JPS6110791A - 原子炉運転方法 - Google Patents

原子炉運転方法

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JPS6110791A
JPS6110791A JP59130936A JP13093684A JPS6110791A JP S6110791 A JPS6110791 A JP S6110791A JP 59130936 A JP59130936 A JP 59130936A JP 13093684 A JP13093684 A JP 13093684A JP S6110791 A JPS6110791 A JP S6110791A
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秋雄 荒川
門田 一雄
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Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

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】 「産業上の利用分野」 本発明は、沸騰水型原子炉における制御棒のパターン交
換時の運転方法に関する。
「従来の技術」 沸騰水型(BWR型)原子力発電所では、燃料集合体1
体につき通常6〜8本程度の燃料棒にガドリニア等の可
燃性毒物を含有させている。ガドリニアは中性子を吸収
する能力を備えているが、中性子の照射を受けるに従っ
てこの能力が低下する。従ってBWR型原子力発電所の
出力運転時には、炉心の余剰反応度がまず燃焼初期にふ
いてこのガドリニア等の加燃性毒物の燃焼により増加す
ることになる。一方、燃焼度がある程度進んだ運転サイ
クル後半では、核分裂物質の減損が影響し、炉心の余剰
反応度が次第に減少してくる。
BWR型原子力発電所では、このような余剰反応度の時
間的変化に見合って、出力を一定に保つための運転を行
う必要がある。まず余剰反応度の上昇期には、制御棒パ
ターンを一定に保った状態で炉心の余剰反応度の増加に
見合って炉心流量を減少させる。これにより出力を一定
に保つようにする。炉心流量を規定の下限値まで低下さ
せた時点でも炉心の余剰反応度が増加するようになると
、制御棒を燃料集合体の間に挿入し、反応度の補償を行
う。
次に余剰反応度の下降する運転サイクル後半では、炉心
の余剰反応度の下降に従って炉心流量を増加させ、出力
を一定に保たせる。そして炉心流量が規定の上限値に到
達したら、この時点から制御棒を引き抜き出力を調整す
ることになる。
ところでこのような出力運転時の余剰反応度補償を行う
際に、制御棒パターンの変更が行われる。
この変更には大きく分けてパターン交換と呼ばれるもの
と、パターン調整と呼ばれるものがある。
ここでパターン交換とは、現状の制御棒パターンの属す
る制御棒弓1き抜きシーケンスと異なったシーケンス上
の制御棒パターンに移行することをいう。次にパターン
調整とは、変更後のパターンが現状の制御棒パターンと
同一制御棒引き抜きシーケンス上にあるが、引き抜き又
は挿入によって最後に燃料集合体に残される制御棒が異
なってくるような変更をいう。これらのパターン交換及
びパターン調整は、主に原子炉の余剰反応度を調整する
ために行われるが、燃料の燃焼分布を調整する必要から
行われることもある。すなわち同一制御棒パターンによ
る燃焼を継続すると、挿入された制御棒の周囲の燃料集
合体の燃焼が悪く、また制御棒の挿入されていない燃料
集合体の燃焼が進んで、いわゆる片燃えの状態になる。
これは燃料の燃焼効率上経済的とはいえない。そこでこ
のような場合にパターン調整を行って燃焼分布の調整を
行う。明細書の以下の部分ではこれらパターン交換とパ
ターン調整をまとめて、単にパターン交換と呼ぶことに
する。
さてBWR型原子炉では、例えばパターン交換を行う場
合のように炉心の出力分布の変更が伴うような作業を行
う場合には、炉心熱出力と炉心流量との関係の規制が行
われており、核燃料および各種機器の健全性の維持が図
られている。すなわち原子炉の運転は、規定された制限
範囲内で行われることが必要となっている。
また同、しく核燃料の健全性維持の観点から、出力分布
の変更は予めならし運転をした時点での出力分布(PC
エンベロープ)内でのみ自由な変更が許されている。ま
たこのPCエンベロープを越える出力上昇を行う場合に
は、次の出力上昇率を満すように出力を押えることが必
要であるとされている。
(i)通常時は0.l0KW/f t/hr (キロワ
ット/フット/アワー)以下であること。
(ii )どの4時間の出力上昇率の平均をとっても最
大0.11KW/f t/hr以下であること。
(iii )出力分布の変更は、■ステップが0.2K
W/ft/hr以下であること。
しかしながら従来行われた通常の制御棒操作では、制御
棒を最小2ノツチ単位でしか操作することができず、原
子炉の定格出力時では以上の条件を満足することができ
ない場合が多くなる。従って従来では、炉心出力を一旦
低下させてしまい、線出力密度がPCエンベロープを越
えないようにして、この後、制御棒のパターン交換を行
うことが通常行われていた。
また、通常運転時における適切な線出力密度の最大値(
MLHGR)が定められている。これは燃料ペレットの
膨張により、被覆管に過大な歪を与えないようにし、運
転時に異常な過渡変化が起きた場合にふいても、線屯力
密度が過渡時の限界値を超えないようにするためである
以上のような各種制限を満足させながらパターン交換を
行うために、運転上暫定運転管理(PCI○M R; 
Pre−conditioning Interium
Operation Management Reco
mendations )方案の採用が推奨されている
第3図はこのPCI OMR方案に基づいて従来の原子
炉運転方法を行った場合の炉出力の変化の一例を表わし
たものである。この図でパターン交換の開始される日(
横軸で日数0の日)まで原子炉の出力は100%となっ
ている。パターン交換の開始される点aから炉心流量を
低下させ、点すに到達した時点で、あるパターンAから
これと異なるパターンBに変更するためにパターンBの
制御棒を挿、入する。これにより出力は更に0点まで低
下する。これ以後、パターンAを構成する制御棒の一部
が引き抜かれ、出力は点dまで上昇する。
この後、前記した制限範囲内で出力が上昇するように炉
心流量の増加が行われる。
この後、点eから再び流量の制御が行われ、出力を点f
まで低下させる。そしてパターンAを構成する残りの制
御棒の引き抜きが行われる。出力はこれにより点gまで
上昇し、制御棒のパターンはBとなる。これ以後再び制
限範囲内で出力が上昇するように炉心流量の増加が行わ
れる。炉心流量が100%に復帰した点りで調整が終了
し、これ以後この出力に維持されることになる。
「発明が解決しようとする問題点」 このようなパターン交換は原子炉の1サイクルの運転中
に数回行われるが、この第3図に示したようなPCI 
OMR方案による運転を行うと、パターン交換時に出力
が低下し、稼動率が悪くなるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑み、出力の低下を最小限に
押えてパターン交換を行うことができる原子炉運転方法
を提供することをその目的とする。
「問題点を解決するための手段」 本発明では、微調整型制御棒駆動機構 (F  M  CRD  ; Pine  Motio
n  Control  Rod  ロrive)を用
いてPCエンベロープを越える領域で出力上昇率を所定
の制限範囲内に押える。また出力をほぼ定格レベルに保
ったまま、あるいは炉心流量を適宜低下させることによ
って出力低下を最小限に保ちながら、沸騰水型原子力発
電所の制御棒の入れ替えを行う。これにより、制御棒の
パターン交換時における各種制限を満足させた原子炉の
運転を行うことができる。
「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。
第1図は、制御棒パターンをパターンAからパターン已
に交換する場合にふける炉心流量を固定した際のMLH
GRマツプを表わしたものである。
図で左上隅がパターン変更の前の状態を表わしている。
すなわちパターンAを構成する制御棒がすべて挿入され
ており、パターンBを構成する制御棒はまだ1本も挿入
されていない。これに対して図の右下隅、はパターン変
更の後の状態を表わしている。ここではパターンAを構
成するすべての制御棒が引き抜かれており、パターンB
を構成する制御棒がすべて挿入されている。この図では
図の上から下にいくに従いパターンBを構成する制御棒
が挿入されており、左から右にいくに従ってパターンA
を構成する制御棒が引き抜かれている。
マツプ上に示された等高線は、各制御棒パターンに対応
させてMLHGR(最大線出力密度)の等しい点を炉心
3次元核特性コードによって計算し、これらを結んで作
成したものである。このうち網目で示した領域は、ML
HGRが燃料の健全性保障のための制限値(13,4K
W/f t)を超える領域である。
本実施例の原子炉運転方法では、理想的には原子炉の出
力を一切低下させることなくパターン交換を行う。これ
はパターンAの点からパターンBの点までMLHGRの
制限超過領域を通過しない、ような経路を求めればよい
。原子炉の出力を100%に維持させた状態でのパター
ン交換は、例えばパターンAに属する制御棒を1本引き
抜きながら、パターンBに属する制御棒を1本挿入しこ
のような手順を次々と繰り返すことで達成することがで
きる。
第2図で2つの実線で示された経路P1、P2は炉心流
量が一定の場合のこのような経路の例を表わしたもので
ある。パターンAの制御棒の引き抜き順序やパターンB
の制御棒の挿入順序を変えれば、これ以外の経路が実現
される場合があることはもちろんである。このような経
路選択でパターン交換の際におけるMLHGRの制限を
まず満足することができる。
ところで第1図では炉心流量を固定したが、これを変化
させるようにすれば経路の選択に幅が生じる。第2図で
斜線で示した領域は、第1図に示した制御棒操作マツプ
において炉心流量を許容範囲内で制御した場合を表わし
たものであり、炉心3次元核特性計算結果として経路選
択の許容範囲を2通りの経路P、 、P2 について表
わしたものである。
このようにパターン変更の経路に幅が存在することは、
裏返せば第1図に示す条件で適切な経路が存在しなくて
も、炉心流量の制御と併せればパターン交換の経路の設
定が可能であることを意味する。すなわち第1図でM 
L HG Rの制限値超過領域に相当する位置では、炉
心流量を適宜減少させ原子炉の出力を低下させて、制限
値に対する超過を防ぐことができる。
一般に出力を一定に保持したまま制御棒の交換を行う場
合には、第3図の実線で示した経路PI %P2 のよ
うに、固有値を一定に保った状態で制御棒の入れ替え操
作を行う必要がある。従ってこれらの経路P+ 、Pa
 のような理想的な経路を見出すことができない場合に
は、定格出力を完全に保持することができなくなる。し
かしながら流量の制御によって、出力の低下を最小限に
押えながら原子炉の効率的な運転を確保させることがで
きる。
次にこの本実施例における原子炉運転方法をとる場合の
、線出力密度変化率の制限について説明する。本発明で
もPCエンベロープを越えた場合には、線出力密度の変
化率が所定の値以下でなければならない。従来では制御
棒の挿入や引き抜きが2ノツチ単位で行われた。従って
これによる出力分布変化のインパクトを配慮して出力を
予め低下させた状態でパターン交換が行われた。本実施
例では数cm単位の制御棒の移動に代えて、数mm単位
でこれを行う。このような制御棒操作は、微調整型制御
棒駆動機構(FMCRD)として他の目的で既に提案さ
れているものである。
FMCRD方法による制御棒操作では、制御棒を従来と
比べてはるかにゆっくりと動かすことができ、PCエン
ベロープを越えた状態での出力上昇を既に説明した上昇
率以下にとどめることができる。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば従来の原子炉運転
方法における制限とされた■PCエンベロープの制限な
らびにPCエンベロープを越えて出力上昇、を行う場合
の線出力密度の変化率の制限や、■最大線出力密度の制
限、および■炉心熱出力と炉心流量の関係から生ずる制
限のいずれも満足させて、定格出力あるいはこれかられ
ずかに低下した出力でパターン交換を行うことができる
これにより原子炉の稼動率を大幅に向上させることがで
き、経済性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における制御棒のパターン交
換時のMLHGRマツプを表わした説明図、第2図はこ
の実施例におけるパターン交換時の固有値マツプを表わ
した説明図、第3図は従来の原子炉運転方法を表わした
説明図である。 出 願 人    日本原子力事業株式会社代  理 
 人      弁理士  山  内  梅  雄第1
図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 微調整型制御棒駆動機構を用いて、原子炉の出力上昇率
    を所定の制限範囲内に押さえると共に、出力をほぼ定格
    レベルに保ったまま、あるいは炉心流量を適宜低下させ
    ることによって定格レベルからの出力低下を最小限に保
    ちながら、沸騰水型原子力発電所の制御棒の入れ替えを
    逐次実行し、制御棒のパターンの交換を行うことを特徴
    とする原子炉運転方法。
JP59130936A 1984-06-27 1984-06-27 原子炉運転方法 Expired - Fee Related JPH0762714B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59120991A (ja) * 1982-12-28 1984-07-12 株式会社東芝 沸騰水形原子炉の制御棒パタ−ン変更方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59120991A (ja) * 1982-12-28 1984-07-12 株式会社東芝 沸騰水形原子炉の制御棒パタ−ン変更方法

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