JPH0345356B2 - - Google Patents

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JPH0345356B2
JPH0345356B2 JP56066919A JP6691981A JPH0345356B2 JP H0345356 B2 JPH0345356 B2 JP H0345356B2 JP 56066919 A JP56066919 A JP 56066919A JP 6691981 A JP6691981 A JP 6691981A JP H0345356 B2 JPH0345356 B2 JP H0345356B2
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JP
Japan
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core
fuel
reactor
fuel assembly
fuel assemblies
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JP56066919A
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English (en)
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JPS57182195A (en
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Masami Enomoto
Michihiro Ozawa
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/20Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • G21C19/205Interchanging of fuel elements in the core, i.e. fuel shuffling
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/326Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
    • G21C3/328Relative disposition of the elements in the bundle lattice
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、原子炉の炉心に係り、特に、対角に
配列された同一滞在周期期間の燃料集合体を含み
制御棒に隣接して方形配列された4体の燃料集合
体を炉心単位とし、この炉心単位を多数配列させ
るとともに炉心単位未満の燃料集合体を外周の一
部に配列させて1/4部が点対称となるように構成
した原子炉の炉心の改良に関する。
[従来の技術] 燃料集合体の格子状に配列させた原子炉の炉心
においては、使用済み燃料集合体を周期的に取り
換える必要がある。原子炉の炉心には、燃料集合
体の一部を4周期で取り換えるように設計した4
バツチ交換炉心と、燃料集合体の一部を3周期で
取り換えるように設計した3バツチ交換炉心とが
ある。
沸騰水型原子炉の4バツチ交換炉心の水平断面
を第1図に示す。図において、1は炉内滞在期間
が1周期期間の燃料集合体を示し、2は炉内滞在
期間が2周期期間の燃料集合体を示し、3は炉内
滞在期間が3周期期間の燃料集合体を示し、4は
炉内滞在期間が4周期期間の燃料集合体を示して
いる。
[発明が解決しようとする課題] このような4バツチ交換炉心においては、全燃
焼集合体の1/4を取り換えるように設計してある
ため、燃料集合体の取り換え回数が多くなり、連
続運転時間が短くなるという問題があつた。
これに対し、全燃焼集合体の1/3の燃焼集合体
を取り換える3バツチ交換炉心においては、4バ
ツチ交換炉心と比較して、新しい燃料集合体の割
合が多いので、連続運転期間が長くなるという利
点がある。
この3バツチ交換炉心の1/4炉心(炉心水平断
面内で炉心の中心を通るように4等分したものの
1単位)を第2図に示す。図において、1,2,
3は、第1図と同様に、それぞれ、炉内滞在1周
期期間の燃焼集合体、炉内滞在2周期期間の燃料
集合体、炉内滞在3周期期間の燃料集合体を示
す。Nは、炉心の中心に位置する燃料集合体を示
している。
1/4炉心は、制御棒10に隣接して方形配置さ
れた4体の燃料集合体からなる炉心単位12を格
子状に多数配列するとともに燃料集合体14を外
周の一部に配列して形成してある。炉心単位12
は、同一滞在周期期間の燃料集合体を対角に配列
させるとともに、異なる炉内滞在周期期間の燃料
集合体を対角に配列させてある。また、14は炉
心単位を構成しない燃料集合体である。
この3バツチ交換炉心は、第2図の1/4炉心を
90度ずつ回転させて構成される。
しかし、この3バツチ交換炉心では、炉内滞在
3周期期間の燃料集合体3が2体以上含まれる炉
心単位(例えば炉心単位12a)が炉心中央部近
傍に規則的に多数存在する。したがつて、3バツ
チ交換炉心では、反応度が低い炉内滞在3周期期
間の燃料集合体3を2体含む炉心単位が炉心中央
部に存在することから、炉停止余裕は充分に確保
できるが、炉内滞在3周期期間の燃料集合体2体
を含む炉心単位のために、連続運転期間が短くな
るという問題があつた。
なお、関連する従来技術を示す例として、特開
昭56−66794号がある。この従来例は、燃料交換
の際に配置を変更する燃料集合体の数が少なくて
済み、炉心の出力分布が均一となるとともに、一
定のパターンで燃料集合体の配置を変更するだけ
でよく、燃料交換作業が簡単で能率的である原子
炉の炉心を提供している。しかし、燃料交換作業
自体の能率に重点をおくあまり、燃料経済性や炉
心の対称性が損われ、監視のしやすさ等に関する
配慮を欠く結果となつている。
本発明の目的は、燃料集合体の取り換え周期期
間すなわち連続運転期間が長く監視が容易な原子
炉の炉心を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するために、対角に
配列された同一滞在周期期間の燃料集合体を含み
制御棒に隣接して方形配列された4体の燃料集合
体を炉心単位とし、これら炉心単位を多数配列さ
せるとともに炉心単位未端の燃料集合体を外周の
一部に配列させて1/4部が点対称となるように構
成した原子炉の炉心において、前期炉心単位未満
の燃料集合体と炉心の中心に位置する炉心単位と
炉心の外周に位置する炉心単位とを除く領域に位
置する炉心単位が、1体の3滞在周期期間燃料集
合体と、3体の2滞在周期期間以下の燃料集合体
とからなる原子炉の炉心を提案するものである。
[作用] 本発明においては、炉心の外周に配列された炉
心起単位未満の燃料集合体と炉心の中心に位置す
る炉心単位と炉心の外周に位置する炉心単位とを
除く領域に位置する炉心単位を、1体の3滞在周
期期間燃料集合体と、3体の2滞在周期期間以下
の燃料集合体とで構成してあるので、反応度が低
い3滞在周期期間(炉内滞在期間が3周期期間
目)の燃料集合体が1体のみとなり、同一滞在周
期目の燃料集合体が対角に配列されているので、
連続運転期間すなわち燃料集合体の取り換え周期
期間が長くなる。一方、3滞在周期期間の燃料集
合体が1体含まれていることから、炉停止余裕を
充分に確保できる。
また、炉心の中心に配置される燃料集合体を含
めて、1/4炉心が完全に点対称となるので、この
1/4を監視すれば、炉心全体を監視していること
になり、各種検出器の数を削減できるとともに、
監視が容易になる。
[実施例] 次に、第3図ないし第6図を参照して、本発明
の一実施例を詳細に説明する。
本発明の対称となる炉心単位は、第3図に斜線
で示した以外の領域に位置する炉心単位である。
すなわち、炉心単位未満の数で炉心単位を構成し
ない燃料集合体14と、炉心の最外周に位置する
炉心単位16と、炉心の中心に位置する燃料集合
体17とを除いた領域の炉心単位である。
炉心単位未満の数で炉心単位を構成しない燃料
集合体14を除いたのは、炉周辺は4滞在周期期
間、5滞在周期期間の燃料集合体を装荷すること
が可能であるためである。
また、炉心の最外周に位置する炉心単位16を
除いたのは、炉周辺は4滞在周期期間、5滞在周
期期間の燃料集合体を装荷することが可能である
ためである。
さらに、炉心の中心に位置する燃料集合体17
を除いたのは、1/4対称性を持たせるには同一滞
在期間の燃料集合体が4体重なることになり、特
別に反応度を低減した燃料集合体を装荷する配慮
をしないと、炉停止余裕が小さくなるからであ
る。
第4図に示すように、対象領域に位置する炉心
単位12は、制御棒10に隣接する4体の燃料集
合体から構成されている。この炉心単位12は1
体の炉内滞在3周期期間の燃料集合体と、3体の
炉内滞在2周期期間以下の燃料集合体とからな
る。同一滞在周期期間の燃料集合体すなわち炉内
滞在1周期期間の燃料集合体1または炉内滞在2
周期期間の燃料集合体2は対角に配列されてい
る。
燃料集合体を取り換えてこのような炉心単位の
配列を形成するには、次の方法による。第5図1
に示す炉心単位を例に説明すると、まず、炉内滞
在3周期期間の燃料集合体3を取り外し、第5図
2の状態にする。続いて、2周期期間の燃料集合
体2を抜き出して、第5図3に示すように、3周
期期間の燃料集合体3が装荷されていた位置に装
荷する。このとき、1周期期間の燃料集合体1の
位置は変化させない。最後に、2周期期間の燃料
集合体2が装荷されていた位置に新燃料集合体0
を装荷する。
このように燃料集合体の取り換えが終了した炉
心単位は、次の燃料集合体取り換え時までには、
新燃料集合体が1周期期間目の燃料集合体、1周
期期間の燃料集合体が2周期期間目の燃料集合
体、2周期期間の燃料集合体が3周期期間目の燃
料集合体に該当することになるので、第5図4′
に示される状態となる。
同様に、次の取り換え周期においても、3周期
期間の燃料集合体3を取り出し(第5図5)、2
周期期間の燃料集合体2を3周期期間の燃料集合
体の位置に装荷し(第5図6)、2周期期間の燃
料集合体が装荷されていた位置に新燃料集合体0
を装荷すれば(第5図7)、第5図7′の状態に装
荷されたことになる。これは、第5図1の状態と
同じである。
第6図は、本実施例の燃料集合体の全体配置の
一実施例を示す図である。本実施例は、電気出力
460MWeの沸騰水型原子炉に本発明を適用したも
のである。燃料集合体の数は400体、炉心の高さ
は144インチ、燃料の平均濃縮度は約3wt%のガ
ドリニア入り燃料である。太線13で囲まれた1/
4炉心を基準として、1/4炉心を90度回転ずつさせ
ると、全炉心の構成となる。
したがつて、1体の3滞在周期期間燃料集合体
と、3体の2滞在周期期間以下の燃料集合体とで
構成してあるので、反応度が低い3滞在周期期間
の燃料集合体が1体のみとなり、同一滞在周期目
の燃料集合体が対角に配列されていることから、
連続運転期間すなわち燃料集合体の取り換え周期
期間が長くなる。
一方、3滞在周期期間の燃料集合体が1体含ま
れていることから、炉停止余裕を充分に確保でき
る。
また、炉心の中心に配置される燃料集合体を含
めて、1/4炉心が完全に点対称となるので、この
1/4を監視すれば、炉心全体を監視していること
になり、各種検出器の数を削減でき、監視が容易
になる。
[発明の効果] 本発明によれば、3周期目の燃料が1体装荷さ
れるとともに、同一滞在周期目の燃料集合体が対
角に配列されているので、連続運転期間すなわち
燃料集合体の取り換え周期期間が長くなる。
また、3滞在周期期間の燃料集合体が1体含ま
つていることから、炉停止余裕の確保が容易であ
り、従来の炉心と比較して出力分布が平たん化さ
れ、炉停止余裕と燃積余裕との大きい原子炉の炉
心を提供できる。
さらに、炉心の中心に配置される燃料集合体を
含めて、1/4炉心が完全に点対称となるので、こ
の1/4を監視すれば、炉心全体を監視しているこ
とになり、各種検出器の数を削減でき、監視が容
易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は4バツチ交換炉心の水平断面図、第2
図は3バツチ交換炉心の1/4炉心を示す水平断面
図、第3図は本発明の対象となる炉心単位を示す
水平断面図、第4図は本発明を説明するための1/
4炉心の水平断面図、第5図は1炉心単位内にお
ける燃料集合体の取り換え順序を示す図、第6図
は本発明の一実施例の炉心の水平断面図である。 1……炉内滞在期間1周期期間の燃料集合体、
2……炉内滞在期間2周期期間の燃料集合体、3
……炉内滞在期間3周期期間の燃料集合体、10
……制御棒、12……炉心単位、14……炉心単
位未満の数の燃料集合体、16……炉心の外周の
炉心単位、17……炉心の中心の燃料集合体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 対角に配列された同一滞在周期期間の燃料集
    合体を含み制御棒に隣接して方形配列された4体
    の燃料集合体を炉心単位とし、当該炉心単位を多
    数配列させるとともに炉心単位未満の燃料集合体
    を外周の一部に配列させて1/4部が点対称となる
    ように構成した原子炉の炉心において、 前記炉心単位未満の燃料集合体と炉心の中心に
    位置する炉心単位と炉心の外周に位置する炉心単
    位とを除く領域に位置する炉心単位が、1体の3
    滞在周期期間燃料集合体と、3体の2滞在周期期
    間以下の燃料集合体とからなることを特徴とする
    原子炉の炉心。
JP56066919A 1981-05-06 1981-05-06 Reactor core Granted JPS57182195A (en)

Priority Applications (2)

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JP56066919A JPS57182195A (en) 1981-05-06 1981-05-06 Reactor core
US06/704,149 US4567018A (en) 1981-05-06 1985-02-22 Core construction of nuclear reactor

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JP56066919A JPS57182195A (en) 1981-05-06 1981-05-06 Reactor core

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US4567018A (en) 1986-01-28
JPS57182195A (en) 1982-11-09

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