JP2004354071A - ペブルベッド型高温ガス炉 - Google Patents
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Abstract
【課題】ペブルベッド型高温ガス炉の事故時における燃料温度の上昇を経済的かつ安全に制限値内に抑える。
【解決手段】円筒状の炉心３内に球状の燃料要素４が装荷されるペブルベッド型高温ガス炉において、燃料要素４のうち、燃焼度の比較的低いものを炉心３内の外周部に装荷し、燃焼度の比較的高いものを炉心３内の中央部に装荷する。事故時には炉室冷却設備５により原子炉容器２の外部側面から除熱されるので、崩壊熱の発生を炉心外周部で大きく、炉心中央部で小さくすることにより炉室冷却設備への伝熱量を増やし、除熱性を向上させて原子炉の安全を確保することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】円筒状の炉心３内に球状の燃料要素４が装荷されるペブルベッド型高温ガス炉において、燃料要素４のうち、燃焼度の比較的低いものを炉心３内の外周部に装荷し、燃焼度の比較的高いものを炉心３内の中央部に装荷する。事故時には炉室冷却設備５により原子炉容器２の外部側面から除熱されるので、崩壊熱の発生を炉心外周部で大きく、炉心中央部で小さくすることにより炉室冷却設備への伝熱量を増やし、除熱性を向上させて原子炉の安全を確保することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はペブルベッド型高温ガス炉に関し、特に燃料の装荷構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツで開発されたペブルベッド型高温ガス炉は球状の燃料要素（以下、「燃料球」という。）により炉心を構成するもので、例えば特許文献１、特許文献２等に記載されている。このペブルベッド型高温ガス炉の炉心は円筒状であり、従来は燃料球を燃焼度の相違の区別なく炉心内に無作為に装荷している。ところが、近年は経済性の向上のために炉心出力の増加や運転時の炉心温度の上昇が求められており、ドイツのオリジナル概念では事故時に燃料温度が過度に上昇して制限値を超える恐れがある。そこで従来は、▲１▼炉心の中央部に反射体ブロックを設置したり、▲２▼炉心中央部を黒鉛球の領域とすることにより、炉心燃料領域を環状として除熱性能を向上させたりして、事故時の燃料温度の過度の上昇を抑制しようとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２１８４９９号公報
【特許文献２】
特開平３−２７４４８９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記▲１▼の方法は、中性子照射を受ける炉心中央部の反射体ブロックの寿命が短く、その取り替えのために大規模な補修が必要となり、プラント稼働率が低下して経済性が悪化するという問題がある。また、上記▲２▼の方法は、中央部の発熱のない領域にも冷却材が無駄に流れるため、通常運転時の燃料温度が上昇して燃料の健全性の確保が困難になるとともに、炉心下部の構造物に大きな熱応力が生じてその健全性が影響を受けるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、ペブルベッド型高温ガス炉の事故時における燃料温度の上昇を経済的かつ安全に制限値内に抑えることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、円筒状の炉心内に球状の燃料要素が装荷されるペブルベッド型高温ガス炉において、前記燃料要素のうち、燃焼度の比較的低いものを前記炉心内の外周部に装荷し、燃焼度の比較的高いものを前記炉心内の中央部に装荷するようにする。事故時には原子炉の外部側面から除熱することから、新燃料や燃焼が進んでいない燃料球を炉心外周部に、燃焼の進んだ燃料球を炉心中央部に配置することにより、除熱性を向上させることが容易になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態を示すペブルベッド型高温ガス炉のシステム構成図である。図１において、原子炉建屋１内に設置された原子炉容器２内に、円筒状の炉心３があり、この炉心３内には燃料球４が装荷されている。原子炉建屋１の側壁の内側には、炉室冷却設備５が設置されている。ここで、燃料球４は、炉心３内の外周部３ａに比較的燃焼度の低いものが環状に装荷され、炉心３内の中央部３ｂに比較的燃焼度の高いものが円筒状に装荷されている。ペブルベッド型高温ガス炉は、原子炉運転中に燃料を連続して交換することが可能であり、炉心３の下部から燃料球４を取り出し、上部から再装荷するという循環を繰り返し行っている。繰り返し回数が多くなると燃焼度が大きくなり、事故時の崩壊熱の発熱量が少なくなる。
【０００８】
そこで、図１においては、炉心下部から取り出した燃料球４の燃焼度を燃焼度測定装置６で測定し、次いでこの燃料球４を燃料球分別装置７で燃焼が進んでいるもの（例えば燃焼度が半分以上のもの）と、進んでいないもの（同半分未満のもの）とに分別し、燃焼が進み崩壊熱の発熱が少ない燃料球４を炉心の中心部３ｂに、新燃料や繰り返し使用回数が少なく発熱の多い燃料を外周部３ａの範囲に装荷する。ちなみに、燃料球４は燃焼が完了すると図示しない排出口から排出され、それに代る新燃料が補給されるので、炉心を循環する燃料球４には種々の燃焼度のものが混在する。なお、燃焼度測定装置６及び燃料球分別装置７は、従来公知のものが使用可能である。
【０００９】
一方、配管破断などの大規模な事故時には、通常運転時に炉心を冷却している冷却系は使用できないため、炉室冷却設備５により、原子炉容器２の側面を通して、矢印で示すように主に輻射伝熱により崩壊熱を除去する。その場合、図示原子炉においては、炉心３の外周部３ａに崩壊熱の大きい燃料が装荷されているため、炉室冷却設備５に熱が伝わりやすく、炉心温度を制限値（１６００℃）内に抑えることが容易である。炉室冷却設備としては、従来と同じ水冷あるいは空冷の冷却装置がそのまま使用可能である。なお、原子炉の運転立ち上げ時など、燃料球４がすべて新燃料である場合には、例えば通常よりもウラン含有量の少ない燃料粒子を燃料球中心部に埋め込んだ燃料を炉心中央部に装荷し、通常燃料を炉心外周部に装荷するなどして対応することが可能である。
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、比較的燃焼度の低い燃料要素を外周部に装荷し、比較的燃焼度の高い燃料要素を炉心中央部に装荷することにより、事故時の崩壊熱の発生を炉心外周部で大きく、炉心中央部で小さくして炉室冷却設備への伝熱量を増やし、結果として燃料温度の上昇を制限値内に抑えて、原子炉の安全を確保することができるとともに、寿命の短い取り替え部品も生じないため、システムを経済的にも安価に構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す原子炉のシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 原子炉建屋
２ 原子炉容器
３ 炉心
４ 燃料要素
５ 炉室冷却設備
６ 燃焼度測定装置
７ 燃料球分別装置
【発明の属する技術分野】
この発明はペブルベッド型高温ガス炉に関し、特に燃料の装荷構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツで開発されたペブルベッド型高温ガス炉は球状の燃料要素（以下、「燃料球」という。）により炉心を構成するもので、例えば特許文献１、特許文献２等に記載されている。このペブルベッド型高温ガス炉の炉心は円筒状であり、従来は燃料球を燃焼度の相違の区別なく炉心内に無作為に装荷している。ところが、近年は経済性の向上のために炉心出力の増加や運転時の炉心温度の上昇が求められており、ドイツのオリジナル概念では事故時に燃料温度が過度に上昇して制限値を超える恐れがある。そこで従来は、▲１▼炉心の中央部に反射体ブロックを設置したり、▲２▼炉心中央部を黒鉛球の領域とすることにより、炉心燃料領域を環状として除熱性能を向上させたりして、事故時の燃料温度の過度の上昇を抑制しようとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−２１８４９９号公報
【特許文献２】
特開平３−２７４４８９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記▲１▼の方法は、中性子照射を受ける炉心中央部の反射体ブロックの寿命が短く、その取り替えのために大規模な補修が必要となり、プラント稼働率が低下して経済性が悪化するという問題がある。また、上記▲２▼の方法は、中央部の発熱のない領域にも冷却材が無駄に流れるため、通常運転時の燃料温度が上昇して燃料の健全性の確保が困難になるとともに、炉心下部の構造物に大きな熱応力が生じてその健全性が影響を受けるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、ペブルベッド型高温ガス炉の事故時における燃料温度の上昇を経済的かつ安全に制限値内に抑えることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、円筒状の炉心内に球状の燃料要素が装荷されるペブルベッド型高温ガス炉において、前記燃料要素のうち、燃焼度の比較的低いものを前記炉心内の外周部に装荷し、燃焼度の比較的高いものを前記炉心内の中央部に装荷するようにする。事故時には原子炉の外部側面から除熱することから、新燃料や燃焼が進んでいない燃料球を炉心外周部に、燃焼の進んだ燃料球を炉心中央部に配置することにより、除熱性を向上させることが容易になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態を示すペブルベッド型高温ガス炉のシステム構成図である。図１において、原子炉建屋１内に設置された原子炉容器２内に、円筒状の炉心３があり、この炉心３内には燃料球４が装荷されている。原子炉建屋１の側壁の内側には、炉室冷却設備５が設置されている。ここで、燃料球４は、炉心３内の外周部３ａに比較的燃焼度の低いものが環状に装荷され、炉心３内の中央部３ｂに比較的燃焼度の高いものが円筒状に装荷されている。ペブルベッド型高温ガス炉は、原子炉運転中に燃料を連続して交換することが可能であり、炉心３の下部から燃料球４を取り出し、上部から再装荷するという循環を繰り返し行っている。繰り返し回数が多くなると燃焼度が大きくなり、事故時の崩壊熱の発熱量が少なくなる。
【０００８】
そこで、図１においては、炉心下部から取り出した燃料球４の燃焼度を燃焼度測定装置６で測定し、次いでこの燃料球４を燃料球分別装置７で燃焼が進んでいるもの（例えば燃焼度が半分以上のもの）と、進んでいないもの（同半分未満のもの）とに分別し、燃焼が進み崩壊熱の発熱が少ない燃料球４を炉心の中心部３ｂに、新燃料や繰り返し使用回数が少なく発熱の多い燃料を外周部３ａの範囲に装荷する。ちなみに、燃料球４は燃焼が完了すると図示しない排出口から排出され、それに代る新燃料が補給されるので、炉心を循環する燃料球４には種々の燃焼度のものが混在する。なお、燃焼度測定装置６及び燃料球分別装置７は、従来公知のものが使用可能である。
【０００９】
一方、配管破断などの大規模な事故時には、通常運転時に炉心を冷却している冷却系は使用できないため、炉室冷却設備５により、原子炉容器２の側面を通して、矢印で示すように主に輻射伝熱により崩壊熱を除去する。その場合、図示原子炉においては、炉心３の外周部３ａに崩壊熱の大きい燃料が装荷されているため、炉室冷却設備５に熱が伝わりやすく、炉心温度を制限値（１６００℃）内に抑えることが容易である。炉室冷却設備としては、従来と同じ水冷あるいは空冷の冷却装置がそのまま使用可能である。なお、原子炉の運転立ち上げ時など、燃料球４がすべて新燃料である場合には、例えば通常よりもウラン含有量の少ない燃料粒子を燃料球中心部に埋め込んだ燃料を炉心中央部に装荷し、通常燃料を炉心外周部に装荷するなどして対応することが可能である。
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、比較的燃焼度の低い燃料要素を外周部に装荷し、比較的燃焼度の高い燃料要素を炉心中央部に装荷することにより、事故時の崩壊熱の発生を炉心外周部で大きく、炉心中央部で小さくして炉室冷却設備への伝熱量を増やし、結果として燃料温度の上昇を制限値内に抑えて、原子炉の安全を確保することができるとともに、寿命の短い取り替え部品も生じないため、システムを経済的にも安価に構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す原子炉のシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 原子炉建屋
２ 原子炉容器
３ 炉心
４ 燃料要素
５ 炉室冷却設備
６ 燃焼度測定装置
７ 燃料球分別装置
Claims (1)
- 円筒状の炉心内に球状の燃料要素が装荷されるペブルベッド型高温ガス炉において、
比較的燃焼度の低い前記燃料要素を前記炉心内の外周部に装荷し、比較的燃焼度の高い前記燃料要素を前記炉心内の中央部に装荷するようにしたことを特徴とするペブルベッド型高温ガス炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003148939A JP2004354071A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | ペブルベッド型高温ガス炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003148939A JP2004354071A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | ペブルベッド型高温ガス炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004354071A true JP2004354071A (ja) | 2004-12-16 |
Family
ID=34045175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003148939A Pending JP2004354071A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | ペブルベッド型高温ガス炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004354071A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014000553A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | Tsinghua University | System and method for pneumatically lifting fuel elements of pebble-bed reactor group by group |
| CN116344086A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-27 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 燃料装卸系统的堆芯进料管卡堵在线处理系统及方法 |
-
2003
- 2003-05-27 JP JP2003148939A patent/JP2004354071A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014000553A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | Tsinghua University | System and method for pneumatically lifting fuel elements of pebble-bed reactor group by group |
| CN116344086A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-27 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 燃料装卸系统的堆芯进料管卡堵在线处理系统及方法 |
| CN116344086B (zh) * | 2023-03-29 | 2024-04-19 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 燃料装卸系统的堆芯进料管卡堵在线处理系统及方法 |
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