JPS58178286A - 沸騰水型原子炉 - Google Patents

沸騰水型原子炉

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JPS58178286A
JPS58178286A JP57060607A JP6060782A JPS58178286A JP S58178286 A JPS58178286 A JP S58178286A JP 57060607 A JP57060607 A JP 57060607A JP 6060782 A JP6060782 A JP 6060782A JP S58178286 A JPS58178286 A JP S58178286A
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JP
Japan
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fuel
core
fuel assembly
rod
fuel assemblies
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JP57060607A
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JPH0557557B2 (ja
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護 永野
前田 ひろみ
清野 赳
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Toshiba Corp
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は沸騰水型原子炉、特に原子力発電における運転
サイクル長期化に対応し得る沸騰水型原子炉に関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に沸騰水型原子炉の炉心は、断面十字型の制御棒の
周囲に4体1組の燃料集合体を配置して成る単位格子を
多数配列して構成さ扛ている。°而して、−炉心年毎の
燃料交換計画に基いて最も燃焼が進んだ燃料集合体が未
燃焼の燃料集合体と交換される。燃料交換の割合は、燃
料集合体のウラン235濃縮度と、−炉心年のサイクル
燃焼度との関係から決定される。
ところで、原子力発電の経済性を向上させるには、−炉
心年の長さを大とすることが重要である。
而して、−炉心年を長期化するためには、燃料集合体の
ウラン235濃縮度を高めることや、−炉心年毎の燃料
交換割合を大きくすることが必要となる。
従来の沸騰水型原子炉は、燃料集合体のウラ/235の
濃縮度ti 2.7−であり、−炉心年毎に全1 炉心の約1の燃料集合体を交換する所謂4バツチ炉心と
されている。このような炉心のサイクル燃焼度は約s、
 Oo 0hlNd/8.である。
これに対し、例えばサイクル燃焼度を前記4バWd ブチ炉心のそれの約2倍以上である13,200  /
、、1で高め、−炉心年金長期化させるためには、燃料
集合体のウラ/235濃縮度を約3.80w10とし、
一炉心年毎に全炉心の約Σの燃料集合体を交換する所謂
2バツチ炉心としなければならない。
また、前記のようにして燃料集合体のウラン235濃縮
度を高め、サイクル燃焼度を増大させることにより、炉
心の余剰反応度や炉停止余裕等の炉心基本特性が損われ
ないように、燃料集合体中の可燃性毒物の含有量を適切
に定めることが必要となる。なお、炉心の余剰反応度詠
は制御棒全引抜時の炉心の実効増倍率1kkeffとし
た時に、臨界値keff =1.0からの差で与えられ
Δk = keff   1.0 ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(
1)であり、サイクルの初期では制御棒の操作性から見
て、余剰反応度Δには、0.01(1チΔk)以上ある
ことが望ましい。
また、炉停止余裕とは、原子炉が冷態停止の状態にある
時に、制御棒価値の最も大きな制御棒が未挿入であって
も、原子炉が未臨界にあること金示す指標であり、前記
制御棒が未挿入である時の炉心の実効増倍率全keft
 C01dとすると、炉停止余裕Δkcoldは、臨界
値keff = 1.0とkeff   との差で定義
される。すなわち、 ΔkCOl d−t 、o −ket t C01d・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・(2)old であり、Δk  はサイクル全期間全通じて0.01(
1%Δk)以上であることが望ましい。
〔背景技術の問題点〕
しかし乍ら、−炉心年長期化のため、上記の如くしてウ
ラン235の濃縮度を高めた場合、冷態停止時の燃料集
合体の無限増倍率が大きくなり過ぎ、炉停止余裕に必要
な条件を満さないと言う問題を生じる。
従来の技術によれば、炉停止余裕を改善するには、燃料
集合体内の燃料棒の中、酸化ガドリニウムのような可燃
性毒物を含む燃料棒の割合金増すか、または割合を増さ
ずに可燃性毒物の濃度を高めるかによっていた。
しかし乍ら、−炉心年の長期化をはかるため燃料交換割
合を高めた前記の2バツチ炉心の如き炉心にあっては、
可燃性毒物を含む燃料棒の数を1本増すことにより、炉
心停止余裕は改善されるが、その反面サイクル初期にお
ける1%Δに以」二の余剰反応度が得られないこととな
る。可燃性毒物が酸化ガドリニウムなどである場合には
、これ金含む燃料棒を1本増すことにより、その燃料集
合体の無限増倍率は3%〜4%Δに低下し、このような
燃料集合体を、例えば前記の2バツチ炉心に装荷すれば
、炉心余剰反応度が15%〜2%Δに低下するからであ
る。
また、上記の不都合全回避しようとして、可燃性毒物を
含む燃料棒の本数を増すことなく、それらの可燃性毒物
の濃度を増す時は、炉停止余裕の改善は微小゛であるの
みでなく、逆にサイクル末期に可燃性毒物が残留するこ
とにより、サイクル燃焼度が低下され燃料経済性が悪化
する。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に基きなされたもので、−炉心年の
長期化された沸騰水型原子炉であって、しかも炉心り余
剰反応度、炉停止余裕等の炉心特性のすぐ扛た沸騰水型
原子炉?得ること全目的としている。
〔発明の概要〕
本発明においては、平均のウラニウム235濃縮度が等
しく、可燃性毒物を含む燃料棒の本数差が1である2種
類の燃料集合体全炉心に装荷することにより前記目的を
達成している。
〔発明の実施例〕
第1図において、12はそれぞれ本発明において使用さ
れる2種類の燃料集合体を示しており、3は十字型制御
棒を示している。各燃料集合体12は、はぼ正方形断面
のチャンネルボックス4内に燃料棒Fi8列8行の格子
状に配列して装填して構成されている。なお、チャンネ
ルボックス40対角線の交点位置には水棒Wが燃料棒F
の代ジに装填されている。なお、この図中燃料棒Fi示
す円形内に記入された数字1〜7はウラン235濃縮度
の高い方から低い方への順位を示し、それらの順位に対
応するウラニウム235濃縮度は下表に示されている。
まだ、前記円形内に記入されたG、IG2は可燃性毒物
含有撚料棒全示すものであり、そノtらのウラニウム2
35濃縮度および酸化ガドリニウム濃度は同じく下表に
示されている。ただし、燃料集合体1、燃料集合体2は
、燃料集合体の平均のウラニウム235濃縮度およびそ
の分布が等しくなるようにしてあり、可燃性毒物を含む
燃料棒の数が燃料集合体1では8本、同2では9本とさ
れ燃料集合体2では、水棒Wに近接して可燃性毒物を含
む燃料棒G2が通常の燃料棒と置換して装填されている
上表から、両燃料集合体の平均濃縮度は3.80”10
となることがわかる。
上記の如く構成された各燃料集合体12の無限増倍率と
燃焼度との関係を第、2図に示す。この図において曲線
C1は燃料集合体1を、同C7は燃料集合体2を示して
いる。この図から可燃性毒物を含む燃料棒に1本多くそ
なえる燃料集合体2の燃焼初期の無限増倍率が、前記燃
料棒中の2.0”/酸化ガドリニウムの反応度抑制効果
により、燃料集合体1のそれより小さいことがわかる。
しかし乍ら、両燃料集ざ体はウラニウム2コ5の含有量
がほぼ等しいため、酸化ガドリニウムの反応度抑制効果
が消失する燃焼間約13,000MWd/B、以降は、
無限増倍率はほとんど等しくなる。従って、13,00
0”d/B。
以降にあっては曲線CI r 02は一致している。
上記のような核特性の燃料集合体1.2を燃料取替バッ
チサイズが約2の2パツチ炉心に装荷した時の燃料装荷
状態を第3図に示す。この図中、正方形の中数字12を
記入したものは前記の燃料集合体1.2の未燃焼のもの
を装荷する位置を、また数字記入のないものは一炉心年
燃焼した燃料集合体が装荷されている位置を示している
。なお、前回の燃料交換時に装荷さtた燃料集合体1.
2は一炉心年経過後には、燃料集合体2の燃料棒G2中
の酸化ガドリニウムの反応度抑制効果が消失するため、
核特性が等しくなっており区別がなくなっており、第3
図中にはそれらの装荷位置は単に正方形で示されている
−に記の燃料集合体1.2の装荷位置およびそれらの体
数は炉心出力分布その他炉心特性を考慮して決定されて
いる。
上記の如くして燃料集合体の交換を終った2・(ノチ炉
心においては、1本の制御棒を包囲する4体の燃料集合
体を含む単位格子において、未燃焼の2体の燃料集合体
1またはそれぞれ1体宛の燃料集合体1および2が配置
され、捷た2体の一炉心年燃焼した燃料集合体が配置さ
れている。
上記の如くすることにより、第2図につき説明したよう
に、−炉心年金長期化したにもかかわらず、燃焼初期に
おける余剰反応度が十分確保さ扛、また運転開始後の炉
停と余裕も十分に確保される。
この実施例の炉心基本特性の核計算による評価結果を第
4図に示す。すなわち、第4図は炉心余剰反応度と炉停
止余裕との関係を燃焼度全パラメータとして示すもので
あり、この図中曲線C5,C。
は前記実施例の炉心余剰反応度、炉停止余裕をそれぞ扛
示している。この図から炉心余剰反応度は燃焼初期にあ
っても10%Δに以上あることがわかる。
また、炉停止余裕も燃焼の初期から最後まで1%ΔkJ
2LLであることもわかる。さらに、比較のため示した
曲線C,,C,は、本発明の如く2種類の燃料集合体1
2を使用することなく、未燃焼の燃料集合体lのみを第
2図の数字12を記入した装荷位置に装荷した場合の余
剰反応度、炉停止余裕を示している。また、同じく比較
のため示した曲線C7,C,は前記位置に未燃焼の燃料
集合体2を装荷した場合の余剰反応度、炉停止余裕を示
している。上記の如く一種類の未燃焼の燃料集合体12
の何れか一方のみを装荷した炉心にあっても、−炉心用
燃焼した燃料集合体と未燃焼の燃料集合体の比が第3図
の本発明の実施例と等しいので、同一のサイクル燃焼度
が得られる。しかし乍ら、1未燃焼の燃料集合体1のみ
を装荷した炉心では、曲線C0から明らかなように、燃
焼初期において、必要な炉停止余裕が得られない。また
、燃料集合体2のみを装荷した炉心にあっては、曲線ら
かられかるように炉停止余裕は改善されるものの、曲線
C7が示すように燃焼初期における余剰反応度の不足が
見られる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
すなわち、各燃料棒の濃縮度、酸化ガドリニウム濃度、
可燃性毒物含有燃料棒の本数、その異る本数を含む燃料
集合体の配置等は、必要に応じ適宜選定することができ
る。
さらに、−炉心年がさらに長期化されて燃料交換割合が
50%以上となった炉心では、未燃焼の燃料集合体が3
体、−炉心年燃焼の燃料集合体1体から成る単位格子が
多数存在することとなるが、未燃焼の燃料集合体の一体
を、他の燃料集合体よりも1本多い可燃性毒物含有燃料
棒を有するものとすれば、必要な炉停止余裕、余剰反応
度を得ることができる。
〔発明の効果〕
上記から明らかなように、本発明によれば、−炉心年を
長期化させても、炉心余剰反応度、炉停止余裕共に十分
に必要な条件を満すことができ、−炉心年長期化の結果
、原子力発電の経済性が向上される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明において使用する燃料集合体の断面図、
第2図はその燃焼度と無限増倍率との関係金示す線図、
第3図は本発明により構成した炉心の模式図、第4図は
その核特性計算結果を従来例と比較して示す線図である
。 出願代理人 弁理士 菊 池 五 部 第 3 図 口 り關ト ロ仄−世I辺頃 手続補正書(方 式) 5了、8.18 昭和 手 月  日 特許庁長官若杉和夫 殿 1 事件の表示 昭和571 % 許 1第60607号3 補1「なす
るh 事e1との関(!?′、  特許出願人4  代  理
  人                     (
ほか l 名)8、MII−4Q内f’!   別紙の
通り明細書の第7ベー7を補正する。 す円形内に記入された数字1〜7はウラ/235濃縮度
の高い方から低い方への順位を示し、千扛らの順位に対
応するウラニウム235111#1度は下衣に示さnて
いる。また、前記円形内に記入さtたG1+G、は町燃
性毒物含有撚科棒を示すものでおり、そnらのウラニウ
ム235濃縮度および酸化ガドリニウム鏝度は同じく下
表に示8nてい4)。ただし、燃料集合体l、燃料集合
体2は、燃料集合体の平均のウラニウム235濃縮度お
よびその分布が等しくなるようにしてあり、可燃性m物
を會む燃料棒の数が燃料集合体1では8本、同2では9
本とされ燃料集合体2で1よ、水棒Wに近接してOJ燃
性毒物を含む燃料棒G、が通常の燃料棒と置換して装填
されている。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−炉心用終了時の燃料交換割合が全炉心燃料集合
    体数の約1以上とした炉心において、1本の制御棒を包
    囲する4体の燃料集合体を含む単位格子内に、未燃焼の
    燃料集合体を2体装荷するに際し、選択した単位格子に
    おいて中1体は他より可燃性毒物を含む燃料棒を1本多
    く有するものとしたことを特徴とする沸騰水型原子炉。
  2. (2)−炉心用終了時の燃料交換割合が50チ以上とし
    た炉心にあって、1本の制御棒を包囲する4体の燃料集
    合体を含む単位格子内に未燃焼の燃料集合体を3体装荷
    するに際し、中1体は他より可燃性毒物を含む燃料棒を
    1本多く有するものとしたことを特徴とする沸騰水型原
    子炉。
JP57060607A 1982-04-12 1982-04-12 沸騰水型原子炉 Granted JPS58178286A (ja)

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JPH0557557B2 JPH0557557B2 (ja) 1993-08-24

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02296192A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Toshiba Corp 燃料集合体及び原子炉
JP2016125971A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 原子炉炉心及び燃料集合体装荷方法

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JPS5666794A (en) * 1979-11-02 1981-06-05 Tokyo Shibaura Electric Co Bwr type nuclear reactor core
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JPS5687891A (en) * 1979-12-18 1981-07-16 Tokyo Shibaura Electric Co Reactor

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