JPH07225293A - 加圧水型原子炉及びその運転方法 - Google Patents

加圧水型原子炉及びその運転方法

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JPH07225293A
JPH07225293A JP6016193A JP1619394A JPH07225293A JP H07225293 A JPH07225293 A JP H07225293A JP 6016193 A JP6016193 A JP 6016193A JP 1619394 A JP1619394 A JP 1619394A JP H07225293 A JPH07225293 A JP H07225293A
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JP
Japan
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temperature side
coolant
side pipe
core
reactor vessel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6016193A
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English (en)
Inventor
Shunichi Meguro
俊一 目黒
Kazuo Shimamura
和雄 島村
Yoshiaki Makihara
義明 牧原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Atomic Power Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Japan Atomic Power Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07225293A publication Critical patent/JPH07225293A/ja
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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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、炉内構造物や燃料を変更することな
く流量制御又は圧力制御によってスペクトルシフト運転
を可能ならしめうることを主要な目的とする。 【構成】原子炉容器と、蒸気発生器と、冷却材循環ポン
プと、前記原子炉容器,蒸気発生器,冷却材循環ポンプ
間を連絡する配管と、前記原子炉容器の冷却材入口ノズ
ルに連絡した低温側配管と、前記原子炉容器の冷却材出
口ノズルに連絡した高温側配管と、更に前記低温側配管
と高温側配管とを連結するバイパス管とを具備する加圧
水型原子炉及びその運転方法であり、バイパス流量また
は1次冷却系圧力を調整することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧水型原子炉及びそ
の運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く、従来の加圧水型原子炉で
は、1次冷却系を百数十kg/cm2 の圧力に加圧し、
原子炉容器出口温度(高温側配管)を飽和温度以下とす
ることによって系全体でサブク−ルを保っている。
【0003】一方、沸騰水型炉においては、炉心内で沸
騰をおこさせているが、ボイド量が流量によって変化す
ることを利用し、ボイド量の調節による中性子のスペク
トルシフト運転を行って燃料費の低減を図っている。こ
の炉は、運転サイクル前半には流量を減少させて炉心内
のボイド量を増大させ、中性子スペクトルを高エネルギ
側に移して 238Uからプルトニウムへの転換を促進す
る。また、運転サイクル後半には、流量を増大させてボ
イド量を減らし、中性子スペクトルを低エネルギ側に移
すことによってサイクル前半で生成したプルトニウムを
有効に燃やそうというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加圧水型原子炉では、高温側配管で2相流となると、1
次冷却材の体積変化が大きくなって制御が難しいという
問題点を有する。また、燃料棒と蒸気発生器伝熱管の高
温2相流下では健全性が不明なことから沸騰水型炉で行
われているようなボイド量の変化を利用したスペクトル
シフト運転は実施されていない。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、炉内構造物や燃料を変更することなく、流量制御又
は圧力制御によってスペクトルシフト運転を可能ならし
めうる加圧水型原子炉及びその運転方法を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、原子
炉容器と、蒸気発生器と、冷却材循環ポンプと、前記原
子炉容器,蒸気発生器,冷却材循環ポンプ間を互いに連
絡する配管とを具備する加圧水型原子炉において、前記
原子炉容器の冷却材入口ノズルに低温側配管が連絡さ
れ、前記原子炉容器の冷却材出口ノズルに高温側配管が
連絡され、更に前記低温側配管と高温側配管とをバイパ
ス管で連絡することを特徴とする加圧水型原子炉であ
る。
【0007】本願第2の発明は、原子炉容器と、蒸気発
生器と、冷却材循環ポンプと、前記原子炉容器,蒸気発
生器,冷却材循環ポンプ間を互いに連絡する配管とを具
備し、前記原子炉容器の冷却材入口ノズルに低温側配管
が連絡され、前記原子炉容器の冷却材出口ノズルに高温
側配管が連絡され、更に前記低温側配管と高温側配管と
を開閉弁を介在させたバイパス管で連絡する加圧水型原
子炉を運転する方法において、運転サイクルの前半では
前記開閉弁を開けて冷却材をバイパスさせ、後半では前
記開閉弁を閉じさせることを特徴とする加圧水型原子炉
の運転方法である。 本願第3の発明は、原子炉容器
と、蒸気発生器と、冷却材循環ポンプと、前記原子炉容
器,蒸気発生器,冷却材循環ポンプ間を互いに連絡する
配管とを具備し、前記原子炉容器の冷却材入口ノズルに
低温側配管が連絡され、前記原子炉容器の冷却材出口ノ
ズルに高温側配管が連絡され更に前記低温側配管と高温
側配管との間にバイパス流路を有する加圧水型原子炉を
運転する方法において、運転サイクルの前半では冷却材
をバイパスさせ、運転サイクルの後半では1次冷却系の
圧力を上昇させることにより炉心の反応度を調整するこ
とを特徴とする加圧水型原子炉の運転方法である。
【0008】本発明において、1次冷却材圧力を低下さ
せて飽和温度が現在の加圧水型炉の高温配管側の温度程
度となるようにする。例えば、圧力を130kg/cm
2 程度まで低下させれば、飽和温度は約330℃とな
り、現在の加圧水型炉の高温側配管の温度と差がなくな
る。
【0009】また、炉心内で沸騰を起こさせ、かつ高温
側配管でサブク−ルを保つ方法としてバイパス流量を増
大させる方法を用いる。例えば、高温側配管と低温側配
管の間のバイパスラインに設けた開閉弁を開としておけ
ば、バイパス流量を増大できる。これによって炉心から
出てきた2相流とバイパス流が混合し、高温側配管でサ
ブク−ルを保つことが可能となる。
【0010】
【作用】本発明において、燃料サイクル前半では、高温
側配管と低温側配管の間でバイパス流れを流し、炉心流
量を減少させる。これによって、炉心内で沸騰がおき、
中性子スペクトルは高エネルギ側にシフトしてプルトニ
ウムの生成が促進される(沸騰が起きると、気泡の発生
により1次冷却材の中性子減速能は低下し、中性子のエ
ネルギレベルは高くなる。これは、 238Uに吸収されや
すい)。また、サイクル後半には高温側配管と低温側配
管の間のバイパス流を停止し、炉心流量を増大させて炉
心内を単相流とすることによって中性子スペクトルを低
エネルギ側にシフトし、サイクル前半に生成されたプル
トニウムを効果的に燃焼させる。このようにして、蒸気
発生器出入口の1次冷却材流量、温度条件を変更せずに
スペクトルシフトによって燃料費を低減することが可能
となる。
【0011】また、別の方法としては、サイクル前半は
炉心内で沸騰は発生するが高温側配管では低温側配管か
らのバイパス流と合流時にサブク−ルを保てる1次系圧
力とし、サイクル後半では1次系圧力を上昇させて炉心
内でもサブク−ルを保つ方法を採用することもできる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る加圧水型原子
炉の1次冷却設備について図1を参照して説明する。図
中の1は、原子炉容器である。前記原子炉容器1の冷却
材出口ノズル(図示せず)には、高温側配管2を介して
蒸気発生器3が接続されている。前記蒸気発生器3内に
は、伝熱管4が配設されている。前記原子炉容器1の冷
却材入口ノズル(図示せず)には、低温側配管5を介し
て1次冷却材ポンプ6が接続されている。前記高温側配
管2と低温側配管5間には、開閉弁7を介装したバイパ
ス管8(バイパス流路ともいう)が設けられている。前
記ポンプ6と伝熱管4間には、蒸気発生器出口側配管9
が設けられている。前記高温側配管2の所定の位置に
は、下部にヒ−タ10を,頂部にスプレ−11を配設し
た加圧器12が接続されている。ここで、系を加圧した
い時にはヒ−タ10を入れて圧力を上昇させ、減圧した
い時にはスプレ−11を作動して圧力を低下させる。な
お、図中の13は炉心、14はダウンカマ、15は下部
プレナム、16は上部プレナム、17は1次冷却設備を
示す。また、図1の場合は1次冷却設備17のル−プが
2つの場合を説明したが、実際には2〜4ル−プの1次
冷却設備がある。
【0013】こうした構成の加圧水型原子炉の運転方法
について、説明する。1次冷却材ポンプ6から送り出さ
れた1次冷却材は、低温側配管5を通って原子炉容器1
に入り、ダウンカマ14を通って下降し、下部プレナム
15で180度流れの方向を変えて炉心13内に入る。
そして、熱を除去して高温側配管2を通って蒸気発生器
3に入り、伝熱管4を通して熱を2次側へ渡す。また、
運転サイクルの前半では前記開閉弁7を開けて冷却材を
バイパスさせ、後半では前記開閉弁7を閉じさせる。更
に、系を加圧したい時には加圧器12の下部に配設した
ヒ−タ10を入れて圧力を上昇させ、減圧したい時には
加圧器12の頂部に配設したスプレ−11を作動して圧
力を低下させる。
【0014】1次冷却系各部における1次冷却材温度
は、図2に示すようにする。即ち、炉心入口と高温側配
管2間以外の場所では、運転サイクル中温度変化はな
い。圧力は130kg/cm2 で一定であり、この時の
飽和温度は330℃である。サイクル前半においては、
バイパス管8の開閉弁7を開とするため、炉心流量は少
なく、炉心内温度は図2の(イ)のようになる。即ち、
炉心長の下端から約2/3のところで飽和温度に達し、
以後は体沸騰が生じてボイド量が増大する。
【0015】一方、バイパス管8を流れる冷却材は炉心
13の除熱に寄与しないので、温度上昇はなく、図2の
(ロ)のようになる。また、高温側配管2において炉心
冷却材とバイパス流は合流し、サブク−ルとなって蒸気
発生器3へ到る。この状態では炉心13内に体沸騰が生
じている為、中性子スペクトルは高エネルギ側にシフト
している。
【0016】サイクル後半において、開閉弁7を閉じる
と炉心流量が増大し、1次冷却材温度は図2の(ハ)の
ようになる。炉心13内で1次冷却材温度は飽和に達し
ないので、わずかのボイドしか生じず、従って中性子ス
ペクトルは低エネルギ側にシフトする。
【0017】上記実施例に係る加圧水型原子炉は、図1
に示すように、原子炉容器1と、前記原子炉容器1の冷
却材出口ノズルに高温側配管2を介して接続された蒸気
発生器3と、前記原子炉容器1の冷却材入口ノズルに低
温側配管5を介して接続された1次冷却材ポンプ6と、
前記高温側配管2と低温側配管5とを連絡する開閉弁7
を介装したバイパス管8等を具備した構成となってい
る。従って、炉内構造物や燃料を変更することなく、流
量制御又は圧力制御によってスペクトルシフト運転を行
うことができる。
【0018】また、上記実施例に係る加圧水型原子炉の
運転方法によれば、運転サイクルの前半では前記開閉弁
7を開けて冷却材をバイパスさせ、後半では前記開閉弁
7を閉じさせて運転するため、上記と同様、炉内構造物
や燃料を変更することなく、流量制御によってスペクト
ルシフト運転を行うことができる。これに対し、加圧水
型炉で従来提案されている中性子スペクトルをシフトさ
せる運転方法では、炉内構造物又は燃料集合体にスペク
トルシフトの機能(例えば水排除機構)を付加したもの
であり、これらの構造の変更を必要としていた。
【0019】他の実施例(図3)は、前述の実施例(図
1)のような開閉弁を設置しないバイパス管21(バイ
パス流路ともいう)を設けたことを特徴とする。但し、
開閉弁を設置している場合は開とする。この加圧水型原
子炉の運転方法では、サイクル前半の運転方法は実施例
1と同様であるが、サイクル後半では中性子スペクトル
を低エネルギ側にシフトする方策として1次系を加圧器
12のヒ−タ10を作動させて1次系を加圧する。図4
は、サイクル後半に1次冷却材を157kg/cm2
で加圧する場合の温度分布を示す。サイクル前半の炉心
流及びバイパス流の温度(イ)と(ロ)は図2と同様で
ある。
【0020】実施例2のように、サイクル後半に圧力を
157kg/cm2 に上昇すると、飽和温度は354℃
となる。従って、炉心内の冷却材温度は図4の(ハ)の
ように上昇するが、炉心出口でも飽和温度に達せず体沸
騰は生じない。
【0021】更に他のこの実施例(図5)は、図3に示
す実施例におけるバイパス管21に相当するバイパス孔
23(バイパス流路ともいう)を原子炉容器1内の上部
プレナム16に設置したことを特徴とする。この実施例
によれば、図3に示す実施例と同様な効果が得られる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、炉内
構造物や燃料を変更することなく、流量制御又は圧力制
御によってスペクトルシフト運転を可能ならしめうる加
圧水型原子炉及びその運転方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る加圧水型原子炉の要部
の説明図。
【図2】図1の加圧水型原子炉の1次冷却系各部におけ
る1次冷却材温度の説明図。
【図3】本発明の他の実施例に係る加圧水型原子炉の要
部の説明図。
【図4】図3の加圧水型原子炉の1次冷却系各部におけ
る1次冷却材温度の説明図。
【図5】本発明の図3の実施例と同等の効果を有する他
の実施例に係る加圧水型原子炉の要部の説明図。
【符号の説明】
1…原子炉容器、 2…高温側配管、 3…
蒸気発生器、4…伝熱管、 5…低温側配管、
6…1次冷却材ポンプ、7…開閉弁、
8,21…バイパス管、 9…蒸気発生器出口配管、
10…ヒ−タ、 11…スプレ−、 12…
加圧器、13…炉心、 23…バイパス孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧原 義明 東京都港区芝公園二丁目4番1号 三菱原 子力工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉容器と、蒸気発生器と、冷却材循
    環ポンプと、前記原子炉容器,蒸気発生器,冷却材循環
    ポンプ間を互いに連絡する配管とを具備する加圧水型原
    子炉において、前記原子炉容器の冷却材入口ノズルに低
    温側配管が連絡され、前記原子炉容器の冷却材出口ノズ
    ルに高温側配管が連絡され、更に前記低温側配管と高温
    側配管とをバイパス管で連絡することを特徴とする加圧
    水型原子炉。
  2. 【請求項2】 原子炉容器と、蒸気発生器と、冷却材循
    環ポンプと、前記原子炉容器,蒸気発生器,冷却材循環
    ポンプ間を互いに連絡する配管とを具備し、前記原子炉
    容器の冷却材入口ノズルに低温側配管が連絡され、前記
    原子炉容器の冷却材出口ノズルに高温側配管が連絡さ
    れ、更に前記低温側配管と高温側配管とを開閉弁を介在
    させたバイパス管で連絡する加圧水型原子炉を運転する
    方法において、運転サイクルの前半では前記開閉弁を開
    けて冷却材をバイパスさせ、後半では前記開閉弁を閉じ
    させることを特徴とする加圧水型原子炉の運転方法。
  3. 【請求項3】 原子炉容器と、蒸気発生器と、冷却材循
    環ポンプと、前記原子炉容器,蒸気発生器,冷却材循環
    ポンプ間を互いに連絡する配管とを具備し、前記原子炉
    容器の冷却材入口ノズルに低温側配管が連絡され、前記
    原子炉容器の冷却材出口ノズルに高温側配管が連絡さ
    れ、更に前記低温側配管と高温側配管との間にバイパス
    流路を有する加圧水型原子炉を運転する方法において、
    運転サイクルの前半では冷却材をバイパスさせ、運転サ
    イクルの後半では1次冷却系の圧力を上昇させることに
    より炉心の反応度を調整することを特徴とする加圧水型
    原子炉の運転方法。
JP6016193A 1994-02-10 1994-02-10 加圧水型原子炉及びその運転方法 Withdrawn JPH07225293A (ja)

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