したので、外側チャンネルボック
ス１１内側近傍の熱中性子束は、内側チャンネルボック
ス７中央部の熱中性子束とほぼ等しくなる程度に小さく
なり、バンドル全体どしての熱中性子束は均一化され、
これにより、例えば２種類の濃度の異なる燃料棒りおよ
びｉによりハンドル内の出力を十分平坦化し、バンドル
内ピーキングを」−分低減することができる。

［発明の目的１ 本発明はこのように内側チ１７ンネルボツクスに着脱自
在に配設される外側チトンネルボックスを備えた燃料集
合体を使用し、過剰中性子の発生を防止し燃料経済性の
向上を図ることのできる沸騰水形原子炉の運転方法を提
供しようとするものである。

［発明の概要］ すなわち本発明は、複数の燃料棒を収容してなる内側チ
ャンネルボックスと、この内側チ１７ンネルボツクスを
囲繞して着脱自在に配設される外側チャンネルボックス
とからなる燃料集合体を炉心内に装荷するとともに、前
記燃料集合体の装荷がら取り出しまでの運転期間中に少
なくとも１回以上原子炉を一時的に停止し、前記燃料集
合体から前記外側チャンネルボックスを取り外しＩｃ後
に再び運転を継続することを特徴とする沸騰水形原子炉
の運転方法である。

〔発明の実施例］ 以下本発明方法の詳細を図面を用いて説明する。

ずなわら本発明の沸騰水形原子炉の運転方法は、複数の
燃料棒を収容してなる内側チャンネルボックスと、この
内側チャンネルボックスを囲繞して着脱自在に配設され
る外側チ１７ンネルボツクスとからなる燃料集合体を炉
心内に装荷するとともに、前記燃料集合体の装荷から取
り出しまでの運転期間中に少なくとも１回以上原子炉を
一時的に停止し、前記燃料集合体から前記外側チ１１ン
ネルボックスを取り外した後に再び運転を継続すること
により行なわれる。

すなわち、第５図は沸騰水形原子炉のサイクル初期にお
ける炉心の横断面を示すもので、図中Ｏで囲まれた符＠
ｑは、第４図に示しｔｃ内側チャンネルボックス７と外
側チャンネルボックス１１とを備えた燃料集合体を示し
ており、この燃料集合体は新たに炉心内に装荷された燃
料集合体である。

図において符号Ｐは前のサイクルからの持ち越し燃料集
合体を示しており、外側チャンネルボックス１１が取外
されている。符号Ｑは前々サイクルからの持ち越し燃料
集合体を示しており、外側チ１７ンネルボツクス１１が
取外されている。、すなわら本発明の沸騰水形原子炉の
運転方法では、例えば１８力月間の１サイクル中に１回
原子炉が一時的に停止され、使用済み燃料集合体の代り
に新しい第４図に示すような内側チャンネルボックス７
と外側チャンネルボックス１１とを備えた燃料集合体が
装荷され、また、ある程度燃焼した内側チャンネルボッ
クス７と外側チャンネルボックス１１とを備えた燃料集
合体から外側チャンネルボックス１１が取り外される。

第６図はこのＪ：うな沸騰水形原子炉の運転方法を行な
う場合の第４図に示す燃料集合体の燃焼特性を示すもの
で、横軸にはバンドル燃焼度が縦軸には無限増倍率がと
られている。図において曲線ｅは外側チャンネルボック
ス１１を始めから装着されない従来の燃料集合体の燃焼
特性を示しており、曲線ｄは外側チャンネルボックス１
１を始めに装着しておき、サイクル途中の中間停止時に
外側チ１７ンネルボツクス１１を取り外した燃料集合体
の燃焼特性を示している。

すなわち、このように中間停止時に外側チャンネルボッ
クス１１を内側チャンネルボックス７から取り外すこと
により、節約されてきたウラン２３５と蓄積されたプル
トニウムを有効に燃焼することができ、この結果従来の
沸騰水形原子炉より炉心燃焼度を大幅に向上することが
でき、燃料経済性の向上を図ることができる。

第７図は燃料装荷から燃料交換時までの１サイクル中で
の原子炉の余剰反応度の変化を示すもので、図において
横軸にはサイクル増分燃焼度が縦軸には炉心余剰反応１
立がとられている。図において、実線で示す曲線ｆは本
発明の沸騰水形原子炉の運転方法を用いたときの炉心余
剰反応度の変化を、破線で示す曲線ｑは従来の沸騰水形
原子炉の運転方法ににる場合の炉心余剰反応度の変化を
示している。

この図から明らかなように本発明の沸騰水形原子炉の運
転方法によれば、゛従来の沸騰水形原子炉の運転方法に
比較しサイクル増分燃焼度を大幅に向上することができ
る。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の沸騰水形原子炉の運転方法に
よれば、過剰中性子の発生を減らしウラン２３５０節約
を図ることができ、また、プルトニウムの生成を助長す
ることができるので、燃料経済性を従来の沸騰水形原子
炉の運転方法に比較し大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料集合体の一実施例を示す外観図、第
２図は第１図に示す燃料集合体の燃料棒の配置を示づ横
断面図、第３図は本発明の一実施例の燃料集合体を示す
外観図、第４図は第３図の横断面図、第５図は本発明の
沸騰水形原子炉の運転方法の一実施例を説明Ｊるための
炉心の４半分を示す横断面図、第６図はバンドル燃焼度
と無限増倍率との関係を示すグラフ、第７図はシイタル
増分燃焼度と炉心余剰反応度との関係を示すグラフであ
る。 ６・・・・・・・・・・・・燃料棒 ７・・・・・・・・・・・・内側チャンネルボックス１
１・・・・・・・・・・・・外側チャンネルボックス代
理人弁理士　須　山　佐　− 第５図 国日口哩国［閣口厚山坦晒 バ′ンドル大託境度（αｄ／’ｔ） 第７図 サイクル増分太ざ煙度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１〉複数の燃料棒を収容してなる内側チャンネルボッ
   クスと、この内側チャンネルボックスを囲繞して着脱自
   在に配設される外側チャンネルボックスとからなる燃料
   集合体を炉心内に装荷するとともに、前記燃お１集合体
   の装荷から取り出しまでの運転期間中に少なくとも１回
   以上原子炉を一時的に停止し、前記燃料集合体から前記
   外側チャンネルボックスを取り外した後に再び運転を継
   続することを特徴とする沸騰水形原子炉の運転方法。