JPH053555B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は沸騰水形原子炉、加圧水形原子炉等の
原子炉の運転方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に沸騰水形原子炉、加圧水形原子炉等の原
子炉では、燃料装荷時のいわゆるサイクル初期か
ら炉心の反応度が未臨界となるいわゆるサイクル
末期まで連続運転を行なつた後、原子炉を停止し
炉内の燃料集合体のうち燃焼の進んだ燃料集合体
を取り出し、新たに燃料集合体を装荷し、次の運
転に入るという運転方法がとられている。

この燃料装荷から取り出しまでの間を一般に１
サイクルと称し、１サイクル期間中は機器のトラ
ブルや事故が生じない限り原子炉は停止されるこ
となく連続的に運転される。

第１図は１サイクル毎に炉心の約1/3の燃料が
取替えられる原子炉の横断面の1/4を示すもので、
従来の原子炉への燃料配置方法の代表的な例を示
している。

すなわち、図において符号Ｏはすでに２サイク
ル炉内に装荷された燃料集合体を、符号ｐはすで
に１サイクル炉内に装荷された燃料集合体を、ま
た符号ｑはこのサイクルにおいて新たに炉心内に
装荷された燃料集合体をしている。

一般に、このように１サイクル毎に炉心内に装
荷される燃料集合体の1/3が取替えられる炉心を
３バツチ炉心という。

すなわち、一般にＮバツチ炉心とは、サイクル
毎に炉心内の全燃料集合体数の１／Ｎの数の燃料
集合体が取替えられる炉心を意味している。なお
第１図において、燃料集合体の有する反応度価値
は一般的にｑが最も大きく、次にｐそしてｏが最
も低くなつている。

一般に第１図に示すような、３バツチ炉心で１
サイクル運転し目標のサイクル増分燃焼度を得る
ものと想定すると、第１図の炉心最外周部に配設
される燃料集合体から核分裂により発生する中性
子の炉心外への散逸が他の領域に比べ大きいた
め、燃料の中性子経済性は中央領域に比べ非常に
低下する。特に炉心最外周部に１サイクルを通し
て配設される反応度価値の高い燃料集合体ｐおよ
びｑからの中性子の漏れの量は、燃料集合体ｏ比
べ大きいものとなる。

そこで、中性子経済性を向上するため、サイク
ルの初めに、第１図の炉心外周部に配設される燃
料集合体ｐおよびｑを炉心中央部の燃焼の進んだ
燃料集合体ｏと位置交換（以下シヤフリングとい
う）する方法が考えられるが、これは出力ピーキ
ングを特にサイクル初期において厳しくするとと
もに、原子炉の停止余裕を減少せしめ安全上好ま
しくない。

このような問題を解決するため、第２図に示す
ように、サイクル毎の燃料取替え割合を３バツチ
炉心より小さくした約3.3バツチ炉心にし、かつ
炉心最外周部に燃焼のよく進んだ燃料集合体ｏの
みを配設する原子炉に運転方法が考えられてい
る。

このような原子炉の運転方法では、中性子の漏
れを少なくし、燃料経済性を第１図に示す炉心よ
り向上することができる。

しかしながら、このような3.3バツチ炉心では
第１図に示す３バツチ炉心で達成される目標のサ
イクル増分燃焼度を得ることはできない。

すなわち、このような3.3バツチ炉心で３バツ
チ炉心と同一のサイクル増分燃焼度を達成するた
めには、燃料集合体の核分裂物質の量を多くする
必要があり、このことは燃料費の増加となる。

［発明の目的］ 本発明はかかる従来の事情に対処してなされた
もので、出力ピーキングの悪化を抑制し、炉停止
余裕を減少することなく燃料経済性を向上するこ
とのできる原子炉の運転方法を提供しようとする
ものである。

［発明の概要］ すなわち本発明は、多数の燃料集合体を装荷し
て構成される原子炉の燃料の装荷から取り出しま
での１サイクル運転期間の初めに、炉心内に装荷
される新燃料の一部を炉心外周部に装荷し、前記
１サイクル運転期間中の少なくとも１回以上にわ
たつて前記原子炉を一時的に停止し、サイクル初
めに炉心外周部に装荷された新燃料の一部もしく
は全部が炉心外周部以外の炉心内部の旧燃料と入
れ換るように、前記原子炉内の燃料集合体相互の
位置交換を行なうことを特徴とする原子炉の運転
方法である。

［発明の実施例］ 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例につい
て説明する。

本発明方法では、原子炉のサイクル初めは燃料
配置は、例えば第３図に示すように行なわれる。

すなわち、この実施例では炉心最外周部に符号
ｑで示す新燃料集合体が配設され、第１図におい
て炉心最外周部に配設されていた燃焼の進んだ燃
料集合体ｏが炉心中央部に配設されている。な
お、符号ｑで示される新燃料集合体の数は第１図
に示す炉心と同じとされ、またこの炉心は３バツ
テ炉心である。

また、図において丸で囲まれたｏおよびｑは、
第１図に示す従来の原子炉と燃料配置の異なるも
のを示しており、破線で結ばれた燃料集合体ｏ，
ｑが交換された形で装荷されている。さらに炉心
最外周部の丸で囲まれない符号ｑで示す燃料集合
体は、第１図で示した位置と同じ位置に配設さ
れ、また符号の記載のない燃料集合体の部分には
第１図で示した燃料集合体と同じ燃料集合体が装
荷されている。

そして、原子炉のサイクル初めに第３図に示す
ように燃料集合体を配置することにより、炉心中
央部にシヤフリングされたサイクル末期で取り出
されるべき燃料集合体ｏの燃焼度を、第１図に示
したように燃料集合体ｏを炉心最外周部に配置す
る場合に比較し、大きくすることができる。

すなわち、一般に炉心外周部より中央部の方が
インポータンスが大きいために反応度価値の低い
燃料集合体ｏの燃焼を促進することができる。こ
の結果、燃料経済性を従来より向上することがで
きる。また、サイクル初めに新燃料集合体ｑを炉
心最外周部に配設したので、サイクル前半におけ
る炉心の出力ピーキングの悪化を防止することが
でき、さらに炉停止余裕も十分に与えることがで
きる。

しかしながら、第３図に示した燃料配置により
１サイクルの運転を連続して行なう場合には、新
しい燃料集合体ｑが炉心最外周部に配置されてい
るため炉心外への中性子の漏れが従来炉心より大
きくなり、従来炉心より速い時点で炉心は未臨界
状態となり、目標のサイクル増分燃焼度を達成す
ることができない。

従つて、本発明の原子炉の運転方法では、１サ
イクル運転期間中に原子炉が中間停止され、炉心
最外周部に配設される新燃料集合体ｑと炉心中央
部でよく燃焼した燃料集合体ｏとのシヤフリング
が行なわれる。

第４図は燃料集合体ｑとｏのシヤフリングを行
なつた後の炉心を示すもので、図の破線で示す燃
料集合体が相互にシヤフリングされている。な
お、第４図において、丸で囲まれたｏおよびｑは
シヤフリングされた燃料集合体を示しており、ま
た無印の燃料集合体は第１図に示す燃料集合体と
同様の燃料集合体が配置されていることを示して
いる。

このようにサイクル前半（中間停止前）におい
て、炉心最外周部に配置され燃焼が少ししか進ん
でいない燃料集合体ｑを炉心中央部にシヤフリン
グすることにより炉心反応度を向上することがで
きる。また、サイクル前半に炉心中央部におか
れ、よく燃焼したｏを炉心最外周部にシヤフリン
グすることにより炉心外への中性子の漏れを従来
より大幅に減少することができる。

第５図は横軸にサイクル増分燃焼度を、縦軸に
炉心余剰反応度をとつて示すもので、実線で示さ
れる曲線ａは以上述べた実施例の原子炉の運転方
法による場合を、破線で示される曲線ｂは第１図
で述べた従来の原子炉の場合の変化を示してい
る。

この図から明らかなように、以上述べた実施例
の原子炉の運転方法によれば、従来の原子炉の運
転方法に比較しサイクル増分燃焼度を大幅に向上
することができる。また、サイクル途中の炉心余
剰反応度の平均値を従来の原子炉の運転方法に比
べ小さくすることができ、制御棒の挿入または制
御材の炉心への投入量を節約することができる。

なお、以上述べた実施例では、中間停止を１サ
イクルにおいて１回行なつた例について述べた
が、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、中間停止を２回以上行なつてもよいことは
勿論である。また、サイクル初めに炉心最外周部
に配設される新燃料集合体ｑに装填されるガドリ
ニヤ等の可燃性毒物の量を、炉心中央部に配置さ
れる新燃料集合体ｑに装填される可燃性毒物の量
より炉停止余裕を減少させない範囲で減少するこ
とにより、さらに燃料経済性を向上することがで
きる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の原子炉の運転方法に
よれば、サイクル末期で取り出される燃料の燃焼
度を向上させ、サイクル前半で新燃料のウラン
235消費の節約を図り、さらにサイクル後半で新
燃料を積極的に燃焼することによりサイクル増分
燃焼度の向上を図ることができる。この結果、燃
料経済性を従来に比べ大幅に向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の３バツチ炉心の燃料集合体の配
置を示す説明図、第２図は従来の3.3バツチ炉心
の燃料集合体の配置を示す説明図、第３図は本発
明の原子炉の運転方法の一実施例によるサイクル
初期の燃料集合体の配置を示す説明図、第４図は
第３図の中間停止後の燃料集合体の配置を示す説
明図、第５図はサイクル増分燃焼度と炉心余剰反
応度との関係を示すグラフである。 ｑ，ｐ，ｏ……燃料集合体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の燃料集合体を装荷して構成される原子
   炉の燃料の装荷から取り出しまでの１サイクル運
   転期間の初めに、炉心内に装荷される新燃料の一
   部を炉心外周部に装荷し、 前記１サイクル運転期間中の少なくとも１回以
   上にわたつて前記原子炉を一時的に停止し、サイ
   クル初めに炉心外周部に装荷された新燃料の一部
   もしくは全部が炉心外周部以外の炉心内部の旧燃
   料と入れ換るように、前記原子炉内の燃料集合体
   相互の位置交換を行なうことを特徴とする原子炉
   の運転方法。 ２ 炉心外周部は、反射体に面する炉心最外周部
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の原子炉の運転方法。 ３ 炉心最外周部に装荷される新燃料は装填され
   る可燃性毒物の量を、前記炉心最外周部以外の炉
   心内に装荷される新燃料に装填される可燃性毒物
   の量より等しいかまたは少なくされていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の原子炉の運転方法。