JP2753065B2 - 高速増殖炉の炉心制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は制御棒の機能分担および運転時の制御方法を
改良した高速増殖炉の炉心制御方法に関する。

（従来の技術） 液体金属冷却型高速増殖炉（以下、高速増殖炉と称す
る）には通常、炉心の反応度を制御するために多数本の
制御棒、制御棒駆動装置およびその制御装置から構成さ
れる主炉停止系と、主炉停止系が何らかの原因によりス
クラムしなかった場合のため、同様の構成をもつ後備炉
停止系の２つの炉停止系が設置されている。制御棒に要
求される必要反応度は各燃料サイクルの初期における
定格出力運転状態での炉心の余剰反応度の補償、臨界
状態とするための燃焼補償、定格出力運転時において
微少な反応度の出入を行ない出力の微調整をするための
運転余裕、炉停止状態と定格運転状態の炉心の温度差
に起因する温度補償、炉心の設計時における推定反応
度と実機の反応度の差を補償する炉心反応度誤差補償お
よび炉停止時に炉心を未臨界状態に保つための停止余
裕に分類される。前記各炉停止系に属する制御棒はその
機能に応じて必要反応度を分担しており、その炉心への
挿入深度により炉心への投入反応度が変化する。そのた
め運転時には炉心を臨界状態に保ち、炉停止時には未臨
界状態に保つ働きをする。また、その挿入深度は制御装
置により制御棒駆動装置に電気信号を送ることによって
調整される。

従来の高速増殖炉における主炉停止系の機能は炉心の
深度条件および燃焼条件の変化並びに設計時の炉心の予
測反応度と実機の予測反応度差に応じて常に炉心を臨界
状態とする。また炉心の出力レベルを上下させる調整機
能と、事故時に炉心を運転状態から急速に低温の未臨界
炉停止状態にするためのスクラム機能を持っている。こ
れに伴い主炉停止系制御棒（以下主炉停止棒と称する）
は燃焼補償、温度補償、運転余裕、炉心反応度誤差補償
および停止余裕を合わせた反応度を全挿入状態で持って
いる。また主炉停止系制御棒駆動装置および主炉停止系
制御装置は主炉停止棒の挿入深度を任意に調整できる。
さらに運転状態すなわち主炉停止棒が全挿入状態から一
部でも引抜かれている状態から全挿入状態へ急速に挿入
できる機能を持っている。

一方、後備炉停止系は主炉停止系とは異なる駆動方法
によるスクラム機能のみを持っている。これに伴い後備
炉停止系制御棒（以下後備炉停止棒と称する）は温度補
償および停止余裕を合わせた反応度を全挿入状態で持っ
ている。また、後備炉停止系制御棒駆動装置および後備
炉停止系制御装置は主炉停止棒の引き抜き開始以前に、
後備炉停止棒を全挿入状態から全引抜状態に引抜く機能
と、全引抜状態から全挿入状態に急速に挿入できる機能
を持っている。

このため、第３図にその炉心配置図を示した従来の炉
心では多数の炉心燃料集合体１、径ブランケット燃料集
合体２および径方向しゃへい体３がほぼ同心円状に配列
されている。第４図に示すように定格運転状態では後備
炉停止棒は炉心部８の上部に引抜かれており、後備炉停
止棒位置はナトリウム冷却材と構造材とから構成される
ナトリウムチャンネル４となっている。また、主炉停止
棒５は炉心部８に半分程度挿入されている。

（発明が解決しようとする課題） このため、停止棒近傍の炉心燃料集合体６は出力密度
が小さく、またナトリウムチャンネル４近傍の炉心燃料
集合体７は出力密度が大きくなり、出力分布に大きな歪
みを生じたいた。また、中性子束分布も同様に歪むた
め、主炉停止棒の反応度価値が大きくとれなかった。炉
心の出力密度は炉心燃料集合体が破損しないように上限
値が設定されているため、このように出力分布の歪みが
大きい炉心では全熱出力も大きくできない課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであ
り、後備炉停止棒の本来要求される機能を損なわずに出
力分布を平坦化するとともに、主炉停止棒の反応度価値
を増加した高速増殖炉の炉心制御方法を提供することに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は複数の炉心燃料集合体、径方向ブランケット
燃料集合体および径方向遮蔽体がほぼ同心円状に配列さ
れて構成された炉心内に主炉停止棒および後備炉停止棒
を挿入して該炉心の反応度を制御する高速増殖炉の炉心
制御方法において、前記後備炉停止棒を原子炉運転時に
も部分挿入してスクラム機能が作動することによって前
記炉心が未臨界状態になるように制御棒の挿入深度が一
定の深度に常に制限するようにして炉停止系の二重化と
出力分布の平坦化を両立させることを特徴とする。

（作用） 後備炉停止棒を部分挿入して定格運転することによっ
て主炉停止棒の反応度価値が増加し、出力分布の平坦化
を図り、平坦化による燃焼度が向上する。なお、後備炉
停止棒の価値は変らない。

（実施例） 第１図および第２図を参照しながら本発明方法の一実
施例を説明する。

第１図は本発明方法を説明するための高速増殖炉の炉
心配置を示している。

第１図において、多数の炉心燃料集合体11、径ブラン
ケット燃料集合体12、および径方向しゃへい体13がほぼ
同心円状に配列されている。炉心領域14の内には同数の
主炉停止棒15および後備炉停止棒16が一様に配置されて
いる。主炉停止棒15は燃焼補償、運転余裕、温度補償お
よび炉停止余裕を合わせた反応度を全挿入状態で持ち、
後備炉停止棒16は炉心反応度誤差補償、温度補償、炉停
止余裕、挿入余裕を合わせた反応度を全挿入状態で持っ
ている。また、各炉停止径は異なる駆動方法によりスク
ラム機能を持っている。炉心の運転状態における後備炉
停止棒16の挿入深度は、第２図に示すように炉心部18に
炉心反応度誤差補償、挿入余裕を合わせた反応度を持つ
よう挿入される。

本発明による各制御系は第１図において、主炉停止棒
15および後備炉停止棒16は炉停止状態では全挿入状態に
ある。炉心の機能に起動において、第２に示したように
後備炉停止棒16がまず上記の挿入位置まで引抜かれ、次
に主炉停止棒15が炉心の温度および燃焼条件に応じて臨
界状態となる挿入深度まで引抜かれる。炉心の出力およ
び温度の調整は主炉停止棒15の挿入深度を微少量変化さ
せることにより行なわれる。また、燃焼サイクル初期の
定格出力運転状態では主炉停止棒15の挿入深度は約1/2
であり、炉心の燃焼が進むに従い主炉停止棒15は引き抜
かれていき、常に炉心を臨界状態に保っている。

事故時には両系のスクラム機能が動作するため、炉心
は未臨界の炉停止状態となる。万一、いずれか一方の系
のスクラム機能が作動しない場合でも、他の系でも温度
補償、炉停止余裕の反応度を有するため、そのスクラム
機能か作動することによっていずれかの炉心状態でも炉
心は未臨界の炉停止状態となる。特に定格出力運転状態
では制御棒の挿入深度に大きな差が無いため中性子束分
布が平坦化され、主炉停止棒の反応度価値が増加すると
ともに炉心領域14内の出力分布は平坦化される。

本発明は上記実施例に限るものでなく、各系の制御棒
は上記の挿入状態をとる必要はなく、また各系の反応度
配分もこの例でなくてもよい。要は、後備炉停止系が運
転状態で部分挿入され、かつ炉心のあらゆる運転状態か
ら炉停止系のいずれかのスクラム機能が作動することに
よって炉心を未臨界の炉停止状態にできるように各系の
制御棒の挿入深度が制限される構成を持つことである。

［発明の効果］ 本発明によれば、主炉停止棒の反応度価値が増加し、
燃焼補償、炉停止余裕が増加可能となる。また、炉心領
域の出力分布が平坦化されるため、原子炉の熱出力が同
じ炉心燃料集合体本数であっても従来例よりも大きくで
きる。さらに、出力分布の平坦化に伴い燃焼度分布も平
坦化できるため、取出平均燃焼度が大きくなり燃料サイ
クル費が安くなる。また、同じ理由で燃焼期間が長くと
れ、燃料交換に要する期間を短縮でき、設備利用率が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高速増殖炉の炉心制御方法の一実
施例を説明するための炉心を示す平面図、第２図は第１
図における炉心内への制御棒の挿入位置を示す模式図、
第３図は従来の高速増殖炉の炉心制御方法を説明するた
めの炉心を示す平面図、第４図は第３図における炉心内
への制御棒の挿入位置を示す模式図である。 1,6,7,11……炉心燃料集合体 2,12……径ブランケット燃料集合体 3,13……径方向しゃへい体 ４……ナトリウムチャンネル 5,15……主炉停止棒 8,18……炉心部 9,16……後備炉停止棒 14……炉心領域

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の炉心燃料集合体、径方向ブランケッ
   ト燃料集合体および径方向遮蔽体がほぼ同心円状に配列
   されて構成された炉心内に主炉停止棒および後備炉停止
   棒を挿入して該炉心の反応度を制御する高速増殖炉の炉
   心制御方法において、前記後備炉停止棒を原子炉運転時
   にも部分挿入してスクラム機能が作動することによって
   前記炉心が未臨界状態になるように制御棒の挿入深度が
   一定の深度に常に制限するようにして炉停止系の二重化
   と出力分布の平坦化を両立させることを特徴とする高速
   増殖炉の炉心制御方法。