JPH09230079A - Core of boiling water reactor - Google Patents

Core of boiling water reactor

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JPH09230079A
JPH09230079A JP8034799A JP3479996A JPH09230079A JP H09230079 A JPH09230079 A JP H09230079A JP 8034799 A JP8034799 A JP 8034799A JP 3479996 A JP3479996 A JP 3479996A JP H09230079 A JPH09230079 A JP H09230079A
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JP
Japan
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core
coolant
bypass
boiling water
throttle means
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Application number
JP8034799A
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Japanese (ja)
Inventor
Michio Murase
道雄 村瀬
Masao Chagi
雅夫 茶木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a core of a boiling water reactor which can be also applied to a high converter promoting conversion to plutonium, and can restrain sufficiently the deformation quantity of a channel box in the vicinity of fuel assembly center part of large neutron flux. SOLUTION: A part of coolant flows out through a through hole 45 →a control rod guide tube 43 inner part → a through hole 51A → a core bypath 24a → a through hole 26. The remaining flows out through a through hole 25 → a reactor core bypath 24b → a through hole 26. By this coolant flow behavior, pressure loss at the through hole 25 of a core lower supporting plate 21 and the through hole 45 of the control rod guide tube 43 is nearly equal to pressure loss at the inlet orifice 52 of a high output fuel assembly 31a. When height of the minimun flow passage part of the core bypaths 24a, 24b is H, the flow area is AB, hydraulic equivalent diameter of the core bypaths 24a, 24b is d, flow passage area of the through holes 25, 45 is At, and flow passage area of the through hole 26 is Au, respectively set, the following relation is realized: At<2> Au<2> /(At<2> +Au<2> )>10(d/H) AB<2> .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉の
炉心に係わり、特に、燃料に対して中性子の減速材であ
る冷却材の割合を少なくし、高速中性子を利用してプル
トニウムへの転換を向上した沸騰水型原子炉の炉心に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a core of a boiling water reactor, and more particularly to reducing the ratio of a neutron moderator coolant to a fuel and utilizing fast neutrons to convert plutonium to plutonium. The present invention relates to a boiling water reactor core with improved conversion.

【0002】[0002]

【従来の技術】沸騰水型原子炉の炉心には、外周をチャ
ンネルボックスで囲まれた多数の燃料集合体が配置され
ている。近年、炉心における冷却材と燃料の体積比を小
さくし、高速中性子を利用してプルトニウムへの転換を
促進するタイプの沸騰水型原子炉(以下適宜、高転換炉
という)が提唱されており、例えば、日本原子力学会
「1994秋の大会」予稿集のG2,G3に記載の沸騰
水型原子炉では、増殖比1.0以上を目指している。
2. Description of the Related Art A large number of fuel assemblies surrounded by a channel box are arranged in the core of a boiling water reactor. In recent years, a boiling water reactor (hereinafter referred to as high conversion reactor) of a type has been proposed in which the volume ratio of the coolant to the fuel in the core is reduced and the conversion to plutonium is promoted by utilizing fast neutrons. For example, in the boiling water nuclear reactors described in G2 and G3 of the proceedings of the "1994 Autumn Meeting" of the Atomic Energy Society of Japan, a breeding ratio of 1.0 or more is aimed at.

【0003】高転換炉の大きなメリットは、従来の一般
の沸騰水型原子炉(以下適宜、従来炉という)に比しウ
ラン資源を有効に利用できることである。しかしその反
面、チャンネルボックスのクリープ変形量がチャンネル
ボックス内外の圧力差による弾性変形量と、高速中性子
束と炉心での滞在時間の積(即ち炉心内での高速中性子
の時間積分量)とにほぼ比例することから、高転換炉に
おいては高速中性子によるチャンネルボックスのクリー
プ変形量が従来炉よりも増大することとなる。
A major advantage of the high conversion reactor is that uranium resources can be effectively used as compared with a conventional general boiling water reactor (hereinafter appropriately referred to as a conventional reactor). However, on the other hand, the creep deformation of the channel box is almost equal to the elastic deformation due to the pressure difference inside and outside the channel box and the product of the fast neutron flux and the residence time in the core (that is, the time integral of fast neutrons in the core). Since they are proportional to each other, in the high conversion reactor, the creep deformation amount of the channel box due to fast neutrons is larger than that in the conventional reactor.

【0004】沸騰水型原子炉におけるチャンネルボック
スのクリープ変形量の低減に関する公知技術としては、
例えば以下のものがある。 特公平1−13075号公報 この公知技術は、従来炉において、チャンネルボックス
のコーナ部に厚肉部を形成することにより、チャンネル
ボックスの膨れや曲がりを抑制するものである。
Known techniques for reducing the amount of creep deformation of a channel box in a boiling water reactor include:
For example: Japanese Patent Publication No. 13075/1990 This known technique suppresses the bulging and bending of the channel box by forming a thick portion in the corner portion of the channel box in the conventional furnace.

【0005】特開昭63−121788号公報 この公知技術は、高転換炉において、チャンネルボック
スの内面に梁を接合することにより、チャンネルボック
スの膨れを抑制するものである。
Japanese Patent Laid-Open No. 63-121788 This known technique suppresses the swelling of the channel box by joining a beam to the inner surface of the channel box in a high conversion furnace.

【0006】特開昭52−67432号公報 この公知技術は、従来炉において、下部タイプレートと
チャンネルボックスの間のバネを凹凸状に屈曲してバネ
力を弱めることにより、チャンネルボックスの変形量を
減少し、下部タイプレートとチャンネルボックスの間の
漏洩流量の増加を抑制するものである。
[0006] In this known technique, in a conventional furnace, the spring between the lower tie plate and the channel box is bent in a concave-convex shape to weaken the spring force to reduce the amount of deformation of the channel box. It reduces and suppresses the increase in leakage flow between the lower tie plate and the channel box.

【0007】特公昭52−15759号公報 この公知技術は、従来炉において、チャンネルボックス
の上部に窓を設けることにより、万一の事故時に炉心上
方の冷却材が流入しやすくして、燃料の冷却を促進する
ものである。
This Japanese Patent Publication No. 52-15759 discloses that in the conventional reactor, a window is provided in the upper portion of the channel box so that the coolant above the core can easily flow in the event of an accident, thereby cooling the fuel. Is to promote.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
公知技術には、以下の課題が存在する。すなわち、公知
技術においては、限られたスペースに配置される燃料
集合体においては、コーナ部を除いてチャンネルボック
スを薄くすることになり、チャンネルボックス外側であ
る炉心バイパスの面積と冷却材量を増加することにな
る。よって、冷却材の体積を小さくしてプルトニウムへ
の転換を促進する高転換炉には適用できない。
However, the above-mentioned known technology has the following problems. That is, in the known art, in the fuel assembly arranged in the limited space, the channel box is thinned except for the corner portion, and the area of the core bypass outside the channel box and the amount of the coolant are increased. Will be done. Therefore, it cannot be applied to a high conversion reactor that reduces the volume of the coolant and promotes conversion to plutonium.

【0009】公知技術においては、梁もクリープ変形
することから、チャンネルボックスのクリープ変形を抑
制する効果が小さい。またこれに加え、梁とチャンネル
ボックスを固定することから、チャンネルボックスを引
き抜いて燃料を検査することができなくなる。
In the known technique, the beam also undergoes creep deformation, so that the effect of suppressing the creep deformation of the channel box is small. In addition to this, since the beam and the channel box are fixed, it becomes impossible to inspect the fuel by pulling out the channel box.

【0010】公知技術においては、燃料集合体の下部
のみを対象としており、高速中性子束が大きい燃料集合
体中央部近傍でのチャンネルボックスの変形量の抑制に
は効果がない。
In the known technology, only the lower part of the fuel assembly is targeted, and there is no effect in suppressing the deformation amount of the channel box near the central part of the fuel assembly where the fast neutron flux is large.

【0011】公知技術においては、チャンネルボック
スの上部での内外圧力差をなくして変形量を抑制する効
果があるが、高速中性子束が大きい燃料集合体中央部近
傍でのチャンネルボックスの変形量の抑制は考慮されて
おらず、また、窓を設けたことによる炉心全体での水平
方向流れの発生防止は考慮されていない。
In the known technique, the deformation amount is suppressed by eliminating the internal / external pressure difference at the upper part of the channel box, but the deformation amount of the channel box near the center of the fuel assembly where the fast neutron flux is large is suppressed. Is not considered, and the prevention of horizontal flow in the entire core due to the provision of windows is not considered.

【0012】本発明の目的は、プルトニウムへの転換を
促進する高転換炉にも適用でき、かつ、高速中性子束が
大きい燃料集合体中央部近傍でのチャンネルボックスの
変形量を十分に抑制することができる、沸騰水型原子炉
の炉心を提供することにある。
The object of the present invention can be applied to a high conversion reactor which promotes conversion to plutonium, and to sufficiently suppress the amount of deformation of the channel box near the central portion of the fuel assembly where the fast neutron flux is large. To provide a core of a boiling water reactor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、原子炉圧力容器内に配置され、複
数の燃料棒の外周をチャンネルボックスで囲んで構成さ
れるとともに、前記圧力容器の径方向中心側に配置され
相対的に高出力である複数の第1の燃料集合体及び前記
圧力容器の径方向外周側に配置され相対的に低出力であ
る複数の第2の燃料集合体を含む複数の燃料集合体と、
これら第1及び第2の燃料集合体の上端近傍及び下端近
傍をそれぞれ支持する炉心上部支持板及び炉心下部支持
板と、各第1の燃料集合体下方に設けられた第1の下部
絞り手段から導入された冷却材を、該第1の燃料集合体
のチャンネルボックス内側を経て前記炉心上部支持板に
設けられた第1の上部開口部から導出する複数の第1の
冷却材流路と、各第2の燃料集合体下方に設けられた第
2の下部絞り手段から導入された冷却材を、該第2の燃
料集合体のチャンネルボックス内側を経て前記炉心上部
支持板に設けられた第2の上部開口部から導出する複数
の第2の冷却材流路と、前記第1及び第2の燃料集合体
のチャンネルボックス外側に構成され、下端近傍にバイ
パス下部絞り手段を備えるとともに上端近傍に前記炉心
上部支持板に設けられたバイパス上部開口部を備えた冷
却材バイパス流路とを有する沸騰水型原子炉の炉心にお
いて、前記バイパス上部開口部に代えて、前記冷却材バ
イパス流路を流れてきた冷却材流量を絞る機能を備えた
バイパス上部絞り手段を前記炉心上部支持板に設け、か
つ、前記冷却材バイパス流路のうち前記バイパス下部絞
り手段及び前記バイパス上部絞り手段を除いた部分にお
ける圧力勾配の流れ方向平均値を、各第1の冷却材流路
のうち前記第1の下部絞り手段及び前記第1の上部開口
部を除いた部分における圧力勾配の流れ方向平均値に略
等しくするとともに、前記冷却材バイパス流路のバイパ
ス下部絞り手段における圧力損失を、各第1の冷却材流
路の第1の下部絞り手段における圧力損失と略等しくし
たことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心が提供され
る。すなわち、下方から炉心内に流入した冷却材のうち
大部分は、第1及び第2の下部絞り手段から第1及び第
2の冷却材流路に導入され、第1及び第2の燃料集合体
のチャンネルボックス内側を通過した後、第1及び第2
の上部開口部から炉心上部支持板上方へと導出される。
また残りの冷却材は、バイパス下部絞り手段からバイパ
ス冷却材流路に導入され、第1および第2の燃料集合体
のチャンネルボックス外側を通過した後、バイパス上部
絞り手段から炉心上部支持板上方へと導出されて先の流
れと合流する。このとき、第1の冷却材流路における圧
力分布は、入口部である第1の下部絞り手段で急激に降
下した後、燃料集合体の発熱部分近傍を流れ方向に沿っ
て徐々に低下していくが、沸騰が始まっていくにつれ抵
抗が大きくなりその分圧力損失が増えることから、圧力
勾配が流れ方向に向かって徐々に大きくなる。また第2
の冷却材流路での圧力分布は、同様に、第2の下部絞り
手段で急激に降下した後、発熱部近傍で流れ方向に沿っ
て圧力勾配を増加させつつ徐々に圧力が低下していく
が、第2の燃料集合体が第1の燃料集合体よりも相対的
に低出力であることから、第2の下部絞り手段による圧
力降下は第1の下部絞り手段よりも大きく、その後の圧
力値も第1の冷却材流路の圧力値より常に小さくなる。
またバイパス冷却材流路での圧力分布は、入口部である
バイパス下部絞り手段で急激に降下した後、燃料集合体
の発熱部にほぼ相当する、バイパス下部絞り手段・バイ
パス上部絞り手段を除き流路面積最小の最小流路部分で
流れ方向に沿って徐々に低下していくが、沸騰は起こら
ず摩擦損失のみによって圧力損失が発生することから最
小流路部分における圧力勾配はほぼ一定である。以上の
ような圧力分布挙動に対し、本発明においては、例えば
バイパス下部絞り手段の開口面積を調整することで、バ
イパス下部絞り手段における圧力損失を、第1の冷却材
流路の第1の下部絞り手段における圧力損失と略等しく
する。そしてこれに加え、バイパス流路のうちバイパス
下部・上部絞り手段を除いた部分における圧力勾配の流
れ方向平均値を、第1の冷却材流路のうち第1の下部絞
り手段・第1の上部開口部を除いた部分における圧力勾
配の流れ方向平均値と略等しくする。これら2つの構成
要件により、炉心におけるチャンネルボックスが載置さ
れる高さ方向領域、すなわち各燃料集合体の発熱部分及
び冷却材バイパス流路の最小流路部分において、第1の
冷却材流路の圧力分布曲線と、冷却材バイパス流路の圧
力分布曲線とが比較的近接するので、(第1の冷却材流
路での圧力値−冷却材バイパス流路での圧力値)が比較
的小さくなる。したがって、高速中性子束が大きい燃料
集合体流れ方向中央部近傍において、チャンネルボック
ス内外での圧力差を小さくできるので、差圧によるチャ
ンネルボックスの弾性変形及びクリープ変形を十分に抑
制することができる。よって、プルトニウムへの転換を
促進する高転換炉にも適用できる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of fuel rods are arranged in a reactor pressure vessel and the outer periphery of a plurality of fuel rods is surrounded by a channel box. A plurality of first fuel assemblies arranged on the radial center side of the pressure vessel and having a relatively high output, and a plurality of second fuel assemblies arranged on the radial outer side of the pressure vessel and having a relatively low output. A plurality of fuel assemblies including assemblies,
From the upper core support plate and the lower core support plate that respectively support the upper end vicinity and the lower end vicinity of the first and second fuel assemblies, and the first lower throttle means provided below each first fuel assembly. A plurality of first coolant channels for leading out the introduced coolant from a first upper opening provided in the core upper support plate through the inside of the channel box of the first fuel assembly; The coolant introduced from the second lower throttle means provided below the second fuel assembly is passed through the inside of the channel box of the second fuel assembly to form the second coolant provided on the core upper support plate. A plurality of second coolant passages led out from the upper opening and a channel outside the channel boxes of the first and second fuel assemblies, a bypass lower throttle means near the lower end, and the core near the upper end. Provided on the upper support plate In a core of a boiling water nuclear reactor having a coolant bypass passage having a bypass upper opening, the flow rate of the coolant flowing through the coolant bypass passage is reduced in place of the bypass upper opening. A bypass upper throttle means having a function is provided in the core upper support plate, and an average value in a flow direction of a pressure gradient in a portion of the coolant bypass flow path excluding the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means. Is substantially equal to the average value in the flow direction of the pressure gradient in a portion of each of the first coolant passages excluding the first lower throttle means and the first upper opening, and the coolant bypass flow is A boiling water reactor characterized in that the pressure loss in the bypass lower throttle means of the passage is made substantially equal to the pressure loss in the first lower throttle means of each first coolant passage. The reactor core is provided. That is, most of the coolant that has flowed into the core from below is introduced into the first and second coolant passages from the first and second lower throttle means, and the first and second fuel assemblies are introduced. After passing the inside of the channel box, the first and second
From the upper opening of the core to above the core upper support plate.
The remaining coolant is introduced from the bypass lower throttle means into the bypass coolant passage, passes through the outside of the channel boxes of the first and second fuel assemblies, and then passes from the bypass upper throttle means to above the core upper support plate. And is merged with the previous flow. At this time, the pressure distribution in the first coolant flow channel drops sharply by the first lower throttle means, which is the inlet, and then gradually decreases in the vicinity of the heat generating portion of the fuel assembly along the flow direction. However, as the boiling starts, the resistance increases and the pressure loss increases accordingly, so that the pressure gradient gradually increases in the flow direction. Also the second
Similarly, in the pressure distribution in the coolant passage, the pressure gradually decreases by the second lower throttle means, and then gradually decreases while increasing the pressure gradient along the flow direction in the vicinity of the heat generating portion. However, since the second fuel assembly has a relatively lower output than the first fuel assembly, the pressure drop by the second lower throttle means is larger than that by the first lower throttle means, and the pressure after that is lower. The value is always smaller than the pressure value of the first coolant passage.
In addition, the pressure distribution in the bypass coolant flow path drops sharply in the bypass lower throttle means, which is the inlet, and then flows except for the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means, which almost correspond to the heat generating portion of the fuel assembly. Although it gradually decreases along the flow direction in the minimum flow passage portion with the minimum passage area, boiling does not occur and pressure loss occurs only due to friction loss, so the pressure gradient in the minimum flow passage portion is almost constant. In contrast to the pressure distribution behavior as described above, in the present invention, by adjusting the opening area of the bypass lower throttle means, for example, the pressure loss in the bypass lower throttle means is reduced to the first lower portion of the first coolant passage. It is approximately equal to the pressure loss in the throttle means. In addition to this, the average value in the flow direction of the pressure gradient in the portion of the bypass flow path excluding the bypass lower / upper throttle means is set to the first lower throttle means / first upper portion of the first coolant flow path. It is made approximately equal to the average value of the pressure gradient in the flow direction in the portion excluding the opening. Due to these two constituent requirements, in the height direction region where the channel box is mounted in the core, that is, in the heat generating portion of each fuel assembly and the minimum flow passage portion of the coolant bypass passage, the first coolant passage is formed. Since the pressure distribution curve and the pressure distribution curve of the coolant bypass passage are relatively close to each other, (the pressure value in the first coolant passage-the pressure value in the coolant bypass passage) becomes relatively small. . Therefore, the pressure difference between the inside and the outside of the channel box can be reduced in the vicinity of the central portion in the flow direction of the fuel assembly where the fast neutron flux is large, so that elastic deformation and creep deformation of the channel box due to the pressure difference can be sufficiently suppressed. Therefore, it can be applied to a high conversion reactor that promotes conversion to plutonium.

【0014】ここでさらに本発明では、例えば最小流路
部分における冷却材流速を第1・第2の冷却材流路にお
ける冷却材流速よりも大きくしたり、第1・第2の冷却
材流路のうち少なくとも冷却材の沸騰開始位置より上流
側でかつ第1・第2の下部絞り手段を除いた部分での圧
力勾配の流れ方向平均値を、冷却材バイパス流路のうち
沸騰開始位置対応する位置より上流側でかつバイパス下
部絞り手段を除いた部分での圧力勾配の流れ方向平均値
よりも小さくしたり、冷却材バイパス流路のうちバイパ
ス下部・上部絞り手段を除いた部分における圧力損失
を、バイパス下部・上部絞り手段における圧力損失より
大きくしたりすることで、第2の冷却材流路のうち第2
の下部絞り手段・第2の上部開口部を除いた部分におけ
る圧力勾配の流れ方向平均値とも略等しくする。この場
合には、各燃料集合体の発熱部分及び冷却材バイパス流
路の最小流路部分において、冷却材バイパス流路の圧力
分布曲線は第2の冷却材流路の圧力分布曲線とも比較的
近接するので、(第1の冷却材流路での圧力値−冷却材
バイパス流路での圧力値)及び(冷却材バイパス流路で
の圧力値−第2の冷却材流路での圧力値)の両方が比較
的小さくなる。したがって、差圧によるチャンネルボッ
クスの弾性変形及びクリープ変形をさらに確実に抑制す
ることができる。
Further, in the present invention, for example, the coolant flow velocity in the minimum flow passage portion is made higher than the coolant flow velocity in the first and second coolant flow passages, or the first and second coolant flow passages are provided. At least the flow direction average value of the pressure gradient in the portion upstream of the boiling start position of the coolant and excluding the first and second lower throttle means corresponds to the boiling start position of the coolant bypass passage. It is smaller than the average value of the pressure gradient in the flow direction in the upstream side of the position and excluding the bypass lower throttle means, and the pressure loss in the part of the coolant bypass passage excluding the bypass lower and upper throttle means is reduced. , By making the pressure loss in the bypass lower / upper throttle means larger than the pressure loss in the second coolant passage.
It is also made substantially equal to the average value of the pressure gradient in the flow direction in the portion excluding the lower throttle means and the second upper opening. In this case, the pressure distribution curve of the coolant bypass passage is relatively close to the pressure distribution curve of the second coolant passage in the heat generating portion of each fuel assembly and the minimum passage portion of the coolant bypass passage. Therefore, (pressure value in the first coolant channel-pressure value in the coolant bypass channel) and (pressure value in the coolant bypass channel-pressure value in the second coolant channel) Both are relatively small. Therefore, elastic deformation and creep deformation of the channel box due to the differential pressure can be suppressed more reliably.

【0015】好ましくは、前記沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、前記冷却材バイパス流路のバイパス下部絞り手
段における圧力損失を、各第2の冷却材流路のうち前記
第2の下部絞り手段及び前記第2の上部開口部を除いた
部分における圧力勾配の流れ方向平均値にも略等しくし
たことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心が提供され
る。
[0015] Preferably, in the core of the boiling water reactor, the pressure loss in the bypass lower throttle means of the coolant bypass passage is controlled by the second lower throttle means of each second coolant passage. There is provided a core of a boiling water reactor characterized in that the average value of the pressure gradient in the flow direction in the portion excluding the second upper opening is also substantially equal.

【0016】さらに好ましくは、前記沸騰水型原子炉の
炉心において、前記冷却材バイパス流路のうち前記バイ
パス下部絞り手段及び前記バイパス上部絞り手段を除い
て流路面積が最小である最小流路部分における冷却材流
速を、前記第1及び第2の冷却材流路のうち前記第1及
び第2の下部絞り手段並びに前記第1及び第2の上部開
口部を除いた部分におけるにおける冷却材流速よりも大
きくしたことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心が提供
される。
More preferably, in the core of the boiling water nuclear reactor, the minimum flow passage portion of the coolant bypass flow passage having the smallest flow passage area except for the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means. From the coolant flow rate in a portion of the first and second coolant flow paths excluding the first and second lower throttle means and the first and second upper openings. A core of a boiling water reactor is also provided which is characterized in that

【0017】さらに好ましくは、前記沸騰水型原子炉の
炉心において、原子炉圧力容器内でかつ炉心最外周を取
り囲むように配置され、下端近傍を前記炉心下部支持板
に支持されるとともに上端近傍を前記炉心上部支持板に
支持される隔離壁を設けたことを特徴とする沸騰水型原
子炉の炉心が提供される。これにより、隔離壁内部のみ
を冷却材バイパス流路とすることで、冷却材バイパス流
路の流路面積を小さくすることができるので、余分な冷
却材を冷却材バイパス流路に供給する必要がなく、冷却
材再循環ポンプの容量を大きくすることなく冷却材バイ
パス流路における流速を増加させることができる。
More preferably, in the core of the boiling water reactor, the core is arranged in the reactor pressure vessel so as to surround the outermost periphery of the core, and the lower end is supported by the lower core support plate and the upper end is There is provided a core of a boiling water reactor characterized in that an isolation wall supported by the upper core support plate is provided. This makes it possible to reduce the flow passage area of the coolant bypass flow passage by using only the inside of the isolation wall as the coolant bypass flow passage, and therefore it is necessary to supply an extra coolant to the coolant bypass flow passage. In addition, the flow velocity in the coolant bypass passage can be increased without increasing the capacity of the coolant recirculation pump.

【0018】また好ましくは、前記沸騰水型原子炉の炉
心において、前記第1及び第2の冷却材流路のうち少な
くとも冷却材の沸騰開始位置より上流側でかつ前記第1
及び第2の下部絞り手段を除いた部分での圧力勾配の流
れ方向平均値は、前記冷却材バイパス流路のうち前記沸
騰開始位置に対応する位置より上流側でかつ前記バイパ
ス下部絞り手段を除いた部分での圧力勾配の流れ方向平
均値よりも小さいことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉
心が提供される。
Further preferably, in the core of the boiling water reactor, at least upstream of the boiling start position of the coolant in the first and second coolant passages, and the first coolant channel.
And the average value in the flow direction of the pressure gradient in the portion excluding the second lower throttle means is upstream of the position corresponding to the boiling start position in the coolant bypass flow path and excluding the bypass lower throttle means. A core of a boiling water reactor is provided, which is characterized in that the pressure gradient in the open portion is smaller than the average value in the flow direction.

【0019】また好ましくは、前記沸騰水型原子炉の炉
心において、前記冷却材バイパス流路のうち前記バイパ
ス下部絞り手段及びバイパス上部絞り手段を除いた部分
における圧力損失を、該バイパス下部絞り手段及びバイ
パス上部絞り手段における圧力損失よりも大きくしたこ
とを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心が提供される。
Further, preferably, in the core of the boiling water reactor, the pressure loss in a portion of the coolant bypass passage excluding the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means is reduced to the bypass lower throttle means and the bypass lower throttle means. A core of a boiling water nuclear reactor is provided which is characterized in that the pressure loss in the bypass upper throttle means is made larger.

【0020】さらに好ましくは、前記沸騰水型原子炉の
炉心において、前記冷却材バイパス流路のうち前記バイ
パス下部絞り手段及び前記バイパス上部絞り手段を除い
て流路面積が最小である最小流路部分の高さ及び流路面
積をそれぞれH及びAB、前記冷却材バイパス流路の水
力等価直径をd、前記バイパス下部絞り手段の流路面積
をAL、前記バイパス上部絞り手段の流路面積をAUとし
たとき、AL 2U 2/(AL 2+AU 2)>10(d/H)A
B 2を満たすように構成したことを特徴とする沸騰水型原
子炉の炉心が提供される。
More preferably, in the core of the boiling water nuclear reactor, the minimum flow passage portion of the coolant bypass flow passage having the smallest flow passage area except for the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means. , H and A B , respectively, the hydraulic equivalent diameter of the coolant bypass flow passage is d, the flow passage area of the bypass lower throttle means is A L , and the flow passage area of the bypass upper throttle means is Assuming A U , A L 2 A U 2 / (A L 2 + A U 2 )> 10 (d / H) A
A boiling water reactor core is provided which is configured to satisfy B 2 .

【0021】また上記目的を達成するために、本発明に
よれば、原子炉圧力容器内に配置され、複数の燃料棒の
外周をチャンネルボックスで囲んで構成されるととも
に、前記圧力容器の径方向中心側に配置され相対的に高
出力である複数の第1の燃料集合体及び前記圧力容器の
径方向外周側に配置され相対的に低出力である複数の第
2の燃料集合体を含む複数の燃料集合体と、これら第1
及び第2の燃料集合体の上端近傍及び下端近傍をそれぞ
れ支持する炉心上部支持板及び炉心下部支持板と、各第
1の燃料集合体下方に設けられた第1の下部絞り手段か
ら導入された冷却材を、該第1の燃料集合体のチャンネ
ルボックス内側を経て前記炉心上部支持板に設けられた
第1の上部開口部から導出する複数の第1の冷却材流路
と、各第2の燃料集合体下方に設けられた第2の下部絞
り手段から導入された冷却材を、該第2の燃料集合体の
チャンネルボックス内側を経て前記炉心上部支持板に設
けられた第2の上部開口部から導出する複数の第2の冷
却材流路と、前記第1及び第2の燃料集合体のチャンネ
ルボックス外側に構成され、下端近傍にバイパス下部絞
り手段を備えるとともに上端近傍に前記炉心上部支持板
に設けられたバイパス上部開口部を備えた冷却材バイパ
ス流路とを有する沸騰水型原子炉の炉心において、前記
バイパス上部開口部に代えて、前記冷却材バイパス流路
を流れてきた冷却材流量を絞る機能を備えたバイパス上
部絞り手段を前記炉心上部支持板に設け、かつ、前記冷
却材バイパス流路のうち前記第1及び第2の燃料集合体
の発熱部分に相当する流れ方向領域の、少なくとも1/
2以上の領域ので圧力値は、対応する各第1の冷却材流
路内の位置の圧力値よりも小さく、かつ対応する各第2
の冷却材流路内の位置の圧力値よりも大きくなっている
ことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心が提供される。
すなわち、燃料集合体発熱部分及びこれに相当する流れ
方向領域の1/2以上の部分で、圧力値の大小関係が、
第1の冷却材流路>バイパス冷却材流路>第2の冷却材
流路となる。これにより、第1の冷却材流路の圧力分布
曲線、冷却材バイパス流路の圧力分布曲線、第2の冷却
材流路の圧力分布曲線が比較的近接することとなるの
で、(第1の冷却材流路での圧力値−冷却材バイパス流
路での圧力値)及び(冷却材バイパス流路での圧力値−
第2の冷却材流路での圧力値)が比較的小さくなる。し
たがって、高速中性子束が大きい燃料集合体流れ方向中
央部近傍において、チャンネルボックス内外での圧力差
を小さくできるので、差圧によるチャンネルボックスの
弾性変形及びクリープ変形を十分に抑制することができ
る。よって、プルトニウムへの転換を促進する高転換炉
にも適用できる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the fuel container is arranged in the reactor pressure vessel, the outer circumference of a plurality of fuel rods is surrounded by a channel box, and the pressure vessel is arranged in a radial direction. A plurality including a plurality of first fuel assemblies arranged on the center side and having a relatively high output, and a plurality of second fuel assemblies arranged on the radially outer side of the pressure vessel and having a relatively low output. Fuel assembly of
And an upper core support plate and a lower core support plate respectively supporting near the upper end and near the lower end of the second fuel assembly, and the first lower throttle means provided below each first fuel assembly. A plurality of first coolant passages for leading the coolant from the first upper opening provided in the core upper support plate through the inside of the channel box of the first fuel assembly; The coolant introduced from the second lower throttle means provided below the fuel assembly is passed through the inside of the channel box of the second fuel assembly to form the second upper opening provided in the core upper support plate. A plurality of second coolant flow paths that are derived from the outer side of the channel box of the first and second fuel assemblies, and a bypass lower throttle means near the lower end and the upper core support plate near the upper end. Bye provided in In a core of a boiling water nuclear reactor having a coolant bypass passage having a cooling upper bypass opening, instead of the bypass upper opening, a function of reducing the flow rate of the coolant flowing through the coolant bypass passage is provided. At least 1 / of the flow direction region corresponding to the heat generating portions of the first and second fuel assemblies in the coolant bypass passage is provided with the bypass upper throttle means provided in the core upper support plate.
The pressure value in the two or more regions is smaller than the pressure value at the position in each corresponding first coolant channel, and each corresponding second value
There is provided a core of a boiling water reactor characterized by having a pressure value higher than a pressure value at a position in the coolant passage.
That is, in the heat generating portion of the fuel assembly and the portion corresponding to 1/2 or more of the flow direction region, the magnitude relation of the pressure values is
The first coolant channel> the bypass coolant channel> the second coolant channel. As a result, the pressure distribution curve of the first coolant passage, the pressure distribution curve of the coolant bypass passage, and the pressure distribution curve of the second coolant passage are relatively close to each other. Pressure value in coolant flow path-pressure value in coolant bypass flow path) and (pressure value in coolant bypass flow path)-
The pressure value in the second coolant passage is relatively small. Therefore, the pressure difference between the inside and the outside of the channel box can be reduced in the vicinity of the central portion in the flow direction of the fuel assembly where the fast neutron flux is large, so that elastic deformation and creep deformation of the channel box due to the pressure difference can be sufficiently suppressed. Therefore, it can be applied to a high conversion reactor that promotes conversion to plutonium.

【0022】好ましくは、上記沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、前記第1及び第2の燃料集合体のチャンネルボ
ックスは、該第1及び第2の燃料集合体の発熱部分上端
位置を含んで下流側に、該チャンネルボックス内外を連
通する複数の第1の開孔が形成されていることを特徴と
する沸騰水型原子炉の炉心が提供される。これにより、
発熱部分より下流側では第1の開孔を介しチャンネルボ
ックス内外がほぼ同圧となって差圧を極めて低減できる
ので、チャンネルボックス上部での弾性変形及びクリー
プ変形も抑制できる。
Preferably, in the core of the boiling water reactor, the channel boxes of the first and second fuel assemblies are downstream including the upper end positions of the heat generating portions of the first and second fuel assemblies. Provided is a core of a boiling water reactor characterized in that a plurality of first openings communicating with the inside and outside of the channel box are formed on the side. This allows
On the downstream side of the heat generating portion, the pressure difference between the inside and outside of the channel box becomes substantially the same through the first opening, and the differential pressure can be extremely reduced, so that elastic deformation and creep deformation at the upper part of the channel box can be suppressed.

【0023】また好ましくは、上記沸騰水型原子炉の炉
心において、前記複数の第1の燃料集合体に備えられた
複数の第1の下部絞り手段のうち少なくとも一部の流路
面積は、該第1の燃料集合体内の流路面積の0.3倍以
上であることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心が提供
される。すなわち複数の第1の下部絞り手段のうち、少
なくとも一部の絞る割合を緩和することにより、第1の
下部絞り手段による圧力降下を小さくし、これに伴って
第2の下部絞り手段による圧力降下も小さくするので、
結果として、第1の冷却材流路の圧力分布曲線と第2の
冷却材流路の圧力分布曲線とがさらに近接する。よっ
て、チャンネルボックス内外での圧力差をさらに小さく
し、チャンネルボックスの弾性変形及びクリープ変形を
さらに抑制できる。またこれに加え、チャンネルボック
ス上部での弾性変形及びクリープ変形も抑制するため
に、例えば、第1及び第2の燃料集合体の発熱部分を含
み下流側に、チャンネルボックス内外を連通する複数の
第1の開孔を設けたとしても、第1の冷却材流路と第2
の冷却材流路との圧力差が小さいことにより、この圧力
差に基づいて圧力容器の径方向に炉心全体を横切るよう
に発生する水平流を抑制し、燃料集合体内の燃料棒の流
動振動の増加を防止することができる。
Further, preferably, in the core of the boiling water reactor, at least a part of the flow passage area of the plurality of first lower throttle means provided in the plurality of first fuel assemblies is A core of a boiling water nuclear reactor is provided which is 0.3 times or more of a flow passage area in a first fuel assembly. That is, at least a part of the plurality of first lower throttle means is relaxed to reduce the pressure drop by the first lower throttle means, and accordingly the pressure drop by the second lower throttle means. Will also be smaller,
As a result, the pressure distribution curve of the first coolant flow path and the pressure distribution curve of the second coolant flow path are closer together. Therefore, the pressure difference inside and outside the channel box can be further reduced, and elastic deformation and creep deformation of the channel box can be further suppressed. In addition to this, in order to suppress elastic deformation and creep deformation in the upper part of the channel box, for example, a plurality of first and second fuel assemblies including the heat generating parts are provided on the downstream side so as to communicate the inside and outside of the channel box. Even if the first hole is provided, the first coolant passage and the second coolant passage
Due to the small pressure difference with the coolant passage of, the horizontal flow that occurs across the entire core in the radial direction of the pressure vessel is suppressed based on this pressure difference, and the flow vibration of the fuel rods in the fuel assembly is suppressed. The increase can be prevented.

【0024】さらに好ましくは、前記沸騰水型原子炉の
炉心において、原子炉圧力容器内でかつ炉心最外周を取
り囲むように配置され、下端近傍を前記炉心下部支持板
に支持されるとともに上端近傍を前記炉心上部支持板に
支持される隔離壁と、この隔離壁のうち前記第1及び第
2の燃料集合体の発熱部分上端位置を含んで下流側に形
成された、該隔離壁内外を連通する複数の第2の開孔と
をさらに有することを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心
が提供される。これにより、第1の冷却材流路と第2の
冷却材流路との差圧により圧力容器の中心から外周側へ
と径方向水平流が発生しようとしても、隔離壁外から第
2の開孔を介して炉心外周部の第2の冷却材流路へと冷
却材が供給される。よって、この径方向水平流の発生を
さらに確実に抑制することができる。
More preferably, in the core of the boiling water reactor, it is arranged in the reactor pressure vessel so as to surround the outermost periphery of the core, and the lower end is supported by the lower core support plate and the upper end is The partition wall supported by the core upper support plate communicates with the inside and outside of the partition wall, which is formed on the downstream side including the upper end positions of the heat generating portions of the first and second fuel assemblies of the partition wall. A core of a boiling water nuclear reactor is provided, further comprising a plurality of second openings. As a result, even if an attempt is made to generate a radial horizontal flow from the center of the pressure vessel to the outer peripheral side due to the pressure difference between the first coolant channel and the second coolant channel, the second opening from the outside of the isolation wall. The coolant is supplied to the second coolant flow path in the outer peripheral portion of the core through the holes. Therefore, the generation of this radial horizontal flow can be suppressed more reliably.

【0025】また好ましくは、上記沸騰水型原子炉の炉
心において、前記冷却材バイパス流路内に配置され上下
に駆動されて炉心出力を制御する複数の制御棒と、これ
ら制御棒の上方にそれぞれ接続され、該制御棒とほぼ等
しい流れ方向長さを備えた複数のフォロアをさらに有す
ることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心が提供され
る。これにより、冷却材バイパス流路内に配置された制
御棒が上下に駆動操作されたとしても、少なくとも高速
中性子束が大きい燃料集合体の発熱部近傍においては、
冷却材バイパス流路での流路面積と圧力勾配が変化する
ことがない。よって、制御棒操作によるチャンネルボッ
クスの内外差圧の変化及び弾性変形・クリープ変形の増
大を防止することができる。
Preferably, in the core of the boiling water reactor, a plurality of control rods arranged in the coolant bypass passage and driven up and down to control the core output, and above the control rods, respectively. A core of a boiling water nuclear reactor is provided, further comprising a plurality of followers connected to each other and having a flow direction length substantially equal to that of the control rod. Thereby, even if the control rod arranged in the coolant bypass passage is operated to move up and down, at least in the vicinity of the heat generating portion of the fuel assembly where the fast neutron flux is large,
The flow passage area and pressure gradient in the coolant bypass flow passage do not change. Therefore, it is possible to prevent changes in the differential pressure between the inside and outside of the channel box and an increase in elastic deformation and creep deformation due to the control rod operation.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第1の実施形態を図1〜
図8により説明する。本実施形態による炉心が設けられ
る沸騰水型原子炉の全体構造を表す縦断面図を図2に示
す。図2において、冷却材を保有する原子炉圧力容器1
0内にはシュラウド11が設けられており、シュラウド
11内部には炉心12が収納されている。冷却材は炉心
12内の燃料で加熱されて沸騰し、水と蒸気の混合二相
流となってシュラウドヘッド13に流れる。シュラウド
ヘッド13上方には多数の気水分離器14が接続され、
さらに気水分離器4の上方には蒸気乾燥器15が設置さ
れている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the overall structure of a boiling water reactor provided with the core according to this embodiment. In FIG. 2, a reactor pressure vessel 1 holding a coolant
A shroud 11 is provided inside the shroud 0, and a core 12 is housed inside the shroud 11. The coolant is heated by the fuel in the core 12 and boils, and flows into the shroud head 13 as a mixed two-phase flow of water and steam. A large number of steam separators 14 are connected above the shroud head 13,
Further, a steam dryer 15 is installed above the steam separator 4.

【0027】炉心12で発生した冷却材と蒸気の混合二
相流は気水分離器14で冷却材と蒸気に分離される。気
水分離器14を通過して分離された蒸気は蒸気乾燥器1
5で乾燥された後に主蒸気ノズル16から流出してター
ビン(図示せず)に供給される。一方、主蒸気ノズル1
6から蒸気として流出した冷却材を補充するための給水
は、給水ポンプ(図示せず)より給水ノズル17に送り
込まれる。給水ノズル17から供給される給水は、原子
炉圧力容器10内で、気水分離器14で分離された冷却
材と混合され、インターナルポンプ18によって、炉心
12へ再循環される。
The mixed two-phase flow of the coolant and the steam generated in the core 12 is separated into the coolant and the steam by the steam separator 14. The steam separated by passing through the steam separator 14 is steam dryer 1
After being dried at 5, it flows out from the main steam nozzle 16 and is supplied to a turbine (not shown). On the other hand, the main steam nozzle 1
Water supply for replenishing the coolant that has flowed out as steam from 6 is sent to a water supply nozzle 17 by a water supply pump (not shown). The feed water supplied from the feed water nozzle 17 is mixed with the coolant separated by the steam separator 14 in the reactor pressure vessel 10 and is recirculated to the core 12 by the internal pump 18.

【0028】炉心12の全体構造を表す横断面図を図3
に示す。図3に示されるように、炉心12は、横断面略
円形のシュラウド11中に略六方晶状に配列された複数
の燃料集合体31と、燃料集合体31の間に配置され炉
心出力を制御するための複数の制御棒41とで構成され
ている。なおこれら燃料集合体31は、径方向中心側に
配置され相対的に高出力である高出力燃料集合体31a
と径方向外周側(例えば最外周)に配置され相対的に低
出力である低出力燃料集合体31bとを含んでいる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the overall structure of the core 12.
Shown in As shown in FIG. 3, a core 12 has a plurality of fuel assemblies 31 arranged in a substantially hexagonal crystal structure in a shroud 11 having a substantially circular cross section, and is arranged between the fuel assemblies 31 to control the core output. And a plurality of control rods 41 for Note that these fuel assemblies 31 are high-power fuel assemblies 31a that are arranged on the radial center side and have a relatively high output.
And a low-power fuel assembly 31b which is arranged on the radially outer side (for example, the outermost side) and has a relatively low output.

【0029】このような炉心12のさらなる詳細構造を
表す部分縦断面図を図1に示す。図1において、燃料集
合体31が下部タイプレート32と上部タイプレート3
3との間に配置された複数の燃料棒34の外周をチャン
ネルボックス37で囲まれて構成されている。燃料棒3
4の振動防止のために複数のスペーサ36が設置されて
おり、燃料棒34の上部にはガスプレナム35が設けら
れている。
FIG. 1 is a partial vertical sectional view showing a further detailed structure of the core 12. In FIG. 1, the fuel assembly 31 includes a lower tie plate 32 and an upper tie plate 3.
3, the outer periphery of a plurality of fuel rods 34 arranged between the fuel cells 3 and 3 is surrounded by a channel box 37. Fuel rod 3
A plurality of spacers 36 are installed to prevent vibration of No. 4, and a gas plenum 35 is provided above the fuel rods 34.

【0030】制御棒41は、制御棒案内管43の内部、
燃料集合体支持金具51の貫通穴51A、及びチャンネ
ルボックス37の外側である炉心バイパス24を制御棒
駆動装置(図示せず)に駆動される駆動軸44によって
上下に駆動される。このとき、炉心バイパス24の冷却
材の容積を減少するために制御棒41の上方にはフォロ
ア42が接続固定されており、これによって、制御棒4
1が炉心バイパス24内を上下に駆動されても、少なく
とも高速中性子束が大きい燃料集合体31の発熱部にお
いては、炉心バイパス24における流路面積と圧力勾配
が変化せず、チャンネルボックス37の内外圧力差の変
化及び弾性変形・クリープ変形の増大を防止するように
なっている。
The control rod 41 is provided inside the control rod guide tube 43,
The through hole 51A of the fuel assembly support fitting 51 and the core bypass 24 outside the channel box 37 are vertically driven by a drive shaft 44 driven by a control rod drive device (not shown). At this time, a follower 42 is connected and fixed above the control rod 41 in order to reduce the volume of the coolant in the core bypass 24.
Even when 1 is driven up and down in the core bypass 24, the flow passage area and pressure gradient in the core bypass 24 do not change at least in the heat generating portion of the fuel assembly 31 where the fast neutron flux is large, and It is designed to prevent changes in pressure difference and increase in elastic deformation and creep deformation.

【0031】また制御棒案内管43の上端は炉心下部支
持板21に接続され、この制御棒案内管43には上方か
ら燃料集合体支持金具51が挿入される。この燃料集合
体支持金具51による燃料集合体31の支持構造を表す
上面図を図4に示す。図4において、燃料集合体支持金
具51は、それぞれ3体の燃料集合体31を支持するよ
うになっている。またそれぞれの中央には制御棒41が
上下する貫通穴51Aが設けられ、さらに貫通穴51A
の周辺には独立した複数の流路51Bが形成されてい
る。各流路51Bの下端には入口オリフイス52が設置
され(図1参照)、流路の上端には燃料集合体31が装
着されるようになっている。
The upper end of the control rod guide tube 43 is connected to the core lower support plate 21, and the fuel assembly support fitting 51 is inserted into the control rod guide tube 43 from above. FIG. 4 is a top view showing the support structure of the fuel assembly 31 by the fuel assembly support fitting 51. In FIG. 4, each fuel assembly support fitting 51 supports three fuel assemblies 31. Further, a through hole 51A through which the control rod 41 moves up and down is provided at the center of each of the through holes 51A.
A plurality of independent flow paths 51B are formed around the area. An inlet orifice 52 is installed at the lower end of each flow path 51B (see FIG. 1), and the fuel assembly 31 is mounted at the upper end of the flow path.

【0032】このとき支持される3体の燃料集合体31
の支持構造を表す上面図を図5に示す。図5に示される
ように、隣合う燃料集合体31と燃料集合体31との間
隔は、チャンネルボックス37に設けられる位置決め部
材39と位置決め部材38とで維持され、燃料集合体3
1の上端は、上部タイプレート33を介して炉心上部支
持板22によって支持される。
The three fuel assemblies 31 supported at this time
5 is a top view showing the support structure of FIG. As shown in FIG. 5, the distance between the adjacent fuel assemblies 31 and the fuel assemblies 31 is maintained by the positioning members 39 and 38 provided in the channel box 37, and the fuel assembly 3 is maintained.
The upper end of 1 is supported by the core upper support plate 22 via the upper tie plate 33.

【0033】位置決め部材38,39による燃料集合体
31の位置決め構造を表す部分縦断面図を図6(a)
に、部分側面図を図6(b)に示す。まず、制御棒41
及びフォロア42が挿入される炉心バイパス24a(図
1及び図5参照)においては、燃料集合体31と燃料集
合体31との間隔が広いことから、間隔を維持する位置
決め部材39として、従来炉と同様のチャンネルボック
ス37の外側に設けた板バネなどが使用される。一方、
制御棒41及びフォロア42が挿入されない炉心バイパ
ス24b(図1及び図5参照)では、燃料集合体31と
燃料集合体31との間隔が狭いことから、チャンネルボ
ックス37側面に設けた凹面37Aに板バネ状の位置決
め部材38を配置し、凹面37Aの開口を介し板バネの
凸部を外側に出して突き合わせることで、間隔を維持す
るようになっている。
FIG. 6A is a partial longitudinal sectional view showing the positioning structure of the fuel assembly 31 by the positioning members 38 and 39.
A partial side view is shown in FIG. First, the control rod 41
In the core bypass 24a (see FIGS. 1 and 5) into which the follower 42 is inserted, the fuel assembly 31 and the fuel assembly 31 have a wide space, so that the space between the fuel assembly 31 and the conventional assembly is used as the positioning member 39 for maintaining the space. A leaf spring or the like provided outside the same channel box 37 is used. on the other hand,
In the core bypass 24b (see FIGS. 1 and 5) in which the control rod 41 and the follower 42 are not inserted, the gap between the fuel assembly 31 and the fuel assembly 31 is narrow, and therefore the plate is formed on the concave surface 37A provided on the side surface of the channel box 37. The spring-like positioning member 38 is arranged, and the convex portion of the leaf spring is brought out to the outside through the opening of the concave surface 37A and abutted against each other to maintain the gap.

【0034】なお、制御棒案内管43には、炉心バイパ
ス24下端の絞り部として貫通孔45が設けられてお
り、また炉心下部支持板21にも、炉心バイパス24下
端の絞り部としての貫通孔25が設けられている。
The control rod guide tube 43 is provided with a through hole 45 as a narrowed portion at the lower end of the core bypass 24, and the lower core support plate 21 is also provided with a through hole as a narrowed portion at the lower end of the core bypass 24. 25 are provided.

【0035】図1に戻り、炉心12には、炉心12の最
外周を取り囲み炉心バイパス24の流路面積を小さくす
るように下端で炉心下部支持板21に接触し上端で炉心
上部支持板22に接触する隔離壁23が設けられてい
る。隔離壁23を設けることにより、炉心バイパス24
の流路面積を小さくすることができ、余分な冷却材を炉
心バイパス24に供給する必要がなく、インターナルポ
ンプ18の容量を低減することができるようになってい
る。
Returning to FIG. 1, the core 12 surrounds the outermost periphery of the core 12 and contacts the lower core support plate 21 at the lower end so as to reduce the flow passage area of the core bypass 24, and the upper core support plate 22 at the upper end. A contact wall 23 is provided for contact. By providing the isolation wall 23, the core bypass 24
It is possible to reduce the flow passage area, and it is not necessary to supply an extra coolant to the core bypass 24, and the capacity of the internal pump 18 can be reduced.

【0036】上部炉心支持板22の詳細構造を表す上面
図を図7に示す。図7において、上部炉心支持板22
は、その構造強度を確保するために上部タイプレート3
3の挿入口22Aが燃料集合体31の断面積より小さく
なっている。なお上部炉心支持板22は、燃料集合体3
1の交換時には撤去されるが、この場合、各燃料集合体
31は燃料集合体支持金具51と位置決め部材38,3
9で位置決めされることから、上部炉心支持板22を容
易に再設定することができる。そしてこのとき上部炉心
支持板22の再設定を容易にするために、上部タイプレ
ート33の上端は断面積が小さく、かつ、テーパー状に
してある。なお、炉心バイパス24に流入した冷却材の
流出口として、炉心上部支持板22には、絞り機能を備
えた貫通孔26が設けられている。
A top view showing the detailed structure of the upper core support plate 22 is shown in FIG. In FIG. 7, the upper core support plate 22
Upper tie plate 3 to ensure its structural strength
The insertion port 22A of No. 3 is smaller than the cross-sectional area of the fuel assembly 31. The upper core support plate 22 is used for the fuel assembly 3
In this case, each fuel assembly 31 has the fuel assembly support fitting 51 and the positioning members 38, 3 removed.
Since it is positioned at 9, the upper core support plate 22 can be easily reset. At this time, in order to facilitate resetting of the upper core support plate 22, the upper end of the upper tie plate 33 has a small cross-sectional area and is tapered. A through hole 26 having a throttling function is provided in the core upper support plate 22 as an outlet for the coolant flowing into the core bypass 24.

【0037】上記構成において、沸騰水型原子炉の通常
運転時には、下方から炉心12に流入した冷却材のうち
燃料集合体31のチャンネルボックス37内へ導かれる
ものは、制御棒案内管43の開口46→入口オリフィス
52→燃料集合体支持金具51の流路51B→燃料集合
体31の下部タイプレート32→チャンネルボックス3
7内側→上部タイプレート33→炉心上部支持板22A
を通過して上方へ流出する。そしてこのとき、燃料棒3
4の発熱によって冷却材の一部が沸騰し、蒸気と冷却材
の混合二相流となる。一方、燃料集合体31のチャンネ
ルボックス37外すなわち炉心バイパス24へ導かれる
冷却材のうち、一部は、制御棒案内管43の貫通孔45
→制御棒案内管43の内部→燃料集合体支持金具51の
貫通穴51A→制御棒41が上下する炉心バイパス24
a→炉心上部支持板22の貫通孔26を介し、上方へ流
出する。また、残りは、炉心下部支持板21の貫通孔2
5→制御棒41が存在しない炉心バイパス24b→炉心
上部支持板22の貫通孔26を介し、上方へ流出する。
In the above structure, during the normal operation of the boiling water reactor, the coolant introduced from below into the channel box 37 of the fuel assembly 31 is the opening of the control rod guide tube 43. 46 → inlet orifice 52 → flow passage 51B of fuel assembly support fitting 51 → lower tie plate 32 of fuel assembly 31 → channel box 3
7 Inside → Upper tie plate 33 → Core upper support plate 22A
And then flows upwards. And at this time, fuel rod 3
A part of the coolant is boiled by the heat generation of No. 4 and becomes a mixed two-phase flow of the steam and the coolant. On the other hand, a part of the coolant guided to the outside of the channel box 37 of the fuel assembly 31, that is, the core bypass 24, is partially through the through hole 45 of the control rod guide tube 43.
→ Inside the control rod guide tube 43 → Through hole 51A of the fuel assembly support fitting 51 → Core bypass 24 where the control rod 41 moves up and down
a-> Flows upward through the through hole 26 of the core upper support plate 22. The rest is the through hole 2 of the lower core support plate 21.
5 → core bypass 24b where the control rod 41 does not exist → flows upward through the through hole 26 of the core upper support plate 22.

【0038】ここにおいて、上記のような冷却材流れ挙
動に対し、本実施形態の炉心12はまた、以下のような
2つの特徴的な構成要件を備えている。 炉心下部支持板21の貫通孔25及び制御棒案内管4
3の貫通孔45に関する要件 すなわち、炉心バイパス24下端の絞り部である、炉心
下部支持板21の貫通孔25及び制御棒案内管43の貫
通孔45における圧力損失が、高出力燃料集合体31a
の入口オリフィス52での圧力損失とほぼ等しくなるよ
うに、貫通孔25,45の流路面積が調整されている。
Here, with respect to the coolant flow behavior as described above, the core 12 of the present embodiment also has the following two characteristic constitutional requirements. Through hole 25 in lower core support plate 21 and control rod guide tube 4
3, the pressure loss in the through hole 25 of the lower core support plate 21 and the through hole 45 of the control rod guide tube 43, which is the narrowed portion at the lower end of the core bypass 24, is equal to the high power fuel assembly 31a.
The flow passage areas of the through holes 25 and 45 are adjusted so that the pressure loss at the inlet orifice 52 is substantially equal.

【0039】炉心下部支持板21の貫通孔25、制御
棒案内管43の貫通孔45、及び炉心上部支持板22の
貫通孔26に関する要件 すなわち、炉心バイパス24のうち貫通孔25,45,
26を除いた中間部分で流路面積が最小である最小流路
部分の高さをH、炉心バイパス24の水力等価直径を
d、貫通孔25及び貫通孔45の流路面積をAL、貫通
孔26の流路面積をAU、炉心バイパス24の最小流路
部分の流路面積をABとしたときに、 AL 2U 2/(AL 2+AU 2)>10(d/H)AB 2 となるように、流路面積ALと流路面積をAUが決定され
ている。
Requirements concerning the through hole 25 of the lower core support plate 21, the through hole 45 of the control rod guide tube 43, and the through hole 26 of the upper core support plate 22, that is, the through holes 25, 45 of the core bypass 24,
H the height of the smallest flow path section flow area at the intermediate portion excluding the 26 is the smallest, the hydraulic equivalent diameter of the core bypass 24 d, the flow passage area of the through-hole 25 and the through hole 45 A L, through Assuming that the flow passage area of the hole 26 is A U and the flow passage area of the minimum flow passage portion of the core bypass 24 is A B , A L 2 A U 2 / (A L 2 + A U 2 )> 10 (d / H) The flow passage area A L and the flow passage area A U are determined so as to be A B 2 .

【0040】以下、本実施形態の作用効果を、順を追っ
て詳細に説明する。 (1)チャンネルボックス37の内外圧力差を低減する
必要性 燃料集合体31a,bに備えられるチャンネルボックス
37の変形量εは、主としてチャンネルボックス37の
内外圧力差△Pioによる弾性変形量ε1とクリープ変形
量ε2であり、近似的に以下の式で与えられる。
The operation and effect of this embodiment will be described in detail below step by step. (1) Necessity to reduce the pressure difference between the inside and the outside of the channel box 37 The deformation amount ε of the channel box 37 provided in the fuel assemblies 31a and 31b is mainly the elastic deformation amount ε 1 due to the pressure difference ΔP io between the inside and the outside of the channel box 37. And the amount of creep deformation ε 2, which is approximately given by the following equation.

【0041】 ε=ε1+ε2 =a1・△Pio+a2・ε1・φ・t =a1(1+a2・φ・t)△Pio …(a) 但し、式(a)中のa1,a2は比例係数であり、φは高
速中性子束、tはチャンネルボックス37の炉心122
での滞在時間である。式(a)から明らかなように、チ
ャンネルボックス37の内外圧力差△Pioを小さくすれ
ば、弾性変形量ε1とクリープ変形量ε2を小さくするこ
とができる。
Ε = ε 1 + ε 2 = a 1 · ΔP io + a 2 · ε 1 · φ · t = a 1 (1 + a 2 · φ · t) ΔP io (a) However, in the formula (a) A 1 and a 2 are proportional coefficients, φ is fast neutron flux, and t is the core 122 of the channel box 37.
It is the stay time in. As is clear from the equation (a), if the pressure difference ΔP io between the inside and outside of the channel box 37 is reduced, the elastic deformation amount ε 1 and the creep deformation amount ε 2 can be reduced.

【0042】そして、このようなチャンネルボックス3
7の変形によるチャンネルボックス37と制御棒41や
フォロア42との接触を防止するためには、チャンネル
ボックス37と制御棒41やフォロア42との間隔g
を、式(a)で表されるチャンネルボックス37の変形
量εより大きくすればよい。すなわち、そのための条件
を式で表すと、 g>a1(1+a2・φ・t)△Pio となる。
Then, such a channel box 3
In order to prevent the contact between the channel box 37 and the control rod 41 or the follower 42 due to the deformation of No. 7, the gap g between the channel box 37 and the control rod 41 or the follower 42 is set.
Should be larger than the deformation amount ε of the channel box 37 expressed by the equation (a). That is, when the condition therefor is expressed by an equation, g> a 1 (1 + a 2 · φ · t) ΔP io .

【0043】ここにおいて、本実施形態の炉心12が備
えられるプルトニウムへの転換を促進する高転換炉にお
いては、高速中性子束φが従来炉より高くなる(すなわ
ちチャンネルボックス37のクリープ変形量ε2が従来
炉より増大する)。そしてこれに加え、炉心12では、
燃料集合体31a,b内の冷却材量と炉心バイパス24
の冷却材量を減少するために、燃料集合体31a,b内
の流路面積と炉心バイパス24の流路面積とが従来炉よ
り狭く、この結果、チャンネルボックス37と制御棒4
1やフォロア42ととの間隔gが極めて狭くなってい
る。よって、チャンネルボックス37の変形量を抑制す
る要求がよりシビアであるので、チャンネルボックス3
7の内外圧力差△Pioを、例えば、従来技術の1/5に
する必要が生じる。
Here, in the high conversion reactor which is provided with the core 12 of the present embodiment and promotes conversion to plutonium, the fast neutron flux φ is higher than that of the conventional reactor (that is, the creep deformation amount ε 2 of the channel box 37). Increased compared to conventional furnaces). And in addition to this, in the core 12,
Amount of coolant in fuel assemblies 31a, 31b and core bypass 24
In order to reduce the amount of coolant in the fuel assemblies 31a and 31b, the flow passage area of the core bypass 24 is narrower than that of the conventional reactor. As a result, the channel box 37 and the control rod 4 are
1 and the gap g with the follower 42 are extremely narrow. Therefore, since the demand for suppressing the deformation amount of the channel box 37 is more severe, the channel box 3
The pressure difference ΔP io between 7 and 7 needs to be set to, for example, ⅕ of the conventional technique.

【0044】(2)チャンネルボックス37の内外圧力
差△Pioを低減する原理 既に前述した、炉心バイパス24及び燃料集合体31
a,b内の冷却材流れ挙動における、高さ方向圧力分布
を図8に示す。図8は、横軸に、燃料集合体31a,b
の発熱部分を0〜1.0として表した高さ方向位置の相
対値を取り、また縦軸に、炉心下部支持板21下方の圧
力を基準0として、表した圧力の相対値をとっている。
また比較のために、従来炉の炉心バイパス24における
圧力分布を併せて示している。一般に、本実施形態の炉
心12を含む沸騰水型原子炉の炉心においては、炉心下
部支持板21下方の空間(下部プレナム)と炉心上部支
持板22上方の空間(上部プレナム)では圧力は均一に
なるが、図8に示されるように、燃料集合体31a,b
内では、流路面積が狭い入口オリフィス52、下部タイ
プレート32、スペーサ36、上部タイプレート33で
大きな圧力損失が発生し、両端部分を除いて概略右下が
りの分布となっている。そしてこのとき、圧力損失や圧
力勾配の絶対値は燃料棒34の発熱による蒸気発生で上
方(下流側)になるほど大きくなっている。また、燃料
集合体31a及び31bはチャンネルボックス37によ
って互いに隔離されていることから、その出力(発熱
量)差によって内部の圧力分布が異なっており、両端部
を除きこう出力燃料集合体31a内の冷却材の方が圧力
値が高くなっている。また高出力燃料集合体31aでは
蒸気発生量が多く冷却材流量が少ないので、蒸気が発生
を開始する位置(A点)までの冷却材単相流部分である
入口オリフィス52や下部タイプレート32では、低出
力燃料集合体31bよりも圧力損失が小さいが、沸騰を
開始すると圧力損失や圧力勾配の絶対値が大きくなって
いる。
(2) Principle of reducing the pressure difference ΔP io between the inside and outside of the channel box 37 The core bypass 24 and the fuel assembly 31 already described above.
FIG. 8 shows the pressure distribution in the height direction in the coolant flow behavior in a and b. In FIG. 8, the horizontal axis represents the fuel assemblies 31a and 31b.
The relative value of the position in the height direction is represented as 0 to 1.0 for the heat generation portion of the above, and the relative value of the represented pressure is taken on the vertical axis with the pressure below the lower core support plate 21 as the reference. .
For comparison, the pressure distribution in the core bypass 24 of the conventional reactor is also shown. Generally, in the core of a boiling water reactor including the core 12 of the present embodiment, the pressure is uniform in the space below the core lower support plate 21 (lower plenum) and the space above the core upper support plate 22 (upper plenum). However, as shown in FIG. 8, the fuel assemblies 31a, 31b
In the inside, a large pressure loss occurs in the inlet orifice 52, the lower tie plate 32, the spacer 36, and the upper tie plate 33, which have a narrow flow passage area, and the distribution is generally downward rightward except for both end portions. At this time, the absolute values of the pressure loss and the pressure gradient increase as the temperature rises (downstream) due to steam generation due to heat generation of the fuel rods 34. Further, since the fuel assemblies 31a and 31b are separated from each other by the channel box 37, the internal pressure distribution differs due to the difference in the output (heat generation amount), and the inside of the output fuel assembly 31a except for both ends. The pressure value of the coolant is higher. Further, in the high-power fuel assembly 31a, since the amount of steam generated is large and the flow rate of the coolant is small, in the inlet orifice 52 and the lower tie plate 32, which are the coolant single-phase flow parts up to the position (point A) where steam is generated. Although the pressure loss is smaller than that of the low-power fuel assembly 31b, the absolute value of the pressure loss and the pressure gradient becomes large when boiling starts.

【0045】一方、これに対して、炉心バイパス24に
関しては、従来炉の炉心では、再循環ポンプ停止時自然
循環運転の際の水力的安定性等の観点により、制御棒案
内管43の貫通孔45と炉心下部支持板21の貫通孔2
5の流路面積を狭くし、炉心上部支持板22の開口部が
極めて大きく流路が広くなっていた。これにより、貫通
孔45と貫通孔25とにおける圧力損失が全圧力損失の
90%以上になって炉心バイパス24の最小流路部分に
おける圧力勾配の絶対値が小さくなり、図8中下方に示
された破線のような圧力分布となって実線で示される高
・低出力燃料集合体31a,bの圧力分布と大差が生じ
ていた。そしてこれによって、チャンネルボックス37
の内外圧力差△Pioが最大で全圧力損失の約65%にま
で大きくなっていた。なおこのとき炉心バイパス24に
おける冷却材流速も燃料集合体31a,b内での冷却材
流速より小さくなっていた。
On the other hand, regarding the core bypass 24, in the core of the conventional reactor, the through hole of the control rod guide pipe 43 is taken into consideration from the viewpoint of hydraulic stability at the time of natural circulation operation when the recirculation pump is stopped. 45 and the through hole 2 in the lower core support plate 21
The flow passage area of No. 5 was narrowed, the opening of the core upper support plate 22 was extremely large, and the flow passage was wide. As a result, the pressure loss in the through hole 45 and the through hole 25 becomes 90% or more of the total pressure loss, and the absolute value of the pressure gradient in the minimum flow path portion of the core bypass 24 becomes small, which is shown in the lower part of FIG. The pressure distribution is as shown by the broken line, and there is a large difference from the pressure distribution of the high / low output fuel assemblies 31a, 31b shown by the solid line. And by doing this, the channel box 37
The maximum pressure difference ΔP io between the inside and outside was as large as about 65% of the total pressure loss. At this time, the coolant flow velocity in the core bypass 24 was also smaller than the coolant flow velocity in the fuel assemblies 31a and 31b.

【0046】そこで、本実施形態の炉心12においてチ
ャンネルボックス37の内外圧力差△Pioを小さくする
ためには、炉心バイパス24における圧力分布を、図8
中実線で示される高・低出力燃料集合体31a,bの圧
力分布になるべく近接させる必要がある。そのために
は、炉心バイパス24のうち、両端の絞り部である貫通
孔45,25,26を除いた中間部分の流れ方向平均値
を大きくする必要がある。このための1つの手段とし
て、炉心バイパス24のうち貫通孔45,25,26を
除く中間部分の圧力損失を、両端部である貫通孔45,
25,26での圧力損失より大きくすることが考えら
れ、さらに簡単にすれば、炉心バイパス24のうち最小
流路部分の圧力損失ΔPMを、貫通孔45,25での圧
力損失ΔPLと貫通孔26での圧力損失ΔPHとの和(=
ΔPL+ΔPH)より大きくすることが考えられる。
Therefore, in order to reduce the pressure difference ΔP io between the inside and the outside of the channel box 37 in the core 12 of this embodiment, the pressure distribution in the core bypass 24 is set as shown in FIG.
The pressure distributions of the high and low power fuel assemblies 31a and 31b indicated by the solid line must be as close as possible. For that purpose, it is necessary to increase the average value in the flow direction of the intermediate portion of the core bypass 24 excluding the through holes 45, 25, 26 which are the narrowed portions at both ends. As one means for this purpose, the pressure loss of the intermediate portion of the core bypass 24 excluding the through holes 45, 25, 26 can be reduced by the through holes 45,
It is conceivable to make it larger than the pressure loss at 25 and 26, and if it is made simpler, the pressure loss ΔP M in the minimum flow path portion of the core bypass 24 and the pressure loss ΔP L at the through holes 45 and 25 penetrate Sum of pressure loss ΔP H at hole 26 (=
It may be considered to be larger than ΔP L + ΔP H ).

【0047】このことを式で表すと、冷却材の密度を
ρ、炉心バイパス24の最小流路部分における摩擦損失
係数をf、炉心バイパス24の最小流路部分の高さを
H、炉心バイパス24の水力等価直径をd、炉心バイパ
ス24での冷却材速度をv、貫通孔25及び貫通孔45
での圧力損失係数をζL、炉心バイパス24の最小流路
部分での流路面積をAB、貫通孔25及び貫通孔45の
流路面積をAL、ζUは貫通孔26での圧力損失係数、貫
通孔26の流路面積をAUとして、 0.5ρ(f・H/d)v2 >0.5ρ(ζL(AB 2/AL 2)+ζU(AB 2/AU 2)v2 …(c) ここで簡単化のために、式(c)において、典型的な代
表値としてf=0.05,ζL=ζU=0.5を代入すると、以下
のように変形される。 AL 2U 2/(AL 2+AU 2)>10(d/H)AB 2 …(d) すなわち、式(d)を満たすように、流路面積ALと流
路面積をAUを決定すれば、炉心バイパス24での圧力
損失のうち、50%以上が最小流路部分での圧力損失と
なり、炉心バイパス24の最小流路部分における圧力勾
配の流れ方向平均値が大きくなることになる。
This can be expressed by an equation, where the coolant density is ρ, the friction loss coefficient in the minimum flow passage portion of the core bypass 24 is f, the height of the minimum flow passage portion of the core bypass 24 is H, and the core bypass 24 is , D is the hydraulic equivalent diameter, v is the coolant velocity in the core bypass 24, and the through hole 25 and the through hole 45.
Pressure at A L, zeta U through hole 26 the pressure loss coefficient of zeta L, the flow path area of a minimum flow path portion of the core bypass 24 A B, the flow passage area of the through-hole 25 and the through hole 45 in loss factor, the flow passage area of the through-hole 26 as a U, 0.5ρ (f · H / d) v 2> 0.5ρ (ζ L (a B 2 / a L 2) + ζ U (a B 2 / a U 2 ) v 2 (c) Here, for simplification, if f = 0.05 and ζ L = ζ U = 0.5 are substituted as typical representative values in the equation (c), the following transformation is made. A L 2 A U 2 / (A L 2 + A U 2 )> 10 (d / H) A B 2 (d) That is, the flow passage area A L and the flow passage area are satisfied so as to satisfy the expression (d). the be determined a U, of the pressure loss in the core bypass 24, 50% or more becomes a pressure loss in the minimum flow path portion, the flow direction mean value of the pressure gradient at the minimum flow path portion of the core bypass 24 size It will be made.

【0048】本実施形態の炉心12においては、既に述
べたように構成要件として、上記(d)式を満足して
いる。よって、従来炉よりも、炉心バイパス24の最小
流路部分における圧力勾配の流れ方向平均値を大きく
し、結果として燃料集合体31a,b内のうち両端部の
入口オリフィス52及び挿入口22Aを除く部分の圧力
勾配の流れ方向平均値にほぼ等しくすることができる。
そしてこれに加え、構成要件として、貫通孔25,4
5における圧力損失が、高出力燃料集合体31aの入口
オリフィス52での圧力損失とほぼ等しくなるように調
整されている。したがって、これら2つによって、本実
施形態の炉心12の炉心バイパス24では、図8中上方
の破線で示されるように、図8中実線で示される高・低
出力燃料集合体31a,bの圧力分布と非常に近接した
圧力分布となる。したがって、(高出力燃料集合体31
a内での圧力値−炉心バイパス24での圧力値)及び
(炉心バイパス24での圧力値−低出力燃料集合体31
b内での圧力値)が比較的小さくなる。したがって、高
速中性子束が大きい燃料集合体31a,bの流れ方向中
央部近傍において、チャンネルボックス37の内外圧力
差△Pioを小さくする(例えば全圧力損失の約13%、
従来技術の約1/5)ことができ、チャンネルボックス
37の内外圧力差による弾性変形ε1とクリープ変形ε2
とを大幅に抑制することができる。よって、プルトニウ
ムへの転換を促進する高転換炉にも適用できる。
The core 12 of the present embodiment satisfies the above equation (d) as a constituent factor as already described. Therefore, the average value of the pressure gradient in the flow direction in the minimum flow path portion of the core bypass 24 is made larger than that in the conventional reactor, and as a result, the inlet orifices 52 and the insertion ports 22A at both ends of the fuel assemblies 31a and 31b are excluded. It can be approximately equal to the mean value of the pressure gradient in the part in the flow direction.
In addition to this, as a constituent requirement, the through holes 25, 4
The pressure loss at No. 5 is adjusted to be substantially equal to the pressure loss at the inlet orifice 52 of the high power fuel assembly 31a. Therefore, due to these two, in the core bypass 24 of the core 12 of the present embodiment, as indicated by the upper broken line in FIG. 8, the pressure of the high / low output fuel assemblies 31a, 31b shown by the solid line in FIG. The pressure distribution is very close to the distribution. Therefore, (the high-power fuel assembly 31
pressure value in a-pressure value in core bypass 24) and (pressure value in core bypass 24-low power fuel assembly 31
The pressure value in b) becomes relatively small. Therefore, the pressure difference ΔPio between the inside and the outside of the channel box 37 is reduced in the vicinity of the central portion in the flow direction of the fuel assemblies 31a, b having a large fast neutron flux (for example, about 13% of the total pressure loss,
Approximately one-fifth of the conventional technique), and elastic deformation ε 1 and creep deformation ε 2 due to the pressure difference between the inside and outside of the channel box 37
And can be significantly suppressed. Therefore, it can be applied to a high conversion reactor that promotes conversion to plutonium.

【0049】なお、上記実施形態において、構成要件
として、AL 2U 2/(AL 2+AU 2)>10(d/H)A
B 2を満たすように構成することは、見方を変えれば、炉
心バイパス24の最小流路部分での冷却材流速を、燃料
集合体31a,b内での入口オリフィス52及び挿入口
22Aを除いた部分における冷却材流速より大きくする
ことや、あるいは、少なくとも燃料集合体31a,b内
の冷却材が沸騰を開始する位置(高出力燃料集合体31
aではA点、低出力燃料集合体31bではB点)より下
方(流れ方向下流側)でかつ入口オリフィス52を除い
た部分において、炉心バイパス24での対応する領域に
おける圧力勾配の流れ方向平均値を、燃料集合体31
a,b内での圧力勾配の流れ方向平均値より大きくする
ことにほぼ相当する。また、上記実施形態において、構
成要件及びにより、図8中実線で示される高・低出
力燃料集合体31a,bの圧力分布と非常に近接した圧
力分布とすることは、見方を変えれば、燃料集合体31
a,bの発熱部に相当する炉心バイパス24の領域のう
ち、1/2以上の部分(例えば大部分)において、炉心
バイパス24での圧力値を高出力燃料集合体31a内で
の圧力値より低くするとともに低出力燃料集合体31b
内での圧力値より高くすることにほぼ相当する。なお、
上記第1の実施形態における燃料集合体31の横断面は
六角形状であるが、四角形状であってもよい。
In the above embodiment, as a constituent requirement, A L 2 A U 2 / (A L 2 + A U 2 )> 10 (d / H) A
From a different point of view, the configuration of satisfying B 2 is such that the coolant flow velocity in the minimum flow path portion of the core bypass 24 is obtained by excluding the inlet orifice 52 and the insertion port 22A in the fuel assemblies 31a and 31b. The flow velocity of the coolant is larger than that in the portion, or at least the position where the coolant in the fuel assemblies 31a and 31b starts boiling (high-power fuel assembly 31).
The average value in the flow direction of the pressure gradient in the corresponding region of the core bypass 24 in the portion below the point A in a and the point B in the low power fuel assembly 31b (downstream side in the flow direction) and excluding the inlet orifice 52. The fuel assembly 31
This is almost equivalent to making the pressure gradient in a and b larger than the average value in the flow direction. Further, in the above embodiment, depending on the constituent requirements and the pressure distribution of the high / low output fuel assemblies 31a and 31b indicated by the solid line in FIG. Aggregate 31
In the area of the core bypass 24 corresponding to the heat generating parts of a and b, the pressure value in the core bypass 24 is more than half (for example, a large part) from the pressure value in the high power fuel assembly 31a. Lower and lower power fuel assembly 31b
It is almost equivalent to making it higher than the internal pressure value. In addition,
The cross section of the fuel assembly 31 in the first embodiment is hexagonal, but may be square.

【0050】本発明の第2の実施形態を図9及び図10
により説明する。第1の実施形態と同等の部材には同一
の符号を付す。本実施形態による炉心212の詳細構造
を表す部分縦断面図を図9に、炉心212の炉心バイパ
ス24及び燃料集合体31a,b内の冷却材流れ挙動に
おける、高さ方向圧力分布を図10に示す。これらはそ
れぞれ第1の実施形態の図1、図8に対応する図であ
る。なお図10には、作用効果の明確化のために隔離壁
23外部における圧力分布を併せて示している。
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
This will be described below. Members equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG. 9 is a partial vertical cross-sectional view showing the detailed structure of the core 212 according to the present embodiment, and FIG. 10 shows the pressure distribution in the height direction in the coolant flow behavior in the core bypass 24 of the core 212 and the fuel assemblies 31a and 31b. Show. These are views corresponding to FIGS. 1 and 8 of the first embodiment, respectively. Note that FIG. 10 also shows the pressure distribution outside the isolation wall 23 in order to clarify the action and effect.

【0051】本実施形態の炉心212が第1の実施形態
の炉心12と異なる主要な点は、第1及び第2の燃料
集合体のチャンネルボックスは、燃料集合体31a,b
の発熱部分上端位置を含んで流れ方向下流側に、チャン
ネルボックス37内外を連通する複数の開孔240が形
成され、燃料集合体31a,bの内部と炉心バイパス2
4とが連通されていること;少なくとも高出力燃料集
合体31aに備えられた入口オリフィス52の流路面積
が、高出力燃料集合体31a内の流路面積の0.3倍以
上(従来炉による入口オリフィス52と燃料集合体31
内との流路面積比の1.3倍以上)であること;隔離壁
23のうち燃料集合体31a,bの発熱部分上端位置を
含んで下流側に、隔離壁23内外を連通する複数の開孔
227が形成されていることである。その他の構成及び
冷却材の流れ挙動は、第1の実施形態の炉心12とほぼ
同様である。
The core 212 of this embodiment differs from the core 12 of the first embodiment in that the channel boxes of the first and second fuel assemblies are the fuel assemblies 31a, 31b.
A plurality of holes 240 communicating with the inside and outside of the channel box 37 are formed on the downstream side in the flow direction including the upper end position of the heat generating portion of the fuel assembly 31a, b and the core bypass 2
4 is in communication; at least the flow passage area of the inlet orifice 52 provided in the high power fuel assembly 31a is 0.3 times or more the flow passage area in the high power fuel assembly 31a (by the conventional furnace). Inlet orifice 52 and fuel assembly 31
1.3 times or more of the flow passage area ratio to the inside); a plurality of openings communicating the inside and outside of the partition wall 23 on the downstream side including the upper end positions of the heat generating portions of the fuel assemblies 31a and 31b of the partition wall 23. 227 is formed. Other configurations and the flow behavior of the coolant are almost the same as those of the core 12 of the first embodiment.

【0052】本実施形態によっても、第1の実施形態と
同様の効果を得る。またこれに加え、チャンネルボック
ス37内外が複数の開孔240で連通されていることに
より、図10中に示されるように、発熱部分より下流側
(図10中1.0位置より右側)では開孔240を介し
チャンネルボックス37内外がほぼ同圧となって差圧を
極めて低減できるので、チャンネルボックス37上部で
の弾性変形及びクリープ変形も抑制することできる。ま
た入口オリフィス52の絞る割合を緩和することによ
り、ここでの圧力降下を小さくし、これに伴って挿入口
22Aによる圧力降下も小さくするので、図10に示さ
れるように、高出力燃料集合体31a内の圧力分布曲線
と低出力燃料集合体31b内の圧力分布曲線とがさらに
近接する。よって、チャンネルボックス37内外での圧
力差をさらに小さくし、チャンネルボックス37の弾性
変形及びクリープ変形をさらに抑制できる。またこれに
加え、高・低燃料集合体31a,b間の圧力差が小さい
ことにより、開孔240を設けたとしてもこの圧力差に
基づいて圧力容器の径方向に炉心12全体を横切るよう
に発生する水平流を抑制し、燃料集合体31a,b内の
燃料棒34の流動振動の増加を防止することができる。
Also according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition to this, since the inside and outside of the channel box 37 are communicated with each other through a plurality of openings 240, as shown in FIG. 10, the downstream side of the heat generating portion (right side from the 1.0 position in FIG. 10) is opened. Since the inside and outside of the channel box 37 become substantially the same pressure through the hole 240 and the differential pressure can be extremely reduced, elastic deformation and creep deformation at the upper part of the channel box 37 can also be suppressed. Further, since the pressure drop here is reduced by reducing the rate at which the inlet orifice 52 is throttled, and the pressure drop through the insertion port 22A is also reduced accordingly, as shown in FIG. The pressure distribution curve in 31a and the pressure distribution curve in the low-power fuel assembly 31b are closer to each other. Therefore, the pressure difference between the inside and outside of the channel box 37 can be further reduced, and the elastic deformation and creep deformation of the channel box 37 can be further suppressed. In addition to this, since the pressure difference between the high and low fuel assemblies 31a and 31b is small, even if the opening 240 is provided, the entire core 12 can be traversed in the radial direction of the pressure vessel based on this pressure difference. It is possible to suppress the horizontal flow generated and prevent an increase in flow vibration of the fuel rods 34 in the fuel assemblies 31a and 31b.

【0053】さらに、開孔240の下流では、高・低出
力燃料集合体31a,bの蒸気発生量の差に基づく圧力
損失差で炉心12中央部から炉心12周辺部に向かう流
れが生じ得るが、隔離壁23内外を開孔227で連通す
ることにより、隔離壁23の外部から炉心12周辺部に
冷却材を供給する(図10中最上部破線の隔離壁23外
部圧力分布参照)ことにより、この流れの発生を防止す
ることができる。
Further, downstream of the hole 240, a flow from the central portion of the core 12 toward the peripheral portion of the core 12 may occur due to the pressure loss difference based on the difference in the steam generation amount of the high / low power fuel assemblies 31a and 31b. By communicating the inside and outside of the isolation wall 23 with the opening 227, the coolant is supplied from the outside of the isolation wall 23 to the peripheral portion of the core 12 (see the external pressure distribution of the isolation wall 23 at the uppermost dashed line in FIG. 10). The generation of this flow can be prevented.

【0054】本発明の第3の実施形態を図11により説
明する。図11において、本実施形態による炉心312
は、例えば、Study of DesignImprovement of Key Reac
tor Components for BWR of the Next Century, The 3r
d JSME/ASME Joint International Conference on Nucl
ear Engineering, Volume 2, April 23-27, 1995(T.Sai
to, S.Sumida, R.C.Challberg, C.W.Relf, S.Kinoshit
a, T.Nakao, T.Fukuda, K.Murano)に記載のような、シ
ュラウド11の代わりに冷却材案内管319が設けら
れ、上部炉心支持板22と下部炉心支持板21が原子炉
圧力容器10に直接支持され、冷却材案内管319が上
部炉心支持板22と下部炉心支持板21に支持されるタ
イプの炉心に、第2の実施形態の炉心212の構成を適
用したものである。この場合、図2において、気水分離
器14で分離された冷却材は、原子炉圧力容器10内で
給水ノズル17から供給される給水と混合された後、冷
却材案内管319を通ってインターナルポンプ18によ
り炉心12に再循環される。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11, the core 312 according to the present embodiment
Is, for example, Study of Design Improvement of Key Reac
tor Components for BWR of the Next Century, The 3r
d JSME / ASME Joint International Conference on Nucl
ear Engineering, Volume 2, April 23-27, 1995 (T.Sai
to, S. Sumida, RCChallberg, CWRelf, S. Kinoshit
a, T. Nakao, T. Fukuda, K. Murano), a coolant guide tube 319 is provided instead of the shroud 11, and the upper core support plate 22 and the lower core support plate 21 are provided in the reactor pressure vessel. 10 is a structure in which the structure of the core 212 of the second embodiment is applied to a core of a type in which the coolant guide pipe 319 is directly supported by the upper core support plate 22 and the lower core support plate 21. In this case, in FIG. 2, the coolant separated by the steam separator 14 is mixed with the water supply supplied from the water supply nozzle 17 in the reactor pressure vessel 10, and then passes through the coolant guide pipe 319 to form an interface. It is recirculated to the core 12 by the null pump 18.

【0055】本実施形態によれば、第2の実施形態と同
様の効果を得る。またこれに加えて、シュラウド11に
比し複数の冷却材案内管319に分割・小型化された構
造であることから、高い高速中性子束による材料劣化が
起こった場合に、シュラウド11より交換が容易である
という利点がある。
According to this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. In addition to this, since it has a structure in which it is divided into a plurality of coolant guide tubes 319 and downsized as compared to the shroud 11, it is easier to replace than the shroud 11 when material deterioration due to high fast neutron flux occurs. The advantage is that

【0056】なお、上記第3の実施形態の炉心312以
外にも、本発明による沸騰水型原子炉の炉心は、炉心以
外の構造によらず、いかなる沸騰水型原子炉にも適用す
ることができる。
In addition to the core 312 of the third embodiment, the core of the boiling water reactor according to the present invention can be applied to any boiling water reactor regardless of the structure other than the core. it can.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、炉心におけるチャンネ
ルボックスが載置される高さ方向領域、すなわち各燃料
集合体の発熱部分及び冷却材バイパス流路の最小流路部
分において、第1の冷却材流路の圧力分布曲線、冷却材
バイパス流路の圧力分布曲線、第2の冷却材流路の圧力
分布曲線が比較的近接するので、(第1の冷却材流路で
の圧力値−冷却材バイパス流路での圧力値)及び(冷却
材バイパス流路での圧力値−第2の冷却材流路での圧力
値)が比較的小さくなる。したがって、高速中性子束が
大きい燃料集合体流れ方向中央部近傍において、チャン
ネルボックス内外での圧力差を小さくできるので、差圧
によるチャンネルボックスの弾性変形及びクリープ変形
を十分に抑制することができる。よって、プルトニウム
への転換を促進する高転換炉にも適用できる。
According to the present invention, the first cooling is performed in the height direction region where the channel box is mounted in the core, that is, in the heat generating portion of each fuel assembly and the minimum flow passage portion of the coolant bypass passage. Since the pressure distribution curve of the material flow path, the pressure distribution curve of the coolant bypass flow path, and the pressure distribution curve of the second coolant flow path are relatively close to each other, (pressure value in the first coolant flow path-cooling The pressure value in the material bypass passage) and (the pressure value in the coolant bypass passage-the pressure value in the second coolant passage) are relatively small. Therefore, the pressure difference between the inside and the outside of the channel box can be reduced in the vicinity of the central portion in the flow direction of the fuel assembly where the fast neutron flux is large, so that elastic deformation and creep deformation of the channel box due to the pressure difference can be sufficiently suppressed. Therefore, it can be applied to a high conversion reactor that promotes conversion to plutonium.

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

【図1】本発明の第1実施形態による沸騰水型原子炉の
炉心の詳細構造を表す部分縦断面図である。
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a detailed structure of a core of a boiling water reactor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した炉心が設けられる沸騰水型原子炉
の全体構造を表す縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the entire structure of a boiling water nuclear reactor provided with the core shown in FIG.

【図3】図1に示した炉心の全体構造を表す横断面図で
ある。
3 is a cross-sectional view showing the overall structure of the core shown in FIG.

【図4】図1に示した燃料集合体支持金具による燃料集
合体の支持構造を表す上面図である。
FIG. 4 is a top view showing a structure for supporting a fuel assembly by the fuel assembly support fitting shown in FIG.

【図5】図1に示した燃料集合体の支持構造を表す上面
図である。
5 is a top view showing a support structure for the fuel assembly shown in FIG. 1. FIG.

【図6】図5に示した位置決め部材による燃料集合体の
位置決め構造を表す部分縦断面図及び部分側面図であ
る。
6A and 6B are a partial vertical cross-sectional view and a partial side view showing the positioning structure of the fuel assembly by the positioning member shown in FIG.

【図7】図1に示した上部炉心支持板の詳細構造を表す
上面図である。
FIG. 7 is a top view showing a detailed structure of the upper core support plate shown in FIG.

【図8】炉心バイパス及び燃料集合体内の冷却材流れ挙
動における、高さ方向圧力分布を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing the pressure distribution in the height direction in the coolant flow behavior in the core bypass and the fuel assembly.

【図9】本発明の第2の実施形態による沸騰水型原子炉
の炉心の詳細構造を表す部分縦断面図である。
FIG. 9 is a partial vertical sectional view showing a detailed structure of a core of a boiling water reactor according to a second embodiment of the present invention.

【図10】炉心バイパス及び燃料集合体内の冷却材流れ
挙動における、高さ方向圧力分布を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing the pressure distribution in the height direction in the coolant flow behavior in the core bypass and the fuel assembly.

【図11】本発明の第3の実施形態による沸騰水型原子
炉の炉心の詳細構造を表す部分縦断面図である。
FIG. 11 is a partial vertical sectional view showing a detailed structure of a core of a boiling water reactor according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 原子炉圧力容器 12 炉心 21 炉心下部支持板 22 炉心上部支持板 22A 挿入口(第1及び第2の上部開口部) 23 隔離壁 24a,b 炉心バイパス(冷却材バイパス流路) 25 貫通孔(バイパス下部絞り手段) 26 貫通孔(バイパス上部絞り手段) 31a 高出力燃料集合体 31b 低出力燃料集合体 34 燃料棒 37 チャンネルボックス 41 制御棒 42 フォロア 43 制御棒案内管 45 貫通孔(バイパス下部絞り手段) 51 燃料集合体支持金具 52 入口オリフィス(第1及び第2の下部絞り
手段) 212 炉心 227 開孔(第2の開孔) 240 開孔(第1の開孔) 312 炉心
10 Reactor Pressure Vessel 12 Core 21 Lower Core Support Plate 22 Core Upper Support Plate 22A Insertion Port (First and Second Upper Openings) 23 Isolation Walls 24a, b Core Bypass (Coolant Bypass Channel) 25 Through Hole ( Bypass lower throttle means) 26 Through hole (bypass upper throttle means) 31a High output fuel assembly 31b Low output fuel assembly 34 Fuel rod 37 Channel box 41 Control rod 42 Follower 43 Control rod guide tube 45 Through hole (bypass lower throttle means) ) 51 fuel assembly support metal fitting 52 inlet orifice (first and second lower throttle means) 212 core 227 open hole (second open hole) 240 open hole (first open hole) 312 core

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子炉圧力容器内に配置され、複数の燃
料棒の外周をチャンネルボックスで囲んで構成されると
ともに、前記圧力容器の径方向中心側に配置され相対的
に高出力である複数の第1の燃料集合体及び前記圧力容
器の径方向外周側に配置され相対的に低出力である複数
の第2の燃料集合体を含む複数の燃料集合体と、これら
第1及び第2の燃料集合体の上端近傍及び下端近傍をそ
れぞれ支持する炉心上部支持板及び炉心下部支持板と、
各第1の燃料集合体下方に設けられた第1の下部絞り手
段から導入された冷却材を、該第1の燃料集合体のチャ
ンネルボックス内側を経て前記炉心上部支持板に設けら
れた第1の上部開口部から導出する複数の第1の冷却材
流路と、各第2の燃料集合体下方に設けられた第2の下
部絞り手段から導入された冷却材を、該第2の燃料集合
体のチャンネルボックス内側を経て前記炉心上部支持板
に設けられた第2の上部開口部から導出する複数の第2
の冷却材流路と、前記第1及び第2の燃料集合体のチャ
ンネルボックス外側に構成され、下端近傍にバイパス下
部絞り手段を備えるとともに上端近傍に前記炉心上部支
持板に設けられたバイパス上部開口部を備えた冷却材バ
イパス流路とを有する沸騰水型原子炉の炉心において、 前記バイパス上部開口部に代えて、前記冷却材バイパス
流路を流れてきた冷却材流量を絞る機能を備えたバイパ
ス上部絞り手段を前記炉心上部支持板に設け、かつ、 前記冷却材バイパス流路のうち前記バイパス下部絞り手
段及び前記バイパス上部絞り手段を除いた部分における
圧力勾配の流れ方向平均値を、各第1の冷却材流路のう
ち前記第1の下部絞り手段及び前記第1の上部開口部を
除いた部分における圧力勾配の流れ方向平均値に略等し
くするとともに、 前記冷却材バイパス流路のバイパス下部絞り手段におけ
る圧力損失を、各第1の冷却材流路の第1の下部絞り手
段における圧力損失と略等しくしたことを特徴とする沸
騰水型原子炉の炉心。
1. A plurality of fuel rods, which are arranged in a reactor pressure vessel, are formed by surrounding a plurality of fuel rods with a channel box around the outer periphery thereof, and are arranged on the radial center side of the pressure vessel and have a relatively high output. A plurality of fuel assemblies including a first fuel assembly and a plurality of second fuel assemblies that are arranged on the outer peripheral side in the radial direction of the pressure vessel and have a relatively low output, and the first and second fuel assemblies. A core upper support plate and a core lower support plate that respectively support the vicinity of the upper end and the vicinity of the lower end of the fuel assembly;
The coolant introduced from the first lower throttle means provided below each first fuel assembly is passed through the inside of the channel box of the first fuel assembly to form the first coolant provided on the core upper support plate. The plurality of first coolant passages leading out from the upper openings of the second fuel assembly and the coolant introduced from the second lower throttle means provided below each second fuel assembly. A plurality of second lead-outs extending from a second upper opening provided in the core upper support plate through the inside of the channel box of the body
Of the coolant passage and the channel boxes of the first and second fuel assemblies, a bypass lower throttle means is provided near the lower end, and a bypass upper opening is provided in the core upper support plate near the upper end. In a core of a boiling water reactor having a coolant bypass flow path including a portion, a bypass having a function of reducing the flow rate of the coolant flowing through the coolant bypass flow path instead of the bypass upper opening An upper throttle means is provided on the core upper support plate, and an average value in a flow direction of a pressure gradient in a portion of the coolant bypass flow path excluding the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means is set to a first value. Of the cooling medium flow path except the first lower throttle means and the first upper opening, and substantially equal to the flow direction average value of the pressure gradient, The core of a boiling water reactor characterized in that the pressure loss in the bypass lower throttle means of the coolant bypass passage is made substantially equal to the pressure loss in the first lower throttle means of each first coolant passage. .
【請求項2】 請求項1記載の沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、前記冷却材バイパス流路のバイパス下部絞り手
段における圧力損失を、各第2の冷却材流路のうち前記
第2の下部絞り手段及び前記第2の上部開口部を除いた
部分における圧力勾配の流れ方向平均値にも略等しくし
たことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
2. The core of the boiling water reactor according to claim 1, wherein the pressure loss in the bypass lower part throttle means of the coolant bypass passage is set to the second lower part of each second coolant passage. A core of a boiling water reactor characterized in that a flow direction average value of a pressure gradient in a portion excluding the throttle means and the second upper opening is made substantially equal.
【請求項3】 請求項2記載の沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、前記冷却材バイパス流路のうち前記バイパス下
部絞り手段及び前記バイパス上部絞り手段を除いて流路
面積が最小である最小流路部分における冷却材流速を、
前記第1及び第2の冷却材流路のうち前記第1及び第2
の下部絞り手段並びに前記第1及び第2の上部開口部を
除いた部分における冷却材流速よりも大きくしたことを
特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
3. The core of a boiling water reactor according to claim 2, wherein the coolant bypass passage has a minimum flow passage area except for the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means. The coolant flow velocity in the road
Of the first and second coolant flow paths, the first and second coolant flow paths
The cooling water flow velocity in the portion excluding the lower throttle means and the first and second upper openings is set to a boiling water reactor core.
【請求項4】 請求項3記載の沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、原子炉圧力容器内でかつ炉心最外周を取り囲む
ように配置され、下端近傍を前記炉心下部支持板に支持
されるとともに上端近傍を前記炉心上部支持板に支持さ
れる隔離壁を設けたことを特徴とする沸騰水型原子炉の
炉心。
4. The core of a boiling water reactor according to claim 3, wherein the core is arranged in the reactor pressure vessel and so as to surround the outermost periphery of the core, and the lower end is supported by the lower core support plate and the upper end. A core of a boiling water reactor characterized in that an isolation wall is provided in the vicinity of which is supported by the core upper support plate.
【請求項5】 請求項2記載の沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、前記第1及び第2の冷却材流路のうち少なくと
も冷却材の沸騰開始位置より上流側でかつ前記第1及び
第2の下部絞り手段を除いた部分での圧力勾配の流れ方
向平均値は、前記冷却材バイパス流路のうち前記沸騰開
始位置に対応する位置より上流側でかつ前記バイパス下
部絞り手段を除いた部分での圧力勾配の流れ方向平均値
よりも小さいことを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
5. The core of a boiling water nuclear reactor according to claim 2, wherein at least the upstream side of the boiling start position of the coolant in the first and second coolant channels and the first and second coolant channels. The average value in the flow direction of the pressure gradient in the portion excluding the lower throttling means is upstream of the position corresponding to the boiling start position in the coolant bypass passage and in the portion excluding the bypass lower throttling means. Of the boiling water reactor characterized by being smaller than the mean value of the pressure gradient in the flow direction.
【請求項6】 請求項1記載の沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、前記冷却材バイパス流路のうち前記バイパス下
部絞り手段及びバイパス上部絞り手段を除いた部分にお
ける圧力損失を、該バイパス下部絞り手段及びバイパス
上部絞り手段における圧力損失よりも大きくしたことを
特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
6. The core of a boiling water reactor according to claim 1, wherein a pressure loss in a portion of the coolant bypass passage except the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means is reduced by the bypass lower throttle. A core of a boiling water reactor characterized in that the pressure loss in the means and bypass upper throttle means is made larger.
【請求項7】 請求項6記載の沸騰水型原子炉の炉心に
おいて、前記冷却材バイパス流路のうち前記バイパス下
部絞り手段及び前記バイパス上部絞り手段を除いて流路
面積が最小である最小流路部分の高さ及び流路面積をそ
れぞれH及びAB、前記冷却材バイパス流路の水力等価
直径をd、前記バイパス下部絞り手段の流路面積を
L、前記バイパス上部絞り手段の流路面積をAUとした
とき、 AL 2U 2/(AL 2+AU 2)>10(d/H)AB 2 を満たすように構成したことを特徴とする沸騰水型原子
炉の炉心。
7. The core of a boiling water nuclear reactor according to claim 6, wherein a minimum flow area of the coolant bypass passage is the smallest except for the bypass lower throttle means and the bypass upper throttle means. The height and flow passage area of the passage portion are H and A B respectively, the hydraulic equivalent diameter of the coolant bypass passage is d, the flow passage area of the bypass lower throttle means is A L , the flow passage of the bypass upper throttle means is when the area was a U, a L 2 a U 2 / (a L 2 + a U 2)> 10 (d / H) of the boiling water nuclear reactor, characterized by being configured to satisfy the a B 2 Core.
【請求項8】 原子炉圧力容器内に配置され、複数の燃
料棒の外周をチャンネルボックスで囲んで構成されると
ともに、前記圧力容器の径方向中心側に配置され相対的
に高出力である複数の第1の燃料集合体及び前記圧力容
器の径方向外周側に配置され相対的に低出力である複数
の第2の燃料集合体を含む複数の燃料集合体と、これら
第1及び第2の燃料集合体の上端近傍及び下端近傍をそ
れぞれ支持する炉心上部支持板及び炉心下部支持板と、
各第1の燃料集合体下方に設けられた第1の下部絞り手
段から導入された冷却材を、該第1の燃料集合体のチャ
ンネルボックス内側を経て前記炉心上部支持板に設けら
れた第1の上部開口部から導出する複数の第1の冷却材
流路と、各第2の燃料集合体下方に設けられた第2の下
部絞り手段から導入された冷却材を、該第2の燃料集合
体のチャンネルボックス内側を経て前記炉心上部支持板
に設けられた第2の上部開口部から導出する複数の第2
の冷却材流路と、前記第1及び第2の燃料集合体のチャ
ンネルボックス外側に構成され、下端近傍にバイパス下
部絞り手段を備えるとともに上端近傍に前記炉心上部支
持板に設けられたバイパス上部開口部を備えた冷却材バ
イパス流路とを有する沸騰水型原子炉の炉心において、 前記バイパス上部開口部に代えて、前記冷却材バイパス
流路を流れてきた冷却材流量を絞る機能を備えたバイパ
ス上部絞り手段を前記炉心上部支持板に設け、かつ、 前記冷却材バイパス流路のうち前記第1及び第2の燃料
集合体の発熱部分に相当する流れ方向領域の、少なくと
も1/2以上の領域ので圧力値は、対応する各第1の冷
却材流路内の位置の圧力値よりも小さく、かつ対応する
各第2の冷却材流路内の位置の圧力値よりも大きくなっ
ていることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
8. A plurality of fuel rods, which are arranged in a reactor pressure vessel, are formed by surrounding the outer circumference of a plurality of fuel rods with a channel box, and are arranged on the radial center side of the pressure vessel and have a relatively high output. A plurality of fuel assemblies including a first fuel assembly and a plurality of second fuel assemblies that are arranged on the outer peripheral side in the radial direction of the pressure vessel and have a relatively low output, and the first and second fuel assemblies. A core upper support plate and a core lower support plate that respectively support the vicinity of the upper end and the vicinity of the lower end of the fuel assembly;
The coolant introduced from the first lower throttle means provided below each first fuel assembly is passed through the inside of the channel box of the first fuel assembly to form the first coolant provided on the core upper support plate. The plurality of first coolant passages leading out from the upper openings of the second fuel assembly and the coolant introduced from the second lower throttle means provided below each second fuel assembly. A plurality of second lead-outs extending from a second upper opening provided in the core upper support plate through the inside of the channel box of the body
Of the coolant passage and the channel boxes of the first and second fuel assemblies, a bypass lower throttle means is provided near the lower end, and a bypass upper opening is provided in the core upper support plate near the upper end. In a core of a boiling water reactor having a coolant bypass flow path including a portion, a bypass having a function of reducing the flow rate of the coolant flowing through the coolant bypass flow path instead of the bypass upper opening An upper throttle means is provided on the core upper support plate, and at least a half or more of a flow direction region of the coolant bypass passage corresponding to a heat generating portion of the first and second fuel assemblies. Therefore, the pressure value is smaller than the pressure value at the corresponding position in each first coolant channel and is larger than the pressure value at the corresponding position in each second coolant channel. Feature Boiling water reactor core of that.
【請求項9】 請求項1又は8記載の沸騰水型原子炉の
炉心において、前記第1及び第2の燃料集合体のチャン
ネルボックスは、該第1及び第2の燃料集合体の発熱部
分上端位置を含んで下流側に、該チャンネルボックス内
外を連通する複数の第1の開孔が形成されていることを
特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
9. The core of a boiling water reactor according to claim 1, wherein the channel boxes of the first and second fuel assemblies have upper ends of heat generating portions of the first and second fuel assemblies. A core of a boiling water reactor characterized in that a plurality of first openings communicating the inside and outside of the channel box are formed on the downstream side including the position.
【請求項10】 請求項1又は8記載の沸騰水型原子炉
の炉心において、前記複数の第1の燃料集合体に備えら
れた複数の第1の下部絞り手段のうち少なくとも一部の
流路面積は、該第1の燃料集合体内の流路面積の0.3
倍以上であることを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
10. The core of the boiling water reactor according to claim 1, wherein at least a part of the flow paths of at least a part of the plurality of first lower throttle means provided in the plurality of first fuel assemblies. The area is 0.3 of the flow passage area in the first fuel assembly.
Boiling water reactor core characterized by being more than doubled.
【請求項11】 請求項10記載の沸騰水型原子炉の炉
心において、原子炉圧力容器内でかつ炉心最外周を取り
囲むように配置され、下端近傍を前記炉心下部支持板に
支持されるとともに上端近傍を前記炉心上部支持板に支
持される隔離壁と、この隔離壁のうち前記第1及び第2
の燃料集合体の発熱部分上端位置を含んで下流側に形成
された、該隔離壁内外を連通する複数の第2の開孔とを
さらに有することを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
11. The core of a boiling water reactor according to claim 10, wherein the core is arranged in the reactor pressure vessel so as to surround the outermost periphery of the core, and the lower end is supported by the lower core support plate and the upper end. An isolation wall whose vicinity is supported by the core upper support plate, and the first and second isolation walls of the isolation wall
And a plurality of second openings that are formed on the downstream side including the upper end position of the heat generating portion of the fuel assembly and communicate with the inside and outside of the isolation wall.
【請求項12】 請求項1又は8記載の沸騰水型原子炉
の炉心において、前記冷却材バイパス流路内に配置され
上下に駆動されて炉心出力を制御する複数の制御棒と、
これら制御棒の上方にそれぞれ接続され、該制御棒とほ
ぼ等しい流れ方向長さを備えた複数のフォロアをさらに
有することを特徴とする沸騰水型原子炉の炉心。
12. A core of a boiling water reactor according to claim 1, wherein a plurality of control rods are arranged in the coolant bypass passage and are driven up and down to control core output.
A core of a boiling water nuclear reactor, further comprising a plurality of followers each connected above the control rods and having a length in a flow direction substantially equal to the control rods.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103377717A (en) * 2012-04-27 2013-10-30 上海核工程研究设计院 Reactor core support lower plate

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