JPH0833472B2 - 原子炉の運転方法 - Google Patents
原子炉の運転方法Info
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- JPH0833472B2 JPH0833472B2 JP61167759A JP16775986A JPH0833472B2 JP H0833472 B2 JPH0833472 B2 JP H0833472B2 JP 61167759 A JP61167759 A JP 61167759A JP 16775986 A JP16775986 A JP 16775986A JP H0833472 B2 JPH0833472 B2 JP H0833472B2
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- Japan
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- core
- uranium
- fuel
- nuclear reactor
- low
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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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- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
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、軸方向濃縮度分布を有する燃料集合体が装
荷された原子炉の運転方法に関する。
荷された原子炉の運転方法に関する。
（従来の技術） 近年、原子力発電における燃料経済性の向上を目的と
して、燃料集合体の上端部および下端部の一方あるいは
両方を天然ウラン等の低濃縮ウランとした燃料が開発さ
れている。低濃縮ウランとしては天然ウランのほかに、
濃縮工程で廃棄される劣化ウランや使用済燃料の再処理
によって得られる回収ウランを利用することも考えられ
ている。
して、燃料集合体の上端部および下端部の一方あるいは
両方を天然ウラン等の低濃縮ウランとした燃料が開発さ
れている。低濃縮ウランとしては天然ウランのほかに、
濃縮工程で廃棄される劣化ウランや使用済燃料の再処理
によって得られる回収ウランを利用することも考えられ
ている。
かかる燃料集合体を炉心に装荷した場合、炉心の上下
面から外へ漏れていく中性子の量が減少するので、燃料
集合体の平均濃縮度が同一であれば、このような軸方向
分布によって炉の反応度が増大することになる。
面から外へ漏れていく中性子の量が減少するので、燃料
集合体の平均濃縮度が同一であれば、このような軸方向
分布によって炉の反応度が増大することになる。
ところで従来の炉心特に沸騰水型原子炉では、その運
転方法として、制御棒を下方から挿出入して炉の反応度
を調整したり、さらにボイド率分布の結果下方に歪んだ
出力分布を平坦化することが行なわれている。この制御
棒の挿入は、通常全長の約1/3以上炉心内に挿入される
深挿入制御棒グループと全長の約1/3以下の範囲で炉心
内に挿入される浅挿入制御棒グループの２つのグループ
で行なわれていることが多い（深挿入制御棒グループだ
けの場合もある）。そしてこれらの制御棒は運転サイク
ル末期では通常すべて炉心から引き抜かれる。
転方法として、制御棒を下方から挿出入して炉の反応度
を調整したり、さらにボイド率分布の結果下方に歪んだ
出力分布を平坦化することが行なわれている。この制御
棒の挿入は、通常全長の約1/3以上炉心内に挿入される
深挿入制御棒グループと全長の約1/3以下の範囲で炉心
内に挿入される浅挿入制御棒グループの２つのグループ
で行なわれていることが多い（深挿入制御棒グループだ
けの場合もある）。そしてこれらの制御棒は運転サイク
ル末期では通常すべて炉心から引き抜かれる。
（発明が解決しようとする問題点） ところが上述した軸方向に濃縮度分布を有する燃料の
うち、少なくとも燃料下端部が低濃縮度ウランとなって
いるものは、原子炉出力や圧力の異常増加などにより原
子炉をスクラムする必要が生じたときに問題を生ずる。
これを第５図の炉心軸方向出力分布図により説明する。
うち、少なくとも燃料下端部が低濃縮度ウランとなって
いるものは、原子炉出力や圧力の異常増加などにより原
子炉をスクラムする必要が生じたときに問題を生ずる。
これを第５図の炉心軸方向出力分布図により説明する。
第５図において曲線51は下端部が低濃縮ウランからな
る燃料を装荷した炉心の出力分布であり、曲線52は通常
の軸方向濃縮度一様燃料を装荷した炉心の出力分布であ
る。また53は制御棒である。第５図に示すように、出力
51は下端部で出力52より低いために、スクラムによって
制御棒53が炉心下端部まで挿入されたときの反応度抑止
効果が低く、従来の通常燃料の炉心と同一量だけ反応度
を低下させるにはより深くまで挿入しなければならず、
より長い時間がかかる。このため、炉心の異常状態が従
来の通常燃料の炉心よりも長い時間続くことになる。こ
のような事態はすべての制御棒が炉心から引き抜かれて
いる運転サイクル末期で特に重大である。
る燃料を装荷した炉心の出力分布であり、曲線52は通常
の軸方向濃縮度一様燃料を装荷した炉心の出力分布であ
る。また53は制御棒である。第５図に示すように、出力
51は下端部で出力52より低いために、スクラムによって
制御棒53が炉心下端部まで挿入されたときの反応度抑止
効果が低く、従来の通常燃料の炉心と同一量だけ反応度
を低下させるにはより深くまで挿入しなければならず、
より長い時間がかかる。このため、炉心の異常状態が従
来の通常燃料の炉心よりも長い時間続くことになる。こ
のような事態はすべての制御棒が炉心から引き抜かれて
いる運転サイクル末期で特に重大である。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
である。すなわち本発明は、下端部が低濃縮ウランから
なる燃料集合体が装荷された原子炉において、全引抜き
状態の制御棒のうちの一部の制御棒が、その上端部を前
記低濃縮ウランの部位に位置するように挿入された状態
で運転を行なうことによって、前記原子炉における異常
事態発生時の炉心反応度を速やかに低下させるようにし
たものである。
である。すなわち本発明は、下端部が低濃縮ウランから
なる燃料集合体が装荷された原子炉において、全引抜き
状態の制御棒のうちの一部の制御棒が、その上端部を前
記低濃縮ウランの部位に位置するように挿入された状態
で運転を行なうことによって、前記原子炉における異常
事態発生時の炉心反応度を速やかに低下させるようにし
たものである。
上記の上端部が低濃縮ウランの部位に位置している制
御棒は特定のものである必要はなく、全引抜き状態の制
御棒のうちのいずれかがそのような状態になっていれば
よい。
御棒は特定のものである必要はなく、全引抜き状態の制
御棒のうちのいずれかがそのような状態になっていれば
よい。
また低濃縮ウランとしては天然ウランが主として使わ
れるが、その他に濃縮工程で廃棄された劣化ウランある
いは使用済燃料の再処理によって得られる回収ウラン等
が使用される。
れるが、その他に濃縮工程で廃棄された劣化ウランある
いは使用済燃料の再処理によって得られる回収ウラン等
が使用される。
（作 用） 上記したように、少なくとも下端部が低濃縮ウランか
らなる燃料集合体が装荷された原子炉の炉心において、
一部の制御棒をその上端部が前記低濃縮ウランの部位に
あるように挿入していることによって、たとえその他の
制御棒が全引き抜き状態にある時に異常事態が発生して
も、制御棒が炉心内の高出力領域に到達する時間が短縮
され、通常の軸方向濃縮度一様燃料の炉心で全引き抜き
状態にあった制御棒が高出力領域に到達する時間とほぼ
等しくなる。したがって燃料の下端部を低濃縮ウランと
したことによるスクラム特性の悪化が解消される。
らなる燃料集合体が装荷された原子炉の炉心において、
一部の制御棒をその上端部が前記低濃縮ウランの部位に
あるように挿入していることによって、たとえその他の
制御棒が全引き抜き状態にある時に異常事態が発生して
も、制御棒が炉心内の高出力領域に到達する時間が短縮
され、通常の軸方向濃縮度一様燃料の炉心で全引き抜き
状態にあった制御棒が高出力領域に到達する時間とほぼ
等しくなる。したがって燃料の下端部を低濃縮ウランと
したことによるスクラム特性の悪化が解消される。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、炉心軸方向
濃縮度分布と制御棒の位置を説明する図である。この図
に示すように、濃縮度分布は炉心下部において全長の2/
24に相当する長さだけ天然ウランとなっており、運転サ
イクル末期において制御棒12が全長の2/24だけ炉心に挿
入されている。制御棒は炉心全体で185本あるが、この
うち25本がこのような状態になっている。
濃縮度分布と制御棒の位置を説明する図である。この図
に示すように、濃縮度分布は炉心下部において全長の2/
24に相当する長さだけ天然ウランとなっており、運転サ
イクル末期において制御棒12が全長の2/24だけ炉心に挿
入されている。制御棒は炉心全体で185本あるが、この
うち25本がこのような状態になっている。
第２図は本発明の第２の実施例を示す炉心軸方向濃縮
度分布および制御棒位置図である。炉心下部に全長の1/
24だけ天然ウランが装荷されており、運転サイクル末期
において25本の制御棒22だけが全長の1/24だけ炉心に挿
入されている。
度分布および制御棒位置図である。炉心下部に全長の1/
24だけ天然ウランが装荷されており、運転サイクル末期
において25本の制御棒22だけが全長の1/24だけ炉心に挿
入されている。
上記いずれの実施例においても、スクラム時には制御
棒12あるいは22は、全引き抜き状態にある他の制御棒と
同時に炉心に挿入される。
棒12あるいは22は、全引き抜き状態にある他の制御棒と
同時に炉心に挿入される。
次に第１図に示した実施例の効果を第３図によって説
明する。
明する。
第３図はスクラム開始後の経過時間と炉心反応度の低
下の関係を示すグラフである。第３図において、曲線31
は本実施例の場合である。また曲線32は第１図と同じ軸
方向濃縮度分布を有する炉心において、本発明と異なり
すべての制御棒が全引き抜きの状態でスクラムしたとき
の炉心反応度変化である。曲線33は軸方向濃縮度一様の
炉心で、すべての制御棒が全引き抜きの状態でスクラム
したときの炉心反応度変化である。
下の関係を示すグラフである。第３図において、曲線31
は本実施例の場合である。また曲線32は第１図と同じ軸
方向濃縮度分布を有する炉心において、本発明と異なり
すべての制御棒が全引き抜きの状態でスクラムしたとき
の炉心反応度変化である。曲線33は軸方向濃縮度一様の
炉心で、すべての制御棒が全引き抜きの状態でスクラム
したときの炉心反応度変化である。
第３図において、曲線32と曲線33を比べると、燃料の
下端部に低濃縮度ウラン部を設けたことによってスクラ
ム特性が悪化することがわかる。これは既に第５図での
べたように、制御棒が高出力領域まで到達するのにより
長い時間が必要となるからである。ところが、下端部に
低濃縮ウランが装荷された炉心でも、本実施例のように
低濃縮ウラン部位に一部の制御棒を挿入しておけば、曲
線31に示されるようにスクラム特性が改善され、約２秒
後には一様燃料を装荷した従来例（曲線33）と同程度に
反応度が低下する。
下端部に低濃縮度ウラン部を設けたことによってスクラ
ム特性が悪化することがわかる。これは既に第５図での
べたように、制御棒が高出力領域まで到達するのにより
長い時間が必要となるからである。ところが、下端部に
低濃縮ウランが装荷された炉心でも、本実施例のように
低濃縮ウラン部位に一部の制御棒を挿入しておけば、曲
線31に示されるようにスクラム特性が改善され、約２秒
後には一様燃料を装荷した従来例（曲線33）と同程度に
反応度が低下する。
ところで、軸方向濃縮度一様燃料を装荷した炉心で
は、運転サイクル末期に制御棒を炉心に残しておけば、
運転中の反応度を低下させて運転期間を短縮するので好
ましくない。ところが本発明では、下端部の低濃縮部分
の燃料は中性子が炉心から漏れるのを防ぐ作きをするだ
けであって、炉心の反応度に直接的には作用していない
ので、低濃縮度部位に制御棒を挿入しても炉心の反応度
は低下しない。すなわち、本発明の運転方法によれば、
燃料経済性を低下させることなくスクラム特性を向上さ
せることが可能である。
は、運転サイクル末期に制御棒を炉心に残しておけば、
運転中の反応度を低下させて運転期間を短縮するので好
ましくない。ところが本発明では、下端部の低濃縮部分
の燃料は中性子が炉心から漏れるのを防ぐ作きをするだ
けであって、炉心の反応度に直接的には作用していない
ので、低濃縮度部位に制御棒を挿入しても炉心の反応度
は低下しない。すなわち、本発明の運転方法によれば、
燃料経済性を低下させることなくスクラム特性を向上さ
せることが可能である。
次に第２図に示した第２の実施例のスクラム特性を第
４図に示す。第４図において曲線41,42,43は各々第３図
における曲線31,32,33に対応している。この実施例で
は、制御棒の挿入長さが第１の実施例より短いので、第
１の実施例ほど効果は大きくないが、本発明の効果は明
らかに認められる。この場合、運転中の反応度を損なわ
ずに（すなわち、燃料経済性を低下させずに）スクラム
特性をさらに改善するためには、制御棒を深く挿入する
よりも挿入本数を増す方がよい。
４図に示す。第４図において曲線41,42,43は各々第３図
における曲線31,32,33に対応している。この実施例で
は、制御棒の挿入長さが第１の実施例より短いので、第
１の実施例ほど効果は大きくないが、本発明の効果は明
らかに認められる。この場合、運転中の反応度を損なわ
ずに（すなわち、燃料経済性を低下させずに）スクラム
特性をさらに改善するためには、制御棒を深く挿入する
よりも挿入本数を増す方がよい。
以上の実施例では運転サイクル末期だけについて述べ
たが、本発明はそれ以前に適用しても末期ほどではない
が、効果がある。
たが、本発明はそれ以前に適用しても末期ほどではない
が、効果がある。
なお本発明において、上端部だけが挿入されている制
御棒は、上端部が他の部位よりも長い期間中性子の照射
を受けることになるので、制御能力の劣化が早められる
ことになる。かかる問題に対しては、挿入される上端部
のみをハフニウム等の長寿命制御材とすることによって
対処することができる。
御棒は、上端部が他の部位よりも長い期間中性子の照射
を受けることになるので、制御能力の劣化が早められる
ことになる。かかる問題に対しては、挿入される上端部
のみをハフニウム等の長寿命制御材とすることによって
対処することができる。
またスクラム特性向上の効果をさらに高めるには、上
端部のみが挿入されている制御棒をさらにやや深く挿入
すればよい。但しそのままでは炉心反応度の低下を招く
ことになるので、上端部のみが挿入される制御棒に面す
る燃料の下部低濃縮度領域を他の燃料のそれよりもやや
長くしたり、あるいは、上端部のみが挿入される制御棒
を取り囲む位置に低反応度の燃料（すなわち燃焼度の高
い燃料あるいは濃縮度の低い燃料）４本を配置する方法
が考えられる。
端部のみが挿入されている制御棒をさらにやや深く挿入
すればよい。但しそのままでは炉心反応度の低下を招く
ことになるので、上端部のみが挿入される制御棒に面す
る燃料の下部低濃縮度領域を他の燃料のそれよりもやや
長くしたり、あるいは、上端部のみが挿入される制御棒
を取り囲む位置に低反応度の燃料（すなわち燃焼度の高
い燃料あるいは濃縮度の低い燃料）４本を配置する方法
が考えられる。
また、本発明は加圧水型原子炉においても同様に適用
できる。加圧水型原子炉では、制御棒は炉心上方から挿
出入されるので、少なくとも上端部が低濃縮ウランから
なる燃料集合体を炉心に装荷し、一部の制御棒の下端部
を低濃縮ウランの部位に位置するように挿入しておけば
よい。
できる。加圧水型原子炉では、制御棒は炉心上方から挿
出入されるので、少なくとも上端部が低濃縮ウランから
なる燃料集合体を炉心に装荷し、一部の制御棒の下端部
を低濃縮ウランの部位に位置するように挿入しておけば
よい。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、下端部が低濃
縮度ウランからなる燃料集合体が装荷された原子炉にお
いて、燃料経済性を損なうことなく異常事態発生時のス
クラム特性を向上させることができる。
縮度ウランからなる燃料集合体が装荷された原子炉にお
いて、燃料経済性を損なうことなく異常事態発生時のス
クラム特性を向上させることができる。
第１図および第２図はそれぞれ本発明の実施例の炉心軸
方向濃縮度分布と制御棒の位置を示す図、第３図および
第４図はそれぞれ第１図および第２図に示す実施例の運
転サイクル末期のスクラム特性効果を示す図、第５図は
従来の軸方向濃縮度一様燃料を装荷した炉心と下端部を
低濃縮度ウランとした燃料を装荷した炉心の軸方向出力
分布を示す図である。
方向濃縮度分布と制御棒の位置を示す図、第３図および
第４図はそれぞれ第１図および第２図に示す実施例の運
転サイクル末期のスクラム特性効果を示す図、第５図は
従来の軸方向濃縮度一様燃料を装荷した炉心と下端部を
低濃縮度ウランとした燃料を装荷した炉心の軸方向出力
分布を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】下端部が低濃縮ウランからなる燃料集合体
が装荷された原子炉の運転方法において、全引抜き状態
の制御棒のうちの一部の制御棒の上端部が前記低濃縮ウ
ランの部位に位置するように挿入された状態で原子炉を
運転することを特徴とする前記原子炉の運転方法。 - 【請求項２】下端部が燃料集合体全長の1/24ないし2/24
の長さである特許請求の範囲第１項記載の原子炉の運転
方法。 - 【請求項３】低濃縮ウランが天然ウラン，濃縮工程で廃
棄された劣化ウランあるいは使用済燃料の再処理によっ
て得られる回収ウランである特許請求の範囲第１項記載
の原子炉の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167759A JPH0833472B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 原子炉の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167759A JPH0833472B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 原子炉の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325594A JPS6325594A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH0833472B2 true JPH0833472B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=15855564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61167759A Expired - Fee Related JPH0833472B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 原子炉の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833472B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8582713B2 (en) * | 2006-10-31 | 2013-11-12 | Global Nuclear Fuel-Americas, Llc | Method for improving energy output of a nuclear reactor, method for determining natural uranium blanket layer for a fuel bundle, and a fuel bundle having a variable blanket layer |
| JP5755515B2 (ja) * | 2011-06-16 | 2015-07-29 | 株式会社東芝 | 原子炉運転方法および原子炉制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568592A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-28 | Tokyo Shibaura Electric Co | Nuclear reactor |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP61167759A patent/JPH0833472B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6325594A (ja) | 1988-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |