JPS6381296A - 再分布効果を低減する制御棒 - Google Patents
再分布効果を低減する制御棒Info
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- JPS6381296A JPS6381296A JP61227045A JP22704586A JPS6381296A JP S6381296 A JPS6381296 A JP S6381296A JP 61227045 A JP61227045 A JP 61227045A JP 22704586 A JP22704586 A JP 22704586A JP S6381296 A JPS6381296 A JP S6381296A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Soil Working Implements (AREA)
- Springs (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
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〕
本発明は加圧水型原子炉の再分布効果を低減する制御棒
に関するものである。
に関するものである。
加圧水型原子炉（以下、ＰＷＲと略称する）の制御棒は
原子炉運転中に使用される制御用制御棒および原子炉停
止時に使用される停止用制御棒に分けられる。制御棒材
質は、中性子吸収効果るＡｇ −Ｉｎ −Ｃｄ、 ［（
ｆ、天然ほう素を使用したＢ、Ｃなどが使用されている
。また、ａ ｍ 、ｔｏ使用のＢ４Ｃ使用の制御棒を使
用する場合もある。
原子炉運転中に使用される制御用制御棒および原子炉停
止時に使用される停止用制御棒に分けられる。制御棒材
質は、中性子吸収効果るＡｇ −Ｉｎ −Ｃｄ、 ［（
ｆ、天然ほう素を使用したＢ、Ｃなどが使用されている
。また、ａ ｍ 、ｔｏ使用のＢ４Ｃ使用の制御棒を使
用する場合もある。
制御棒集合体の構造は第３図に示すようなものであり、
符号１に示す制御棒要素はステンレス鋼被覆管２の中に
第４図の符号３で示す中性子吸収材ペレットが充填され
ている。第４図は第３図のＥ−Ｅ線断面を示すものであ
る。ＰＷＲでは制御棒は圧力容器外に設置された制御棒
駆動装置に連絡された駆動軸によって炉心上部から炉心
内へ挿入される。原子炉！・リップ時には、駆動軸が駆
動装置より切離されて制御棒の自重により落下する。
符号１に示す制御棒要素はステンレス鋼被覆管２の中に
第４図の符号３で示す中性子吸収材ペレットが充填され
ている。第４図は第３図のＥ−Ｅ線断面を示すものであ
る。ＰＷＲでは制御棒は圧力容器外に設置された制御棒
駆動装置に連絡された駆動軸によって炉心上部から炉心
内へ挿入される。原子炉！・リップ時には、駆動軸が駆
動装置より切離されて制御棒の自重により落下する。
制御棒は、同一寸法の中性子吸収材ペレット３が下端よ
り炉心高さと同じ長さまで隙間なく充填されており、原
則として軸方向のどの位置でも中性子吸収効果は同一の
ように設計されている。
り炉心高さと同じ長さまで隙間なく充填されており、原
則として軸方向のどの位置でも中性子吸収効果は同一の
ように設計されている。
原子炉緊急停止時には、全出力運転状態から零出力状態
まで瞬時に変化するので、出力レベルに比例する、所謂
出力欠損という反応度が添加される。この反応度増加は
制御棒によって制御する必要がある。・この他に軸方向
出力分布が全出力運転状態から零出力状態になると第５
図の符号４の全出力運転状態の線から符号５の零出力状
態の線で示すように変化する。即ち、炉心上部での出力
分布が非常に大きくなる傾向がある。一方、全出力運転
状態で原子炉は運転されているので運転期間の末期にな
ると第５図の符号４に示すような分布に比例する燃焼度
分布となっている。即ち、炉心上部の方では燃焼が余り
進んでいない状態であり、保有反応度としては炉心平均
のものよりかなり高くなっている。従って、原子炉が停
止されると軸方向出力分布の再分布が第５図の５で示す
ように起こるため、炉心の反応度は再分布により増加す
ることになる。これを再分布効果という。
まで瞬時に変化するので、出力レベルに比例する、所謂
出力欠損という反応度が添加される。この反応度増加は
制御棒によって制御する必要がある。・この他に軸方向
出力分布が全出力運転状態から零出力状態になると第５
図の符号４の全出力運転状態の線から符号５の零出力状
態の線で示すように変化する。即ち、炉心上部での出力
分布が非常に大きくなる傾向がある。一方、全出力運転
状態で原子炉は運転されているので運転期間の末期にな
ると第５図の符号４に示すような分布に比例する燃焼度
分布となっている。即ち、炉心上部の方では燃焼が余り
進んでいない状態であり、保有反応度としては炉心平均
のものよりかなり高くなっている。従って、原子炉が停
止されると軸方向出力分布の再分布が第５図の５で示す
ように起こるため、炉心の反応度は再分布により増加す
ることになる。これを再分布効果という。
前記再分布効果は、運転期間の長さに比例して増加する
ので、炉心寿命末期で最も大きくなり、１００万ｋｗ１
ｇ気出カプラントでは約０．９％Δρもあり通常の＾ｇ
−Ｉｎ−Ｃｄ％ｉｌの制御棒体数では約８体に相当して
いた。従来の制御棒の設計では軸方向に同一の中性子吸
収効果があるようにしていたため、上記の再分布効果を
減少する点では無力であった。ａ ｍ Ｂｌｏ使用のＢ
←Ｃペレットの制御棒案内でも従来のものは軸方向に分
布させろことをせずに均一に分布させていたため同様に
再分布効果の抑制については無力であった。制御棒には
λｇ−（ｎ−Ｃｄ、 Ｉｆの他にＢ、Ｃペレットが使用
されているが、これらのどの吸収材もその中性子吸収効
果という点では大差がなく、その吸収効果を変えようと
すると制御棒の寸法を変えなければならず、構造的に複
雑となりすぎるという問題があった。
ので、炉心寿命末期で最も大きくなり、１００万ｋｗ１
ｇ気出カプラントでは約０．９％Δρもあり通常の＾ｇ
−Ｉｎ−Ｃｄ％ｉｌの制御棒体数では約８体に相当して
いた。従来の制御棒の設計では軸方向に同一の中性子吸
収効果があるようにしていたため、上記の再分布効果を
減少する点では無力であった。ａ ｍ Ｂｌｏ使用のＢ
←Ｃペレットの制御棒案内でも従来のものは軸方向に分
布させろことをせずに均一に分布させていたため同様に
再分布効果の抑制については無力であった。制御棒には
λｇ−（ｎ−Ｃｄ、 Ｉｆの他にＢ、Ｃペレットが使用
されているが、これらのどの吸収材もその中性子吸収効
果という点では大差がなく、その吸収効果を変えようと
すると制御棒の寸法を変えなければならず、構造的に複
雑となりすぎるという問題があった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、従来の
制御棒と異なり軸方向の中性子吸収効果を変化させて出
力分布再分布による反応度増加を起こさせないようにす
ることをねらっている。
制御棒と異なり軸方向の中性子吸収効果を変化させて出
力分布再分布による反応度増加を起こさせないようにす
ることをねらっている。
８．７Ｇペレツト中のほう素Ｂは天然にはＢ″が８０゜
２％、Ｂが１９．８％の割合で存在しており、中性子吸
収効果の大きいのはＢ１％方のみである。従って、Ｂ”
Ｏ割合を天然ほう素の１９．８％よりも高くした所謂濃
縮ＢＩ０ほう素であれば同じＢ、Ｃペレット寸法であっ
てもその中性子吸収効果を大幅に高めることができる。
２％、Ｂが１９．８％の割合で存在しており、中性子吸
収効果の大きいのはＢ１％方のみである。従って、Ｂ”
Ｏ割合を天然ほう素の１９．８％よりも高くした所謂濃
縮ＢＩ０ほう素であれば同じＢ、Ｃペレット寸法であっ
てもその中性子吸収効果を大幅に高めることができる。
本発明は、この濃縮’ Ｂ”ｌｆう素を使用したＢ、Ｃ
ペレットを制御棒のほぼ炉心上半分に相当するところに
充填することによって原子炉停止時に軸方向出力分布が
炉心上側で増加することを抑制し再分布効果による反応
度増加を現在よりも大幅に縮小した制御棒を提供せんと
するものである。
ペレットを制御棒のほぼ炉心上半分に相当するところに
充填することによって原子炉停止時に軸方向出力分布が
炉心上側で増加することを抑制し再分布効果による反応
度増加を現在よりも大幅に縮小した制御棒を提供せんと
するものである。
そのため本発明の再分布効果を低減する制御棒は、加圧
水型原子炉の炉心に挿入した制御棒要素のほぼ炉心上半
分に相当する部分に天然ほう素よりも人工的に濃縮した
Ｂ′を使用したＢ、Ｃペレットを充填し、ほぼ炉心下半
分に相当する部分に＾ｇ −Ｉｎ−Ｃｄ、 Ｈｆ、天然
ほう素を使用したＢ＋Ｃの内から選ばれた少なくとも１
種のペレットを充填する。
水型原子炉の炉心に挿入した制御棒要素のほぼ炉心上半
分に相当する部分に天然ほう素よりも人工的に濃縮した
Ｂ′を使用したＢ、Ｃペレットを充填し、ほぼ炉心下半
分に相当する部分に＾ｇ −Ｉｎ−Ｃｄ、 Ｈｆ、天然
ほう素を使用したＢ＋Ｃの内から選ばれた少なくとも１
種のペレットを充填する。
炉心寿命末期における再分布効果による反応度効果増約
０．９％Δρの大半を減少することができるので反応度
停止余裕がその分だけ増加する。
０．９％Δρの大半を減少することができるので反応度
停止余裕がその分だけ増加する。
以下、添付図に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す制御棒要素のペレット
を製造し、この濃縮Ｂ”６ｔ 用のＢ４ＣＣペレット７
制御棒要素のほぼ炉心上半分に相当するＡ部分に充填し
、それにより下側Ｂには従来の天然ほう素使用のＢｔｉ
、Ｃペレット７を充填する。１は制御棒要素、２はステ
ンレス鋼の被覆管である。
を製造し、この濃縮Ｂ”６ｔ 用のＢ４ＣＣペレット７
制御棒要素のほぼ炉心上半分に相当するＡ部分に充填し
、それにより下側Ｂには従来の天然ほう素使用のＢｔｉ
、Ｃペレット７を充填する。１は制御棒要素、２はステ
ンレス鋼の被覆管である。
前記構成により、制御棒反応度価値を上半分と下半分で
大幅にかつどの程度の濃縮Ｂρを使用するかによっであ
る程度自由に変化させることができる。従って、この制
御棒を使用すれば原子炉停止時に軸方向出力分布が炉心
上部で大きくなるという再分布効果を抑制することがで
き、この分の反応度増加約０．９％Δρを大幅に減少す
ることができろ。
大幅にかつどの程度の濃縮Ｂρを使用するかによっであ
る程度自由に変化させることができる。従って、この制
御棒を使用すれば原子炉停止時に軸方向出力分布が炉心
上部で大きくなるという再分布効果を抑制することがで
き、この分の反応度増加約０．９％Δρを大幅に減少す
ることができろ。
第２図は本発明の他の実施例を示す制御棒要素の一部縦
断した正面図である。制御棒要素１１のステンレス鋼被
覆管２の内部は下端より＾ｇ−Ｉｎ−Ｃｄペレット１２
充填部分、天然ほう素使用のＢ４ＣＣベレット光填部分
およびｉｇ！縮ＢＩｒ用のＢ、ｔＣペレット充填部分よ
り構成されている。
断した正面図である。制御棒要素１１のステンレス鋼被
覆管２の内部は下端より＾ｇ−Ｉｎ−Ｃｄペレット１２
充填部分、天然ほう素使用のＢ４ＣＣベレット光填部分
およびｉｇ！縮ＢＩｒ用のＢ、ｔＣペレット充填部分よ
り構成されている。
下部に充填されているＡｇ−Ｉｎ−Ｃｄベレット１２は
原子炉トリップ時に制御棒が自重で落下するスピードを
早くするために充填したものである。上部に充填されて
いる濃ｗＩＢ使用のＢｔ、Ｃペレット６は、ほぼ炉心上
半分に相当する長さを占め、炉心上半分Ｃでの制御棒価
値を下半分りよりも増加するために使用されている。こ
の実施例では、１００％ｉ！Ｉ縮Ｂｌ′使用の８％Ｃペ
レットを使用しているが、核設計計算によると制御棒価
値は天然ほう素使用の８９Ｃペレツトよりも約３０％増
加している。
原子炉トリップ時に制御棒が自重で落下するスピードを
早くするために充填したものである。上部に充填されて
いる濃ｗＩＢ使用のＢｔ、Ｃペレット６は、ほぼ炉心上
半分に相当する長さを占め、炉心上半分Ｃでの制御棒価
値を下半分りよりも増加するために使用されている。こ
の実施例では、１００％ｉ！Ｉ縮Ｂｌ′使用の８％Ｃペ
レットを使用しているが、核設計計算によると制御棒価
値は天然ほう素使用の８９Ｃペレツトよりも約３０％増
加している。
今、仮に停止用制御棒にこの制御棒要素を使用すると原
子炉停止時の制御棒全挿入状態に炉心上半分の方が制御
棒価値が約１．５％Δρはど下半分より増加している。
子炉停止時の制御棒全挿入状態に炉心上半分の方が制御
棒価値が約１．５％Δρはど下半分より増加している。
このことにより軸方向出力分布は炉心上部が抑制されて
第５図の４で示す全出力運転状態と同様なほぼ平坦な出
力分布となり出力分布の再分布による反応度増加は非常
に小さいものとなる。通常の寿命末期での再分布効果は
反応度にして約０．９％Δρ程度あり、制御棒価値とし
ては約８体の制御棒に相当するので上記実施例のような
制御棒を使用すると制御棒を約８体程度減少できる可能
性がある。
第５図の４で示す全出力運転状態と同様なほぼ平坦な出
力分布となり出力分布の再分布による反応度増加は非常
に小さいものとなる。通常の寿命末期での再分布効果は
反応度にして約０．９％Δρ程度あり、制御棒価値とし
ては約８体の制御棒に相当するので上記実施例のような
制御棒を使用すると制御棒を約８体程度減少できる可能
性がある。
尚、第１図及び第２図の実施例では濃縮Ｂ”（７）パー
セントを調整および濃縮Ｂ：′使用Ｂ、Ｃペレットの長
さを調整することによって炉心上半分と下半分の制御棒
価値を変化させることができ、いろいろいな種類の炉心
の再分布効果を望ましいように抑制することができる。
セントを調整および濃縮Ｂ：′使用Ｂ、Ｃペレットの長
さを調整することによって炉心上半分と下半分の制御棒
価値を変化させることができ、いろいろいな種類の炉心
の再分布効果を望ましいように抑制することができる。
また、制御棒の炉心上半分相当の部分に中性子吸収材Ａ
ｇ−Ｉｎ−Ｃｄ又はＩｌｌを詰め、それ以下にはジルカ
ロイ又はステンレス鋼などを詰めて上記と同様の効果を
もたせることもできる。
ｇ−Ｉｎ−Ｃｄ又はＩｌｌを詰め、それ以下にはジルカ
ロイ又はステンレス鋼などを詰めて上記と同様の効果を
もたせることもできる。
以上詳細に説明した本発明の制御棒を使用することによ
り下記の如き効果を奏する。
り下記の如き効果を奏する。
記
■ 原子炉停止時の軸方向出力分布が全出力運転状態の
ものと同様に平坦化されるため軸方向出力分布の再分布
効果を大幅に低減できるので、この再分布効果による反
応度増加が減少し、その反応度に相当するだけ制御棒必
要体数を減少することができる。標準的な１００万ｋｗ
Ｔ１気出カプラントでは、約５０体の制御棒のうち約８
体程度の削減が期待できるので大幅な建設費の削減とな
る。
ものと同様に平坦化されるため軸方向出力分布の再分布
効果を大幅に低減できるので、この再分布効果による反
応度増加が減少し、その反応度に相当するだけ制御棒必
要体数を減少することができる。標準的な１００万ｋｗ
Ｔ１気出カプラントでは、約５０体の制御棒のうち約８
体程度の削減が期待できるので大幅な建設費の削減とな
る。
■ 前記のようにして削減した制御棒体数をプルトニウ
ム再利用時の制御棒増加にまわすことおよび負荷追従用
制御棒増設分にまわすことなども可能となる。
ム再利用時の制御棒増加にまわすことおよび負荷追従用
制御棒増設分にまわすことなども可能となる。
■ 停止状態から起こる主蒸気管破断事故などでも、軸
方向出力分布が、ＤＮＢＲ（核沸騰限界比）などで安全
余裕の少ない炉心上部で抑制されるので、より安全側の
結果を与えることなる。
方向出力分布が、ＤＮＢＲ（核沸騰限界比）などで安全
余裕の少ない炉心上部で抑制されるので、より安全側の
結果を与えることなる。
■ 濃縮Ｂｌｏほう素使用のＢ、Ｃペレットを全長にわ
たって均一に充填した制御棒では、制御棒価値自体は増
加するが、再分布効果の抑制ができないので高価な濃縮
Ｂ”＜ｆう素を多量に使う割にはむしろ制御棒必要体数
をあまり削減できなかった。本発明であれば濃縮ＢＩＯ
ほう素の使用量は半分以下でより以上の効果が期待でき
、極めて効率的である。
たって均一に充填した制御棒では、制御棒価値自体は増
加するが、再分布効果の抑制ができないので高価な濃縮
Ｂ”＜ｆう素を多量に使う割にはむしろ制御棒必要体数
をあまり削減できなかった。本発明であれば濃縮ＢＩＯ
ほう素の使用量は半分以下でより以上の効果が期待でき
、極めて効率的である。
第１図は本発明の一実施例を示す制御棒要素の一部縦断
した正面図、第２図は本発明の他の実施例を示す制御棒
要素の一部縦断した正面図、第３図は制御棒集合体の正
面図、第４図は第３図のＥ−Ｅ線断面図、第５図は軸方
向出力分布の変化を示すグラフ（平均出力を１．０に規
格化している）である。 １．１１ 制御棒要素、２ ・被覆管、３・・・ペレッ
ト、６・・濃縮ＢＩＱ使用のＢｔ、Ｃベレット、７・・
天然ほう素使用のＢ、Ｃペレット、１２−・Ａｇ −Ｉ
ｎ −Ｃｄペレッ ト。 特許出願人 三菱原子カニ業株式会社代理人 弁理士
佐 藤 英 昭 ＄２祠 ”
した正面図、第２図は本発明の他の実施例を示す制御棒
要素の一部縦断した正面図、第３図は制御棒集合体の正
面図、第４図は第３図のＥ−Ｅ線断面図、第５図は軸方
向出力分布の変化を示すグラフ（平均出力を１．０に規
格化している）である。 １．１１ 制御棒要素、２ ・被覆管、３・・・ペレッ
ト、６・・濃縮ＢＩＱ使用のＢｔ、Ｃベレット、７・・
天然ほう素使用のＢ、Ｃペレット、１２−・Ａｇ −Ｉ
ｎ −Ｃｄペレッ ト。 特許出願人 三菱原子カニ業株式会社代理人 弁理士
佐 藤 英 昭 ＄２祠 ”
Claims (1)
- 加圧水型原子炉の炉心に挿入した制御棒要素のほぼ炉心
上半分に相当する部分に天然ほう素よりも人工的に濃縮
したＢ＾１＾０を使用したＢ＿４Ｃペレットを充填し、
ほぼ炉心下半分に相当する部分にＡｇ−Ｉｎ−Ｃｄ、Ｈ
ｆ、天然ほう素を使用したＢ＿４Ｃの内から選ばれた少
なくとも１種のペレットを充填したことを特徴とする再
分布効果を低減する制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227045A JPS6381296A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 再分布効果を低減する制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227045A JPS6381296A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 再分布効果を低減する制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6381296A true JPS6381296A (ja) | 1988-04-12 |
Family
ID=16854660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227045A Pending JPS6381296A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 再分布効果を低減する制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6381296A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1039072A (ja) * | 1996-07-18 | 1998-02-13 | Hitachi Ltd | 沸騰水型原子炉用制御棒及び沸騰水型原子炉炉心 |
| CN104704574A (zh) * | 2012-03-12 | 2015-06-10 | 阿拉法股份有限公司 | 用于回收核控制棒的方法以及回收的控制棒部分 |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP61227045A patent/JPS6381296A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1039072A (ja) * | 1996-07-18 | 1998-02-13 | Hitachi Ltd | 沸騰水型原子炉用制御棒及び沸騰水型原子炉炉心 |
| CN104704574A (zh) * | 2012-03-12 | 2015-06-10 | 阿拉法股份有限公司 | 用于回收核控制棒的方法以及回收的控制棒部分 |
| JP2015522792A (ja) * | 2012-03-12 | 2015-08-06 | アレヴァ インコーポレイテッド | 原子炉制御棒のリサイクル方法およびリサイクルされた制御棒のセクション |
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