JPH04136791A - 原子炉の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子炉の運転方法に係り、特に燃料集合体のチ
ャンネルボックスを再利用することができるようにした
原子炉の運転方法に関する。

（従来の技術） 沸騰水型原子炉の炉心には第９図に示すように多数の燃
料集合体１が規則的に配列して装荷されており、原子炉
制御棒２が４体の燃料集合体１に囲まれるような位置で
配置されている（なお、第９図では、図面上の上から４
列目までは燃料集合体１が図示しであるが、それより下
では省略しである）。このような、４体の燃料集合体１
と１体の原子炉制御棒２の組合せをセルと呼び、炉心燃
料はセル単位の燃料集合体と炉心最外周の一部にある単
独の燃料集合体とで構成されている。

上記燃料集合体１は、第１０図に示すように、多数の燃
料棒３を規則的に配列して、その上下端をそれぞれ上部
タイプレート４および下部タイプレート５で締結し、中
間をスペース６で保持し、これらをチャンネルボックス
７で囲むことによって構成されている。

炉心に装荷された燃料集合体１は、３〜４年使用されて
寿命を終えた後、使用済燃料として取り出される。炉心
より取り出された燃料集合体１は、燃料プールの水中に
て核分裂生成物の原子崩壊による発熱が一定レベルに下
がるまで冷却され、その後チャンネルボックス７を取り
外して再処理工程に回される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、取り外されたチャンネルボックス７は、現在
廃棄物として処理されているが、ｌ１ｆｔ子炉の運転に
伴い廃棄されるチャンネルボックス７は膨大な量となっ
ており、また廃棄に要する費用も膨大になっている。

したがって、燃料集合体１として１回使用したチャンネ
ルボックス７を新しい燃料バンドルに装着して再使用す
ることができれば、廃棄物の減少、原子力発電のコスト
減少に著しく貢献することができる。

しかしながら、チャンネルボックス７はジルコニウム合
金でつくられており、使用期間中には多量の中性子の照
射を受けるために、次のような変形を生じる。すなわち
、チャンネルボックス７の横断面方向にはチャンネルボ
ックス７内外の圧力差によるクリープ変形に起因する膨
らみが生じ、長手方向には伸びが生じる。また、チャン
ネルボックス７の向い合う２つの面の伸び量が異なる場
合には、チャンネルボックス７に曲がり変形が生ずる。

仮に、チャンネルボックス７を再使用すると、この曲が
り変形量が増大することが容易に予測され、原子炉の安
全上重要な問題となるものと思われる。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、チャン
ネルボックスを再使用するときに予想されるチャンネル
ボックスの曲がり変形の問題に対処し、チャンネルボッ
クスを安全に使用することができる原子炉の運転方法を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係る原子炉の運転方法は、燃料集合体のチャン
ネルボックスを燃料の燃焼が終って燃料集合体を解体し
た後再使用する原子炉の運転方法において、原子炉炉心
の燃料集合体の配置位置を周辺部領域と中央部領域とに
区分するとともに、各領域の配置位置に燃料集合体が装
荷された場合に生じるチャンネルボックスの原子炉制御
棒側への曲がり量に応じた数値をチャンネルボックスの
対象面に与え、この数値についてチャンネルボックスの
再使用期間を通算した合計数値と、チャンネルボックス
の使用後の曲がり量の実測値に応じて与えた数値の合計
の数値が別途定めた許容値を超えないように燃料集合体
を配置して運転するものである。

（作用） 本発明はチャンネルボックスの原子炉制御棒側への曲が
り量に応じた数値を、チャンネルボックスの対象面に与
え、各チャンネルボックスの使用期間を通算した合計数
値が別途定めた許容値を超えないように燃料集合体を配
置するから、チャンネルボックスの曲がり変形量を原子
炉運転上安全な範囲に抑えることができ、チャンネルボ
ックスを再利用した場合においても、チャンネルボック
スを安全に使用することができる。

（実施例） 本発明に係る原子炉の運転方法の一実施例について添付
図面を参照して説明する。

第１図は炉心の燃料集合体の配置位置を示す断面図であ
る。この図において炉心は斜線によって周辺部領域１１
と中央部領域１２とに区別されており、符号１３は燃料
集合体、符号１４は原子炉制御棒を示す。

ところで、原子炉の炉心の外周部においては、高速中性
子束は炉心中心部側が炉心の外周側より大である。すな
わち、炉心端面において高速中性子束に勾配がある。し
たがって、このような端面に置かれたチャンネルボック
スは両側面で高速中性子照射量の差を生じる。

また、チャンネルボックスの素材であるジルコニウム合
金の照射による伸びは、第２図に示すような高速中性子
照射量への依存性を示す、しだがって、炉心の外周部の
チャンネルボックスでは、チャンネル面間で長手方向の
伸び量が相違するようになり、第３図（Ａ）および（Ｂ
）に示すように。

チャンネルボックス１５は高速中性子照射量が大きく伸
びの大きい面の方が凸となるような曲がり変形を生ずる
。この曲がり変形は、高速中性子照射量の差が大きい程
大きくなる。

第４図は炉心周辺部における位置と高速中性子照射量の
関係を示す図である。この図に示すように、原子炉の周
辺部においては、最外周より３列目程度までは、チャン
ネルボックスの炉心側を向いている面と最外周側を向い
ている面の間の高速中性子照射量の差が大きく、それよ
り中心方向の装荷位置では、このような差は殆どない。

したがって、最外周１列目では大きな曲がりが生じ、２
列目ではおよそその１／２の曲がりが生じ、中心部では
殆ど曲がりが生じない。そのため１本実施例では周辺部
領域１１は最外周から２列目までの燃料集合体装荷位置
の範囲とし、それ以外の位置を中央部領域１２としてい
る。

また、曲がり変形の生じる方向は、配置位置ごとに異な
っており、第５図の矢印で示す方向に曲がり変形が生じ
る。そこで、第６図に示すように。

周辺部領域１１の燃料集合体配置位置のうち、最外周に
はＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、最外周から２列目にａ。

ｂｙ　ｅｔ　ｆｔ　ｇｖ　ｈの分類を行ない、第７図に
示すように、チャンネルボックス１５の各面に番号付け
を行ない、配置位置ごとの曲がり変形方向、曲がり変形
量を第８図に示すように数値化する。この場合、チャン
ネルボックス１５は、チャンネルファスナ１６を挟む２
つの面（第３面と第４面）が常に原子炉制御棒１４側を
向くように配置され、これら第３面および第４面につい
て数値化が行なわれる。

一方、チャンネルボックスの使用後に曲がり量を測定す
ることにより、再使用前での曲がり量を第８図に示した
のと同様に数値化する０例えば、使用後の曲がり量が第
８＠のＡと同程度の曲がりを生じている場合には、第３
面に１、第４面に０の数値を与える。

そして、再使用前の数値と、再使用中の配置と数値を用
いてチャンネルボックス１５の第３面と第４面ごとに再
使用期間を通じて数値を加え、その合計が＋２を超えな
いように使用する。この＋２は許容数値であり、チャン
ネルボックス１５と原子炉制御棒１４とが接触し、原子
炉制御棒の向きを妨げるおそれのある曲がり変形量の上
限値を数値化したものである。したがって、合計数値を
＋２以下に抑えることにより、チャンネルボックス１５
と原子炉制御棒１４との干渉を防止することができる。

例えば、再使用前の実測により第３面が＋１．５第４面
が＋１の数値となっている場合には、再使用時には、第
３面が＋０．５を第４面が＋１を超えないように配置す
れば、曲がり変形量がチャンネルボックス１５と原子炉
制御棒１４との間に干渉が生じる程度にまで達する可能
性はない。

このように、上記実施例によれば、燃料集合体１３の燃
料寿命が終って燃料を解体除去した後に、再びチャンネ
ルボックス１５を新たな燃料に装着して再使用しても、
チャンネルボックス１５を安全に使用することができる
。

なお、上記実施例においては、炉心の周辺部領域１１を
最外側から２列目までとしたが、炉心の大きさ、すなわ
ち総燃料集合体数に応じて１列目までとしてもよく、要
は高速中性子照射量分布を勘案して適宜に両領域１１．
１２の範囲を決めればよい。

また、各配置位置の数値や許容数値も、上記実施例に限
定されるものではなく、高速中性子照射量を勘案して適
宜に決定すればよい。

〔発明の効果〕

本発明に係る原子炉の運転方法は、原子炉炉心の燃料集
合体の配置位置を周辺部領域と中央部領域とに区分する
とともに、各領域の配置位置に燃料集合体が装荷された
場合に生じるチャンネルボックスの原子炉制御棒側への
曲がり量に応じた数値をチャンネルボックスの対象面に
与え、この数値について再使用中の合計数値と、チャン
ネルボックスの再使用前の実測値に応じて与えた数値と
の合計の数値が、別途定めた許容値を超えないように燃
料集合体を配置して運転するから燃料集合体の燃料寿命
が終って燃料を解体除去した後に再びチャンネルボック
スを新たな燃料に装着して再使用しても、チャンネルボ
ックスを安全に使用することができるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉の運転方法の一実施例を説
明するための炉心断面図、第２図は上記実施例において
チャンネルボックスの素材であるジルコニウム合金の照
射成長による伸びと高速中性子照射量の関係を示す特性
図、第３図（Ａ）および（Ｂ）は上記実施例において炉
心周辺部におけるチャンネルボックスの曲がりの状態を
示す概略側面図、第４図は上記実施例において炉心周辺
部における位置と高速中性子照射量の関係を示す説明図
、第５図は上記実施例において炉心周辺部におけるチャ
ンネルボックスの曲がり方向を示す平面図、第６図は上
記実施例において燃料集合体の配置位置の分類を示す炉
心横断面図、第７図は上記実施例においてチャンネルボ
ックスの各面の番号付けを示す概略図、第８図は上記実
施例においてチャンネルボックスの対象面に生じる配置
位置ごとの曲がり変形方向２曲がり変形量を数値化した
図、第９図は従来の炉心断面の一例を示す断面図、第１
０図は一般的な燃料集合体を示す斜視図である。 １１・・・周辺部領域、　　１２・・・中央部領域、１
３・・・燃料集合体、　　１４・・・原子炉制御棒、１
４ａ・・・翼、　　　　　　１５・・・チャンネルボッ
クス。 １６・・・チャンネルファスナ。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第１図 第２図 第３図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃料集合体のチャンネルボックスを燃料の燃焼が終っ
   て燃料集合体を解体した後再使用する原子炉の運転方法
   において、原子炉炉心の燃料集合体の配置位置を周辺部
   領域と中央部領域とに区分するとともに、各領域の配置
   位置に燃料集合体が装荷された場合に生じるチャンネル
   ボックスの原子炉制御棒側への曲がり量に応じた数値を
   チャンネルボックスの対象面に与え、この数値について
   チャンネルボックスの再使用期間を通算した合計数値と
   、チャンネルボックスの使用後の曲がり量を実測値に応
   じて与えた数値の合計の数値が別途定めた許容値を超え
   ないように燃料集合体を配置して運転することを特徴と
   する原子炉の運転方法。