JPH04102093A - Core internal structure of nuclear reactor - Google Patents

Core internal structure of nuclear reactor

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JPH04102093A
JPH04102093A JP2218068A JP21806890A JPH04102093A JP H04102093 A JPH04102093 A JP H04102093A JP 2218068 A JP2218068 A JP 2218068A JP 21806890 A JP21806890 A JP 21806890A JP H04102093 A JPH04102093 A JP H04102093A
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JP
Japan
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water
fuel assembly
reactor
control area
control
Prior art date
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Application number
JP2218068A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Hida
和毅 肥田
Katsumi Yamada
勝己 山田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • 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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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive the improvement of reliability and safety of scram by integrating fuel assembles to open clearances one another, dividing into a plurality of fuel assembly blocks arranged as liquid tightness is held and introducing water capable of water level adjustment to the clearances among these fuel assembly blocks. CONSTITUTION:A reactor core 4 is divided into four fuel assembly blocks 21 by a cruciform control area 22. Thirty nine fuel assemblies are integrated in each block 21 and one control rod is inserted and removed among the four fuel assemblies except for the circumferential part of the reactor core 4. When the emergency shutdown of a nuclear reactor is performed in an output operation state, a valve 27 is opened. At this time water 29 of room temperature is pushed by high pressure gas from an injection tank 28 is rapidly introduced into the control area 22 through the valve 27 and a feed water tube 26. As a result, because steam filled in the control area 22 is cooled by the water 29 of room temperature to condense, the pressure of the control area 22 is lowered rapidly and coolant is quickly allowed to flow from a lower plenum 7.

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、制御棒等の動的機器によらずに安全なスクラ
ムを行うことができる原子炉の炉心構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a nuclear reactor core structure capable of performing a safe scram without using dynamic equipment such as control rods.

(従来の技術) 第7図は、電気出力52万kW級の沸騰水型原子炉の圧
力容器1の縦断面図である。圧力容器1の中心部には、
円筒形のシュラウド2の、内側に炉心支持板3に支持さ
れた炉心4が設けられ、炉心4の上方には上部格子板5
が設置される。
(Prior Art) FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a pressure vessel 1 of a boiling water nuclear reactor with an electrical output of 520,000 kW. In the center of the pressure vessel 1,
A core 4 supported by a core support plate 3 is provided inside the cylindrical shroud 2, and an upper lattice plate 5 is provided above the core 4.
will be installed.

原子炉の冷却材(水)はシュラウド2外側のダウンカマ
6を下降して、炉心3下方の下部プレナム7に至る。そ
の後冷却材は上昇して炉心4を通過し、この間に気化し
て上部プレナム8を経て気水分離器9に到達する。気水
分離器9では、冷却材は蒸気と水に分離される。そして
蒸気は蒸気乾燥器10で乾燥された後図示しないタービ
ンに送られ、他方水は再びダウンカマ6を経て上述のル
ートで炉心4に導入される。
The reactor coolant (water) descends through the downcomer 6 outside the shroud 2 and reaches the lower plenum 7 below the reactor core 3. The coolant then rises and passes through the core 4, during which time it is vaporized and reaches the steam separator 9 via the upper plenum 8. In the steam/water separator 9, the coolant is separated into steam and water. After the steam is dried in the steam dryer 10, it is sent to a turbine (not shown), while the water is again introduced into the reactor core 4 via the downcomer 6 via the above-mentioned route.

第8図は炉心4の横断面図である。横断面が円形の炉心
4には、燃料集合体11(高さ約4m)が多数収容され
、また互いに隣接する4個の燃料集合体11の間には、
径方向の断面が十字状の制御棒12が炉心4下部から軸
方向に出入れされる。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the reactor core 4. A large number of fuel assemblies 11 (about 4 m in height) are accommodated in the core 4, which has a circular cross section, and between the four adjacent fuel assemblies 11,
A control rod 12 having a cross-shaped radial cross section is moved in and out of the lower part of the reactor core 4 in the axial direction.

第9図は、第8図に示した燃料集合体11および制御棒
12の一部を拡大した図である。燃料集合体11は、断
面が角状のチャネルボックス13内に燃料棒14を行列
状に収納したもので、燃料棒14は二酸化ウランを焼結
した燃料ペレットをジルコニウム合金製の被覆管に充填
して構成される。なお符号15は燃料棒14の径方向の
出力平坦化を図るウォータロッドである。
FIG. 9 is an enlarged view of a part of the fuel assembly 11 and control rod 12 shown in FIG. 8. The fuel assembly 11 has fuel rods 14 housed in a matrix in a channel box 13 having a rectangular cross section. It consists of Note that the reference numeral 15 is a water rod that flattens the output of the fuel rod 14 in the radial direction.

一方、制御棒12は、断面が十字形のシース16の中に
、B4C粉末17を充填したチューブ18を配列する。
On the other hand, in the control rod 12, tubes 18 filled with B4C powder 17 are arranged in a sheath 16 having a cross-shaped cross section.

制御棒12に用いられるB4C中のB(ホウ素)は中性
子吸収断面積が大きいため、制御棒12を炉心4に挿入
すると炉心4の反応度が抑えられる。
B (boron) in B4C used in the control rod 12 has a large neutron absorption cross section, so when the control rod 12 is inserted into the reactor core 4, the reactivity of the reactor core 4 is suppressed.

制御棒12は、出力運転中は数本ないし十数本が水圧駆
動装置によって炉心4に挿入され、その挿入本数や挿入
深度によって原子炉の出力調整が行われる。
During output operation, several to ten or more control rods 12 are inserted into the reactor core 4 by a hydraulic drive device, and the output of the reactor is adjusted depending on the number and depth of insertion.

また制御棒12は、原子炉内で何らかの異常が発生した
場合に、すべての制御棒12を速やかに炉心内に挿入し
て原子炉を緊急停止(スクラム)させるというもう一つ
の重要な役割を果たす。
In addition, the control rods 12 play another important role in the event that any abnormality occurs within the reactor, by quickly inserting all control rods 12 into the reactor core and bringing the reactor to an emergency shutdown (scram). .

(発明が解決しようとする課題) ところで、上述の原子炉内の異常とは出力上昇や圧力変
化などであるが、これらの物理量の変動は電気信号に変
換され、もしこの電気信号のレベルが許容水準を越えた
ときは制御棒を挿入する水圧駆動装置を起動してスクラ
ムを行う。
(Problem to be solved by the invention) By the way, the above-mentioned abnormalities in the nuclear reactor include increases in output and pressure changes, but fluctuations in these physical quantities are converted into electrical signals, and if the level of this electrical signal is within an acceptable level. When the level is exceeded, a hydraulic drive system that inserts control rods is activated to perform a scram.

制御棒は、スクラムに際しては空間を移動するわけであ
るが、制御棒のような空間的な移動を伴う機器、すなわ
ち動的機器よりも、空間的な移動を伴わない静的機器の
方が安全装置としてはより確実であり、原子炉において
は、近年このような静的機器の導入が要請されている。
Control rods move in space during a scram, but static equipment that does not move spatially is safer than equipment that moves spatially, such as dynamic equipment such as control rods. It is more reliable as a device, and in recent years there has been a demand for the introduction of such static equipment in nuclear reactors.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、制御棒
等の動的機器によらずに一層確実で安全なスクラムを行
うことができる原子炉の炉心構造を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a nuclear reactor core structure that can perform more reliable and safe scram without using dynamic equipment such as control rods.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、原
子炉の炉心を、燃料集合体をまとめ互いに間隙を開け液
密を保ちながら配置される複数の燃料集合体ブロックに
分割し、かつこれら燃料集合体ブロック間の間隙には水
位調節の可能な水を導入する原子炉の炉心構造を提供す
る。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve the above problems, and the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. A nuclear reactor core structure is provided which is divided into fuel assembly blocks and introduces water whose level can be adjusted into gaps between these fuel assembly blocks.

(作用) 本発明の原子炉の炉心構造は、炉心に多数収容される燃
料集合体を複数のブロックにまとめて互いに引離すこと
により、これら燃料集合体ブロックの間に間隙(「制御
領域」と呼ぶ)を生じさせる。そしてこの制御領域と各
燃料集合体ブロックとを液密に保ち、この制御領域に水
位調節の可能な水を導入するため、中性子吸収能力の高
い水の量の調節によって、一つの燃料集合体ブロックか
ら他の燃料集合体プロ、ツクに移動して核分裂を引起す
中性子量を調節し、制御棒など動的機器を用いずに炉心
出力の調整・スクラムを行うことができる。
(Function) The core structure of the nuclear reactor of the present invention has a structure in which a large number of fuel assemblies housed in the reactor core are grouped into a plurality of blocks and separated from each other, thereby creating a gap (a "control area") between these fuel assembly blocks. call). In order to keep this control area and each fuel assembly block liquid-tight, and to introduce water whose water level can be adjusted into this control area, one fuel assembly block is It is possible to move from one fuel assembly to another to adjust the amount of neutrons that cause nuclear fission, and to adjust the core power and perform scram without using dynamic equipment such as control rods.

(実施例) 以下第1図ないし第6図を参照して本発明の詳細な説明
する。
(Example) The present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 6.

第1図は、本発明の第1実施例に係る原子炉の炉心構造
を採用した電気出力10万kWの小型沸騰水型原子炉の
圧力容器20の断面図である。この原子炉圧力容器20
の基本的な構造は第7図に示したものと実質的に異なら
ないため、対応する箇所には同一の符号を付して詳しい
説明は省略する。
FIG. 1 is a sectional view of a pressure vessel 20 of a small boiling water reactor with an electrical output of 100,000 kW, which employs the reactor core structure according to the first embodiment of the present invention. This reactor pressure vessel 20
Since the basic structure is not substantially different from that shown in FIG. 7, corresponding parts are given the same reference numerals and detailed explanation will be omitted.

本実施例の原子炉圧力容器20は、炉心4を複数の燃料
集合体ブロック21に分割し、これら燃料集合体ブロッ
ク21の間に制御領域22を設ける。制御領域22と各
燃料集合体ブロック21の間は、仕切板23によって液
密を保たれるため、両者の間で冷却材が行来することは
ない。
In the reactor pressure vessel 20 of this embodiment, the reactor core 4 is divided into a plurality of fuel assembly blocks 21, and a control region 22 is provided between these fuel assembly blocks 21. Since the control region 22 and each fuel assembly block 21 are kept liquid-tight by the partition plate 23, coolant does not come and go between the two.

他方、制御領域22の底部は下部プレナム7に開放され
、冷却材が行来できるが、制御領域22の下端部には、
圧力容器20外から延びるコード24に接続されたヒー
タ25が設置される。また制御領域22の上端部には仕
切板23を貫通して給水管26の一端が引入れられ、こ
の給水管26の他端は、圧力容器20の外部において、
バルブ27を介して注水タンク28に接続する。注水タ
ンク28には、室温の水29と圧力容器20内よりも高
い圧力の気体(例えば窒素ガス)30が封入される。
On the other hand, the bottom of the control area 22 is open to the lower plenum 7 and allows coolant to pass through, but the bottom of the control area 22 is
A heater 25 connected to a cord 24 extending from outside the pressure vessel 20 is installed. Further, one end of a water supply pipe 26 is inserted into the upper end of the control area 22 through the partition plate 23, and the other end of this water supply pipe 26 is connected to the outside of the pressure vessel 20.
It is connected to a water tank 28 via a valve 27. The water injection tank 28 is filled with water 29 at room temperature and a gas (for example, nitrogen gas) 30 at a pressure higher than that in the pressure vessel 20 .

第2図は、本実施例における炉心4の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the reactor core 4 in this embodiment.

本実施例においては、炉心4は十字形の制御領域22に
よって4つの燃料集合体ブロック21に分割される。制
御領域22の幅、すなわち各燃料集合体ブロック21の
距離は約30c+nである。各燃料集合体ブロック21
には、それぞれ39個の燃料集合体(高さ約2m)11
がまとめられ、炉心4の周縁部を除き、燃料集合体4本
の間に1本の制御棒12が挿脱される。
In this embodiment, the reactor core 4 is divided into four fuel assembly blocks 21 by a cross-shaped control region 22 . The width of the control region 22, ie, the distance between each fuel assembly block 21, is approximately 30c+n. Each fuel assembly block 21
Each has 39 fuel assemblies (approximately 2m in height)11
are grouped together, and one control rod 12 is inserted and removed between the four fuel assemblies except for the periphery of the core 4.

本実施例の原子炉の炉心構造は、以下のようにして作用
させる。
The core structure of the nuclear reactor of this example is operated as follows.

原子炉の停止中は、制御領域22の内部には冷却材が充
填され、すべての制御棒12が炉心4に挿入されている
。この状態から原子炉の運転を開始するときは、バルブ
27を閉じ、コード24を介して通電してヒータ25を
稼働させ、制御領域22内の冷却材を加熱する。すると
、制御領域22内では冷却材が蒸発を始め、水と水蒸気
が飽和した状態になる。そしてさらに冷却材の加熱を続
けると、制御領域22内では水蒸気による圧力が増し、
制御領域22全体を水蒸気が占めるようになる。
While the reactor is shut down, the control region 22 is filled with coolant and all the control rods 12 are inserted into the reactor core 4. When starting the operation of the nuclear reactor from this state, the valve 27 is closed and electricity is supplied through the cord 24 to operate the heater 25 and heat the coolant in the control area 22. Then, the coolant begins to evaporate within the control region 22, and water and steam become saturated. Then, as the coolant continues to be heated, the pressure due to water vapor increases in the control region 22,
Water vapor now occupies the entire control area 22.

この状態になったら、今度は制御棒12を徐々に炉心4
から引抜き、原子炉を圧力運転状態にもっていく。
Once this state is reached, it is time to gradually move the control rods 12 into the core 4.
The reactor is brought to pressure operating condition.

出力運転状態で原子炉を緊急停止させるときは、バルブ
27を開く。すると注水タンク28からは、高圧の気体
に押圧されて、室温の水29がバルブ27と給水管26
を通って制御領域22内に急速に導入される。こうなる
と、制御領域22に充満していた水蒸気は室温の水29
によって冷却され凝縮するため、制御領域22内の圧力
は急激に低下し、下部プレナム7から冷却材か迅速に進
入する。
To make an emergency stop of the nuclear reactor in a power operating state, the valve 27 is opened. Then, from the water tank 28, water 29 at room temperature is pressed by high pressure gas and flows into the valve 27 and the water supply pipe 26.
and into the control area 22. In this case, the water vapor filling the control area 22 becomes water 29 at room temperature.
Due to cooling and condensation, the pressure in the control region 22 drops rapidly and coolant rapidly enters from the lower plenum 7.

つぎに制御領域22における水量によって炉心の反応度
を調整できる理由を説明する。
Next, the reason why the reactivity of the core can be adjusted by the amount of water in the control region 22 will be explained.

第3図は、第2図において十字形をなす制御領域22の
隣合う二端からそれぞれ45°をなす方向に沿って観測
した熱中性子束分布(相対値)を示す。破線は制御領域
22を気体で満したときの熱中性子分布、また実線は制
御領域22を水で満したときの熱中性子分布である。
FIG. 3 shows thermal neutron flux distributions (relative values) observed along directions that are each 45° from two adjacent ends of the cross-shaped control region 22 in FIG. The broken line shows the thermal neutron distribution when the control region 22 is filled with gas, and the solid line shows the thermal neutron distribution when the control region 22 is filled with water.

制御領域22を気体で満したときの熱中性子分布は、制
御領域22で最も大きくかつ平坦であり、燃料集合体ブ
ロック21に入ると、炉心4の外側に向けて単調に減少
を続ける。
When the control region 22 is filled with gas, the thermal neutron distribution is largest and flat in the control region 22, and once it enters the fuel assembly block 21, it continues to decrease monotonically toward the outside of the core 4.

炉心4の外側、すなわちシュラウド2の内側近傍とダウ
ンカマ7は冷却材で満されており、燃料集合体ブロック
21から漏れ出た高速中性子を減速し、再び燃料集合体
ブロック21に戻す反射体領域として作用する。したが
って燃料集合体ブロック21のすぐ外側では、この反射
体領域の効果によって熱中性子分布が増大する。
The outside of the reactor core 4, that is, the vicinity of the inside of the shroud 2 and the downcomer 7 are filled with coolant and act as reflector regions that decelerate fast neutrons leaking from the fuel assembly block 21 and return them to the fuel assembly block 21. act. Immediately outside the fuel assembly block 21, the effect of this reflector area therefore increases the thermal neutron distribution.

一方、制御領域22を水で満したときの熱中性子分布は
、燃料集合体ブロック21の中心部に1つのピークを有
し、このピークから制御領域22および反射体領域に向
けて減少するが、反射体領域では先に述べた効果によっ
て燃料集合体ブロック21のすぐ外側において顕著なピ
ークを示す。
On the other hand, the thermal neutron distribution when the control region 22 is filled with water has one peak at the center of the fuel assembly block 21, and decreases from this peak toward the control region 22 and the reflector region. The reflector region exhibits a pronounced peak just outside the fuel assembly block 21 due to the effect described above.

また水の充満した制御領域22においても、冷却材が流
れる反射体領域と同じ原理によって、燃料集合体ブロッ
ク21の近傍においてピークを生ずるが、炉心4の中心
では熱中性子分布が極小となる。これから、制御領域2
2を挟んで相対する複数の燃料集合体ブロック21は制
御領域22に水が充填されたときは、制御領域22によ
ってお互いの熱中性子の移動を遮断されることが分る。
In addition, in the control region 22 filled with water, a peak occurs near the fuel assembly block 21 based on the same principle as in the reflector region where coolant flows, but the thermal neutron distribution becomes minimum at the center of the reactor core 4. From now on, control area 2
It can be seen that when the control area 22 is filled with water, the plurality of fuel assembly blocks 21 facing each other with the fuel assembly blocks 2 in between are blocked from each other by the control area 22 from transferring thermal neutrons.

上記のように、分割した燃料集合体ブロック21におい
ては、中心部からまず炉心4の外側に向けて、熱中性子
束量が低下する勾配が生ずるため、この勾配に沿って熱
中性子が漏れ出していく。そして、燃料集合体ブロック
から漏れ出した熱中性子は、一部は燃料集合体ブロック
21の押し戻されるものの、燃料集合体ブロック21内
における核分裂連鎖反応には寄与しなくなるため、実効
増倍率が低下する。
As described above, in the divided fuel assembly block 21, there is a gradient in which the thermal neutron flux decreases from the center toward the outside of the core 4, so thermal neutrons leak out along this gradient. go. Although some of the thermal neutrons leaking from the fuel assembly block are pushed back into the fuel assembly block 21, they no longer contribute to the nuclear fission chain reaction within the fuel assembly block 21, so the effective multiplication factor decreases. .

ここで制御領域22が水で満されているときは、熱中性
子の勾配は制御領域22に向かう方向にも生じるため、
実効増倍率低下の効果はより増大する。なお、このよう
な熱中性子の漏れの効果は、制御領域22によって分断
される燃料集合体ブロック21が小さいほど大きい。
Here, when the control region 22 is filled with water, a gradient of thermal neutrons also occurs in the direction toward the control region 22, so
The effect of lowering the effective multiplication factor is further increased. Note that the effect of such leakage of thermal neutrons is greater as the fuel assembly blocks 21 divided by the control region 22 are smaller.

本実施例においては、制御領域22に気体が充満してい
るとき(反応度低下効果が最小のとき)と制御領域22
に水が充満しているとき(反応度低下効果が最大のとき
)の炉心の実効増倍率の差は約8%Δにであったため、
制御棒を用いない静的機器として、スクラム時にも十分
な反応度制御能力を有することになる。本実施例におい
ては、制御領域の幅は30cmとしたが、20cm以上
あれば原子炉停止能力は十分である。
In this embodiment, when the control region 22 is filled with gas (when the reactivity reducing effect is minimal) and when the control region 22
The difference in the effective multiplication factor of the core was approximately 8%Δ when the core was filled with water (when the reactivity reduction effect was at its maximum).
As a static device that does not use control rods, it has sufficient reactivity control ability even during scram. In this embodiment, the width of the control area is 30 cm, but if it is 20 cm or more, the nuclear reactor shutdown ability is sufficient.

本実施例においては、制御棒12も装備され、運転時の
出力調整や原子炉の停止に使用される。
In this embodiment, a control rod 12 is also installed and is used for adjusting output during operation and shutting down the reactor.

原子炉の停止中には冷却材の温度が低下し、−旦低下し
た実効増倍率か再び増加して臨界に達するおそれがある
が、このとき制御棒12があれば、この実効増倍率の増
加が抑えられる。ただしこの場合でも、制御棒12を高
速で炉心4に挿入する機構は不要であるため、制御棒挿
入に係る装置は従来に比べはるかに簡素化することがで
きる。
When the reactor is shut down, the temperature of the coolant decreases, and there is a risk that the previously decreased effective multiplication factor will increase again and reach criticality. can be suppressed. However, even in this case, there is no need for a mechanism for inserting the control rods 12 into the reactor core 4 at high speed, so the device for inserting the control rods can be much simpler than in the past.

第4図は、本発明の第2実施例に係る原子炉の炉心構造
を採用した圧力容器30の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a pressure vessel 30 employing a nuclear reactor core structure according to a second embodiment of the present invention.

原子炉は第1実施例と同型の沸騰水型である。この原子
炉圧力容器30の基本的な構造は第1図に示したものと
実質的に異ならないため、対応する箇所には同一の符号
を付して詳しい説明は省略する。
The reactor is of the same boiling water type as the first embodiment. Since the basic structure of this reactor pressure vessel 30 is not substantially different from that shown in FIG. 1, corresponding parts are given the same reference numerals and detailed explanation will be omitted.

本実施例においては、制御領域31の底部を閉塞し、こ
の閉塞した底部に注水タンク28に接続する給水管26
を引込む。また上部格子板5と上部プレナム8を貫いて
延びる制御領域31の頂部には、圧力容器30外の加圧
器32からバルブ33を介して引入れられる給気管34
か仕切板23を貫通して引込まれる。したがって制御領
域31内には、注水タンクの水29と加圧器26から送
られるガスが導入される。
In this embodiment, the bottom of the control area 31 is closed, and a water supply pipe 26 connected to the water tank 28 is connected to the closed bottom.
Pull in. Further, at the top of the control area 31 extending through the upper grid plate 5 and the upper plenum 8, an air supply pipe 34 is provided which is drawn in from a pressurizer 32 outside the pressure vessel 30 via a valve 33.
It passes through the partition plate 23 and is drawn in. Therefore, water 29 from the water tank and gas sent from the pressurizer 26 are introduced into the control area 31 .

本実施例においては、原子炉の停止中は、注水タンク2
8から供給される水29の水位が上部格子板5より上に
あり、すべての制御棒12が炉心4に挿入されている。
In this embodiment, when the reactor is shut down, the water injection tank 2
The water level of the water 29 supplied from the reactor 8 is above the upper grid plate 5, and all the control rods 12 are inserted into the reactor core 4.

この状態から原子炉の運転を開始するときは、注水タン
ク28のバルブ27を開いた状態で加圧器32のバルブ
33を開き、加圧器32から窒素などのガスを給気管3
4を介して制御領域31に送込む。すると制御領域31
内では導入されるガスのために徐々に水29の水位か低
下し、やがて制御領域3j、1内はすべてガスで占めら
れる。
When starting the operation of the reactor from this state, open the valve 33 of the pressurizer 32 with the valve 27 of the water injection tank 28 open, and supply gas such as nitrogen from the pressurizer 32 to the air supply pipe 3.
4 to the control area 31. Then the control area 31
Due to the introduced gas, the water level of the water 29 gradually decreases, and eventually the entire control area 3j, 1 is occupied by gas.

この状態になったら、今度は制御棒12を徐々に炉心4
から引抜き、原子炉を出力運転状態にもっていく。
Once this state is reached, it is time to gradually move the control rods 12 into the core 4.
The reactor is then pulled out from the reactor to bring it into full power operation.

出力運転状態で原子炉を緊急停止させるときは、バルブ
27を全開にする。すると注水タンク28からは、高圧
の気体に押圧され、室温の水29がバルブ27と給水管
26を通って制御領域22内に急速に導入される。その
結果、制御領域31内の水29の水位は、原子炉停止時
のレベルである上部格子板5の上方に達する。このとき
加圧器32のバルブ33は閉じていても開いていてもよ
い。
When making an emergency stop of the nuclear reactor in the power operating state, the valve 27 is fully opened. Then, water 29 at room temperature is rapidly introduced from the water tank 28 into the control area 22 through the valve 27 and the water supply pipe 26 under pressure with high-pressure gas. As a result, the water level of the water 29 in the control area 31 reaches above the upper grid plate 5, which is the level at the time of reactor shutdown. At this time, the valve 33 of the pressurizer 32 may be closed or open.

本実施例においては、通常の出力運転中でも、加圧器3
2のバルブ33と注水タンク28のバルブ27の双方の
開度を調節することにより、制御領域31内の水29の
水位を自由に調整することができる。よって前述の原理
により、制御領域31内の水位を下げることによって炉
心の実効増倍率を増加させ、また制御領域31内の水位
を上げることによって炉心の実効増倍率を減少させるこ
とができる。
In this embodiment, even during normal output operation, the pressurizer 3
The water level of the water 29 in the control area 31 can be freely adjusted by adjusting the opening degrees of both the valve 33 of the water injection tank 28 and the valve 27 of the water filling tank 28. Therefore, according to the above-described principle, the effective multiplication factor of the core can be increased by lowering the water level in the control region 31, and the effective multiplication factor of the core can be decreased by raising the water level in the control region 31.

すなわち、本実施例によれば、出力運転中でも制御棒に
代わって出力調整をすることができる。
That is, according to this embodiment, the output can be adjusted in place of the control rod even during output operation.

この場合、制御領域31のスペースを拡大して燃料集合
体ブロック21のスペースを小さく分断しておけば、大
きな反応度制御能力が得られるため、制御棒をまったく
装備しないことも可能になる。
In this case, if the space of the control region 31 is enlarged and the space of the fuel assembly block 21 is divided into small parts, a large reactivity control ability can be obtained, so that it becomes possible to not equip any control rods at all.

第5図は、本発明の第3実施例に係る原子炉の炉心構造
35を示す横断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a core structure 35 of a nuclear reactor according to a third embodiment of the present invention.

本実施例の炉心構造35は電気出力10万kW級の小型
の原子炉に適用されるものであるが、炉心4を中心部か
ら同心円状に順に、燃料集合体ブロック36a、制御領
域37.燃料集合体ブロック36bに分割する。すなわ
ち、円形の2つの燃料集合体ブロック36a、36bを
設け、その間に制御領域37を配置することによって、
上述の機構により制御領域37に炉心の出力調整機能と
スクラム機能を発揮させることができる。なお第5図に
おいては、制御棒を省略しである。
The reactor core structure 35 of this embodiment is applied to a small nuclear reactor with an electric output of 100,000 kW class, and the reactor core 4 is arranged concentrically from the center to a fuel assembly block 36a, a control region 37. It is divided into fuel assembly blocks 36b. That is, by providing two circular fuel assembly blocks 36a and 36b and arranging the control area 37 between them,
The above-described mechanism allows the control region 37 to perform the core power adjustment function and the scram function. Note that the control rod is omitted in FIG. 5.

第6図は、本発明の第4実施例に係る原子炉の炉心構造
40を示す横断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a core structure 40 of a nuclear reactor according to a fourth embodiment of the present invention.

本実施例の炉心構造40は電気出力52万kW級の原子
炉に適用されるものであるが、第5図に示した炉心構造
において、内側と外側の燃料集合体ブロックをそれぞれ
さらに十字形に分断して8個の燃料集合体ブロック41
a〜41hを設け、各燃料集合体ブロック41a〜41
hの間を制御領域42としている。第6図においても、
制御棒は省略しである。
The core structure 40 of this embodiment is applied to a nuclear reactor with an electric output of 520,000 kW, but in the core structure shown in FIG. 5, the inner and outer fuel assembly blocks are each further shaped into a cross shape. Divided into eight fuel assembly blocks 41
a to 41h are provided, and each fuel assembly block 41a to 41
The area between h is defined as a control region 42. Also in Figure 6,
Control rods are omitted.

本実施例のような大出力、すなわち大型の炉心に適用す
る場合には、前にも述べたように、制御領域のスペース
が大きく、各燃料集合体ブロックのスペースが小さいほ
ど、反応度制御能力が高まるため、この炉心構造40は
、上述の機構により制御領域42に炉心の出力調整機能
とスクラム機能を十分に発揮させることができる。
When applied to a large-power reactor core like this example, the larger the space of the control region and the smaller the space of each fuel assembly block, the greater the reactivity control ability. As a result, this core structure 40 allows the control region 42 to fully exhibit the core power adjustment function and scram function by the above-described mechanism.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の原子炉の炉心構造は、炉
心を分断して構成する複数の燃料集合体ブロック間の間
隙(制御領域)において、導入する水の量の調節によっ
て、反応度を調節するため、制御棒など動的機器を用い
ずに安全で確実なスクラムを行うことができる。
As explained above, the core structure of the nuclear reactor of the present invention controls the reactivity by adjusting the amount of water introduced in the gaps (control areas) between the plurality of fuel assembly blocks that are constructed by dividing the core. Because of the adjustment, a safe and reliable scram can be performed without using dynamic equipment such as control rods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1実施例に係る原子炉の炉心構造を
含む圧力容器の縦断面図、第2図は本発明の第1実施例
に係る原子炉の炉心構造の横断面図、第3図は炉心の熱
中性子束の分布図、第4図は本発明の第2実施例に係る
原子炉の炉心構造を含む圧力容器の縦断面図、第5図と
第6図は本発明の第3および第4実施例に係る原子炉の
炉心構造の横断面図、第7図は従来の圧力容器の縦断面
図、第8図は従来の炉心構造の横断面図、第9図は第8
図の一部拡大図である。 4・・・炉心、11・・・燃料集合体、21・・・燃料
集合体ブロック、22・・・制御領域、23・・・仕切
板、26・・・給水管、28・・・注水タンク。 出願人代理人   波 多 野   久品 炉心・+心からの距N(crn) 粛 回
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a pressure vessel including a core structure of a nuclear reactor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a core structure of a nuclear reactor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a distribution diagram of thermal neutron flux in the reactor core, FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a pressure vessel including the core structure of a nuclear reactor according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are in accordance with the present invention. FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a conventional pressure vessel, FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional reactor core structure, and FIG. 8th
It is a partially enlarged view of the figure. 4... Core, 11... Fuel assembly, 21... Fuel assembly block, 22... Control area, 23... Partition plate, 26... Water supply pipe, 28... Water injection tank . Applicant's representative Hisashina Reactor Core + Distance from the heart N (crn)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 原子炉の炉心を、燃料集合体をまとめ互いに間隙を開け
液密を保ちながら配置される複数の燃料集合体ブロック
に分割し、かつこれら燃料集合体ブロック間の間隙には
水位調節の可能な水を導入する原子炉の炉心構造。
The core of a nuclear reactor is divided into a plurality of fuel assembly blocks, which are arranged so that the fuel assemblies are grouped together and maintained liquid-tight with gaps between them, and the gaps between these fuel assembly blocks are filled with water whose water level can be adjusted. The core structure of a nuclear reactor that introduces
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