JP2914778B2 - 沸騰水型原子炉 - Google Patents
沸騰水型原子炉Info
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- JP2914778B2 JP2914778B2 JP3114992A JP11499291A JP2914778B2 JP 2914778 B2 JP2914778 B2 JP 2914778B2 JP 3114992 A JP3114992 A JP 3114992A JP 11499291 A JP11499291 A JP 11499291A JP 2914778 B2 JP2914778 B2 JP 2914778B2
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- fuel assemblies
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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
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に装荷
される燃料集合体の燃料配置に関し、良好な炉心特性を
得る沸騰水型原子炉に関する。
される燃料集合体の燃料配置に関し、良好な炉心特性を
得る沸騰水型原子炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来において、沸騰水型原子炉の燃料配
置は、図４に示すように、断面が十字形となる制御棒１
３の周囲に内部に燃料棒１１を収容した４体の燃料集合
体１２を配し、それを１つの単位格子（以下これをセル
と呼ぶ）として多数格子状に配置するように構成されて
いる。この原子炉の運転は通常予め計画された一定の期
間（これを１サイクルと呼ぶ）連続して行われ、この期
間終了後、古くなった燃料を炉心から取出し、新燃料に
取換え、燃料の再配列を行い、再び計画された一定の期
間連続して運転を行っている。このときの燃料取換体数
は炉心全体の燃料集合体数の１／３ないし１／４であ
り、燃料取換体数１／３の炉心を３バッチ炉心、１／４
の炉心を４バッチ炉心と呼んでいる。
置は、図４に示すように、断面が十字形となる制御棒１
３の周囲に内部に燃料棒１１を収容した４体の燃料集合
体１２を配し、それを１つの単位格子（以下これをセル
と呼ぶ）として多数格子状に配置するように構成されて
いる。この原子炉の運転は通常予め計画された一定の期
間（これを１サイクルと呼ぶ）連続して行われ、この期
間終了後、古くなった燃料を炉心から取出し、新燃料に
取換え、燃料の再配列を行い、再び計画された一定の期
間連続して運転を行っている。このときの燃料取換体数
は炉心全体の燃料集合体数の１／３ないし１／４であ
り、燃料取換体数１／３の炉心を３バッチ炉心、１／４
の炉心を４バッチ炉心と呼んでいる。
【０００３】通常、初めて炉心に装荷する燃料を新燃料
もしくは第１サイクル目燃料と呼ぶ。同様に、１サイク
ル炉心内に滞在し、次に２サイクル目になる燃料を第２
サイクル目燃料、３サイクル目になる燃料を第３サイク
ル目燃料、４サイクル目になる燃料を第４サイクル目燃
料と呼ぶ。また、出力運転中に制御棒が挿入される予定
のセルをコントロールセルと呼ぶ。
もしくは第１サイクル目燃料と呼ぶ。同様に、１サイク
ル炉心内に滞在し、次に２サイクル目になる燃料を第２
サイクル目燃料、３サイクル目になる燃料を第３サイク
ル目燃料、４サイクル目になる燃料を第４サイクル目燃
料と呼ぶ。また、出力運転中に制御棒が挿入される予定
のセルをコントロールセルと呼ぶ。
【０００４】ところで近年、燃料の高濃縮度化に伴い、
サイクル終了時の燃料取換体数が減少し、バッチ数が４
バッチ以上となる炉心が考えられるようになってきてい
る。しかし、燃料の濃縮度を上げた場合、全制御棒が炉
心に挿入された停止状態において、最大の制御棒価値を
有する１本の制御棒が何らかの理由によって抜けたとき
の原子炉の未臨界性の余裕（以下、これを炉停止余裕と
呼ぶ）の減少や、熱的特性の低化等の問題が生じる。
サイクル終了時の燃料取換体数が減少し、バッチ数が４
バッチ以上となる炉心が考えられるようになってきてい
る。しかし、燃料の濃縮度を上げた場合、全制御棒が炉
心に挿入された停止状態において、最大の制御棒価値を
有する１本の制御棒が何らかの理由によって抜けたとき
の原子炉の未臨界性の余裕（以下、これを炉停止余裕と
呼ぶ）の減少や、熱的特性の低化等の問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、沸騰水型原子炉に装荷される燃
料集合体の燃料配置において、燃料集合体の濃縮度を上
げた場合でも、炉停止余裕の減少や、熱的特性の低化等
の問題を生じること無く、良好な炉心特性を得ることが
できる沸騰水型原子炉を提供することを目的とする。 ［発明の構成］
鑑みてなされたもので、沸騰水型原子炉に装荷される燃
料集合体の燃料配置において、燃料集合体の濃縮度を上
げた場合でも、炉停止余裕の減少や、熱的特性の低化等
の問題を生じること無く、良好な炉心特性を得ることが
できる沸騰水型原子炉を提供することを目的とする。 ［発明の構成］
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、断面が十字形となる制御棒の周囲に４体
の燃料集合体が配置された単位格子を多数格子状に配置
して構成される沸騰水型原子炉において、出力運転中に
制御棒操作が行われる単位格子と、最外周位置は、炉心
での滞在期間が第４サイクル目以上の燃料集合体からな
り、当該単位格子と最外周に位置する単位格子を除く前
記炉心の５０％以上の単位格子の滞在期間が第１サイク
ル目、第２サイクル目、第３サイクル目、第４サイクル
目の４種類４体の燃料集合体からなり、前記炉心の中心
軸を中心に４分割された各領域において、当該各領域を
更に２等分したときに、前記滞在期間が異なる大部分の
４種類の燃料集合体が、当該２等分線に対し鏡映対称に
配置され、当該２等分線上にある最外周を除く単位格子
では、対角線方向に位置する燃料集合体は同一炉内滞在
期間の燃料集合体から構成されることを特徴とする。
解決するため、断面が十字形となる制御棒の周囲に４体
の燃料集合体が配置された単位格子を多数格子状に配置
して構成される沸騰水型原子炉において、出力運転中に
制御棒操作が行われる単位格子と、最外周位置は、炉心
での滞在期間が第４サイクル目以上の燃料集合体からな
り、当該単位格子と最外周に位置する単位格子を除く前
記炉心の５０％以上の単位格子の滞在期間が第１サイク
ル目、第２サイクル目、第３サイクル目、第４サイクル
目の４種類４体の燃料集合体からなり、前記炉心の中心
軸を中心に４分割された各領域において、当該各領域を
更に２等分したときに、前記滞在期間が異なる大部分の
４種類の燃料集合体が、当該２等分線に対し鏡映対称に
配置され、当該２等分線上にある最外周を除く単位格子
では、対角線方向に位置する燃料集合体は同一炉内滞在
期間の燃料集合体から構成されることを特徴とする。
【０００７】さらに、請求項２に示す沸騰水型原子炉に
おいては、前記４分割された各領域で、しかも他の前記
領域と隣接する部分において、異なる２つの前記単位格
子に存在し、互いに隣接している４体の燃料集合体で、
対角線方向に位置する燃料集合体は、同一炉内滞在年数
の燃料集合体から構成されることを特徴とする。
おいては、前記４分割された各領域で、しかも他の前記
領域と隣接する部分において、異なる２つの前記単位格
子に存在し、互いに隣接している４体の燃料集合体で、
対角線方向に位置する燃料集合体は、同一炉内滞在年数
の燃料集合体から構成されることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明による沸騰水型原子炉においては、１本
の制御棒を含む位置のセルには、図３に示した燃料集合
体の無限増倍率からもわかる様に、無限増倍率が大から
小までの、第１サイクル目燃料、第２サイクル目燃料、
第３サイクル目燃料と第４サイクル目燃料の４種類の燃
料集合体が含まれているので、制御棒価値が小さくな
り、炉停止余裕が大きくなる。また、炉心の中心軸を中
心に４分割された各領域内においては、当該領域を更に
２等分する線分に対し、大部分の燃料集合体が鏡映対称
に配置されている為、炉心特性に優れ、炉心監視上も有
利な原子炉内燃料配置となる。さらに、当該２等分線上
にある単位格子では、炉心最外周セルとコントロールセ
ル６を除き、対角線方向に位置する燃料集合体が同一炉
内滞在年数の燃料集合体より構成される為、鏡映対称の
燃料集合体配置が可能となっている。
の制御棒を含む位置のセルには、図３に示した燃料集合
体の無限増倍率からもわかる様に、無限増倍率が大から
小までの、第１サイクル目燃料、第２サイクル目燃料、
第３サイクル目燃料と第４サイクル目燃料の４種類の燃
料集合体が含まれているので、制御棒価値が小さくな
り、炉停止余裕が大きくなる。また、炉心の中心軸を中
心に４分割された各領域内においては、当該領域を更に
２等分する線分に対し、大部分の燃料集合体が鏡映対称
に配置されている為、炉心特性に優れ、炉心監視上も有
利な原子炉内燃料配置となる。さらに、当該２等分線上
にある単位格子では、炉心最外周セルとコントロールセ
ル６を除き、対角線方向に位置する燃料集合体が同一炉
内滞在年数の燃料集合体より構成される為、鏡映対称の
燃料集合体配置が可能となっている。
【０００９】出力運転中に制御棒操作が行われる単位格
子には、炉心での滞在期間が４サイクル目以上の燃料集
合体が配置されている為、制御棒の操作性に優れ、炉心
特性を損なうことがない。また、炉心の最外周位置に
は、４サイクル目以上の燃料集合体を配置しているた
め、中性子漏洩を低減でき、燃料経済性に優れている。
子には、炉心での滞在期間が４サイクル目以上の燃料集
合体が配置されている為、制御棒の操作性に優れ、炉心
特性を損なうことがない。また、炉心の最外周位置に
は、４サイクル目以上の燃料集合体を配置しているた
め、中性子漏洩を低減でき、燃料経済性に優れている。
【００１０】
【実施例】以下図１ないし図２を参照して本発明の一実
施例を説明する。
施例を説明する。
【００１１】図１は、７６４体の燃料集合体が装荷され
た沸騰水型原子炉の炉心の横断面を示している。図１の
１つの升が１体の燃料集合体を表している。４つの升の
交点の黒丸印が記されている位置に、十字形の制御棒１
３が配置される。また太い線で４つの小さな升を囲んだ
セルはコントロールセル６を表している。この原子炉内
燃料配置は、第４サイクル目燃料４が４体からなるコン
トロールセル６が１３個あり、他のセルは炉心周辺部を
除き、５０％以上のセルが、第１サイクル目燃料１、第
２サイクル目燃料２、第３サイクル目燃料３、第４サイ
クル目燃料４の４種類４体の燃料集合体からなってい
る。又、このセルに於ては、基本的に新燃料と第２サイ
クル目燃料が対角線方向に位置するように構成されてい
る。
た沸騰水型原子炉の炉心の横断面を示している。図１の
１つの升が１体の燃料集合体を表している。４つの升の
交点の黒丸印が記されている位置に、十字形の制御棒１
３が配置される。また太い線で４つの小さな升を囲んだ
セルはコントロールセル６を表している。この原子炉内
燃料配置は、第４サイクル目燃料４が４体からなるコン
トロールセル６が１３個あり、他のセルは炉心周辺部を
除き、５０％以上のセルが、第１サイクル目燃料１、第
２サイクル目燃料２、第３サイクル目燃料３、第４サイ
クル目燃料４の４種類４体の燃料集合体からなってい
る。又、このセルに於ては、基本的に新燃料と第２サイ
クル目燃料が対角線方向に位置するように構成されてい
る。
【００１２】図２において、燃料装荷方法は、図１に示
したものと全く同一である。図２中には、炉心を大きく
４領域に分割する炉心中心部を通過する直線Ｘ−Ｘ′，
Ｙ−Ｙ′及び、その領域を更に２等分する直線Ａ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′が記載されている。直線Ａ−Ａ′，Ｂ−
Ｂ′上にあるコントロールセルを除く四角で囲んである
セル７では、対角線方向に並ぶ燃料集合体は、同一滞在
期間の燃料集合体よりなっている。又、直線Ｘ−Ｘ′，
Ｙ−Ｙ′に隣接する四角で囲んであるセル８では、対角
線方向に並ぶ燃料集合体は、同一滞在期間の燃料集合体
よりなっている。
したものと全く同一である。図２中には、炉心を大きく
４領域に分割する炉心中心部を通過する直線Ｘ−Ｘ′，
Ｙ−Ｙ′及び、その領域を更に２等分する直線Ａ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′が記載されている。直線Ａ−Ａ′，Ｂ−
Ｂ′上にあるコントロールセルを除く四角で囲んである
セル７では、対角線方向に並ぶ燃料集合体は、同一滞在
期間の燃料集合体よりなっている。又、直線Ｘ−Ｘ′，
Ｙ−Ｙ′に隣接する四角で囲んであるセル８では、対角
線方向に並ぶ燃料集合体は、同一滞在期間の燃料集合体
よりなっている。
【００１３】このような原子炉炉心内の燃料集合体配列
を行うと、図３に示した燃料集合体の無限増倍率からも
わかる様に、１本の制御棒を含む位置のセルには、無限
増倍率の大きさが、大から小までの４種類の燃料集合体
が含まれているので、制御棒価値が小さくなり、炉停止
余裕が大きくなる。また、４分の１に分割された各領域
内では、燃料集合体は、その領域を２等分する線分Ａ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′に対しほぼ鏡面対称に配置されているこ
と、及び、各４分の１領域は、炉心全体に対し４分の１
回転対称になっていることにより、炉心内の出力分布の
歪みが小さく、炉心の熱的特性が悪化することがない。
を行うと、図３に示した燃料集合体の無限増倍率からも
わかる様に、１本の制御棒を含む位置のセルには、無限
増倍率の大きさが、大から小までの４種類の燃料集合体
が含まれているので、制御棒価値が小さくなり、炉停止
余裕が大きくなる。また、４分の１に分割された各領域
内では、燃料集合体は、その領域を２等分する線分Ａ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′に対しほぼ鏡面対称に配置されているこ
と、及び、各４分の１領域は、炉心全体に対し４分の１
回転対称になっていることにより、炉心内の出力分布の
歪みが小さく、炉心の熱的特性が悪化することがない。
【００１４】又、これらの対称軸上や、隣接領域のセル
では、第１サイクル目燃料１が２体対角位置に配置され
ている場合は、他の２体は、第３サイクル目燃料３ない
し第４サイクル目燃料４より構成されている為、炉心の
熱的特性が悪化することがない。
では、第１サイクル目燃料１が２体対角位置に配置され
ている場合は、他の２体は、第３サイクル目燃料３ない
し第４サイクル目燃料４より構成されている為、炉心の
熱的特性が悪化することがない。
【００１５】また、無限増倍率が最も大きくなり、熱的
に厳しくなる第２サイクル目燃料２が、炉心内の大部分
の位置では、無限増倍率の低い第３サイクル目燃料３、
第４サイクル目燃料４に囲まれるため、最大線出力密度
等の熱的余裕が従来に比べて増加する。
に厳しくなる第２サイクル目燃料２が、炉心内の大部分
の位置では、無限増倍率の低い第３サイクル目燃料３、
第４サイクル目燃料４に囲まれるため、最大線出力密度
等の熱的余裕が従来に比べて増加する。
【００１６】また、この炉心の燃料集合体配列は、１／
８対称性をほぼ満たしている為、同一炉内滞在年数の燃
料集合体が炉心中心軸から、等距離に配置され、炉内中
性子計装に基づく出力分布演算の精度を向上でき、炉心
監視上も大変優れた燃料配置となっている。
８対称性をほぼ満たしている為、同一炉内滞在年数の燃
料集合体が炉心中心軸から、等距離に配置され、炉内中
性子計装に基づく出力分布演算の精度を向上でき、炉心
監視上も大変優れた燃料配置となっている。
【００１７】なお、本実施例の説明においては、１／８
対称性をほぼ満たした燃料配列になっているが、本発明
の効果は、これに限るものではなく、４分の１に分割さ
れた各領域を更に２等分する線上にあるセルが第１サイ
クル目燃料１、第２サイクル目燃料２、第３サイクル目
燃料３、第４サイクル目燃料４の４種類４体の燃料集合
体からなるセルであり、１／４対称性をほぼ満たした燃
料配列でも、同様の効果が得られる。
対称性をほぼ満たした燃料配列になっているが、本発明
の効果は、これに限るものではなく、４分の１に分割さ
れた各領域を更に２等分する線上にあるセルが第１サイ
クル目燃料１、第２サイクル目燃料２、第３サイクル目
燃料３、第４サイクル目燃料４の４種類４体の燃料集合
体からなるセルであり、１／４対称性をほぼ満たした燃
料配列でも、同様の効果が得られる。
【００１８】又、燃料交換後、コントロールセル及び、
最外周配置の燃料集合体を除き、前サイクルで、１サイ
クル目であった燃料は、２サイクル目、２サイクル目で
あった燃料は、３サイクル目、３サイクル目であった燃
料は、４サイクル目と言ったように、順次、燃料の滞在
期間が１サイクル増加した燃料装荷パターンでも、同様
の効果が得られる。
最外周配置の燃料集合体を除き、前サイクルで、１サイ
クル目であった燃料は、２サイクル目、２サイクル目で
あった燃料は、３サイクル目、３サイクル目であった燃
料は、４サイクル目と言ったように、順次、燃料の滞在
期間が１サイクル増加した燃料装荷パターンでも、同様
の効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による沸騰
水型原子炉においては、燃料の高濃縮度化に伴い、サイ
クル終了時の燃料取換体数が減少し、バッチ数が４バッ
チ以上となる炉心においても充分な炉停止余裕が得ら
れ、炉心特性に優れ、炉心監視上も大変優れた原子炉の
炉心を提供することが可能となる。
水型原子炉においては、燃料の高濃縮度化に伴い、サイ
クル終了時の燃料取換体数が減少し、バッチ数が４バッ
チ以上となる炉心においても充分な炉停止余裕が得ら
れ、炉心特性に優れ、炉心監視上も大変優れた原子炉の
炉心を提供することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係る沸騰水型原子炉の横断
面図。
面図。
【図２】図１に炉心中心軸を通る直線で炉心を８等分す
る線分を加えた説明図。
る線分を加えた説明図。
【図３】燃料集合体の中性子無限増倍率の燃焼変化及び
各燃料の平均的な燃焼範囲を示した特性図。
各燃料の平均的な燃焼範囲を示した特性図。
【図４】沸騰水型原子炉の従来例を説明する制御棒の周
囲に４体の燃料集合体が配置された単位格子を示した横
断面図。
囲に４体の燃料集合体が配置された単位格子を示した横
断面図。
１…第１サイクル目燃料（新燃料） ２…第２サイ
クル目燃料 ３…第３サイクル目燃料 ４…第４サイ
クル目燃料 ５…第５サイクル目燃料 ６…コントロ
ールセル １１…燃料棒 １２…燃料集
合体 １３…制御棒
クル目燃料 ３…第３サイクル目燃料 ４…第４サイ
クル目燃料 ５…第５サイクル目燃料 ６…コントロ
ールセル １１…燃料棒 １２…燃料集
合体 １３…制御棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−292590（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−36587（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−96889（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 5/00 GDB G21C 5/18
Claims (2)
- 【請求項１】 断面が十字形となる制御棒の周囲に４体
の燃料集合体が配置された単位格子を多数格子状に配置
して構成される沸騰水型原子炉において、出力運転中に
制御棒操作が行われる単位格子と、最外周位置は、炉心
での滞在期間が第４サイクル目以上の燃料集合体からな
り、当該単位格子と最外周に位置する単位格子を除く前
記炉心の５０％以上の単位格子内の燃料集合体の滞在期
間が第１サイクル目、第２サイクル目、第３サイクル
目、第４サイクル目の４種類４体の燃料集合体からな
り、前記炉心の中心軸を中心に４分割された各領域にお
いて、当該各領域を更に２等分したときに、前記滞在期
間が異なる大部分の４種類の燃料集合体が当該２等分線
に対し鏡映対称に配置され、当該２等分線上にある最外
周を除く単位格子では、対角線方向に位置する燃料集合
体は同一炉内滞在期間の燃料集合体から構成されること
を特徴とする沸騰水型原子炉。 - 【請求項２】 前記４分割された各領域で、しかも他の
前記領域と隣接する部分において、異なる２つの前記単
位格子に存在し、互いに隣接している４体の燃料集合体
で、対角線方向に位置する燃料集合体は、同一炉内滞在
年数の燃料集合体から構成されることを特徴とする請求
項１記載の沸騰水型原子炉。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3114992A JP2914778B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 沸騰水型原子炉 |
| US07/881,296 US5271050A (en) | 1991-05-20 | 1992-05-11 | Core construction of a boiling nuclear reaction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3114992A JP2914778B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 沸騰水型原子炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04343092A JPH04343092A (ja) | 1992-11-30 |
| JP2914778B2 true JP2914778B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=14651640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3114992A Expired - Fee Related JP2914778B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 沸騰水型原子炉 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5271050A (ja) |
| JP (1) | JP2914778B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE505976C2 (sv) * | 1994-06-29 | 1997-10-27 | Asea Atom Ab | Förfarande, anordning samt bärnslepatron för reducering av en reaktortanks neutrondos |
| US5677938A (en) * | 1995-03-13 | 1997-10-14 | Peco Energy Company | Method for fueling and operating a nuclear reactor core |
| JP3107290B2 (ja) * | 1996-05-20 | 2000-11-06 | 株式会社日立製作所 | 燃料装荷方法 |
| US6862329B1 (en) * | 2003-10-06 | 2005-03-01 | Global Nuclear Fuel-Americas Llc | In-cycle shuffle |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56129888A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-12 | Hitachi Ltd | Fuel loading |
| JPS57182195A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-09 | Hitachi Ltd | Reactor core |
| JPH067194B2 (ja) * | 1985-10-23 | 1994-01-26 | 株式会社日立製作所 | 軽水型原子炉炉心およびその燃料装荷方法 |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP3114992A patent/JP2914778B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-11 US US07/881,296 patent/US5271050A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5271050A (en) | 1993-12-14 |
| JPH04343092A (ja) | 1992-11-30 |
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