JP3135705B2 - 高速増殖炉の炉心 - Google Patents
高速増殖炉の炉心Info
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- JP3135705B2 JP3135705B2 JP04271301A JP27130192A JP3135705B2 JP 3135705 B2 JP3135705 B2 JP 3135705B2 JP 04271301 A JP04271301 A JP 04271301A JP 27130192 A JP27130192 A JP 27130192A JP 3135705 B2 JP3135705 B2 JP 3135705B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速増殖炉の炉心に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高速増殖炉の炉心は、ほぼ円柱
状に構成されており、その中心部には炉心燃料部、炉心
燃料部の上下部には上部ブランケット部および下部ブラ
ンケット部、炉心燃料部の周囲には径方向ブランケット
部が形成されている。なお、炉心燃料部にもいくつかの
層状のブランケット部を設けたものもある。また、この
ような高速増殖炉の炉心は、次のように構成された多数
の高速増殖炉用燃料集合体によって構成されている。
状に構成されており、その中心部には炉心燃料部、炉心
燃料部の上下部には上部ブランケット部および下部ブラ
ンケット部、炉心燃料部の周囲には径方向ブランケット
部が形成されている。なお、炉心燃料部にもいくつかの
層状のブランケット部を設けたものもある。また、この
ような高速増殖炉の炉心は、次のように構成された多数
の高速増殖炉用燃料集合体によって構成されている。
【０００３】すなわち、炉心燃料要素およびブランケッ
ト燃料要素を燃料被覆管内に封入してなる燃料棒は、六
方格子状に規則正しく配列されて束ねられ、断面六角形
の筒状に形成されたラッパ管内に収容されている。ま
た、このラッパ管の外側には、上端部近傍に上部荷重パ
ッド（ＵＲＰ）が設けられており、上部荷重パッドの下
方であって炉心燃料部の上端部近傍（上部ブランケット
部下端近傍）に位置する部位には下部荷重パッド（ＬＲ
Ｐ）が設けられている。
ト燃料要素を燃料被覆管内に封入してなる燃料棒は、六
方格子状に規則正しく配列されて束ねられ、断面六角形
の筒状に形成されたラッパ管内に収容されている。ま
た、このラッパ管の外側には、上端部近傍に上部荷重パ
ッド（ＵＲＰ）が設けられており、上部荷重パッドの下
方であって炉心燃料部の上端部近傍（上部ブランケット
部下端近傍）に位置する部位には下部荷重パッド（ＬＲ
Ｐ）が設けられている。
【０００４】ところで、上記構成の高速増殖炉用燃料集
合体によって構成された高速増殖炉の炉心においては、
縦軸を温度、横軸を炉心中心からの径方向距離とした図
４の特性図に示すように、炉心燃料部中心で温度が高
く、炉心燃料部の外周付近から温度が下降を開始するよ
うな炉内径方向温度分布を示す。このような径方向温度
分布により、特に温度変化の大きい炉心燃料部の外周付
近の高速増殖炉用燃料集合体は、図５に示すような彎曲
を起こすことになる。
合体によって構成された高速増殖炉の炉心においては、
縦軸を温度、横軸を炉心中心からの径方向距離とした図
４の特性図に示すように、炉心燃料部中心で温度が高
く、炉心燃料部の外周付近から温度が下降を開始するよ
うな炉内径方向温度分布を示す。このような径方向温度
分布により、特に温度変化の大きい炉心燃料部の外周付
近の高速増殖炉用燃料集合体は、図５に示すような彎曲
を起こすことになる。
【０００５】すなわち、定格運転時には、図５（Ａ）に
示すように、炉心燃料部で内側へ向かうような彎曲を起
こす。ここで、出力上昇事故（ＴＯＰ）あるいは冷却材
流量減少事故（ＬＯＦ）が起こった場合（ＡＴＷＳ時：
スクラム失敗時の予知過渡事象）は、集合体出力と流量
の比（Ｐ／Ｆ）が増大して炉内温度径方向分布がさらに
大きくなり、図５（Ｂ）に示すように、炉心燃料部で外
側へ向かうような彎曲を起こす。図５（Ｃ）は、図５
（Ａ）の場合と図５（Ｂ）の場合との差を示すもので、
このように、ＡＴＷＳ時には、定格運転時に較べて炉心
燃料部が実質的に膨脹したことになり、負の反応度が挿
入される。このような効果は、炉の固有の安全性を高め
る上で重要な因子となっている。
示すように、炉心燃料部で内側へ向かうような彎曲を起
こす。ここで、出力上昇事故（ＴＯＰ）あるいは冷却材
流量減少事故（ＬＯＦ）が起こった場合（ＡＴＷＳ時：
スクラム失敗時の予知過渡事象）は、集合体出力と流量
の比（Ｐ／Ｆ）が増大して炉内温度径方向分布がさらに
大きくなり、図５（Ｂ）に示すように、炉心燃料部で外
側へ向かうような彎曲を起こす。図５（Ｃ）は、図５
（Ａ）の場合と図５（Ｂ）の場合との差を示すもので、
このように、ＡＴＷＳ時には、定格運転時に較べて炉心
燃料部が実質的に膨脹したことになり、負の反応度が挿
入される。このような効果は、炉の固有の安全性を高め
る上で重要な因子となっている。
【０００６】一般に、ラッパ管材料の熱膨脹率が大きい
程炉心彎曲は大きくなるので、このＡＴＷＳ時の負の反
応度挿入量も、熱膨脹率の大きな材料からなるラッパ管
で構成された炉心の方が有利である。
程炉心彎曲は大きくなるので、このＡＴＷＳ時の負の反
応度挿入量も、熱膨脹率の大きな材料からなるラッパ管
で構成された炉心の方が有利である。
【０００７】一方、高燃焼度を目指した高速増殖炉炉心
においては、ラッパ管は低スウェリング材料で作る必要
がある。このことから一般に従来の高速増殖炉炉心のラ
ッパ管で使用されていたオーステナイト鋼に変わって耐
スウェリング性能にすぐれたフェライト鋼が使用される
方向にある。
においては、ラッパ管は低スウェリング材料で作る必要
がある。このことから一般に従来の高速増殖炉炉心のラ
ッパ管で使用されていたオーステナイト鋼に変わって耐
スウェリング性能にすぐれたフェライト鋼が使用される
方向にある。
【０００８】但し、フェライト鋼の熱膨脹率はオーステ
ナイト鋼のそれよりも４割程小さく、前記のＡＴＷＳ時
の炉心彎曲による負の反応度挿入量の大きさについて
は、オーステナイト鋼ラッパ管からなる炉心よりも小さ
くなってしまい、炉の固有安全性を高める観点からは望
ましくない。
ナイト鋼のそれよりも４割程小さく、前記のＡＴＷＳ時
の炉心彎曲による負の反応度挿入量の大きさについて
は、オーステナイト鋼ラッパ管からなる炉心よりも小さ
くなってしまい、炉の固有安全性を高める観点からは望
ましくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、高燃焼
度を目指して、ラッパ管材料として耐スウェリング性能
にすぐれたフェライト鋼を採用した高速増殖炉炉心に於
いては、ＡＴＷＳ時の炉心彎曲による負の反応度挿入量
の大きさが、オーステナイト鋼ラッパ管からなる炉心よ
りも小さくなってしまい、炉の固有安全性を高める観点
からは望ましくない。
度を目指して、ラッパ管材料として耐スウェリング性能
にすぐれたフェライト鋼を採用した高速増殖炉炉心に於
いては、ＡＴＷＳ時の炉心彎曲による負の反応度挿入量
の大きさが、オーステナイト鋼ラッパ管からなる炉心よ
りも小さくなってしまい、炉の固有安全性を高める観点
からは望ましくない。
【００１０】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、高燃焼度を達成し、かつ、ＡＴＷＳ時の
炉心燃料部の膨脹量を増大させることができ、高速増殖
炉の固有の安全性の向上を図ることのできる高速増殖炉
炉心を提供しようとするものである。
されたもので、高燃焼度を達成し、かつ、ＡＴＷＳ時の
炉心燃料部の膨脹量を増大させることができ、高速増殖
炉の固有の安全性の向上を図ることのできる高速増殖炉
炉心を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、断面
六角形状の筒状に形成され、少なくとも炉心燃料部上端
近傍に位置する部位の外側に荷重パッドが設けられたラ
ッパ管を有する高速増殖炉の炉心において、この炉心
は、炉心燃料領域と、この炉心燃料領域の周囲に位置す
る径方向ブランケット領域と、この径方向ブランケット
領域の周囲に位置する中性子遮へい領域とから構成さ
れ、炉心燃料領域の最外周に位置する燃料集合体のラッ
パ管をオーステナイト鋼にて形成してなるとともに、炉
心燃料領域内の最外周以外の位置にある燃料集合体のラ
ッパ管をフェライト鋼にて形成してなることを特徴とす
る。
六角形状の筒状に形成され、少なくとも炉心燃料部上端
近傍に位置する部位の外側に荷重パッドが設けられたラ
ッパ管を有する高速増殖炉の炉心において、この炉心
は、炉心燃料領域と、この炉心燃料領域の周囲に位置す
る径方向ブランケット領域と、この径方向ブランケット
領域の周囲に位置する中性子遮へい領域とから構成さ
れ、炉心燃料領域の最外周に位置する燃料集合体のラッ
パ管をオーステナイト鋼にて形成してなるとともに、炉
心燃料領域内の最外周以外の位置にある燃料集合体のラ
ッパ管をフェライト鋼にて形成してなることを特徴とす
る。
【００１２】
【作用】上記構成の本発明の高速増殖炉の炉心では、ラ
ッパ管のスウェリング膨脹を促進する原因となる中性子
束の大きな炉心中央部には、耐スウェリング性能に優れ
たフェライト鋼ラッパ管からなる炉心燃料集合体が装荷
されることにより高燃焼度が達成される。一方、ＡＴＷ
Ｓ時の炉心彎曲による炉心燃料部の実質的膨脹を促進す
る原因となるラッパ管の径方向の温度勾配が大きな炉心
最外周部には、熱膨脹率の大きなオーステナイト鋼から
成るラッパ管が配設された炉心燃料集合体が装荷される
ことにより、固有の安全性の向上を図ることができる。
尚、この炉心最外周部では、中性子束は炉心中央部に比
較して小さいので、耐スウェリング性能に劣るオーステ
ナイト鋼ラッパ管からなる炉心燃料集合体でも、炉の高
燃焼度達成を阻害することはない。したがって、本発明
の高速増殖炉炉心では、高燃焼度達成と固有の安全性の
向上を共に満足できる。
ッパ管のスウェリング膨脹を促進する原因となる中性子
束の大きな炉心中央部には、耐スウェリング性能に優れ
たフェライト鋼ラッパ管からなる炉心燃料集合体が装荷
されることにより高燃焼度が達成される。一方、ＡＴＷ
Ｓ時の炉心彎曲による炉心燃料部の実質的膨脹を促進す
る原因となるラッパ管の径方向の温度勾配が大きな炉心
最外周部には、熱膨脹率の大きなオーステナイト鋼から
成るラッパ管が配設された炉心燃料集合体が装荷される
ことにより、固有の安全性の向上を図ることができる。
尚、この炉心最外周部では、中性子束は炉心中央部に比
較して小さいので、耐スウェリング性能に劣るオーステ
ナイト鋼ラッパ管からなる炉心燃料集合体でも、炉の高
燃焼度達成を阻害することはない。したがって、本発明
の高速増殖炉炉心では、高燃焼度達成と固有の安全性の
向上を共に満足できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の高速増殖炉炉心を図面を参照
して実施例について説明する。
して実施例について説明する。
【００１４】図１は、本発明の一実施例の高速増殖炉の
炉心の構成を示すもので、その中心部には炉心燃料領域
１が、その周囲には径方向ブランケット領域２、中性子
遮蔽体領域３が配置され、前記炉心燃料領域１内には制
御棒集合体４が装荷されている。炉心燃料領域１の中の
最外周部に配置された最外周炉心燃料集合体５のラッパ
管はオーステナイト鋼で、それ以外の炉心燃料領域１の
燃料集合体６のラッパ管はフェライト鋼で構成されてい
る。
炉心の構成を示すもので、その中心部には炉心燃料領域
１が、その周囲には径方向ブランケット領域２、中性子
遮蔽体領域３が配置され、前記炉心燃料領域１内には制
御棒集合体４が装荷されている。炉心燃料領域１の中の
最外周部に配置された最外周炉心燃料集合体５のラッパ
管はオーステナイト鋼で、それ以外の炉心燃料領域１の
燃料集合体６のラッパ管はフェライト鋼で構成されてい
る。
【００１５】図２のグラフは高速増殖炉用燃料集合体に
彎曲を起こさせる原因である炉中心側と外側のラッパ管
７の温度差の軸方向変化を示したものである。なお、こ
のグラフにおいて、縦軸は軸方向位置、横軸は温度差で
あり、実線はＰ／Ｆ＝1.0 （定格運転時）、点線はＰ／
Ｆ＞1.0 （ＡＴＷＳ時）をしめしている。このグラフに
示されるように、温度差は、発熱部分である炉心燃料部
下端部から次第に増加し、炉心燃料部上端部付近（下部
荷重パッド９付近）で最大となり、ラッパ管の上端部の
上部荷重パッド８部までほぼこの温度差が続く。
彎曲を起こさせる原因である炉中心側と外側のラッパ管
７の温度差の軸方向変化を示したものである。なお、こ
のグラフにおいて、縦軸は軸方向位置、横軸は温度差で
あり、実線はＰ／Ｆ＝1.0 （定格運転時）、点線はＰ／
Ｆ＞1.0 （ＡＴＷＳ時）をしめしている。このグラフに
示されるように、温度差は、発熱部分である炉心燃料部
下端部から次第に増加し、炉心燃料部上端部付近（下部
荷重パッド９付近）で最大となり、ラッパ管の上端部の
上部荷重パッド８部までほぼこの温度差が続く。
【００１６】上記構成のこの実施例の高速増殖炉炉心で
は、上述したように、炉中心側と外側のラッパ管７の温
度差が大きくなる最外周炉心燃料集合体５のラッパ管が
フェライト鋼よりも熱膨脹の大きな材料で構成されてい
る。したがって、上記温度差に基づく曲げモーメントを
増加させることができる。このため、図３（Ｂ）に実線
で示すように、ＡＴＷＳ時のラッパ管７のＳ字型の彎曲
量を点線で示す従来の場合（フェライト鋼）に較べて大
きくすることができ、炉心燃料部の膨脹量を増大させて
負の反応度挿入量を高めることができる。なお、前述の
図５と同様に、図３（Ａ）は定格運転時、図３（Ｃ）は
定格運転時とＡＴＷＳ時の差を示している。
は、上述したように、炉中心側と外側のラッパ管７の温
度差が大きくなる最外周炉心燃料集合体５のラッパ管が
フェライト鋼よりも熱膨脹の大きな材料で構成されてい
る。したがって、上記温度差に基づく曲げモーメントを
増加させることができる。このため、図３（Ｂ）に実線
で示すように、ＡＴＷＳ時のラッパ管７のＳ字型の彎曲
量を点線で示す従来の場合（フェライト鋼）に較べて大
きくすることができ、炉心燃料部の膨脹量を増大させて
負の反応度挿入量を高めることができる。なお、前述の
図５と同様に、図３（Ａ）は定格運転時、図３（Ｃ）は
定格運転時とＡＴＷＳ時の差を示している。
【００１７】すなわち、この実施例の高速増殖炉の炉心
では、ＡＴＷＳ時の最外周燃料集合体５のラッパ管７の
Ｓ字型の彎曲量を従来の場合に較べて大きくすることが
でき、炉心燃料部の膨脹量を増大させて負の反応度挿入
量を高めることができるので、従来に較べて高速増殖炉
の固有の安全性の向上を図ることができる。
では、ＡＴＷＳ時の最外周燃料集合体５のラッパ管７の
Ｓ字型の彎曲量を従来の場合に較べて大きくすることが
でき、炉心燃料部の膨脹量を増大させて負の反応度挿入
量を高めることができるので、従来に較べて高速増殖炉
の固有の安全性の向上を図ることができる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の高速増殖炉
炉心によれば、高燃焼度を達成しながら、従来に較べて
さらにＡＴＷＳ時の炉心燃料部の膨脹量を増大させるこ
とができ、高速増殖炉の固有の安全性の向上を図ること
ができる。
炉心によれば、高燃焼度を達成しながら、従来に較べて
さらにＡＴＷＳ時の炉心燃料部の膨脹量を増大させるこ
とができ、高速増殖炉の固有の安全性の向上を図ること
ができる。
【図１】本発明の一実施例の高速増殖炉炉心の構成を示
す概略平面図。
す概略平面図。
【図２】炉中心側と外側のラッパ管の温度差の軸方向変
化を示す特性図。
化を示す特性図。
【図３】図１に示す高速増殖炉の炉心の燃料集合体の変
形の様子を（Ａ）は定格運転時、（Ｂ）はＡＴＷＳ時、
（Ｃ）はその差として説明するための特性図。
形の様子を（Ａ）は定格運転時、（Ｂ）はＡＴＷＳ時、
（Ｃ）はその差として説明するための特性図。
【図４】炉内径方向温度分布を示す特性図。
【図５】従来の高速増殖炉の炉心の燃料集合体の変形の
様子を（Ａ）は定格運転時、（Ｂ）はＡＴＷＳ時、
（Ｃ）はその差として説明するための特性図。
様子を（Ａ）は定格運転時、（Ｂ）はＡＴＷＳ時、
（Ｃ）はその差として説明するための特性図。
１…炉心燃料領域 ２…径方向ブランケット領域 ３…中性子遮蔽体領域 ４…制御棒集合体 ５…炉心燃料集合体（オーステナイト鋼ラッパ管製） ６…炉心燃料集合体（フェライト鋼ラッパ管製） ７…ラッパ管 ８…上部荷重パッド（ＵＲＰ） ９…下部荷重パッド（ＬＲＰ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 3/30 G21C 5/00 G21C 5/08 G21C 5/06 G21C 5/18 G21C 7/00 G21C 7/28 G21C 7/30
Claims (1)
- 【請求項１】 断面六角形状の筒状に形成され、少なく
とも炉心燃料部上端近傍に位置する部位の外側に荷重パ
ッドが設けられたラッパ管を有する高速増殖炉の炉心に
おいて、この炉心は、炉心燃料領域と、この炉心燃料領
域の周囲に位置する径方向ブランケット領域と、この径
方向ブランケット領域の周囲に位置する中性子遮へい領
域とから構成され、炉心燃料領域の最外周に位置する燃
料集合体のラッパ管をオーステナイト鋼にて形成してな
るとともに、炉心燃料領域内の最外周以外の位置にある
燃料集合体のラッパ管をフェライト鋼にて形成してなる
ことを特徴とする高速増殖炉の炉心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04271301A JP3135705B2 (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 高速増殖炉の炉心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04271301A JP3135705B2 (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 高速増殖炉の炉心 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123789A JPH06123789A (ja) | 1994-05-06 |
| JP3135705B2 true JP3135705B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=17498138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04271301A Expired - Fee Related JP3135705B2 (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | 高速増殖炉の炉心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135705B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109273108B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-06-23 | 中国核动力研究设计院 | 六边形套管型燃料堆芯孔道核设计检验堆芯及试验方法 |
| CN109192331B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-06-23 | 中国核动力研究设计院 | 六边形套管型燃料组件核设计可靠性检验堆芯及调整方法 |
| CN109192333B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-06-23 | 中国核动力研究设计院 | 六边形套管型燃料组件核设计可靠性检验堆芯及验证方法 |
| CN114446496B (zh) * | 2022-02-17 | 2024-04-23 | 中国核动力研究设计院 | 基于环形燃料元件的超高通量反应堆堆芯 |
-
1992
- 1992-10-09 JP JP04271301A patent/JP3135705B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06123789A (ja) | 1994-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |