JPH0345358B2 - - Google Patents
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- JPH0345358B2 JPH0345358B2 JP56082083A JP8208381A JPH0345358B2 JP H0345358 B2 JPH0345358 B2 JP H0345358B2 JP 56082083 A JP56082083 A JP 56082083A JP 8208381 A JP8208381 A JP 8208381A JP H0345358 B2 JPH0345358 B2 JP H0345358B2
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
本発明は沸騰水型原子炉に係る。
沸騰水型原子炉（以下BWRと呼ぶ）の初装荷
炉心は、濃縮度の異る複数種類の燃料集合体を装
荷して構成されている。而して、運転サイクルを
更新する毎に反応度の低下した燃料集合体を新し
い燃料集合体と交換して運転を継続することによ
り、平衡サイクルへの移行を速やかに行なうこと
ができる。なお、上記の平衡サイクルとは下記の
意味を有する。すなわち、初装荷炉心による運転
を第１サイクルと呼ぶが、燃料集合体を前記した
ように部分的に交換し乍ら第２、第３…と運転サ
イクルを繰返し、前記第１サイクルから相当の長
期間を経て炉心全体の燃料成分が隣接するサイク
ル間でほとんど一定となつたサイクルを平衡サイ
クルと言う。なお、この平衡サイクルに到達する
と隣接するサイクルの熱特性はほぼ等しく安定し
ている。 前記のような炉心を有する原子炉では、１サイ
クルの運転終了毎に炉を停止させ最も反応度の低
下した燃料集合体を新しいものと交換し、次の運
転サイクルに入る。これを繰返し乍ら原子炉の運
転を継続するわけであるが、サイクル毎の熱特性
が悪かつたり、あるいは目標とする燃焼度が達成
されなかつたりすれば、原子炉の安全上好ましく
ないばかりでなく、経済的にも問題である。 原子炉の安全性、経済性の点から見て、第１サ
イクルから平衡サイクルに移行する過程の中間サ
イクル、換言すれば移行サイクルにおける熱特性
およびサイクル取得燃焼度が、平衡サイクルのそ
れらと同程度であるか、またはそれらに向かつて
速やかに収束するものであることが望ましい。 しかし乍ら、従来の初装荷炉心用燃料集合体で
は、上記のような条件を満すに必要な単位燃料集
合体間の相関関係が成立していなかつたため、平
衡サイクルへの移行にも長時間を要し、また移行
サイクル中の出力安定性も満足すべきではなかつ
た。 本発明は上記の事情に基づきなされたもので、
移行サイクル中の熱特性および取得燃焼度のサイ
クル毎の変動が少なく、燃料経済性のすぐれた沸
騰水型原子炉を得ることを目的としている。 本発明においては、濃縮度の異る複数種類の燃
料集合体を初装荷炉心に装荷することにより前記
目的を達成している。 以下、本発明の詳細を説明する。BWRの初装
荷燃料集合体の濃度度種類を複数としたとき、濃
縮度種類が単一のときよりも燃料経済性が向上す
る。また、複数種類の濃縮度を適当に選定すれ
ば、第１サイクルから平衡サイクル炉心を模擬す
ることができる。第１図、第２図はその状態を模
式的に示すものである。第１図は初装荷燃料がま
だ炉心に装荷されているあるサイクル末期での燃
料の無限増倍率（Ｋ∞）と初装荷燃料集合体数の
割合を示すもので、同図Ａは濃縮度種類が一種類
の場合、同図Ｂは３種類の場合である。この時点
で図中斜線部分で示す一定割合の制御集合体を取
出すとすれば、第１図Ａに示す一種類の濃縮度の
燃料集合体に比し、同図Ｂの３種類の濃縮度の燃
料集合体の方が取出燃料の平均的な燃料の無限増
倍率（Ｋ∞）が小さく、後者の方が経済的に有利
である。 第２図は第２サイクル以後に装荷する燃料（取
替燃料）の無限増倍率（Ｋ∞）の燃料度推移を模
式的に示す。 燃焼初期では、原子炉の余剰な反応度をおさえ
るために可燃性毒物が用いられ、図中点線で示す
ようにふるまいを示すが、ここではモデルを簡単
化して可燃性毒物を含めないものとする。この図
から燃料の無限増倍率（Ｋ∞）は燃焼度の増大に
つれ直線的に減少することがわかる。 平衡炉心では、Ｎサイクルだけ炉心に滞在する
燃料集合体は、図中、、…で示す区間だけ
燃料が進行する。いま、初装架炉心において、第
２図の、、…に示す燃料の無限増倍率（Ｋ
∞）の変化と同じ（Ｋ∞）の変化を示すＮ種類の
濃縮度の燃料集合体を装荷すれば、初装荷炉心に
あつも平衡炉心と近似的に等しい特性が得られ
る。また、移行サイクルにおいては、１／Ｎだけ
燃料集合体を交換することにより、速やかに平衡
炉心に到達できる。 上記のように、本発明においては、平衡炉心に
おいてＮサイクルにわたつて燃料が滞在する（Ｎ
バツチ燃料）の場合の初装荷炉心に、濃縮度の異
るＮ種類の燃料集合体を装荷し、かつそれぞれの
種類の燃料集合体の無限増倍率（Ｋ∞）が上記平
衡炉心のＮバツチ燃料のそれと同一となるよう、
各種類の濃縮度を定めている。 以下、本発明の効果につき詳細に説明する。ま
ず、簡単なモデルにより本発明における如くＮ種
類の燃料集合体を使用した方が一種類の場合より
経済的であることを説明する。 最初に一種類の燃料集合体により初装荷炉心を
構成した場合の取出し燃料度を評価する。ここ
で、燃料の平均濃縮度はＮ種類の初装荷燃料集合
体により模擬した平衡炉心の燃料集合体のそれと
等しいものとする。取替燃料、初装荷一種類燃料
の無限増倍率（Ｋ∞）をそれぞれｇ、ｈとし、そ
れらは第２図に示したところと同様、燃料の進行
につれ直線的に減少するものとする。 それらのあるサイクルｋ末期での値は、 ｇ(k)＝a.（kEc）＋ｂ ……(1) ｈ(k)＝a.（kEc）＋b′ ……(2) で与えられる。ここに、ａ、ｂ、b′は定数、Ec
はサイクル燃焼度（一定）である。 初装荷燃料がサイクルｉでfiの割合だけ取出さ
れ、同数だけ取替燃料に置き換るとする。サイク
ル末期での炉心平均無限増倍率は一定（KEOC）で
あり、各サイクル末期における炉心平均無限増倍
率（KEOC）は下記各式により与えられる。 第２サイクル末期 KEOC＝f1・ｇ(1)＋（１＋f1）・ｈ(2) 第３サイクル末期 KEOC＝f2・ｇ(1)＋（１−f1−f2）ｈ(3)＋f1・ｇ(2) 第ｎサイクル末期 KEOC＝o-1 Sumi=1 fi・ｇ（ｎ−１）＋（１−o-1 Sumi=1 fi）・ｈ（ｎ） ……(3) ここに、第（ｎ＋１）サイクルでは初装荷燃料
は残らないものとする。 第ｉサイクル末期で取出された一種類初装荷燃
料の燃料度Ei (1)は、 Ei (1)＝iEc ……(4) であり、取出し平均燃料度E-(1)は、 E-(1)＝o-1 Sumi=1 （fi・iEc）……(5) （但し、o-1 Sumi=1 fi＝1.0） 一方、平衡炉心と同じ特性をＮ種類の濃縮度の
燃料集合体で模擬した場合、各サイクル末期で収
出される初装荷燃料の燃焼度Ei (N)は、 Ei (N)＝iEc ……(6) であり、取出し平均燃焼度E-(N)は、 E-(N)＝N Sumi=1 （iEc）／Ｎ＝Ｎ＋１／２Ec ……(7) である。 次に具体的な計算例を示す。第３図において、
その右側の直線l1は取替燃料濃縮度3w／ｏ（重量
パーセント）とした時の燃料の無限増倍率（Ｋ
∞）と燃焼度との関係を示している。平衡炉心は
約３バツチでサイクル燃焼度を約9GWD／MTと
すれば、各バツチが燃焼する区間は、、で
与えられる。他の濃縮度の燃料の無限増倍率（Ｋ
∞）の変化も同様に直線で近似でき、サイクル初
期での燃料の無限増倍率（Ｋ∞）の濃縮度依存性
は同図の曲線l2に示されている。 平衡炉心各バツチのサイクル初期での燃料の無
限増倍率（Ｋ∞）を与えるに必要な初装荷燃料の
濃縮度は、サイクル初期における燃料の無限増倍
率（Ｋ∞）に対応する濃縮度として、曲線l2から
求めることができる。この図においては、初装荷
燃料濃縮度は約3.0、2.2、1.4w／ｏとなる。これ
らを平衡炉心における対応するバツチの燃料集合
体数割合と等しい割合で装荷すれば、初装荷燃料
平均濃縮度は約2.2w／ｏとなる。 さらに、式(1)、(2)におけるａ、ｂ、b′の値は、
それぞれ−0.012、1.26、1.18となる。 また、サイクル末期での炉心平均無限増倍率を
約1.05とする。 第４図Ａは、上記のモデルを使用して解いた時
のサイクル毎の初装荷燃料取出し割合を一種類初
装荷燃料の場合と比較して示す。また、同図Ｂは
取出し平均燃焼度の同様の図である。これらの図
では第３サイクル末期までに初装荷燃料がすべて
取出される場合を示している。これらの図からわ
かるように、本発明のように三種類の初装荷燃料
を使用した方が一種類使用した場合よりも、燃料
の炉内滞在期間が長く取出し平均燃焼度も大きく
（約10％大）、経済的にすぐれていることは明から
である。 次により詳細なモデルにより移行サイクルでの
炉心特性を求め、本発明により構成した初装荷炉
心がすぐれている点につき説明する。下表は計算
ケースを示す。 この表において、ケース番号a1は一種類燃料と
した場合、ケース番号b1〜b4は三種類燃料で濃縮
度相互のひらきをパラメータとしたもので、特に
ケース番号b3は本発明により与えられる濃縮度の
組合せとした場合である。
炉心は、濃縮度の異る複数種類の燃料集合体を装
荷して構成されている。而して、運転サイクルを
更新する毎に反応度の低下した燃料集合体を新し
い燃料集合体と交換して運転を継続することによ
り、平衡サイクルへの移行を速やかに行なうこと
ができる。なお、上記の平衡サイクルとは下記の
意味を有する。すなわち、初装荷炉心による運転
を第１サイクルと呼ぶが、燃料集合体を前記した
ように部分的に交換し乍ら第２、第３…と運転サ
イクルを繰返し、前記第１サイクルから相当の長
期間を経て炉心全体の燃料成分が隣接するサイク
ル間でほとんど一定となつたサイクルを平衡サイ
クルと言う。なお、この平衡サイクルに到達する
と隣接するサイクルの熱特性はほぼ等しく安定し
ている。 前記のような炉心を有する原子炉では、１サイ
クルの運転終了毎に炉を停止させ最も反応度の低
下した燃料集合体を新しいものと交換し、次の運
転サイクルに入る。これを繰返し乍ら原子炉の運
転を継続するわけであるが、サイクル毎の熱特性
が悪かつたり、あるいは目標とする燃焼度が達成
されなかつたりすれば、原子炉の安全上好ましく
ないばかりでなく、経済的にも問題である。 原子炉の安全性、経済性の点から見て、第１サ
イクルから平衡サイクルに移行する過程の中間サ
イクル、換言すれば移行サイクルにおける熱特性
およびサイクル取得燃焼度が、平衡サイクルのそ
れらと同程度であるか、またはそれらに向かつて
速やかに収束するものであることが望ましい。 しかし乍ら、従来の初装荷炉心用燃料集合体で
は、上記のような条件を満すに必要な単位燃料集
合体間の相関関係が成立していなかつたため、平
衡サイクルへの移行にも長時間を要し、また移行
サイクル中の出力安定性も満足すべきではなかつ
た。 本発明は上記の事情に基づきなされたもので、
移行サイクル中の熱特性および取得燃焼度のサイ
クル毎の変動が少なく、燃料経済性のすぐれた沸
騰水型原子炉を得ることを目的としている。 本発明においては、濃縮度の異る複数種類の燃
料集合体を初装荷炉心に装荷することにより前記
目的を達成している。 以下、本発明の詳細を説明する。BWRの初装
荷燃料集合体の濃度度種類を複数としたとき、濃
縮度種類が単一のときよりも燃料経済性が向上す
る。また、複数種類の濃縮度を適当に選定すれ
ば、第１サイクルから平衡サイクル炉心を模擬す
ることができる。第１図、第２図はその状態を模
式的に示すものである。第１図は初装荷燃料がま
だ炉心に装荷されているあるサイクル末期での燃
料の無限増倍率（Ｋ∞）と初装荷燃料集合体数の
割合を示すもので、同図Ａは濃縮度種類が一種類
の場合、同図Ｂは３種類の場合である。この時点
で図中斜線部分で示す一定割合の制御集合体を取
出すとすれば、第１図Ａに示す一種類の濃縮度の
燃料集合体に比し、同図Ｂの３種類の濃縮度の燃
料集合体の方が取出燃料の平均的な燃料の無限増
倍率（Ｋ∞）が小さく、後者の方が経済的に有利
である。 第２図は第２サイクル以後に装荷する燃料（取
替燃料）の無限増倍率（Ｋ∞）の燃料度推移を模
式的に示す。 燃焼初期では、原子炉の余剰な反応度をおさえ
るために可燃性毒物が用いられ、図中点線で示す
ようにふるまいを示すが、ここではモデルを簡単
化して可燃性毒物を含めないものとする。この図
から燃料の無限増倍率（Ｋ∞）は燃焼度の増大に
つれ直線的に減少することがわかる。 平衡炉心では、Ｎサイクルだけ炉心に滞在する
燃料集合体は、図中、、…で示す区間だけ
燃料が進行する。いま、初装架炉心において、第
２図の、、…に示す燃料の無限増倍率（Ｋ
∞）の変化と同じ（Ｋ∞）の変化を示すＮ種類の
濃縮度の燃料集合体を装荷すれば、初装荷炉心に
あつも平衡炉心と近似的に等しい特性が得られ
る。また、移行サイクルにおいては、１／Ｎだけ
燃料集合体を交換することにより、速やかに平衡
炉心に到達できる。 上記のように、本発明においては、平衡炉心に
おいてＮサイクルにわたつて燃料が滞在する（Ｎ
バツチ燃料）の場合の初装荷炉心に、濃縮度の異
るＮ種類の燃料集合体を装荷し、かつそれぞれの
種類の燃料集合体の無限増倍率（Ｋ∞）が上記平
衡炉心のＮバツチ燃料のそれと同一となるよう、
各種類の濃縮度を定めている。 以下、本発明の効果につき詳細に説明する。ま
ず、簡単なモデルにより本発明における如くＮ種
類の燃料集合体を使用した方が一種類の場合より
経済的であることを説明する。 最初に一種類の燃料集合体により初装荷炉心を
構成した場合の取出し燃料度を評価する。ここ
で、燃料の平均濃縮度はＮ種類の初装荷燃料集合
体により模擬した平衡炉心の燃料集合体のそれと
等しいものとする。取替燃料、初装荷一種類燃料
の無限増倍率（Ｋ∞）をそれぞれｇ、ｈとし、そ
れらは第２図に示したところと同様、燃料の進行
につれ直線的に減少するものとする。 それらのあるサイクルｋ末期での値は、 ｇ(k)＝a.（kEc）＋ｂ ……(1) ｈ(k)＝a.（kEc）＋b′ ……(2) で与えられる。ここに、ａ、ｂ、b′は定数、Ec
はサイクル燃焼度（一定）である。 初装荷燃料がサイクルｉでfiの割合だけ取出さ
れ、同数だけ取替燃料に置き換るとする。サイク
ル末期での炉心平均無限増倍率は一定（KEOC）で
あり、各サイクル末期における炉心平均無限増倍
率（KEOC）は下記各式により与えられる。 第２サイクル末期 KEOC＝f1・ｇ(1)＋（１＋f1）・ｈ(2) 第３サイクル末期 KEOC＝f2・ｇ(1)＋（１−f1−f2）ｈ(3)＋f1・ｇ(2) 第ｎサイクル末期 KEOC＝o-1 Sumi=1 fi・ｇ（ｎ−１）＋（１−o-1 Sumi=1 fi）・ｈ（ｎ） ……(3) ここに、第（ｎ＋１）サイクルでは初装荷燃料
は残らないものとする。 第ｉサイクル末期で取出された一種類初装荷燃
料の燃料度Ei (1)は、 Ei (1)＝iEc ……(4) であり、取出し平均燃料度E-(1)は、 E-(1)＝o-1 Sumi=1 （fi・iEc）……(5) （但し、o-1 Sumi=1 fi＝1.0） 一方、平衡炉心と同じ特性をＮ種類の濃縮度の
燃料集合体で模擬した場合、各サイクル末期で収
出される初装荷燃料の燃焼度Ei (N)は、 Ei (N)＝iEc ……(6) であり、取出し平均燃焼度E-(N)は、 E-(N)＝N Sumi=1 （iEc）／Ｎ＝Ｎ＋１／２Ec ……(7) である。 次に具体的な計算例を示す。第３図において、
その右側の直線l1は取替燃料濃縮度3w／ｏ（重量
パーセント）とした時の燃料の無限増倍率（Ｋ
∞）と燃焼度との関係を示している。平衡炉心は
約３バツチでサイクル燃焼度を約9GWD／MTと
すれば、各バツチが燃焼する区間は、、で
与えられる。他の濃縮度の燃料の無限増倍率（Ｋ
∞）の変化も同様に直線で近似でき、サイクル初
期での燃料の無限増倍率（Ｋ∞）の濃縮度依存性
は同図の曲線l2に示されている。 平衡炉心各バツチのサイクル初期での燃料の無
限増倍率（Ｋ∞）を与えるに必要な初装荷燃料の
濃縮度は、サイクル初期における燃料の無限増倍
率（Ｋ∞）に対応する濃縮度として、曲線l2から
求めることができる。この図においては、初装荷
燃料濃縮度は約3.0、2.2、1.4w／ｏとなる。これ
らを平衡炉心における対応するバツチの燃料集合
体数割合と等しい割合で装荷すれば、初装荷燃料
平均濃縮度は約2.2w／ｏとなる。 さらに、式(1)、(2)におけるａ、ｂ、b′の値は、
それぞれ−0.012、1.26、1.18となる。 また、サイクル末期での炉心平均無限増倍率を
約1.05とする。 第４図Ａは、上記のモデルを使用して解いた時
のサイクル毎の初装荷燃料取出し割合を一種類初
装荷燃料の場合と比較して示す。また、同図Ｂは
取出し平均燃焼度の同様の図である。これらの図
では第３サイクル末期までに初装荷燃料がすべて
取出される場合を示している。これらの図からわ
かるように、本発明のように三種類の初装荷燃料
を使用した方が一種類使用した場合よりも、燃料
の炉内滞在期間が長く取出し平均燃焼度も大きく
（約10％大）、経済的にすぐれていることは明から
である。 次により詳細なモデルにより移行サイクルでの
炉心特性を求め、本発明により構成した初装荷炉
心がすぐれている点につき説明する。下表は計算
ケースを示す。 この表において、ケース番号a1は一種類燃料と
した場合、ケース番号b1〜b4は三種類燃料で濃縮
度相互のひらきをパラメータとしたもので、特に
ケース番号b3は本発明により与えられる濃縮度の
組合せとした場合である。
【表】
これらの各燃料を同数体数比として初装荷炉心
の装荷した時の、第１サイクルから平衡サイクル
に至るまでの炉心径方向出力ピーキングおよび初
装荷燃料取出し平均燃焼度を算出した結果を第５
図、第６図に示す。第５図は、横軸に前表の最高
最低濃縮度の平均値からの差を、縦軸に第ｉサイ
クル末期の炉心径方向出力ピーキングを取つたも
のである。 この図から、濃縮度相互のひらきが大きい程第
１サイクルにおける出力ピークが大きくなる傾向
があることがわかるが、図中矢印で示したケース
番号b3すなわち本発明による初装荷炉心では充分
許容し得る値であり、その移行サイクル〜で
の出力ピークは平衡サイクルでのそれと同じとみ
なし得ることがわかる。さらに、前記の差が図中
直線、で示す0.6〜1.0w／ｏの範囲内にある
とき、第１サイクルでの出力ピークは設計制限値
内（＜1.4）にあるものとみなすことができ、ま
た各移行サイクルにおける値も平衡サイクルにお
ける値とほとんど同じであることがわかる。直線
、で示された範囲は、それぞれの燃料濃縮度
がケース番号b3のそれより、約0.2w／ｏ小さい
か大きいかの範囲に対応している。 第６図の横軸は第５図のそれと同じであり、縦
軸は初装荷燃料取出し燃焼度を示す。この図から
濃縮度相互のひらきが大きい程初装荷燃料取出し
燃焼度が大きく、燃料経済性が向上することがわ
かる。しなし乍ら、第５図に示したように濃縮度
相互のひらきが大きいと、第１サイクルにおける
炉心径方向出力ピークが大きくなるので、濃縮度
相互のひらきにはその面からの制約があり無制限
に大きくすることはできない。第５図の制限範囲
を第６図中に直線、で示してあり、この範囲
内では取出し燃焼度は一種類燃料の場合より約10
％大きく経済的にすぐれていることがわかる。 上記から明らかなように、本発明によれば、初
装荷炉心で平衡サイクルを模擬することができ、
より速やかに平衡サイクルに到達することができ
る。また、燃料経済性上すぐれた炉心を構成する
ことができる。 なお、本発明は上記例示したところに限定され
ない。例えば、初装荷炉心でのサイクル長さが平
衡炉心でのそれと若干異る場合には、装荷するＮ
種類の燃料の体数比を変更するか、理論的に求め
た濃縮度を±0.2w／ｏの範囲で変更し炉心平均
濃縮度を調整する。 これまでの説明においては、平衡炉心における
バツチ数Ｎは整数であると暗黙のうちに仮定して
いたが、実際にはＮは整数とは限らない。Ｎが非
整数の場合、Ｎより小さな最大の整数［Ｎ］によ
つて表すと、平衡炉心には滞在サイクル数が異る
［Ｎ］＋１種類の燃料が装荷されており、あるサイ
クルに炉心に装荷された燃料集合体の一部は
［Ｎ］サイクルだけ滞在した後炉心から取出され、
残りは［Ｎ］＋１サイクルだけ滞在した後炉心か
ら取出される。 このような場合に本発明を適用すると、初装荷
燃料は［Ｎ］＋１種類とし、各々の濃縮度および
体数を、平衡炉心内に滞在する滞在サイクル数が
異る［Ｎ］＋１種類の燃料出力のサイクル初期の
無限増倍率（Ｋ∞）と装荷体数に応じて、決定す
ればよい。 しかし乍ら、Ｎの値が［Ｎ］＋１よりも［Ｎ］
に近いような場合には、初装荷燃料の種類は必ず
しも［Ｎ］＋１とする必要はなく、［Ｎ］として平
衡炉心に滞在する［Ｎ］＋１種類の燃料のうち炉
内滞在期間の短い方から［Ｎ］種類の燃料集合体
を選び、サイクル初期の無限増倍率（Ｋ∞）がこ
れらとほぼ等しくなるように、各々の初装荷燃料
の濃縮度を決定し、必要に応じて体数を調整すれ
ばよい。 Ｎが非整数の実施例を以下に示す。炉心は560
体の燃料集合体で構成されており、平衡炉心では
濃縮度3.0w／ｏの燃料を燃料交換毎に168体ずつ
取替える。すなわち、Ｎ＝3.3であり、平衡炉心
のサイクル初期では、炉内滞在サイクル数が０、
１、２、３の燃料集合体が各々、168体、168体、
168体、56体装荷されている。このとき、初装荷
炉心を、濃縮度3.0w／ｏ、2.1w／ｏ、1.2w／ｏ
の３種類の燃料集合体を例えば、各々196体、192
体、172体装荷することによつて構成する。 また、例えば炉心外周等の炉内の主要でない部
分には、本発明による以外の濃縮度の燃料を装荷
しても、主要部分に本発明を適用すれば、前記と
同様の作用、効果が得られる。 以上に述べたように本発明に係る沸騰水型原子
炉においては、平衡炉心においてＮサイクル分だ
け炉内に滞在する燃料集合体を装荷する場合、初
装荷炉心に平均濃縮度が異なるＮ種類の燃料集合
体を装荷し、初装荷炉心が平衡サイクルの炉心に
滞在するＮ種類の代表的燃料とほぼ同等な無限増
倍率となるように、Ｎ種類の初装荷燃料集合体の
濃縮度を選定して平衡サイクルの炉心を模擬する
ようのにしたので、１種類の燃料集合体を装荷し
た炉心の場合より燃料経済性を向上させるととも
に、移行サイクル中の熱特性や取得燃焼度のサイ
クル毎の変動が少なく、安定した移行サイクルの
炉心特性を得ることができる。
の装荷した時の、第１サイクルから平衡サイクル
に至るまでの炉心径方向出力ピーキングおよび初
装荷燃料取出し平均燃焼度を算出した結果を第５
図、第６図に示す。第５図は、横軸に前表の最高
最低濃縮度の平均値からの差を、縦軸に第ｉサイ
クル末期の炉心径方向出力ピーキングを取つたも
のである。 この図から、濃縮度相互のひらきが大きい程第
１サイクルにおける出力ピークが大きくなる傾向
があることがわかるが、図中矢印で示したケース
番号b3すなわち本発明による初装荷炉心では充分
許容し得る値であり、その移行サイクル〜で
の出力ピークは平衡サイクルでのそれと同じとみ
なし得ることがわかる。さらに、前記の差が図中
直線、で示す0.6〜1.0w／ｏの範囲内にある
とき、第１サイクルでの出力ピークは設計制限値
内（＜1.4）にあるものとみなすことができ、ま
た各移行サイクルにおける値も平衡サイクルにお
ける値とほとんど同じであることがわかる。直線
、で示された範囲は、それぞれの燃料濃縮度
がケース番号b3のそれより、約0.2w／ｏ小さい
か大きいかの範囲に対応している。 第６図の横軸は第５図のそれと同じであり、縦
軸は初装荷燃料取出し燃焼度を示す。この図から
濃縮度相互のひらきが大きい程初装荷燃料取出し
燃焼度が大きく、燃料経済性が向上することがわ
かる。しなし乍ら、第５図に示したように濃縮度
相互のひらきが大きいと、第１サイクルにおける
炉心径方向出力ピークが大きくなるので、濃縮度
相互のひらきにはその面からの制約があり無制限
に大きくすることはできない。第５図の制限範囲
を第６図中に直線、で示してあり、この範囲
内では取出し燃焼度は一種類燃料の場合より約10
％大きく経済的にすぐれていることがわかる。 上記から明らかなように、本発明によれば、初
装荷炉心で平衡サイクルを模擬することができ、
より速やかに平衡サイクルに到達することができ
る。また、燃料経済性上すぐれた炉心を構成する
ことができる。 なお、本発明は上記例示したところに限定され
ない。例えば、初装荷炉心でのサイクル長さが平
衡炉心でのそれと若干異る場合には、装荷するＮ
種類の燃料の体数比を変更するか、理論的に求め
た濃縮度を±0.2w／ｏの範囲で変更し炉心平均
濃縮度を調整する。 これまでの説明においては、平衡炉心における
バツチ数Ｎは整数であると暗黙のうちに仮定して
いたが、実際にはＮは整数とは限らない。Ｎが非
整数の場合、Ｎより小さな最大の整数［Ｎ］によ
つて表すと、平衡炉心には滞在サイクル数が異る
［Ｎ］＋１種類の燃料が装荷されており、あるサイ
クルに炉心に装荷された燃料集合体の一部は
［Ｎ］サイクルだけ滞在した後炉心から取出され、
残りは［Ｎ］＋１サイクルだけ滞在した後炉心か
ら取出される。 このような場合に本発明を適用すると、初装荷
燃料は［Ｎ］＋１種類とし、各々の濃縮度および
体数を、平衡炉心内に滞在する滞在サイクル数が
異る［Ｎ］＋１種類の燃料出力のサイクル初期の
無限増倍率（Ｋ∞）と装荷体数に応じて、決定す
ればよい。 しかし乍ら、Ｎの値が［Ｎ］＋１よりも［Ｎ］
に近いような場合には、初装荷燃料の種類は必ず
しも［Ｎ］＋１とする必要はなく、［Ｎ］として平
衡炉心に滞在する［Ｎ］＋１種類の燃料のうち炉
内滞在期間の短い方から［Ｎ］種類の燃料集合体
を選び、サイクル初期の無限増倍率（Ｋ∞）がこ
れらとほぼ等しくなるように、各々の初装荷燃料
の濃縮度を決定し、必要に応じて体数を調整すれ
ばよい。 Ｎが非整数の実施例を以下に示す。炉心は560
体の燃料集合体で構成されており、平衡炉心では
濃縮度3.0w／ｏの燃料を燃料交換毎に168体ずつ
取替える。すなわち、Ｎ＝3.3であり、平衡炉心
のサイクル初期では、炉内滞在サイクル数が０、
１、２、３の燃料集合体が各々、168体、168体、
168体、56体装荷されている。このとき、初装荷
炉心を、濃縮度3.0w／ｏ、2.1w／ｏ、1.2w／ｏ
の３種類の燃料集合体を例えば、各々196体、192
体、172体装荷することによつて構成する。 また、例えば炉心外周等の炉内の主要でない部
分には、本発明による以外の濃縮度の燃料を装荷
しても、主要部分に本発明を適用すれば、前記と
同様の作用、効果が得られる。 以上に述べたように本発明に係る沸騰水型原子
炉においては、平衡炉心においてＮサイクル分だ
け炉内に滞在する燃料集合体を装荷する場合、初
装荷炉心に平均濃縮度が異なるＮ種類の燃料集合
体を装荷し、初装荷炉心が平衡サイクルの炉心に
滞在するＮ種類の代表的燃料とほぼ同等な無限増
倍率となるように、Ｎ種類の初装荷燃料集合体の
濃縮度を選定して平衡サイクルの炉心を模擬する
ようのにしたので、１種類の燃料集合体を装荷し
た炉心の場合より燃料経済性を向上させるととも
に、移行サイクル中の熱特性や取得燃焼度のサイ
クル毎の変動が少なく、安定した移行サイクルの
炉心特性を得ることができる。
第１図は初装荷燃料が装荷されているあるサイ
クル末期での燃料の無限増倍率（Ｋ∞）と初装荷
燃料体数割合を示す線図であつて、同図Ａは濃縮
度種類１種、同図Ｂは三種類の線図、第２図は第
２サイクル以後に装荷する燃料の燃焼度推移を示
す線図、第３図は本発明による具体例の無限増倍
率（Ｋ∞）と燃焼度との関係および無限増倍率
（Ｋ∞）の濃縮度依存性を示す線図、第４図Ａは
上記具体例のサイクル毎の初装荷燃料取出し割合
を従来のそれと比較して示す線図、同図Ｂは取出
し平均燃焼度の同様の線図、第５図は本発明によ
る具体例の第１サイクルから平衡サイクルに至る
までの炉心径方向出力ピーキングを示す線図、第
６図はその初装荷燃料取出し平均燃焼度を示す線
図である。
クル末期での燃料の無限増倍率（Ｋ∞）と初装荷
燃料体数割合を示す線図であつて、同図Ａは濃縮
度種類１種、同図Ｂは三種類の線図、第２図は第
２サイクル以後に装荷する燃料の燃焼度推移を示
す線図、第３図は本発明による具体例の無限増倍
率（Ｋ∞）と燃焼度との関係および無限増倍率
（Ｋ∞）の濃縮度依存性を示す線図、第４図Ａは
上記具体例のサイクル毎の初装荷燃料取出し割合
を従来のそれと比較して示す線図、同図Ｂは取出
し平均燃焼度の同様の線図、第５図は本発明によ
る具体例の第１サイクルから平衡サイクルに至る
までの炉心径方向出力ピーキングを示す線図、第
６図はその初装荷燃料取出し平均燃焼度を示す線
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 平衡炉心においてＮサイクル分だけ炉内に滞
在する燃料集合体を装荷する場合、初装荷炉心に
おいて平均濃縮度の異るＮ種類の燃料集合体を装
荷し、それら各燃料集合体の平均濃縮度を、平衡
炉心内に滞在するＮバツチ燃料それぞれの平衡サ
イクル初期における可燃性毒物を含めない時の無
限増倍率とほぼ等しい無限増倍率を与える如く定
めたことを特徴とする沸騰水型原子炉。 ２ 初装荷炉心に装荷する平均濃縮度の異るＮ種
類の燃料集合体のそれぞれの平均濃縮度を、平衡
炉心内に滞在するＮバツチ燃料それぞれの平衡サ
イクル初期での可燃性毒物を含めない時の無限増
倍率にほぼ等しい無限増倍率を与える値より0.2
重量パーセント小さいか大きいかの範囲に定めた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の沸
騰水型原子炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56082083A JPS57197490A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Boiling-water reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56082083A JPS57197490A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Boiling-water reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57197490A JPS57197490A (en) | 1982-12-03 |
| JPH0345358B2 true JPH0345358B2 (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=13764547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56082083A Granted JPS57197490A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Boiling-water reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57197490A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013283A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉 |
| CN1760990B (zh) | 2004-10-15 | 2011-11-30 | 西屋电气有限责任公司 | 改进的首次堆芯燃料组件布置和实现上述布置的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4842294A (ja) * | 1971-10-01 | 1973-06-20 | ||
| JPS5357388A (en) * | 1976-11-05 | 1978-05-24 | Toshiba Corp | Nuclear reactor |
-
1981
- 1981-05-29 JP JP56082083A patent/JPS57197490A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4842294A (ja) * | 1971-10-01 | 1973-06-20 | ||
| JPS5357388A (en) * | 1976-11-05 | 1978-05-24 | Toshiba Corp | Nuclear reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57197490A (en) | 1982-12-03 |
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