JP2003075575A - Boiling water reactor and operation method thereof - Google Patents

Boiling water reactor and operation method thereof

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JP2003075575A
JP2003075575A JP2001267809A JP2001267809A JP2003075575A JP 2003075575 A JP2003075575 A JP 2003075575A JP 2001267809 A JP2001267809 A JP 2001267809A JP 2001267809 A JP2001267809 A JP 2001267809A JP 2003075575 A JP2003075575 A JP 2003075575A
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JP
Japan
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fuel
water
reactor
boiling water
core
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Application number
JP2001267809A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Fujimura
幸治 藤村
Masaya Otsuka
雅哉 大塚
Junichi Yamashita
淳一 山下
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an operation method of a boiling water reactor having a super long life reactor core slow in response to a transient event through an operation period while suppressing the degree of excessive reaction. SOLUTION: In the case of 100% heavy water, the absolute value of void reactivity in an initial state of combustion is as small as about 0.55 $, but the void reactivity is transferred to positive side by the accumulation of<239> Pu generated by neutron capture reaction of<238> U or nuclear fission product according to combustion. Therefore, light water is mixed to the heavy water according to the increase in number of operation years, and its mixing ratio is gradually increased, whereby the neutron spectrum is softened to suppress the increase in positive void reactivity. The light water mixing ratio in coolant is set to 4% in the number of operation years ranging from 0 to 4, 12.5% from 4 to 8, 24% from 8 to 12, 40% from 12 to 16, and 70% from 16 to 20. Accordingly, the void reactivity can be kept at 1 $ or less throughout the operation period.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉に
係り、特に、超長寿命運転可能な沸騰水型原子炉及びそ
の運転方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boiling water nuclear reactor, and more particularly to a boiling water nuclear reactor capable of operating for a very long life and its operating method.

【0002】[0002]

【従来の技術】軽水を減速材及び冷却材とし、濃縮ウラ
ン酸化物燃料を用いる沸騰水型軽水炉等の商用発電炉で
は、(文献1)「核燃料管理の方法と解析」、エッチ・ダ
ブリュー・グレイブス著、三神、関本訳、現代工学社
(1983年)、pp.275―280に記載されているよ
うに、各運転サイクル毎に燃料集合体の一部を新燃料と
交換するバッチ交換方式が採用されている。そして、現
行軽水炉の連続運転期間は1年程度である。
2. Description of the Related Art In commercial power reactors such as boiling water type light water reactors that use enriched uranium oxide fuel with light water as a moderator and a coolant, (Reference 1) "Nuclear Fuel Management Method and Analysis", Etch W. Graves Author, Mikami, Sekimoto Translation, Hyundai Engineering Co.
(1983), pp.275-280, a batch exchange system is adopted in which a part of the fuel assembly is exchanged with fresh fuel in each operation cycle. And the continuous operation period of the current LWR is about one year.

【0003】また、運転中に燃料(シード)を軸方向に
移動するシード・ブランケットの概念を用いる水冷却増
殖炉のアイデア(文献2)「ア・ヘビー・ウォーター・
ブリーダー・コンセプチャル・コアー・デザイン」が、
文献EPRI NP-2176, Project 712-1, Final Report, 198
0年12月 (A.Radkowsky et. al.,: A Heavy Water Breed
er Conceptual Core Design)に示されている。
Further, the idea of a water-cooled breeder reactor using the concept of a seed blanket in which fuel (seed) is moved in the axial direction during operation (Reference 2) "A Heavy Water."
Breeder Conceptual Core Design ”
References EPRI NP-2176, Project 712-1, Final Report, 198
Dec. 0 (A.Radkowsky et. Al.,: A Heavy Water Breed
er Conceptual Core Design).

【0004】この文献2においては、減速材対燃料の体
積比VM/VFを0.5〜0.6とし、重水を減速材(かつ
冷却材)として用いることによって燃料増殖が可能とさ
れている。また、この文献2においては、温度係数を適
切な値に保つために、減速材に軽水を20%混入してい
る。
In this document 2, the volume ratio VM / VF of moderator to fuel is set to 0.5 to 0.6, and heavy water is used as a moderator (and a coolant) to enable fuel multiplication. . Further, in this document 2, 20% of light water is mixed in the moderator in order to keep the temperature coefficient at an appropriate value.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、現行軽水炉の連続運転期間は1年程度であるが、
連続運転期間を10年以上として、そのプラントの寿命
中にあっては、燃料交換が不要若しくは1〜2回程度で
済む炉心が実現出来れば稼動率向上に加えて、燃料運用
の簡素化、核不拡散性向上が可能である。そこで、軽水
炉システムで実用化され使用実績が最も豊富な軽水冷却
材(H2O)、濃縮ウラン酸化物燃料(UO2)を用いて運転期
間の大幅な延長をはかるためには、ウランの濃縮度を増
加する必要がある。しかしながら、ウランの濃縮度を増
加させると、その結果、初期の余剰反応度が大きくなる
ので、可燃性毒物(ガドリニア)混入ロッドの増大や、
ガドリニア濃度増加、制御棒価値・本数の増加等の設計
対策が必要となり、燃料経済性が損なわれたり、プラン
ト建設費が増加する可能性がある。また、ウラン濃縮度
の限界又は制限によって到達可能な運転期間も限られた
ものとなる。
By the way, as described above, the continuous operation period of the existing light water reactor is about one year,
The continuous operation period is 10 years or more, and if the core that does not require refueling or can be completed once or twice during the life of the plant is realized, in addition to improving the operating rate, simplifying fuel operation, Non-diffusivity can be improved. Therefore, in order to significantly extend the operation period by using light water coolant (H 2 O) and enriched uranium oxide fuel (UO 2 ) that have been practically used in light water reactor systems and have the most experience in use, uranium enrichment is required. It is necessary to increase the degree. However, if the enrichment of uranium is increased, as a result, the initial excess reactivity increases, so that the number of rods mixed with burnable poison (gadolinia) increases,
Design measures such as gadolinia concentration increase and control rod value / number increase are required, which may impair fuel economy and increase plant construction costs. In addition, the operating period that can be reached is also limited due to the limit or limitation of the uranium enrichment.

【0006】また、上記文献2に記載された技術におい
ては、減速材に軽水を20%混入して冷却材温度係数を
負としているが、軽水の混入率を20%と一定としてい
るため、運転に伴うプルトニウムの生成や、核分裂生成
物(FP:Fission Product)の蓄積によってボイド反応
度係数(冷却材温度係数)の絶対値が減少する。このた
め、過渡時の炉心の挙動が燃焼に伴い変化してしまうた
め、望ましいものではない。
Further, in the technique described in the above-mentioned document 2, the cooling medium temperature coefficient is made negative by mixing 20% of light water into the moderator, but since the mixing ratio of light water is kept constant at 20%, The absolute value of the void reactivity coefficient (coolant temperature coefficient) decreases due to the generation of plutonium and the accumulation of fission products (FP). For this reason, the behavior of the core during transition changes with combustion, which is not desirable.

【0007】本発明の目的は、実績の豊富な水(重水)−
濃縮UO2を用いて、余剰反応度の増加を抑制しつつ運転
期間を通じて過渡事象に対する応答が緩慢な超長寿命炉
心を有する沸騰水型原子炉及びその運転方法を実現する
ことである。
The object of the present invention is to obtain water (heavy water) with a proven track record.
It is intended to realize a boiling water reactor having an ultra-long-life core having a slow response to a transient event throughout the operation period while suppressing an increase in surplus reactivity by using enriched UO 2 , and an operating method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。 (1)稠密格子燃料を配置した燃料集合体を装荷する沸
騰水型原子炉の運転方法において、原子炉の運転初期
は、重水を冷却材とし、運転時間の経過に従って、上記
重水に軽水を混入し、重水に対する軽水の混入割合を運
転時間の増加に伴い徐々に増加する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. (1) In a method of operating a boiling water reactor in which a fuel assembly in which a dense lattice fuel is arranged is loaded, heavy water is used as a coolant in the initial operation of the reactor, and light water is mixed with the heavy water as the operating time elapses. However, the mixing ratio of light water to heavy water gradually increases as the operating time increases.

【0009】(2)好ましくは、上記(1)において、
上記軽水の混入率は、ボイド反応度が1$以下となるよ
うに決定される。
(2) Preferably, in the above (1),
The mixing ratio of light water is determined so that the void reactivity is 1 $ or less.

【0010】(3)また、好ましくは、上記(1)又は
(2)において、稠密格子燃料の燃料物質は濃縮ウラン
である。
(3) Further, preferably, in the above (1) or (2), the fuel material of the dense lattice fuel is enriched uranium.

【0011】(4)また、好ましくは、上記(1)、
(2)又は(3)において、装荷する燃料集合体は、燃
料物質を封入する燃料棒と、クラスター状に束ねた制御
棒を炉心上部から出し入れするための案内管を有し、上
記クラスター状に束ねた制御棒は、中性子吸収物質を封
入した中性子吸収物質領域と、この中性子吸収物質領域
より先端側にあり、上記中性子吸収物質よりも中性子吸
収断面積が小さい水排除領域とを有し、原子炉の通常運
転時には上記制御棒の水排除領域を炉心燃料領域に挿入
し、原子炉停止時には上記中性子吸収物質領域を炉心燃
料領域に挿入する。
(4) Preferably, the above (1),
In (2) or (3), the fuel assembly to be loaded has a fuel rod for enclosing the fuel substance and a guide tube for inserting and removing the control rods bundled in a cluster from the upper core, The bundled control rods have a neutron absorbing substance region in which a neutron absorbing substance is enclosed, and a water exclusion region having a smaller neutron absorbing cross-sectional area than the neutron absorbing substance, which is on the tip side of the neutron absorbing substance region, The water exclusion region of the control rod is inserted into the core fuel region during normal operation of the reactor, and the neutron absorbing substance region is inserted into the core fuel region during reactor shutdown.

【0012】(5)また、好ましくは、上記(1)、
(2)、(3)又は(4)において、上記燃料集合体と
前記燃料集合体との間隙に、各燃料集合体内を下方から
上方に流れる冷却材を分離するための仕切板を設置し、
この仕切板に可燃性毒物を添加する。
(5) Further, preferably, the above (1),
In (2), (3) or (4), a partition plate for separating the coolant flowing upward from below in each fuel assembly is installed in the gap between the fuel assembly and the fuel assembly,
Combustible poisons are added to this partition.

【0013】(6)稠密格子燃料を配置した燃料集合体
を装荷する沸騰水型原子炉において、 重水を炉心に補
給するための重水補給手段と、重水と軽水とを混合して
炉心に供給するための軽水混合注入手段とを備え、原子
炉の運転初期は、重水を冷却材とし、運転時間の経過に
従って、上記重水に軽水を混入し、重水に対する軽水の
混入割合を運転時間の増加に伴い徐々に増加する。
(6) In a boiling water nuclear reactor loaded with a fuel assembly in which a dense lattice fuel is arranged, heavy water replenishing means for replenishing heavy water to the core and heavy water and light water are mixed and supplied to the core. In the early stage of operation of the nuclear reactor, heavy water is used as a coolant, and light water is mixed with the above-mentioned heavy water as the operating time elapses. Gradually increase.

【0014】(7)好ましくは、上記(6)において、
上記軽水の混入率は、ボイド反応度が1$以下となるよ
うに決定される。
(7) Preferably, in the above (6),
The mixing ratio of light water is determined so that the void reactivity is 1 $ or less.

【0015】(8)また、好ましくは、上記(6)又は
(7)において、稠密格子燃料の燃料物質は濃縮ウラン
である。
(8) Further, preferably, in the above (6) or (7), the fuel substance of the dense lattice fuel is enriched uranium.

【0016】(9)また、好ましくは、上記(6)、
(7)又は(8)において、装荷する燃料集合体は、燃
料物質を封入する燃料棒と、クラスター状に束ねた制御
棒を炉心上部から出し入れするための案内管を有し、上
記クラスター状に束ねた制御棒は、中性子吸収物質を封
入した中性子吸収物質領域と、この中性子吸収物質領域
より先端側にあり、上記中性子吸収物質よりも中性子吸
収断面積が小さい水排除領域とを有し、原子炉の通常運
転時には上記制御棒の水排除領域を炉心燃料領域に挿入
し、原子炉停止時には上記中性子吸収物質領域を炉心燃
料領域に挿入する。
(9) Further, preferably, the above (6),
In (7) or (8), the fuel assembly to be loaded has a fuel rod for enclosing the fuel substance, and a guide tube for putting in and out the control rods bundled in a cluster shape from the upper part of the core. The bundled control rods have a neutron absorbing substance region in which a neutron absorbing substance is enclosed, and a water exclusion region having a smaller neutron absorbing cross-sectional area than the neutron absorbing substance, which is on the tip side of the neutron absorbing substance region, The water exclusion region of the control rod is inserted into the core fuel region during normal operation of the reactor, and the neutron absorbing substance region is inserted into the core fuel region during reactor shutdown.

【0017】(10)また、好ましくは、上記(6)、
(7)、(8)又は(9)において、上記燃料集合体と
前記燃料集合体との間隙に、各燃料集合体内を下方から
上方に流れる冷却材を分離するための仕切板を設置し、
この仕切板に可燃性毒物が添加される。重水100%の
場合、燃焼初期におけるボイド反応度の絶対値は小さい
が、燃焼に伴い燃料の中性子捕獲反応によって生成され
る核分裂生成物等の蓄積によってボイド反応度は正側に
移行する。そこで、運転年数の増加に伴い、重水に軽水
を混入していき、その混入割合を徐々に増大する事によ
って中性子スペクトルを軟化して正のボイド反応度の増
大を抑制する。これにより、運転期間を通じてボイド反
応度を1$以下に保つ事が可能となる。
(10) Further, preferably, the above (6),
In (7), (8) or (9), a partition plate for separating a coolant flowing upward from below in each fuel assembly is provided in a gap between the fuel assembly and the fuel assembly,
Combustible poisons are added to this partition. In the case of 100% heavy water, the absolute value of the void reactivity at the initial stage of combustion is small, but the void reactivity shifts to the positive side due to the accumulation of fission products and the like produced by the neutron capture reaction of the fuel during combustion. Therefore, as the number of years of operation increases, light water is mixed with heavy water, and the mixing ratio is gradually increased to soften the neutron spectrum and suppress an increase in positive void reactivity. This makes it possible to keep the void reactivity below 1 $ throughout the operation period.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。本発明の第1の実施形態であ
る沸騰水型原子炉では、図4に示す燃料集合体40と、
図5に示す燃料集合体50との2種類の燃料集合体を装
荷する。図4は第1の燃料集合体40の垂直(a)及び
水平断面(b)図である。図4において、燃料集合体4
0は、外径11.7mmの燃料棒45(391本)と、
燃料棒45を固定、支持するための6本のタイロッド4
6と、タイロッド46を固定するための上部タイプレー
ト48及び下部タイプレート49と、燃料棒45どおし
の間隔を保持するための7段のグリッドスペーサ47と
を備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the boiling water reactor which is the first embodiment of the present invention, the fuel assembly 40 shown in FIG.
Two types of fuel assemblies including the fuel assembly 50 shown in FIG. 5 are loaded. FIG. 4 is a vertical (a) and horizontal sectional (b) view of the first fuel assembly 40. In FIG. 4, the fuel assembly 4
0 is a fuel rod 45 (391 pieces) having an outer diameter of 11.7 mm,
Six tie rods 4 for fixing and supporting the fuel rod 45
6, an upper tie plate 48 and a lower tie plate 49 for fixing the tie rods 46, and a seven-stage grid spacer 47 for maintaining a space between the fuel rods 45.

【0019】燃料棒45は、三角格子状に稠密配置され
(稠密格子燃料)、その内部には、濃縮UO2のペレット
が充填されている。そして、濃縮UO2のペレットの上方
には、輸送時における燃料ペレットの固定や燃料ペレッ
トの膨張等を吸収するためのばね42が備えられ、燃料
ペレット内の核分裂によって発生するガス状の核分裂生
成物を収納するためのガスプレナム44が設けられてい
る。燃料ペレットを内包する領域の長さは約120cm
である。冷却材は燃料集合体40の下方(図4の下方)
より流入し、大部分は燃料棒45と燃料棒45との間を
通って上部から流出する。従来の沸騰水型原子炉の燃料
集合体のように、チャンネルボックスが無いので、冷却
材の一部は、横方向にも流れ、隣接燃料集合体にも流入
する。
The fuel rods 45 are densely arranged in the shape of a triangular lattice (dense lattice fuel), and the interior of the fuel rods 45 is filled with pellets of concentrated UO 2 . Above the pellets of the concentrated UO 2 , a spring 42 for absorbing the fixation of the fuel pellets and the expansion of the fuel pellets during transportation is provided, and a gaseous fission product generated by the nuclear fission in the fuel pellets is provided. A gas plenum 44 is provided for storing the gas. The length of the area containing the fuel pellets is about 120 cm
Is. The coolant is below the fuel assembly 40 (below in FIG. 4).
More inflow, and most of it flows out between the fuel rods 45 and 45 from the upper part. Unlike the conventional boiling water reactor fuel assemblies, since there is no channel box, some of the coolant flows laterally as well as into adjacent fuel assemblies.

【0020】燃料棒45と燃料棒45との間隔は1.3
mmである。上述した構造の燃料集合体40を原子炉に
装荷した場合の集合体ピッチは約26cmとなる。図5
は第2の燃料集合体50の垂直(a)及び水平断面
(b)図である。この燃料集合体50は、図4に示した
第1の燃料集合体40において、燃料棒45の内の55
本をクラスター型の制御棒を挿入するための案内管51
と置き換えたものである。
The distance between the fuel rods 45 and the fuel rods 45 is 1.3.
mm. When the fuel assembly 40 having the above-mentioned structure is loaded in the reactor, the assembly pitch is about 26 cm. Figure 5
FIG. 3A is a vertical (a) and horizontal sectional view (b) of the second fuel assembly 50. This fuel assembly 50 corresponds to 55 of the fuel rods 45 in the first fuel assembly 40 shown in FIG.
Guide tube 51 for inserting a cluster type control rod into a book
It is replaced with.

【0021】後述するように、重水を冷却材として用い
る場合、反応度のボイド率依存性が非常に小さいので、
炉心の軸方向の出力分布はほぼコサイン形状となる。
As will be described later, when heavy water is used as a coolant, the reactivity has a very small void ratio dependency.
The power distribution in the axial direction of the core has a substantially cosine shape.

【0022】従って、制御棒は、下方向から挿入する現
行の沸騰水型軽水炉とは異なり、本発明に係る重水炉に
おいては、炉心上部挿入方式を採用する。燃料棒45の
寸法、集合体ピッチは第1の燃料集合体40と同じであ
る。ここで、図6に示すように、クラスター型の制御棒
63は、制御棒駆動機構(図示せず)と繋がる連結部6
1から出たアーム62の先端に接続されている。
Therefore, unlike the existing boiling water type light water reactor in which the control rod is inserted from below, the heavy water reactor according to the present invention adopts the upper core insertion method. The dimensions of the fuel rods 45 and the assembly pitch are the same as those of the first fuel assembly 40. Here, as shown in FIG. 6, the cluster-type control rod 63 has a connecting portion 6 that is connected to a control rod drive mechanism (not shown).
It is connected to the tip of the arm 62 extending from 1.

【0023】クラスター型の制御棒63は、B4Cペレッ
トが内包される中性子吸収物質領域64と、その先端部
分に設けられ、中性子吸収物質よりも吸収断面積が小さ
な水排除領域65と、中性子吸収物質を固定するための
ばね66と、B−10の(n、α)反応によって生じるHe
を収納するためのガスプレナム67とを備えている。
The cluster-type control rod 63 includes a neutron absorbing substance region 64 in which the B 4 C pellet is contained, a water exclusion region 65 provided at the tip portion thereof and having a smaller absorption cross section than the neutron absorbing substance, and a neutron absorbing region. He generated by the (n, α) reaction of B-10 with the spring 66 for fixing the absorbing substance
And a gas plenum 67 for accommodating the gas.

【0024】本発明の第1の実施形態である原子炉の通
常運転中には、クラスター型制御棒63の水排除領域6
5を炉心領域に挿入し、原子炉停止時や異常時には制御
棒63の中性子吸収物質領域64全てを炉心領域に挿入
する。
During normal operation of the reactor according to the first embodiment of the present invention, the water exclusion area 6 of the cluster type control rod 63 is
5 is inserted into the core region, and at the time of reactor shutdown or abnormality, the entire neutron absorbing material region 64 of the control rod 63 is inserted into the core region.

【0025】これによって、炉心平均の冷却材対燃料体
積比を小さく出来るので、内部転換比を向上できる。
As a result, the core-average coolant-fuel volume ratio can be reduced, and the internal conversion ratio can be improved.

【0026】なお、余剰反応度を制御するため、通常運
転時においても、一部のクラスター型制御棒63の中性
子吸収物質領域64は、軸方向の炉心燃料領域内に挿入
される。
In order to control the excess reactivity, the neutron absorbing material region 64 of some of the cluster type control rods 63 is inserted into the axial core fuel region even during normal operation.

【0027】図7は、本発明の第1の実施形態である沸
騰水型原子炉の炉心水平断面図である。図7において、
炉心70は、ウラン濃縮度13.1wt%の内側炉心燃
料集合体を91体、ウラン濃縮度18.4wt%の外側
炉心燃料集合体を60体の合計151体を備え、炉心平均
のウラン濃縮度は15.2wt%である。なお、炉心7
0の等価直径は約3.4mである。内側炉心燃料集合体
のうち、制御棒案内管51の無い第1の燃料集合体71
は15体で残りの76体が制御棒案内管51を有する第
2の燃料集合体72である。また、外側炉心燃料集合体
のうち、制御棒案内管51の無い第1の燃料集合体73
は45体で残りの15体が制御棒案内管51を有する第2の
燃料集合体74である。
FIG. 7 is a horizontal sectional view of the core of the boiling water reactor according to the first embodiment of the present invention. In FIG.
The core 70 includes 91 inner uranium enrichment 13.1 wt% inner core fuel assemblies and 60 uranium enrichment 18.4 wt% outer core fuel assemblies, totaling 151 uranium enrichment cores. Is 15.2 wt%. The core 7
The equivalent diameter of 0 is about 3.4 m. Of the inner core fuel assemblies, the first fuel assembly 71 without the control rod guide tube 51.
Is the second fuel assembly 72 having the control rod guide tube 51 and the remaining 76. Further, of the outer core fuel assemblies, the first fuel assembly 73 without the control rod guide tube 51
Is the second fuel assembly 74 having 45 bodies and the remaining 15 bodies having the control rod guide tube 51.

【0028】炉心全体で見た平均の冷却材対燃料体積比
は約0.5であり、現行軽水炉の4分の1程度と小さ
く、原子炉の電気出力は15万kWである。
The average coolant-to-fuel volume ratio of the entire core is about 0.5, which is as small as about a quarter of the current light water reactor, and the electric output of the nuclear reactor is 150,000 kW.

【0029】図2は、本発明の第1の実施形態である原
子炉を重水100%で運転した場合の中性子無限増倍率
の燃焼変化と、軽水冷却で運転した場合の中性子無限増
倍率の燃焼変化とを比較するグラフである。なお、冷却
材の平均ボイド率は約42%である。図2において、重
水100%で運転する場合を実線22で示し、軽水10
0%で運転する場合を破線21で示す。重水100%で
運転する場合22は、軽水100%で運転する場合21
と比べて、内部転換比が大きくなるため初期の余剰反応
度も大幅に小さく、また運転期間も延びて、軽水の場合
の14年と比較して、20年間燃料無交換運転が可能と
なる。
FIG. 2 shows the combustion change of infinite neutron multiplication factor when the reactor of the first embodiment of the present invention is operated at 100% heavy water and the combustion change of infinite neutron multiplication factor when operated at light water cooling. It is a graph which compares with a change. The average void fraction of the coolant is about 42%. In FIG. 2, the case of operating with 100% heavy water is shown by the solid line 22 and the light water 10
A case of operating at 0% is shown by a broken line 21. 21 when operating with 100% heavy water, 21 when operating with 100% light water
Compared with the above, the internal conversion ratio becomes large, so that the initial excess reactivity is significantly small, and the operation period is extended, so that the fuel-free operation can be performed for 20 years as compared with 14 years in the case of light water.

【0030】軽水100%で20年間臨界を維持するに
は、濃縮度を増加すると共に、炉停止余裕を確保するた
めに可燃性毒物を用いる必要がある。これは重水の減速
能が軽水と比べて小さいことに起因している。
In order to maintain the criticality for 20 years with 100% light water, it is necessary to increase the degree of enrichment and to use burnable poisons in order to secure a margin for reactor shutdown. This is because the deceleration capacity of heavy water is smaller than that of light water.

【0031】[0031]

【表1】 ただし、表1において、ξは、中性子1回衝突当たりの
エネルギー(レサジー)の低下量であり、Σsは、巨視
的散乱断面積である。また、Σaは、巨視的吸収断面積
である。表1に示すように、重水の中性子減速能(減速
能力の指標)が軽水の約9分の1と小さいため、炉心平
均の中性子のエネルギーが大きくなり、内部転換比が大
きくなる。
[Table 1] However, in Table 1, ξ is the amount of reduction in energy (resergy) per neutron collision, and Σs is a macroscopic scattering cross section. Further, Σa is a macroscopic absorption cross section. As shown in Table 1, since the neutron moderating ability of heavy water (index of moderating ability) is as small as about 1/9 of light water, the neutron energy of the core average increases and the internal conversion ratio increases.

【0032】また、重水の中性子吸収断面積は、軽水と
比べて1000分の1以下と小さく、中性子経済も向上
する。
Further, the neutron absorption cross section of heavy water is as small as 1/1000 or less as compared with light water, and the neutron economy is also improved.

【0033】ここで、減速能の違いは、ボイド反応度係
数にもその相違が顕著に現れる。図3は、燃焼初期にお
ける中性子無限増倍率の冷却材ボイド率依存性を重水1
00%の場合(実線32で示す)と軽水100%の場合
(破線31で示す)とを比較したグラフである。
Here, the difference in the decelerating ability is also noticeable in the void reactivity coefficient. Figure 3 shows the dependence of the infinite neutron multiplication factor on the coolant void fraction in the early stage of combustion
It is a graph comparing the case of 00% (shown by a solid line 32) and the case of 100% light water (shown by a broken line 31).

【0034】図3において、破線31で示す軽水冷却の
場合、中性子無限増倍率のボイド率依存性が非常に大き
いのに対して、実線32で示す重水100%の場合に
は、ボイド率依存性が非常に小さいことが分かる。
In FIG. 3, in the case of light water cooling indicated by the broken line 31, the void ratio dependency of the infinite neutron multiplication factor is very large, whereas in the case of 100% heavy water indicated by the solid line 32, the void ratio dependency. It turns out that is very small.

【0035】この結果、重水冷却の場合、事故時の冷却
材の注入や、ポンプの故障等に伴う流量増大に起因する
反応度の変化は、非常に小さく、過渡事象に対する挙動
が非常に緩慢である事が予想される。
As a result, in the case of heavy water cooling, the change in reactivity due to the injection of coolant at the time of an accident or the increase in the flow rate due to the failure of the pump or the like is very small, and the behavior with respect to transient events is very slow. Something is expected.

【0036】同様に、冷温停止時(20℃)と通常運転
時の反応度変化も小さいので、制御棒の本数を削減して
も炉停止余裕を確保出来る。
Similarly, the reactivity change during cold shutdown (20.degree. C.) and during normal operation is small, so a furnace shutdown margin can be secured even if the number of control rods is reduced.

【0037】この結果、例えば、20年燃料無交換運転
の場合でも、図7に示すように、制御棒駆動機構を7体
(図7においては、制御棒駆動機構位置75が7箇所と
なっている)に削減出来る。
As a result, for example, even in the case of 20 years no fuel exchange operation, as shown in FIG. 7, there are seven control rod drive mechanisms (in FIG. 7, there are seven control rod drive mechanism positions 75). Existing).

【0038】ところで、重水100%の場合、燃焼初期
におけるボイド反応度の絶対値は0.55$程度と小さ
いが、燃焼に伴い238Uの中性子捕獲反応によって生
成される239Puや核分裂生成物FP(Fission Prod
uct)の蓄積によってボイド反応度は正側に移行する。
By the way, in the case of 100% heavy water, the absolute value of the void reactivity at the early stage of combustion is as small as about 0.55 $, but 239 Pu and fission product FP produced by the neutron capture reaction of 238 U accompanying combustion are produced. (Fission Prod
The void reactivity shifts to the positive side by the accumulation of (uct).

【0039】そこで、運転年数の増加に伴い、重水に軽
水を混入していき、その混入割合を徐々に増大する事に
よって中性子スペクトルを軟化して正のボイド反応度の
増大を抑制する。
Therefore, as the number of years of operation increases, light water is mixed with heavy water, and the mixing ratio is gradually increased to soften the neutron spectrum and suppress an increase in positive void reactivity.

【0040】つまり、図1に示すように、冷却材中の軽
水混入率を、運転年数が0年から4年までは4%、4年
から8年までは12.5%、8年から12年は24%、
12年から16年までは400%、16年から20年ま
では70%と変えることによって、運転期間を通じてボ
イド反応度(破線2)を1$以下に保つ事が可能であ
る。
That is, as shown in FIG. 1, the mixing ratio of light water in the coolant is 4% from 0 to 4 years of operation, 12.5% from 4 years to 8 years, and from 8 years to 12 years. 24% a year,
The void reactivity (broken line 2) can be kept below 1 $ throughout the operating period by changing it to 400% from 12 to 16 years and 70% from 16 to 20 years.

【0041】なお、上記例では、軽水混入率を運転経過
時間に伴い階段状に増加することを示したが、連続的に
変化させても同様の効果が得られる。
In the above example, it was shown that the light water mixing rate increases stepwise with the elapsed time of operation, but the same effect can be obtained by continuously changing it.

【0042】ここで、軽水の重水への混入は、軽水タン
クから専用のポンプを用いて冷却材浄化系配管等に注入
する装置を新たに設置することによって行う。
Here, the mixing of the light water into the heavy water is performed by newly installing a device for injecting the light from the light water tank into the coolant purification system piping or the like using a dedicated pump.

【0043】つまり、図8に示すように、冷却材浄化/
軽水注入系101は、重水補給タンク102と、軽水注
入タンク103と、冷却材を圧力容器100内の炉心に
供給する配管108と、配管108の経路上に配置され
る循環ポンプ106と、熱交換器107と、重水補給タ
ンク102と配管104との間に配置されるバルブ10
7と、軽水注入タンク103と配管104との間に配置
されるバルブ108とを備えている。
That is, as shown in FIG.
The light water injection system 101 includes a heavy water replenishment tank 102, a light water injection tank 103, a pipe 108 for supplying a coolant to the core in the pressure vessel 100, a circulation pump 106 arranged on the path of the pipe 108, and heat exchange. And a valve 10 arranged between the heavy water supply tank 102 and the pipe 104.
7 and a valve 108 arranged between the light water injection tank 103 and the pipe 104.

【0044】そして、制御装置(図示せず)により、バ
ルブ107、108等が制御され、例えば、図1に示し
た運転時間及び軽水混入率に従って、軽水が重水に混入
される。
Then, the control device (not shown) controls the valves 107 and 108, and the light water is mixed into the heavy water in accordance with the operating time and the light water mixing ratio shown in FIG. 1, for example.

【0045】重水に軽水を混入させる場合、中性子実効
増倍率が変化する。図9は、中性子実効増倍率の変化を
示すグラフであり、濃い線200が重水100%の場合
を示し、薄い線300が重水が軽水により希釈された場
合を示す。
When light water is mixed with heavy water, the effective neutron multiplication factor changes. FIG. 9 is a graph showing changes in the effective neutron multiplication factor, where the thick line 200 shows the case of 100% heavy water, and the thin line 300 shows the case of heavy water diluted with light water.

【0046】図9からわかるように、軽水により希釈さ
れた場合でも、ほぼ20年間臨界を保つことができ(中
性子実効増倍率1.00以上の場合)、問題とはならな
い。
As can be seen from FIG. 9, even when diluted with light water, the criticality can be maintained for almost 20 years (when the neutron effective multiplication factor is 1.00 or more), which is not a problem.

【0047】以上のように、本発明の第1の実施形態に
よれば、沸騰水型原子炉の運転経過時間に従って、重水
へ軽水を混入し、その混入率を増加するように変化させ
る構成としたので、ボイド反応度を一定値以下に保持す
ることができ、水(重水)−濃縮UO2を用いて、余剰反応
度の増加を抑制しつつ運転期間を通じて過渡事象に対す
る応答が緩慢な超長寿命炉心を有する沸騰水型原子炉及
びその運転方法を実現することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, light water is mixed with heavy water according to the elapsed operating time of the boiling water reactor, and the mixing ratio is changed so as to increase. Therefore, the void reactivity can be maintained below a certain value, and the use of water (heavy water) -concentrated UO 2 suppresses the increase of the excess reactivity and suppresses the increase of the excess reactivity, and the response to the transient event is very slow. A boiling water reactor having a life core and an operating method thereof can be realized.

【0048】さらに、本発明の第1の実施形態である原
子炉は、例えば、特開平6−34783号公報に開示さ
れる次世代型の原子炉のように、格納容器内の圧力容器
の上方に冷却水プールを設け、冷却水の自重で圧力容器
内に冷却水を注水して炉心を冷却する重力落下式原子炉
冷却系と組み合わせても、事故時の重水注入による反応
度変化が小さいため、制御棒本数が少なくても炉停止余
裕を確保できる。
Further, the reactor according to the first embodiment of the present invention is located above the pressure vessel in the containment vessel, like the next-generation nuclear reactor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-34783. Even if it is combined with a gravity drop reactor cooling system in which a cooling water pool is installed in the pressure vessel and the cooling water is poured into the pressure vessel by its own weight, the reactivity change due to heavy water injection at the time of the accident is small. , Even if the number of control rods is small, it is possible to secure a margin for shutting down the furnace.

【0049】また、上記従来技術である文献2に記載さ
れた技術では、運転中に炉心燃料の一部を炉心領域に出
し入れする必要があり、原子炉の構造や運転が複雑にな
り、また万一引き抜いた炉心燃料が落下すると正の反応
度が挿入されるため炉心安全上好ましくないが、本発明
の第1の実施形態によれば、燃料の出し入れが不要とな
るため、引き抜いた燃料が落下するということが回避さ
れる。
Further, in the technique described in the above-mentioned prior art document 2, it is necessary to take a part of the core fuel into and out of the core region during operation, which complicates the structure and operation of the nuclear reactor, and When the drawn-out core fuel falls, a positive reactivity is inserted, which is not preferable in terms of core safety. However, according to the first embodiment of the present invention, it is not necessary to take in and out the fuel, and therefore the drawn-out fuel drops. Is avoided.

【0050】図10は、本発明の第2の実施形態の説明
図である。この第2の実施形態においては、第1の実施
形態と炉心の構造のみが異なるものであるため、その他
の構成は説明を省略する。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, only the structure of the core is different from that of the first embodiment, and the description of the other configurations will be omitted.

【0051】図10において、炉心80では、隣接する
燃料集合体81の相互間に、仕切り板82を設置して集
合体の横方向に冷却材が流れるのを防止する構造となっ
ている。
In FIG. 10, in the core 80, a partition plate 82 is provided between adjacent fuel assemblies 81 to prevent the coolant from flowing in the lateral direction of the assemblies.

【0052】この仕切り板82によって、燃料集合体8
1毎の流量配分を行い、熱的余裕を向上できる。
With this partition plate 82, the fuel assembly 8
The thermal margin can be improved by distributing the flow rate for each one.

【0053】また、併せて上記の仕切り板82にガドリ
ニヤ等の可燃性毒物を混入することによって、特開平6
−34783号公報で開示される重力落下式原子炉冷却
系と組み合わせて、事故時に軽水を注入する場合でも炉
停止余裕を確保できる。
In addition, by mixing a burnable poison such as gadolinia into the partition plate 82, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
In combination with the gravity drop reactor cooling system disclosed in Japanese Patent Publication No. 34783, the reactor shutdown margin can be secured even when light water is injected in the event of an accident.

【0054】この場合、事故時用の重水が不要となるの
で、プラント設備の経済性が向上する。
In this case, since heavy water for an accident is not required, the economical efficiency of plant equipment is improved.

【0055】以上のように、本発明の第2の実施形態に
おいては、第1の実施形態と同様な効果を得ることがで
きる他、燃料集合体81毎の流量配分を行い、熱的余裕
を向上することができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and in addition, the flow rate is distributed for each fuel assembly 81 to provide a thermal margin. Can be improved.

【0056】なお、以上説明した実施形態では、濃縮UO
2燃料としていたが、これに限らず、燃料を混合酸化物
燃料や、金属、窒化物の形態の燃料と置換しても、本発
明の効果を得ることができる。
In the embodiment described above, concentrated UO
Although two fuels are used, the present invention is not limited to this, and the effects of the present invention can be obtained even if the fuel is replaced with a mixed oxide fuel or a fuel in the form of metal or nitride.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、沸騰水型原子炉の運転
経過時間に従って、重水へ軽水を混入し、その混入率を
増加するように変化させる構成としたので、ボイド反応
度を一定値以下に保持することができ、余剰反応度の増
加を抑制しつつ運転期間を通じて過渡事象に対する応答
が緩慢な超長寿命炉心(例えば、20年間燃料交換不
要)を有する沸騰水型原子炉及びその運転方法を実現す
ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, light water is mixed with heavy water according to the elapsed time of operation of the boiling water reactor, and the mixing ratio is changed so as to increase the mixing ratio. A boiling water reactor having an ultra long life core (for example, 20 years without refueling) and its operation that can be kept below and that has a slow response to transient events throughout the operation period while suppressing an increase in excess reactivity The method can be realized.

【0058】また、長期間燃料交換不要で、制御棒駆動
機構の数も大幅に削減でき、運転簡素化、機器削減、核
不拡散性に優れる沸騰水型原子炉を実現することができ
る。
Further, it is possible to realize a boiling water reactor which does not require refueling for a long period of time and can greatly reduce the number of control rod drive mechanisms, which simplifies operation, reduces equipment, and has excellent nuclear non-diffusion property.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態における軽水混入率と
ボイド反応度との運転期間に伴う変化を示すグラフであ
る。
FIG. 1 is a graph showing changes in a light water mixing ratio and a void reactivity with an operating period in a first embodiment of the present invention.

【図2】重水100%の場合と軽水100%の場合との
中性子無限増倍率の運転に伴う変化を比較したグラフで
ある。
FIG. 2 is a graph comparing changes in infinite neutron multiplication factor with operation in the case of 100% heavy water and the case of 100% light water.

【図3】重水100%の場合と軽水100%の場合との
中性子無限増倍率のボイド率依存性を比較したグラフで
ある。
FIG. 3 is a graph comparing the void ratio dependence of the infinite neutron multiplication factor with 100% heavy water and 100% light water.

【図4】本発明の第1の実施形態である沸騰水型原子炉
の第1の炉心燃料集合体を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a first core fuel assembly of a boiling water reactor which is a first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態である沸騰水型原子炉
の第2の炉心燃料集合体を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a second core fuel assembly of the boiling water reactor according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施形態である沸騰水型原子炉
におけるクラスター型制御棒を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a cluster-type control rod in the boiling water reactor which is the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施形態である沸騰水型原子炉
の炉心水平断面図である。
FIG. 7 is a horizontal sectional view of the core of the boiling water reactor according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施形態における冷却材浄化/
軽水注入系を示す図である。
FIG. 8: Coolant purification / in the first embodiment of the present invention
It is a figure which shows a light water injection system.

【図9】運転時間経過に従って、重水に軽水を混入させ
た場合の中性子実効増倍率の変化を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a change in effective neutron multiplication factor when light water is mixed with heavy water as time passes.

【図10】本発明の第2の実施形態における沸騰水型原
子炉の炉心水平断面図である。
FIG. 10 is a horizontal sectional view of a core of a boiling water reactor according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 軽水混入率 2 ボイド反応度 21 軽水100%で運転する場合の中性
子無限増倍率 22 重水100%で運転する場合の中性
子無限増倍率 31 軽水冷却の場合の中性子無限増倍率 32 重水100%の場合の中性子無限増
倍率 40 第1の燃料集合体 41 濃縮UO2ペレット 42 ばね 43 燃料棒被覆管 44 ガスプレナム 45 燃料棒 46 タイロッド 47 グリッドスペーサ 48 上部タイプレート 49 下部タイプレート 50 第二の燃料集合体 51 制御棒案内管 61 連結部 62 クラスター型制御棒支持アーム 63 クラスター型制御棒 64 中性子吸収物質 65 水排除領域 66 ばね 67 ガスプレナム 70 沸騰水型原子炉の炉心 71 第1の内側炉心燃料集合体 72 第2の内側炉心燃料集合体 73 第1の外側炉心燃料集合体 74 第2の外側炉心燃料集合体 75 制御棒駆動機構位置 76 クラスター型制御棒支持アーム 80 沸騰水型原子炉の炉心 81 沸騰水型原子炉の炉心燃料集合体 82 仕切り板 100 圧力容器 101 冷却材浄化/軽水注入系 102 重水補給タンク 103 軽水注入タンク 104 配管 105 燃料交換器 106 循環ポンプ 107、108 バルブ
1 Light water mixing ratio 2 Void reactivity 21 Infinite neutron multiplication factor when operating at 100% light water 22 Infinite neutron multiplication factor when operating at 100% heavy water 31 Infinite multiplication factor for light water cooling 32 At 100% heavy water Neutron infinite multiplication factor 40 First fuel assembly 41 Concentrated UO 2 pellet 42 Spring 43 Fuel rod cladding tube 44 Gas plenum 45 Fuel rod 46 Tie rod 47 Grid spacer 48 Upper tie plate 49 Lower tie plate 50 Second fuel assembly 51 Control rod guide pipe 61 connecting portion 62 cluster type control rod supporting arm 63 cluster type control rod 64 neutron absorbing material 65 water exclusion region 66 spring 67 gas plenum 70 core of boiling water reactor 71 first inner core fuel assembly 72 Second inner core fuel assembly 73 First outer core fuel assembly 74 Second outer core fuel assembly Assembly 75 Control rod drive mechanism position 76 Cluster type control rod support arm 80 Boiling water reactor core 81 Boiling water reactor core fuel assembly 82 Partition plate 100 Pressure vessel 101 Coolant purification / light water injection system 102 Heavy water Replenishment tank 103 Light water injection tank 104 Pipe 105 Fuel exchanger 106 Circulation pump 107, 108 Valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21C 15/28 G21C 7/26 S (72)発明者 山下 淳一 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所原子力事業部内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI theme code (reference) G21C 15/28 G21C 7/26 S (72) Inventor Junichi Yamashita 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. Stock Company Hitachi Ltd. Nuclear Business Division

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】稠密格子燃料を配置した燃料集合体を装荷
する沸騰水型原子炉の運転方法において、 原子炉の運転初期は、重水を冷却材とし、運転時間の経
過に従って、上記重水に軽水を混入し、重水に対する軽
水の混入割合を運転時間の増加に伴い徐々に増加するこ
とを特徴とする沸騰水型原子炉の運転方法。
1. A method of operating a boiling water reactor in which a fuel assembly in which a dense lattice fuel is arranged is loaded, wherein heavy water is used as a coolant at the initial stage of operation of the reactor, and light water is added to the heavy water as the operating time elapses. And a ratio of light water to heavy water is gradually increased as the operating time increases.
【請求項2】請求項1記載の沸騰水型原子炉の運転方法
において、上記軽水の混入率は、ボイド反応度が1$以
下となるように決定されることを特徴とする沸騰水型原
子炉の運転方法。
2. The boiling water nuclear reactor according to claim 1, wherein the mixing ratio of the light water is determined so that the void reactivity is 1 $ or less. How to operate the furnace.
【請求項3】請求項1又は2記載の沸騰水型原子炉の運
転方法において、稠密格子燃料の燃料物質は濃縮ウラン
であることを特徴とする沸騰水型原子炉の運転方法。
3. The method for operating a boiling water reactor according to claim 1, wherein the fuel material of the dense lattice fuel is enriched uranium.
【請求項4】請求項1、2又は3のうちのいずれか一項
記載の沸騰水型原子炉の運転方法において、 装荷する燃料集合体は、燃料物質を封入する燃料棒と、
クラスター状に束ねた制御棒を炉心上部から出し入れす
るための案内管を有し、 上記クラスター状に束ねた制御棒は、中性子吸収物質を
封入した中性子吸収物質領域と、この中性子吸収物質領
域より先端側にあり、上記中性子吸収物質よりも中性子
吸収断面積が小さい水排除領域とを有し、 原子炉の通常運転時には上記制御棒の水排除領域を炉心
燃料領域に挿入し、原子炉停止時には上記中性子吸収物
質領域を炉心燃料領域に挿入することを特徴とする沸騰
水型原子炉の運転方法。
4. The method of operating a boiling water reactor according to claim 1, 2 or 3, wherein the fuel assembly to be loaded is a fuel rod for enclosing a fuel substance.
The control rod bundled in a cluster has a guide tube for putting in and out from the core upper part, and the control rod bundled in a cluster has a neutron absorbing substance region in which a neutron absorbing substance is enclosed, and a tip from this neutron absorbing substance region. And a water exclusion area with a smaller neutron absorption cross section than the neutron absorbing material, and inserts the water exclusion area of the control rod into the core fuel area during normal operation of the reactor, and above when the reactor is shut down. A method of operating a boiling water reactor, characterized in that a neutron absorbing material region is inserted into a core fuel region.
【請求項5】請求項1、2、3又は4のうちのいずれか
一項記載の沸騰水型原子炉の運転方法において、上記燃
料集合体と前記燃料集合体との間隙に、各燃料集合体内
を下方から上方に流れる冷却材を分離するための仕切板
を設置し、この仕切板に可燃性毒物を添加することを特
徴とする沸騰水型原子炉の運転方法。
5. The method of operating a boiling water reactor according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein each fuel assembly is provided in a gap between the fuel assembly and the fuel assembly. A method for operating a boiling water nuclear reactor, characterized in that a partition plate for separating a coolant flowing from the lower part to the upper part in the body is installed, and a combustible poison is added to the partition plate.
【請求項6】稠密格子燃料を配置した燃料集合体を装荷
する沸騰水型原子炉において、 重水を炉心に補給するための重水補給手段と、 重水と軽水とを混合して炉心に供給するための軽水混合
注入手段と、 を備え、原子炉の運転初期は、重水を冷却材とし、運転
時間の経過に従って、上記重水に軽水を混入し、重水に
対する軽水の混入割合を運転時間の増加に伴い徐々に増
加することを特徴とする沸騰水型原子炉。
6. A boiling water reactor for loading a fuel assembly in which a dense lattice fuel is arranged, for supplying heavy water to the core, and for supplying heavy water and light water to the core. In the initial stage of operation of the nuclear reactor, heavy water is used as a coolant, and light water is mixed with the above-mentioned heavy water as the operating time elapses, and the mixing ratio of light water to heavy water is increased as the operating time increases. A boiling water reactor characterized by a gradual increase.
【請求項7】請求項6記載の沸騰水型原子炉において、
上記軽水の混入率は、ボイド反応度が1$以下となるよ
うに決定されることを特徴とする沸騰水型原子炉。
7. The boiling water reactor according to claim 6,
The boiling water reactor characterized in that the mixing ratio of the light water is determined so that the void reactivity is 1 $ or less.
【請求項8】請求項6又は7記載の沸騰水型原子炉にお
いて、稠密格子燃料の燃料物質は濃縮ウランであること
を特徴とする沸騰水型原子炉。
8. A boiling water reactor according to claim 6 or 7, wherein the fuel material of the dense lattice fuel is enriched uranium.
【請求項9】請求項6、7又は8のうちのいずれか一項
記載の沸騰水型原子炉において、 装荷する燃料集合体は、燃料物質を封入する燃料棒と、
クラスター状に束ねた制御棒を炉心上部から出し入れす
るための案内管を有し、 上記クラスター状に束ねた制御棒は、中性子吸収物質を
封入した中性子吸収物質領域と、この中性子吸収物質領
域より先端側にあり、上記中性子吸収物質よりも中性子
吸収断面積が小さい水排除領域とを有し、 原子炉の通常運転時には上記制御棒の水排除領域を炉心
燃料領域に挿入し、原子炉停止時には上記中性子吸収物
質領域を炉心燃料領域に挿入することを特徴とする沸騰
水型原子炉。
9. The boiling water reactor according to claim 6, wherein the fuel assembly to be loaded is a fuel rod for enclosing a fuel substance,
The control rod bundled in a cluster has a guide tube for putting in and out from the core upper part, and the control rod bundled in a cluster has a neutron absorbing substance region in which a neutron absorbing substance is enclosed, and a tip from this neutron absorbing substance region. And a water exclusion area with a smaller neutron absorption cross section than the neutron absorbing material, and inserts the water exclusion area of the control rod into the core fuel area during normal operation of the reactor, and above when the reactor is shut down. A boiling water reactor characterized by inserting a neutron absorbing material region into a core fuel region.
【請求項10】請求項6、7、8又は9のうちのいずれ
か一項記載の沸騰水型原子炉において、上記燃料集合体
と前記燃料集合体との間隙に、各燃料集合体内を下方か
ら上方に流れる冷却材を分離するための仕切板を設置
し、この仕切板に可燃性毒物が添加されていることを特
徴とする沸騰水型原子炉。
10. A boiling water reactor according to claim 6, 7, 8 or 9, wherein each fuel assembly is lowered in a gap between the fuel assembly. A boiling water reactor characterized in that a partition plate is installed to separate the coolant flowing upward from the partition, and a combustible poison is added to the partition plate.
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