JP2005221491A - Supercritical water-cooled nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超臨界圧水冷却原子炉に関する。 The present invention relates to a supercritical water-cooled nuclear reactor.
超臨界圧水冷却原子炉は、高温高圧の超臨界圧水を冷却材とする原子炉で、その概念は既に公知である(例えば、非特許文献1参照)。従来の軽水炉と異なり炉心内で沸騰が生じないため、より高温まで冷却材を加熱することができ、発電効率が大幅に上昇する。 The supercritical water-cooled nuclear reactor is a nuclear reactor using high-temperature and high-pressure supercritical water as a coolant, and the concept is already known (for example, see Non-Patent Document 1). Unlike conventional light water reactors, boiling does not occur in the core, so that the coolant can be heated to a higher temperature and the power generation efficiency is greatly increased.
超臨界圧水冷却原子炉は、貫流直接サイクルであり、給水ポンプより供給される冷却水が炉心で加熱された後に全量がタービンへと向かう。炉心は複数の燃料集合体で構成されているので、各燃料集合体を出た冷却水が炉心上部で混合される。混合後の炉心上部の冷却水温度を上昇させると熱効率が高くなる。さらに、炉心上部の冷却水温度を高くすると、炉心上部と下部の温度差が大きくなることで炉心流量が低下し、機器や建屋が小型化する。このように超臨界圧水冷却原子炉では、炉心上部の冷却水温度を高くすることで原子炉の性能を向上することができる。 The supercritical water-cooled nuclear reactor is a once-through direct cycle, and after the cooling water supplied from the feed water pump is heated in the core, the whole amount goes to the turbine. Since the core is composed of a plurality of fuel assemblies, the cooling water from each fuel assembly is mixed in the upper part of the core. Increasing the temperature of the cooling water at the top of the core after mixing increases the thermal efficiency. Further, when the coolant temperature at the upper part of the core is increased, the temperature difference between the upper part and the lower part of the core is increased, so that the core flow rate is reduced and the equipment and the building are downsized. As described above, in the supercritical water-cooled nuclear reactor, the performance of the nuclear reactor can be improved by increasing the cooling water temperature at the upper part of the core.
しかしながら、燃料集合体によって出力が異なると、燃料集合体出口での冷却水温度に差が生じる。原子炉の健全性を保つためには最高温度が制約となるので、燃料集合体出口で温度差が生じると、混合した後の冷却水温度は低くなってしまう。 However, if the output varies depending on the fuel assembly, a difference occurs in the coolant temperature at the fuel assembly outlet. Since the maximum temperature is a constraint in order to maintain the soundness of the nuclear reactor, if a temperature difference occurs at the outlet of the fuel assembly, the cooling water temperature after mixing becomes low.
特に、原子炉の特性上、炉心の周辺部の燃料集合体の出力はあまり高くならず、こうした燃料集合体の出口における冷却水温度は低くなり、原子炉の性能を低下させる。 In particular, due to the characteristics of the nuclear reactor, the output of the fuel assemblies around the core is not so high, the cooling water temperature at the outlet of such fuel assemblies is lowered, and the performance of the reactor is lowered.
これまでに提案された超臨界圧水冷却原子炉に関する技術はいくつかあるが(例えば、特許文献1〜11参照)、原子炉出口温度を高くする方法としては、超臨界圧軽水冷却高速炉におけるブランケット燃料集合体を下降冷却とする方法しかない(例えば、特許文献3参照)。この方法は高速炉にしか適用できず、ブランケット燃料集合体を持たない熱中性子炉には適用できない。 There are several technologies related to supercritical pressure water-cooled reactors proposed so far (see, for example,
そこで、燃料集合体の出口温度になるべく差が生じないようにし、炉心上部で混合した後の冷却水温度をできるだけ高くするような手段が求められている。 Therefore, there is a demand for means that minimizes the difference in the outlet temperature of the fuel assembly and raises the cooling water temperature as much as possible after mixing in the upper part of the core.
上記の課題を解決するため、本発明では、炉心の周辺部の燃料集合体の燃料棒間流路中の冷却水を下降流とし、中央部の燃料集合体の燃料棒間流路中の冷却水を上昇流とする。こうすることで、出力の低い周辺部の燃料集合体から流出する冷却水が炉心上部に放出されることを防ぐ。中央部の燃料集合体から流出する冷却水だけが炉心上部で混合されるため、混合後の冷却水温度を高く保つことができる。 In order to solve the above problems, in the present invention, the cooling water in the fuel rod passages of the fuel assemblies in the peripheral part of the core is used as a downward flow, and the cooling in the fuel rod passages of the central fuel assemblies Use water as an upward flow. This prevents the cooling water flowing out from the peripheral fuel assembly having a low output from being discharged to the upper part of the core. Since only the cooling water flowing out from the central fuel assembly is mixed in the upper part of the core, the cooling water temperature after mixing can be kept high.
本発明により、超臨界圧水冷却原子炉は、炉心の周辺部の出力の低い燃料集合体から流出する低温の冷却水が炉心上部に放出されることが無く、炉心上部で混合された後の冷却水温度を高く保つことができる。これにより、熱効率が上昇するとともに、炉心流量が減少することで機器や建屋を小型化することができ、超臨界圧水冷却原子炉の性能が向上する。 According to the present invention, the supercritical pressure water-cooled nuclear reactor does not discharge low-temperature cooling water flowing out from the low-power fuel assembly at the periphery of the core to the upper part of the core, and after mixing at the upper part of the core. The cooling water temperature can be kept high. As a result, the thermal efficiency is increased and the core flow rate is reduced, whereby the equipment and the building can be downsized, and the performance of the supercritical water-cooled nuclear reactor is improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1は本発明の実施形態に係わる原子炉圧力容器の垂直断面を示す図である。原子炉圧力容器1にコールドレグ3より低温の冷却水が流入する。冷却水は一部がダウンカマー2を通り、下部ドーム12に達する。冷却水の残りは上部ドーム5を通り、制御棒クラスタ案内管7を下降し、さらに周辺部の燃料集合体9を下降し、下部ドーム12に達する。下部ドーム12で合流した冷却水は、炉心下部11から中央部の燃料集合体10に流入し、加熱された後、炉心上部8に放出される。ここで中央部の各燃料集合体から放出された高温の冷却水が混合し、原子炉圧力容器1を出てホットレグ4を通りタービンに向かう。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a vertical cross section of a reactor pressure vessel according to an embodiment of the present invention. Cooling water having a temperature lower than that of the
図2は本発明の実施形態に係わる周辺部の燃料集合体の上部における垂直断面および水平断面を示す図である。図1における制御棒クラスタ案内管7は二重になっており、制御棒クラスタ案内管外管13および制御棒クラスタ案内管内管14により、制御棒クラスタ案内管外側流路15と制御棒クラスタ案内管内側流路16を作る。制御棒クラスタ案内管外側流路15を下降する冷却水は、燃料棒間流路接続管22を通り、燃料棒間流路に導かれ下降流となる。制御棒クラスタ案内管内側流路16を下降する冷却水は、水ロッド21に導かれ下降流となる。なお、制御棒クラスタは複数の制御棒19より構成され、それぞれの制御棒19は水ロッド21内の制御棒案内管20の中に挿入される。炉心設計上、燃料棒間流路の流量と水ロッド21の流量の配分を設定する必要があるが、制御棒クラスタ案内管外側流路オリフィス17と制御棒クラスタ案内管内側流路オリフィス18によって設定が可能となる。 FIG. 2 is a view showing a vertical cross section and a horizontal cross section in the upper portion of the peripheral fuel assembly according to the embodiment of the present invention. The control rod cluster guide tube 7 in FIG. 1 is doubled. The control rod cluster guide tube
図3は中央部の燃料集合体の上部における垂直断面および水平断面を示す図である。図1における制御棒クラスタ案内管7はこの場合は単管であり、単一の制御棒クラスタ案内管流路23がある。これが水ロッド21に接続され、水ロッド内の冷却水を下降流とすることができる。なお、燃料棒25の間隙に形成される燃料棒間流路26の冷却水は下部ドーム12から導かれ、上昇流となる。 FIG. 3 is a view showing a vertical section and a horizontal section in the upper part of the fuel assembly in the center. The control rod cluster guide tube 7 in FIG. 1 is a single tube in this case, and there is a single control rod cluster guide
上に示した実施形態では、冷却水を上部ドームから制御棒案内管を通じて周辺部の燃料集合体の上部に導いたが、ダウンカマーから直接導くこともできる。 In the embodiment shown above, the cooling water is led from the upper dome through the control rod guide tube to the upper part of the peripheral fuel assembly, but can also be led directly from the downcomer.
また、下部ドームから炉心周辺部に上昇流路を設け、そこから周辺部の燃料集合体の上部に冷却水を送る構造とすることもできる。 Further, it is possible to provide a structure in which an ascending flow path is provided from the lower dome to the periphery of the core, and cooling water is sent from there to the upper part of the fuel assembly in the periphery.
また、下部ドームの冷却水が燃料集合体間を上昇し、周辺部の燃料集合体の上部に達するようにすることもできる。 Further, the cooling water of the lower dome can rise between the fuel assemblies and reach the upper part of the peripheral fuel assembly.
上に示した実施形態では、炉心の中央部および周辺部のすべての燃料集合体において水ロッド内の冷却水は下降流となっているが、中央部の燃料集合体の水ロッド内の冷却水は必ずしも下降流とする必要はない。 In the embodiment shown above, the cooling water in the water rod is in a downward flow in all the fuel assemblies in the central part and the peripheral part of the core, but the cooling water in the water rod of the fuel assembly in the central part. Is not necessarily downflow.
上に示した実施形態では、周辺部の燃料集合体に接続される制御棒クラスタ案内管は二重管で、しかも制御棒クラスタも中に含むため、構造が複雑になっている。そこで、燃料中の可燃性毒物を増加させるなどにより制御棒以外の手段で燃焼反応度を補償できるようにすれば、周辺部の燃料集合体では制御棒は必要なくなる。この場合、制御棒案内管の構造は簡素化される。 In the embodiment shown above, the control rod cluster guide tube connected to the peripheral fuel assembly is a double tube, and the control rod cluster is included therein, so that the structure is complicated. Therefore, if the combustion reactivity can be compensated by means other than the control rod by increasing the flammable poison in the fuel, the control rod is not required in the peripheral fuel assembly. In this case, the structure of the control rod guide tube is simplified.
1 原子炉圧力容器
2 ダウンカマー
3 コールドレグ
4 ホットレグ
5 上部ドーム
6 制御棒駆動装置
7 制御棒クラスタ案内管
8 炉心上部
9 周辺部の燃料集合体
10 中央部の燃料集合体
11 炉心下部
12 下部ドーム
13 制御棒クラスタ案内管外管
14 制御棒クラスタ案内管内管
15 制御棒クラスタ案内管外側流路
16 制御棒クラスタ案内管内側流路
17 制御棒クラスタ案内管外側流路オリフィス
18 制御棒クラスタ案内管内側流路オリフィス
19 制御棒
20 制御棒案内管
21 水ロッド
22 燃料棒間流路接続管
23 制御棒クラスタ案内管流路
24 制御棒クラスタ案内管流路オリフィス
25 燃料棒
26 燃料棒間流路DESCRIPTION OF
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004059785A JP2005221491A (en) | 2004-02-03 | 2004-02-03 | Supercritical water-cooled nuclear reactor |
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JP2004059785A JP2005221491A (en) | 2004-02-03 | 2004-02-03 | Supercritical water-cooled nuclear reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005221491A true JP2005221491A (en) | 2005-08-18 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004059785A Pending JP2005221491A (en) | 2004-02-03 | 2004-02-03 | Supercritical water-cooled nuclear reactor |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102117664A (en) * | 2010-12-24 | 2011-07-06 | 中国核动力研究设计院 | Double-row hexagonal fuel assembly for supercritical water-cooled reactor |
CN102568624A (en) * | 2011-12-05 | 2012-07-11 | 李正蔚 | High-temperature supercritical nuclear reactor |
CN102737735A (en) * | 2012-07-04 | 2012-10-17 | 中国核动力研究设计院 | Combined square fuel assembly, reactor core and two-pass flowing method of super-critical water reactor |
CN103137220B (en) * | 2013-02-04 | 2015-09-23 | 中国核动力研究设计院 | A kind of Brattice type afflux structure being applicable to Supercritical-Pressure Light Water Cooled Reactor |
-
2004
- 2004-02-03 JP JP2004059785A patent/JP2005221491A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102117664A (en) * | 2010-12-24 | 2011-07-06 | 中国核动力研究设计院 | Double-row hexagonal fuel assembly for supercritical water-cooled reactor |
CN102117664B (en) * | 2010-12-24 | 2013-01-02 | 中国核动力研究设计院 | Double-row hexagonal fuel assembly for supercritical water-cooled reactor |
CN102568624A (en) * | 2011-12-05 | 2012-07-11 | 李正蔚 | High-temperature supercritical nuclear reactor |
CN102737735A (en) * | 2012-07-04 | 2012-10-17 | 中国核动力研究设计院 | Combined square fuel assembly, reactor core and two-pass flowing method of super-critical water reactor |
CN102737735B (en) * | 2012-07-04 | 2015-07-29 | 中国核动力研究设计院 | Supercritical water reactor combined type square fuel assembly and use the reactor core of this fuel assembly |
CN103137220B (en) * | 2013-02-04 | 2015-09-23 | 中国核动力研究设计院 | A kind of Brattice type afflux structure being applicable to Supercritical-Pressure Light Water Cooled Reactor |
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