JPS60131487A - 沸騰水形原子炉 - Google Patents
沸騰水形原子炉Info
- Publication number
- JPS60131487A JPS60131487A JP58241366A JP24136683A JPS60131487A JP S60131487 A JPS60131487 A JP S60131487A JP 58241366 A JP58241366 A JP 58241366A JP 24136683 A JP24136683 A JP 24136683A JP S60131487 A JPS60131487 A JP S60131487A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- region
- combustion
- loaded
- fuel assembly
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (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。
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〕
本発明は燃料の経済性を向上した沸騰水形原子炉に関す
る。
る。
一般に沸騰水形原子炉は第1図ないし第4図に示す如く
構成されている。すなわち、図中1は原子炉圧力容器で
あって、この原子炉圧力容器1内に゛は炉心2が収容さ
れて□いる。そして、この原子□炉圧力容器1内の冷゛
却材はジェットポンプ3・・・によって炉心2の下方に
送られ、下方よりこの炉心2内に流入する。この冷却材
□は炉心2内で加熱され、水と蒸気と□の二相流“とな
り、この炉心2の上□面から上方゛に流れる。そして、
この二相流は気水□分離器4によらて水と蒸気°□とに
分離され、分離された蒸気は蒸気乾燥器5によって湿分
を除去された′のち主蒸□気ノズル6・・・からタービ
ン(図示せず)に送られるように構成□されている。ま
た、7・・・はV!御棒駆動機構であって、これら制御
棒駆動機構7・・・によ□って制御−が炉心2内に挿入
、引抜きされ、こめ炉心の反応度を調整するように構成
されている。
構成されている。すなわち、図中1は原子炉圧力容器で
あって、この原子炉圧力容器1内に゛は炉心2が収容さ
れて□いる。そして、この原子□炉圧力容器1内の冷゛
却材はジェットポンプ3・・・によって炉心2の下方に
送られ、下方よりこの炉心2内に流入する。この冷却材
□は炉心2内で加熱され、水と蒸気と□の二相流“とな
り、この炉心2の上□面から上方゛に流れる。そして、
この二相流は気水□分離器4によらて水と蒸気°□とに
分離され、分離された蒸気は蒸気乾燥器5によって湿分
を除去された′のち主蒸□気ノズル6・・・からタービ
ン(図示せず)に送られるように構成□されている。ま
た、7・・・はV!御棒駆動機構であって、これら制御
棒駆動機構7・・・によ□って制御−が炉心2内に挿入
、引抜きされ、こめ炉心の反応度を調整するように構成
されている。
□ そして、上1記の炉心2は電2図ないし第4図に示
す如く構成されている。すなわち、第2図の1□2□は
制御棒であ−))で、この制御棒12の周囲には4体の
燃料集゛合体11・・・が装荷され、単位格子10を構
成している。そして、この単位格子10はさらに複数個
が格子状に配列され、第2図に示す如き炉心2が構成さ
れる。なおこの第4図は炉心2を模式的に示すもので、
ひとつのます目が燃料集合体11・・・を示し、また丸
は制御棒12を示し、この丸内にCを記入したものは調
整棒であることを示す。また、上記の燃料集合体11・
・・は燃料支持金具13・・・に支持されている。これ
ら燃料支持金具13・・・は前記の制御棒駆動機構7・
・・の上端部に接続された制御棒案内管17・・・の上
端部に嵌合して支持され、またこれら制御棒案内管17
・・・は炉心2の下部に設けられた炉心支持板16に嵌
合して水平方向の支持がなされている。この燃料支持金
具17の中央部には断面十字形の制御棒通路14が形成
され、制御棒12は前記制御棒駆動機構7・・・によっ
てこの制御棒通路14を通して上記の炉心2内に挿入さ
れるように構成されている。
す如く構成されている。すなわち、第2図の1□2□は
制御棒であ−))で、この制御棒12の周囲には4体の
燃料集゛合体11・・・が装荷され、単位格子10を構
成している。そして、この単位格子10はさらに複数個
が格子状に配列され、第2図に示す如き炉心2が構成さ
れる。なおこの第4図は炉心2を模式的に示すもので、
ひとつのます目が燃料集合体11・・・を示し、また丸
は制御棒12を示し、この丸内にCを記入したものは調
整棒であることを示す。また、上記の燃料集合体11・
・・は燃料支持金具13・・・に支持されている。これ
ら燃料支持金具13・・・は前記の制御棒駆動機構7・
・・の上端部に接続された制御棒案内管17・・・の上
端部に嵌合して支持され、またこれら制御棒案内管17
・・・は炉心2の下部に設けられた炉心支持板16に嵌
合して水平方向の支持がなされている。この燃料支持金
具17の中央部には断面十字形の制御棒通路14が形成
され、制御棒12は前記制御棒駆動機構7・・・によっ
てこの制御棒通路14を通して上記の炉心2内に挿入さ
れるように構成されている。
また、この燃料支持金具13には4個の冷却材通路15
・・・が形成され、これら冷却材通路15・・・はそれ
ぞれ燃料支持金具13の外周面に開口しており、また上
記制御棒案内管17の上端部にはこれら冷却材通路15
・・・の開口にそれぞれ対応して流通孔19・・・が形
成されている。そして、これら冷却材通路15・・・の
開口部にはそれぞれオリフィス18・・・が設けられて
いる。したがって、前記のジェットポンプ3・・・によ
って炉心2の下方に送られた冷却材はこれらオリフィス
18・・・によって流量を調整され、各冷却材通路15
・・・を通って各燃料集合体11・・・に供給されるよ
うに構成されている。
・・・が形成され、これら冷却材通路15・・・はそれ
ぞれ燃料支持金具13の外周面に開口しており、また上
記制御棒案内管17の上端部にはこれら冷却材通路15
・・・の開口にそれぞれ対応して流通孔19・・・が形
成されている。そして、これら冷却材通路15・・・の
開口部にはそれぞれオリフィス18・・・が設けられて
いる。したがって、前記のジェットポンプ3・・・によ
って炉心2の下方に送られた冷却材はこれらオリフィス
18・・・によって流量を調整され、各冷却材通路15
・・・を通って各燃料集合体11・・・に供給されるよ
うに構成されている。
ところで、このような沸騰水形原子炉では1年毎の燃料
交換の際に全燃料集合体11・・・の1/3ないし1/
4の燃料集合体11・・・が新燃料集合体と交換され、
各燃料集合体11・・・は3ないし4年腓1なわち3な
いし4サイクルの間燃焼される。
交換の際に全燃料集合体11・・・の1/3ないし1/
4の燃料集合体11・・・が新燃料集合体と交換され、
各燃料集合体11・・・は3ないし4年腓1なわち3な
いし4サイクルの間燃焼される。
これら燃料集合体11・・・は燃焼の進行とともに反応
度が低下してゆくので、燃料交換の際にこれら燃料集合
体11・・・の移動すなわちシャラフリングがおこなわ
れ、炉心2の出力分布を均一化し、また燃料を効率的に
燃焼させるような配慮がなされる。また、この原子炉の
運転時には上記の燃料集合体11・・・ができるだけ、
効率的に燃焼されるような運転方法が採用される。そし
て、従来から燃料を効率的に燃焼させるため、いくつか
の燃料集合体の装荷方法、原子炉の運転方法が採用ある
いは提案されている。
度が低下してゆくので、燃料交換の際にこれら燃料集合
体11・・・の移動すなわちシャラフリングがおこなわ
れ、炉心2の出力分布を均一化し、また燃料を効率的に
燃焼させるような配慮がなされる。また、この原子炉の
運転時には上記の燃料集合体11・・・ができるだけ、
効率的に燃焼されるような運転方法が採用される。そし
て、従来から燃料を効率的に燃焼させるため、いくつか
の燃料集合体の装荷方法、原子炉の運転方法が採用ある
いは提案されている。
すなわち、燃料集合体11・・・を装荷する場合には最
も燃焼度が大きく反応度が低下した燃料集合体11・・
・を炉心2の最外周すなわち第4図の燃料集合体11・
・・を示すます日中に斜線を付した位置に装荷し、これ
ら燃料集1!!!7体11・・・に中性子5を酸敗させ
て炉心2からの中性子の漏洩を減少させ、燃焼効率の向
上を図っている。なお、これら最外周、の燃料集合体1
1・・・はその発熱量が少な(IXので、これら燃料集
合体11・・・に対応したオリフィスの口径を小さくし
、供給される冷却材の流量が少なくなるように構成され
ている。
も燃焼度が大きく反応度が低下した燃料集合体11・・
・を炉心2の最外周すなわち第4図の燃料集合体11・
・・を示すます日中に斜線を付した位置に装荷し、これ
ら燃料集1!!!7体11・・・に中性子5を酸敗させ
て炉心2からの中性子の漏洩を減少させ、燃焼効率の向
上を図っている。なお、これら最外周、の燃料集合体1
1・・・はその発熱量が少な(IXので、これら燃料集
合体11・・・に対応したオリフィスの口径を小さくし
、供給される冷却材の流量が少なくなるように構成され
ている。
また、原子炉を運転する場合には一部の制御棒をいわゆ
る調整棒として1、炉心内に挿入し、この炉心の反応度
を調整する。この場合、これら調整棒の挿入量を出来る
だけ少なくし、また、炉心流量を少なくして炉心内のボ
イド率を大きくするような運転方法が提案されている。
る調整棒として1、炉心内に挿入し、この炉心の反応度
を調整する。この場合、これら調整棒の挿入量を出来る
だけ少なくし、また、炉心流量を少なくして炉心内のボ
イド率を大きくするような運転方法が提案されている。
このような方法によればボイド率が大きくなることによ
って中性子の減速作用が小さくなり、炉心の余剰反応度
を抑制できるとともに中性子の減速作用の減少によって
高速中性子の量が増加し、この高速中性子によって燃料
中のウラン238がプルトニウム239に変換され、こ
のプルトニウム239の蓄積量が増加する。そして、燃
焼後期にはこのプルトニウム239が核反応するので反
応度の低下が少なくなり、燃料をより効率的に利用する
ことができるものである。しかし、このようにすると調
整棒による反応度の調II量が、、小さくなるので、こ
の分だけ炉心流量の調整幅を大きくしなければならない
。
って中性子の減速作用が小さくなり、炉心の余剰反応度
を抑制できるとともに中性子の減速作用の減少によって
高速中性子の量が増加し、この高速中性子によって燃料
中のウラン238がプルトニウム239に変換され、こ
のプルトニウム239の蓄積量が増加する。そして、燃
焼後期にはこのプルトニウム239が核反応するので反
応度の低下が少なくなり、燃料をより効率的に利用する
ことができるものである。しかし、このようにすると調
整棒による反応度の調II量が、、小さくなるので、こ
の分だけ炉心流量の調整幅を大きくしなければならない
。
このため、ジェットポンプその他の再循環ポンプの容量
を大きくしなければならず、設備のコストが高くなり、
また既存の原子炉ではこの再循環ポンプの改修をしなけ
ればならない等の不具合があった。
を大きくしなければならず、設備のコストが高くなり、
また既存の原子炉ではこの再循環ポンプの改修をしなけ
ればならない等の不具合があった。
また、燃焼の初期、中期において各調整棒の挿入量を大
きくU1燃料集合体の下部の下部の燃焼を進める運転方
法もある。このようにすると燃焼の初期、中期において
燃料集合体の下部の燃焼が先に進むため、燃焼の後期で
は軸方向の出力分布が上方に偏る。このため、燃焼の後
期においてはボイド発生領域が上方に偏り、炉心全体の
ボイド率が小さくなり、中性子の減速作用が増大して燃
料の反応度低下を補償して燃料の燃焼期間が延長され、
燃料の燃焼効率が向上される。しかし、このようにする
と各調整棒の挿入量が大きくなるので、この調整棒とし
て選択される制御棒の本数が少なくなる。このため、均
一な燃焼をなすにはこの調整棒の制御棒パターンを頻繁
に変更する必要があり、制御棒操作が複雑となる不具合
があった。
きくU1燃料集合体の下部の下部の燃焼を進める運転方
法もある。このようにすると燃焼の初期、中期において
燃料集合体の下部の燃焼が先に進むため、燃焼の後期で
は軸方向の出力分布が上方に偏る。このため、燃焼の後
期においてはボイド発生領域が上方に偏り、炉心全体の
ボイド率が小さくなり、中性子の減速作用が増大して燃
料の反応度低下を補償して燃料の燃焼期間が延長され、
燃料の燃焼効率が向上される。しかし、このようにする
と各調整棒の挿入量が大きくなるので、この調整棒とし
て選択される制御棒の本数が少なくなる。このため、均
一な燃焼をなすにはこの調整棒の制御棒パターンを頻繁
に変更する必要があり、制御棒操作が複雑となる不具合
があった。
また、頻繁に制御棒パターンを変更するため原子炉の稼
働率が低下する不具合もあった。
働率が低下する不具合もあった。
本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的は燃料の燃焼効率を向上させることができる沸騰水
形原子炉を提供することにある。
目的は燃料の燃焼効率を向上させることができる沸騰水
形原子炉を提供することにある。
すなわち本発明は、炉心内に装荷された複数の燃料集合
体と、これら燃料集合体にそれぞれ対応して設けられた
流量調整用のオリフィスとを備えたものにおいて、最外
周を除く燃料集合体装荷領域を第1領域および第2領域
に区画し、この第1領域の上記オリフィスの孔径を上記
第2領域の上記オリフィスの孔径より小径に形成し、上
記第1領域には燃焼初期の燃料集合体を装荷し、また上
記第2領域には燃焼の進んだ燃料集合体を装荷したもの
である。したがって、燃焼初期の反応度の高い燃料集合
体はこの第1領域に装荷され、この第1領域のオリフィ
スはその口径が小さいので供給される冷却材の流量は少
なく、この第1領域に装荷された燃料集合体内のボイド
率は大きくなり、中性子の減速作用は小さくなる。この
ため、この第1領域に装荷された燃料集合体は余剰の反
応度が抑制されるとともに、高速中性子の量が多いので
この第1領域に装荷された燃料集合体内ではプルトニウ
ム239が多く蓄積される。そして、燃焼が進行すると
この第1領域に装荷されていた燃料集合体は第2領域に
装荷される。この第2領域のオリフィスはその口径が大
きいので供給される冷却材の流量が大きく、ボイド率が
小さいので中性子の減速作用が大きい。したがって、こ
の燃料集合体の反応度の低下が補償され、効率的な燃焼
がなされるとともにこの燃料集合体は第1領域に装荷さ
れていた期間にプルトニウム239が多く蓄積されてい
るので、このプルトニウム239が核反応し、燃料の燃
焼効率をより向上することができる。また、このものは
オリフィスの口径を変えることによって冷却材の流量を
配分して燃焼効率の改善をなすものであるから、再楯環
ポンプの容量を大きくする必要はなく、また調整棒の挿
入量も制限されることはないので、制御棒パターンの変
更の頻度が増すこともなく原子炉の稼働率の低下を招く
こともないものである。
体と、これら燃料集合体にそれぞれ対応して設けられた
流量調整用のオリフィスとを備えたものにおいて、最外
周を除く燃料集合体装荷領域を第1領域および第2領域
に区画し、この第1領域の上記オリフィスの孔径を上記
第2領域の上記オリフィスの孔径より小径に形成し、上
記第1領域には燃焼初期の燃料集合体を装荷し、また上
記第2領域には燃焼の進んだ燃料集合体を装荷したもの
である。したがって、燃焼初期の反応度の高い燃料集合
体はこの第1領域に装荷され、この第1領域のオリフィ
スはその口径が小さいので供給される冷却材の流量は少
なく、この第1領域に装荷された燃料集合体内のボイド
率は大きくなり、中性子の減速作用は小さくなる。この
ため、この第1領域に装荷された燃料集合体は余剰の反
応度が抑制されるとともに、高速中性子の量が多いので
この第1領域に装荷された燃料集合体内ではプルトニウ
ム239が多く蓄積される。そして、燃焼が進行すると
この第1領域に装荷されていた燃料集合体は第2領域に
装荷される。この第2領域のオリフィスはその口径が大
きいので供給される冷却材の流量が大きく、ボイド率が
小さいので中性子の減速作用が大きい。したがって、こ
の燃料集合体の反応度の低下が補償され、効率的な燃焼
がなされるとともにこの燃料集合体は第1領域に装荷さ
れていた期間にプルトニウム239が多く蓄積されてい
るので、このプルトニウム239が核反応し、燃料の燃
焼効率をより向上することができる。また、このものは
オリフィスの口径を変えることによって冷却材の流量を
配分して燃焼効率の改善をなすものであるから、再楯環
ポンプの容量を大きくする必要はなく、また調整棒の挿
入量も制限されることはないので、制御棒パターンの変
更の頻度が増すこともなく原子炉の稼働率の低下を招く
こともないものである。
以下、第5図ないし第11図を参照して本発明の第1実
施例を説明する。すなわち、図中101は原子炉圧力容
器であって、この原子炉圧力容器101内には炉心10
2が収容されている。そして、この原子炉圧力容器10
1内の冷却材はジェットポンプ103・・・によって炉
心102の下方に送られ、下方よりこの炉心102内に
流入する。
施例を説明する。すなわち、図中101は原子炉圧力容
器であって、この原子炉圧力容器101内には炉心10
2が収容されている。そして、この原子炉圧力容器10
1内の冷却材はジェットポンプ103・・・によって炉
心102の下方に送られ、下方よりこの炉心102内に
流入する。
この冷却材は炉心102内で加熱され、水と蒸気との二
相流となり、この炉心102の上面から上方に流れる。
相流となり、この炉心102の上面から上方に流れる。
そして、この二相流は気水分離器104によって水と蒸
気とに分離され、分離された蒸気は蒸気乾燥器105に
よって湿分を除去されたのち主蒸気ノズル106・・・
からタービン(図示せず)に送られるように構成されて
いる。また、107・・・は制御棒駆動機構であって、
これら制御棒駆動機構107・・・によって制御棒が炉
心102内に挿入、引抜きされ、この炉心の反応度を調
整するように構成されている。
気とに分離され、分離された蒸気は蒸気乾燥器105に
よって湿分を除去されたのち主蒸気ノズル106・・・
からタービン(図示せず)に送られるように構成されて
いる。また、107・・・は制御棒駆動機構であって、
これら制御棒駆動機構107・・・によって制御棒が炉
心102内に挿入、引抜きされ、この炉心の反応度を調
整するように構成されている。
そして、上記の炉心102は第6図ないし第8図に示す
如く構成されている。すなわち、第6図の112は制御
棒であって、この制御棒112の周囲には4体の燃料集
合体111・・・が装荷され、単位格子110を構成し
ている。そして、この、単位格子110はさらに複数個
が格子状に配列され、第7図に示す如き炉心102が構
成される。なお、この第8図は炉心102を模式的に示
すもので、ひとつのます目が燃料集合体111・・・を
示し、また丸は制御棒112を示し、この欠肉に記号C
が記入されているもかは調整棒であることを示す。
如く構成されている。すなわち、第6図の112は制御
棒であって、この制御棒112の周囲には4体の燃料集
合体111・・・が装荷され、単位格子110を構成し
ている。そして、この、単位格子110はさらに複数個
が格子状に配列され、第7図に示す如き炉心102が構
成される。なお、この第8図は炉心102を模式的に示
すもので、ひとつのます目が燃料集合体111・・・を
示し、また丸は制御棒112を示し、この欠肉に記号C
が記入されているもかは調整棒であることを示す。
また、上記の燃料集合体111・・・は燃料支持金具1
13・・・に支持されている。これら燃料支持金具11
3・・・は前記の制御棒駆動機構107・・・の上端部
に接続された制御棒案内管117・・・の上端部に嵌合
して支持され、またこれら制−棒案内管117・・・は
炉心102の下部に設けられた炉心支持板116に嵌合
して水平方向の支持がなされている。
13・・・に支持されている。これら燃料支持金具11
3・・・は前記の制御棒駆動機構107・・・の上端部
に接続された制御棒案内管117・・・の上端部に嵌合
して支持され、またこれら制−棒案内管117・・・は
炉心102の下部に設けられた炉心支持板116に嵌合
して水平方向の支持がなされている。
この燃料支持金具117の中央部には断−十字形の制御
棒通路114が形成され、制御棒112は前記制御棒駆
動機構107・・・によってこの制御棒通路114を通
して上記の炉心102内に挿入されるように構成されて
いる。また、この燃料支持金具113には4個の冷却材
通路115・・・が形成され、これら冷却材通路115
・・・はそれぞれ燃料支持金具113の外周面に開口し
ており、また上記制御棒案内管117の上端部にはこれ
ら冷却材通路115・・・の開口にそれぞれ対応して流
通孔119・・・が形成されている。そして、−これら
冷却材通路115・・・の開口部にはそれぞれオリフィ
ス118・・・が設けられている。したがって、前記の
ジェットポンプ103・・・によって炉心102の下方
に送られた冷却材はこれらオリフィス118・・・によ
って流層を調整され、各冷却材通路115・・・を通っ
て各燃料集合体111・・・に供給されるように構成さ
れている。
棒通路114が形成され、制御棒112は前記制御棒駆
動機構107・・・によってこの制御棒通路114を通
して上記の炉心102内に挿入されるように構成されて
いる。また、この燃料支持金具113には4個の冷却材
通路115・・・が形成され、これら冷却材通路115
・・・はそれぞれ燃料支持金具113の外周面に開口し
ており、また上記制御棒案内管117の上端部にはこれ
ら冷却材通路115・・・の開口にそれぞれ対応して流
通孔119・・・が形成されている。そして、−これら
冷却材通路115・・・の開口部にはそれぞれオリフィ
ス118・・・が設けられている。したがって、前記の
ジェットポンプ103・・・によって炉心102の下方
に送られた冷却材はこれらオリフィス118・・・によ
って流層を調整され、各冷却材通路115・・・を通っ
て各燃料集合体111・・・に供給されるように構成さ
れている。
また、この炉心102の燃料集合体装荷領域は最外周の
周辺領域、第1領域、第2領域に区画されている。第8
図にはこれら領域の配置を示す。
周辺領域、第1領域、第2領域に区画されている。第8
図にはこれら領域の配置を示す。
上記周辺領域は炉心102の最外周に位置し一1第8図
では燃料集合体111・・・を示すます図中に斜線を付
して示す。また、上記周辺領域を除く領域は上述の如く
第1領域と第2領域に区画され、第8図中第2領域は燃
料集合体111・・・を示すます図中にハツチングを付
して示し、また斜線あるいはハツチングが付されていな
す、部材は第1領域であることを示す。上記第2!域は
上記周辺領域、の内側および炉心102の中心部に配置
されている。
では燃料集合体111・・・を示すます図中に斜線を付
して示す。また、上記周辺領域を除く領域は上述の如く
第1領域と第2領域に区画され、第8図中第2領域は燃
料集合体111・・・を示すます図中にハツチングを付
して示し、また斜線あるいはハツチングが付されていな
す、部材は第1領域であることを示す。上記第2!域は
上記周辺領域、の内側および炉心102の中心部に配置
されている。
なお、これら各領域は炉、心102の中心に対し、てす
べで回転対称に形成されている。そして、上記周辺領域
に配置されている前記のオリフィス118・・・はその
口径が最も小さく形成されている。、また、上記第2領
域に配置されているオリフィス118・・・の口径は最
も大きく、また第1領域に配置されているオリフィス1
18・・・の口径は第2領域のオリフィス118・・・
の口径より小さく形成されている。したがって、これら
オリフィス118、・・・を介して各燃料集合体111
・・・に供給杢れる。冷却材の流量は第2領域、第1領
壌1.周辺領譚の順)に小さくなる。なお、これらオリ
フィ、ス118・・・によ、る冷却材、の流量配分は全
燃料集合体111−・・・についての燃料集合体1体当
りの、5平均値を1.0とすれば、110万KW級の原
子炉(総燃料集合体数764体)で燃料交換、毎に全燃
−料、、集合体の1/3ずつを新燃料集合体に交換する
場合には第1領域 約0.98 第21域 約1.28 周辺領域−□約0.6C に設定されて(ζる。
べで回転対称に形成されている。そして、上記周辺領域
に配置されている前記のオリフィス118・・・はその
口径が最も小さく形成されている。、また、上記第2領
域に配置されているオリフィス118・・・の口径は最
も大きく、また第1領域に配置されているオリフィス1
18・・・の口径は第2領域のオリフィス118・・・
の口径より小さく形成されている。したがって、これら
オリフィス118、・・・を介して各燃料集合体111
・・・に供給杢れる。冷却材の流量は第2領域、第1領
壌1.周辺領譚の順)に小さくなる。なお、これらオリ
フィ、ス118・・・によ、る冷却材、の流量配分は全
燃料集合体111−・・・についての燃料集合体1体当
りの、5平均値を1.0とすれば、110万KW級の原
子炉(総燃料集合体数764体)で燃料交換、毎に全燃
−料、、集合体の1/3ずつを新燃料集合体に交換する
場合には第1領域 約0.98 第21域 約1.28 周辺領域−□約0.6C に設定されて(ζる。
また、′燃料器m M士全燃料集合体数の1/4ずづを
新燃料集合体に交換する場合には 第1領域 約0゛、”93 第2領域 約1.22 周辺領域 約0.60 ′ に設定されているり そして、燃祠−合体盲11・・・を装荷する場合には、
周辺領域には龜も燃焼の進んだ最も反応□度の低い燃料
集合体111・・・を装荷する。また、第1領域には燃
焼′”初期の反□応度の高い燃料集1体1゛11・・□
・たとえば第1サイクルおよび第2サイクルの燃料集合
体111′・・・を装荷する。また、第2領域には燃焼
が進んで反応度が低下した燃料集合体111・・・たi
えば第3サイ′クル以降の燃料集合体111・・・を装
荷す8゜ 次に上記第1実施例の作用を説明する。炉心1O2の周
辺領域には従来と同様に最も反応度の低い燃料集合体1
11・・・が装荷されるのでこの燃料集合体111・・
・は炉心102の中心部からの中性子を吸収し、炉心1
02外への中性子の漏洩量を減少させて燃焼の効率化を
図る。また、第1領域には燃焼初期の反応度の高い燃料
集合体111・・・が装荷されるが、この第1領域では
供給される冷却材の流量が少ないのでこの第1領域の燃
料集合体111・・・内のボイド率は大きくなる。した
がって、この第1領域では中性子の減速作用が小さく、
これら反応度の高い燃料集合体111・・・の余剰反応
度が抑制され、また高速中性子の量が多くなってプルト
ニウム239の蓄積量が増大する。また、燃料集合体の
軸方向の出力分布は第10図の曲線aに示す如くボイド
率が大きくなると下方に偏る特性があり、このためこの
第1領域では燃料集合体111・・・の下部の燃焼が速
く進行する。なお、この第10図中の曲線すは従来の場
合の出力分布曲線である。
新燃料集合体に交換する場合には 第1領域 約0゛、”93 第2領域 約1.22 周辺領域 約0.60 ′ に設定されているり そして、燃祠−合体盲11・・・を装荷する場合には、
周辺領域には龜も燃焼の進んだ最も反応□度の低い燃料
集合体111・・・を装荷する。また、第1領域には燃
焼′”初期の反□応度の高い燃料集1体1゛11・・□
・たとえば第1サイクルおよび第2サイクルの燃料集合
体111′・・・を装荷する。また、第2領域には燃焼
が進んで反応度が低下した燃料集合体111・・・たi
えば第3サイ′クル以降の燃料集合体111・・・を装
荷す8゜ 次に上記第1実施例の作用を説明する。炉心1O2の周
辺領域には従来と同様に最も反応度の低い燃料集合体1
11・・・が装荷されるのでこの燃料集合体111・・
・は炉心102の中心部からの中性子を吸収し、炉心1
02外への中性子の漏洩量を減少させて燃焼の効率化を
図る。また、第1領域には燃焼初期の反応度の高い燃料
集合体111・・・が装荷されるが、この第1領域では
供給される冷却材の流量が少ないのでこの第1領域の燃
料集合体111・・・内のボイド率は大きくなる。した
がって、この第1領域では中性子の減速作用が小さく、
これら反応度の高い燃料集合体111・・・の余剰反応
度が抑制され、また高速中性子の量が多くなってプルト
ニウム239の蓄積量が増大する。また、燃料集合体の
軸方向の出力分布は第10図の曲線aに示す如くボイド
率が大きくなると下方に偏る特性があり、このためこの
第1領域では燃料集合体111・・・の下部の燃焼が速
く進行する。なお、この第10図中の曲線すは従来の場
合の出力分布曲線である。
そして、燃焼が進行してこの第1領域に装荷された燃料
集合体111・・・の反応度が低下すると(例えば第3
サイクル以降)、この燃料集合体111・・・は第2領
域に装荷される。この第2領域ではオリフィス118・
・・の口径が大きく、供給される冷却材の流量が多く、
よってボイド率が小さくなり、中性子の減速作用が大き
くなる。したがって、この燃料集合体111・・・の反
応度の低下が補償され、効率的な燃焼がなされる。また
、これら燃料集合体111・・・は第1領域に装荷され
ていた期間にプルトニウム239が多く蓄積されており
、このプルトニウム239が核反応するためより一層燃
焼効率が向上する。さらに、これら燃料集合体111・
・・は第1領域に装荷されている間に下部の燃焼が先に
進行しているため上部の燃焼はあまり進行しておらず、
この上部の反応度が高くなっている。このため、この第
2領域では軸方向の出力分布が第11図の曲線aに示す
如く上方に偏る。
集合体111・・・の反応度が低下すると(例えば第3
サイクル以降)、この燃料集合体111・・・は第2領
域に装荷される。この第2領域ではオリフィス118・
・・の口径が大きく、供給される冷却材の流量が多く、
よってボイド率が小さくなり、中性子の減速作用が大き
くなる。したがって、この燃料集合体111・・・の反
応度の低下が補償され、効率的な燃焼がなされる。また
、これら燃料集合体111・・・は第1領域に装荷され
ていた期間にプルトニウム239が多く蓄積されており
、このプルトニウム239が核反応するためより一層燃
焼効率が向上する。さらに、これら燃料集合体111・
・・は第1領域に装荷されている間に下部の燃焼が先に
進行しているため上部の燃焼はあまり進行しておらず、
この上部の反応度が高くなっている。このため、この第
2領域では軸方向の出力分布が第11図の曲線aに示す
如く上方に偏る。
このため、ボイド発生領域が上方に移行し、燃料集合体
111・・・内のボイド率がより小さくなり、燃焼がよ
り一層促進される。なお、第11図の曲線すは従来の場
合の出力分布特性を示す。
111・・・内のボイド率がより小さくなり、燃焼がよ
り一層促進される。なお、第11図の曲線すは従来の場
合の出力分布特性を示す。
なり、上記の作用を第9図に示す。すなわち、燃料集合
体111・・・が第1領域に装興されている期間は反応
度が低く押えられており、この期間では燃焼の進行が抑
制される。そして、この燃料集合体111・・・が第2
領域に装荷寄れると反応度が高められ、燃焼が促進され
る。したがって、この燃料集合体111・・・の反応度
が取出し値Pまで低下する期間が延長され、この、燃料
集合体111・・・のサイクル期間が長くなり、燃焼効
率が向上する。
体111・・・が第1領域に装興されている期間は反応
度が低く押えられており、この期間では燃焼の進行が抑
制される。そして、この燃料集合体111・・・が第2
領域に装荷寄れると反応度が高められ、燃焼が促進され
る。したがって、この燃料集合体111・・・の反応度
が取出し値Pまで低下する期間が延長され、この、燃料
集合体111・・・のサイクル期間が長くなり、燃焼効
率が向上する。
なお、第9図の曲線すは従来の場合の特性實示す。
また・燃料中′−+1焼初期9余剰図応度i抑制するた
めガドリニア等の可燃性竺物が混入仝れており、この可
燃性毒物は第1サイクルでほぼ燃焼され、この時点で反
応度が最大と〒す、これ以降は燃焼度が低下してゆく。
めガドリニア等の可燃性竺物が混入仝れており、この可
燃性毒物は第1サイクルでほぼ燃焼され、この時点で反
応度が最大と〒す、これ以降は燃焼度が低下してゆく。
しり旭し、この可燃性毒物は第2サイクル以降も多少残
存するため、この残存した可燃性毒物によって第2サイ
クル以降の反応度の低下が大きくなる。しかし、この第
1実施例のものは第9図から明らかなよう燃焼初期にお
いて反吟度が低く押えられるので、反応度の最大値が低
下する。よって、この最大値の低下分だけ可郷性毒物の
混入量を少なくすることができ、残存する可燃性毒物の
量も減少するためより燃焼効率を向上させることができ
る。
存するため、この残存した可燃性毒物によって第2サイ
クル以降の反応度の低下が大きくなる。しかし、この第
1実施例のものは第9図から明らかなよう燃焼初期にお
いて反吟度が低く押えられるので、反応度の最大値が低
下する。よって、この最大値の低下分だけ可郷性毒物の
混入量を少なくすることができ、残存する可燃性毒物の
量も減少するためより燃焼効率を向上させることができ
る。
また、上記の燃料集合体111・・・内でボイドが発生
することによってこの出力が一定に維持されるものであ
るが、外乱によってこのボイド率の変化と出力の変化が
交互に繰返され、いわゆるチャンネル不安定性が生じる
ことがある。こチャンネル不安定性は反応度の高い燃料
集合体で大きく現われる。このチャンネル不安定性を改
善するには、冷却材がオリフィスを通過する際の圧力損
失を大きくし、ボイじ、の発生による圧力損失いわゆる
二相圧損と上記オリフィスを通過する際の圧力損失いわ
ゆる単相圧損との比を大きくすることによって改善され
る。そ、して、この第1実施例のものは反応度の高い燃
料集合体111・・・が装荷される第1領域においてオ
リフィス118・・・の口径が小さく形成されているの
で、反応度の高い燃料集合体111・・・での二相圧損
と単相圧損との比が大きくなり、チャンネル不安定性が
改善される。
することによってこの出力が一定に維持されるものであ
るが、外乱によってこのボイド率の変化と出力の変化が
交互に繰返され、いわゆるチャンネル不安定性が生じる
ことがある。こチャンネル不安定性は反応度の高い燃料
集合体で大きく現われる。このチャンネル不安定性を改
善するには、冷却材がオリフィスを通過する際の圧力損
失を大きくし、ボイじ、の発生による圧力損失いわゆる
二相圧損と上記オリフィスを通過する際の圧力損失いわ
ゆる単相圧損との比を大きくすることによって改善され
る。そ、して、この第1実施例のものは反応度の高い燃
料集合体111・・・が装荷される第1領域においてオ
リフィス118・・・の口径が小さく形成されているの
で、反応度の高い燃料集合体111・・・での二相圧損
と単相圧損との比が大きくなり、チャンネル不安定性が
改善される。
なお、本発明は上記の第1実施例には限定されない。た
とえば第12図には本発明の第2実施例を示す。この第
2実施例は中央部の第2領域の中心部に第1領域を形成
し、この第2領域を環状としたものである。この第2実
施例のものは反応度の低い燃料集合体111・・・が装
荷される第2領域が、ボイド率が高くしたがって中性子
が拡散しやすい第1領域に挟まれているので、この第1
領域から多くの中性子がこの第2領域の燃料集合体11
1・・・に照射され、炉心102の出力分布が平均化す
る。また、一般に調整棒は炉心102の中心から少し離
れた位置にある互いに回転対称の位置から選択されるの
で、これら調整棒は環状に配置される。そして、この第
2実施例のものは第2領域が環状であるから調整棒はこ
の第2領域から選択されることになる。この調整棒は原
子炉の運転中に炉心102内に挿入され、かつ挿入量が
変更されるのでこれら調整棒の周囲の燃料集合体111
・・・の熱的条件は厳しい。しかし、この第2実施例の
ものは反応度の低い燃料集合体111・・・が装荷され
ている第2領域から調整棒が選択されるので、これら調
整棒の周囲の燃料集合体111・・・の熱的条件は緩和
されるものである。
とえば第12図には本発明の第2実施例を示す。この第
2実施例は中央部の第2領域の中心部に第1領域を形成
し、この第2領域を環状としたものである。この第2実
施例のものは反応度の低い燃料集合体111・・・が装
荷される第2領域が、ボイド率が高くしたがって中性子
が拡散しやすい第1領域に挟まれているので、この第1
領域から多くの中性子がこの第2領域の燃料集合体11
1・・・に照射され、炉心102の出力分布が平均化す
る。また、一般に調整棒は炉心102の中心から少し離
れた位置にある互いに回転対称の位置から選択されるの
で、これら調整棒は環状に配置される。そして、この第
2実施例のものは第2領域が環状であるから調整棒はこ
の第2領域から選択されることになる。この調整棒は原
子炉の運転中に炉心102内に挿入され、かつ挿入量が
変更されるのでこれら調整棒の周囲の燃料集合体111
・・・の熱的条件は厳しい。しかし、この第2実施例の
ものは反応度の低い燃料集合体111・・・が装荷され
ている第2領域から調整棒が選択されるので、これら調
整棒の周囲の燃料集合体111・・・の熱的条件は緩和
されるものである。
上述の如く本発明は、炉心内に装荷された複数の燃料集
合体と、これら燃料集合体にそれぞれ対応して設けられ
た流量調整用のオリフィスとを備えたものにおいて、最
外周を除く燃料集合体装荷領域を第1領域および第2領
域に区画し、この第1領域の上記オリフィスの孔径を上
記第2領域の上記オリフィスの孔径より小径に形成し、
上記第1領域には燃焼初期の燃料集合体を装荷し、また
上記第2領域には燃焼の進んだ燃料集合体を装荷したも
のである。したがって、燃焼初期の反応度の高い燃料集
合体はこの第1領域に装荷され、この第1領域のオリフ
ィスはその口径が小さいので供給される冷却材の流量は
少なく、この第1領域に装荷された燃料集合体内のボイ
ド率は大きくなり、中性子の減速作用は小さくなる。こ
のため、この第1領域に装荷された燃料集合体は余剰の
反応度が抑制されるとともに、高速中性子の量が多いの
でこの第1領域に装荷された燃料集合体内ではプルトニ
ウム239が多く蓄積される。そして、燃焼が進行する
とこの第1憤域に装荷されていた燃料集合体は第2領域
に装荷される。この第2領域のオリフィスはその口径が
大きいので供給される冷却材の流量が大きく、ボイド率
が小さいので中性子の減速作用が大きい。したがって、
この燃料集合体の反応度の低下が補償され、効率的な燃
焼がなされるとともにこの燃料集合体は第1領域に装荷
されていた期間にプルトニウム239が多く蓄積されて
いるので、このプルトニウム239が核反応し、燃料の
燃焼効率をより向上することができる。また、このもの
はオリフィスの口径を変えることによって冷却材の流量
を配分して燃焼効率の改善をなすものであるから、再循
環ポンプの容量を大きくする必要はなく、また調整棒の
挿ンの変更の頻度がiすこともなく原子炉の稼働率の低
下を招くこともない等その効果は大である。
合体と、これら燃料集合体にそれぞれ対応して設けられ
た流量調整用のオリフィスとを備えたものにおいて、最
外周を除く燃料集合体装荷領域を第1領域および第2領
域に区画し、この第1領域の上記オリフィスの孔径を上
記第2領域の上記オリフィスの孔径より小径に形成し、
上記第1領域には燃焼初期の燃料集合体を装荷し、また
上記第2領域には燃焼の進んだ燃料集合体を装荷したも
のである。したがって、燃焼初期の反応度の高い燃料集
合体はこの第1領域に装荷され、この第1領域のオリフ
ィスはその口径が小さいので供給される冷却材の流量は
少なく、この第1領域に装荷された燃料集合体内のボイ
ド率は大きくなり、中性子の減速作用は小さくなる。こ
のため、この第1領域に装荷された燃料集合体は余剰の
反応度が抑制されるとともに、高速中性子の量が多いの
でこの第1領域に装荷された燃料集合体内ではプルトニ
ウム239が多く蓄積される。そして、燃焼が進行する
とこの第1憤域に装荷されていた燃料集合体は第2領域
に装荷される。この第2領域のオリフィスはその口径が
大きいので供給される冷却材の流量が大きく、ボイド率
が小さいので中性子の減速作用が大きい。したがって、
この燃料集合体の反応度の低下が補償され、効率的な燃
焼がなされるとともにこの燃料集合体は第1領域に装荷
されていた期間にプルトニウム239が多く蓄積されて
いるので、このプルトニウム239が核反応し、燃料の
燃焼効率をより向上することができる。また、このもの
はオリフィスの口径を変えることによって冷却材の流量
を配分して燃焼効率の改善をなすものであるから、再循
環ポンプの容量を大きくする必要はなく、また調整棒の
挿ンの変更の頻度がiすこともなく原子炉の稼働率の低
下を招くこともない等その効果は大である。
“竺でニ茸二±=1□。−3□51,1゜1゜縦断面図
、第2図は単位格子の平面図、第3図は燃料支持金具の
縦断−図、第4図は炉心の模式的な平面図である。第5
図ないし第11図は本発明の第1実施例を示し、第5図
は縦断面図、−6図は単位格子の平面図、第7図は燃料
支持金具の縦は燃焼特性を示す縮図、第10図および第
11図は軸方向の出力分布を示す線図である。第12図
は本発明の第2実施例を示す炉心の模式的な平面図であ
る。
、第2図は単位格子の平面図、第3図は燃料支持金具の
縦断−図、第4図は炉心の模式的な平面図である。第5
図ないし第11図は本発明の第1実施例を示し、第5図
は縦断面図、−6図は単位格子の平面図、第7図は燃料
支持金具の縦は燃焼特性を示す縮図、第10図および第
11図は軸方向の出力分布を示す線図である。第12図
は本発明の第2実施例を示す炉心の模式的な平面図であ
る。
1・・・燃料集合体、112・・・制御棒、113・・
・燃料支持金具、115・・・冷却材通路、118・・
・オリフィス。
・燃料支持金具、115・・・冷却材通路、118・・
・オリフィス。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第1 図
第2図
1
第5図
第6図
11
Claims (1)
- 炉心内に装荷された複数の燃料集合体と、これら燃料集
合体にそれぞれ対応して設けられた流量調整用のオリフ
ィスとを備えたものにおいて、最外周を除く燃料集合体
装荷領域を第1領域および第2領域に区画し、この第1
領域の上記オリフィスの孔径を上記第2領域の上記オリ
フィスの孔径より小径に形成し、上記第1領域には燃焼
初期の燃料集合体を装荷し、また上記第2領域には燃焼
め進んだ燃料集合体を装荷したとtを特徴とする沸騰水
形原子炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58241366A JPS60131487A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 沸騰水形原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58241366A JPS60131487A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 沸騰水形原子炉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60131487A true JPS60131487A (ja) | 1985-07-13 |
Family
ID=17073218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58241366A Pending JPS60131487A (ja) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | 沸騰水形原子炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60131487A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61129594A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-17 | 株式会社日立製作所 | 軽水減速型原子炉 |
-
1983
- 1983-12-21 JP JP58241366A patent/JPS60131487A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61129594A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-17 | 株式会社日立製作所 | 軽水減速型原子炉 |
JPH0548437B2 (ja) * | 1984-11-28 | 1993-07-21 | Hitachi Ltd |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4285769A (en) | Control cell nuclear reactor core | |
US3219535A (en) | Nuclear reactor control means | |
US5388132A (en) | Nuclear fuel assembly and core | |
US5198186A (en) | Fuel assembly for nuclear reactor | |
US5093070A (en) | Core loading strategy | |
US4631166A (en) | High utilization fuel assembly | |
US4657726A (en) | Moderator control apparatus for a nuclear reactor fuel assembly | |
JPH03108690A (ja) | 燃料集合体 | |
US8842802B2 (en) | Fuel rods for nuclear reactor fuel assemblies and methods of manufacturing thereof | |
JPS60131487A (ja) | 沸騰水形原子炉 | |
EP3062312A1 (en) | Nuclear reactor core | |
JPH04301792A (ja) | 原子炉の炉心 | |
JP3792735B2 (ja) | 沸騰水型原子炉用燃料集合体およびその炉心 | |
US4293380A (en) | Reactor and fuel assembly design for improved fuel utilization in liquid moderated thermal reactors | |
JPH07128473A (ja) | 原子炉の炉心 | |
JPH0644055B2 (ja) | 沸騰水型原子炉の炉心構造および燃料装荷方法 | |
JPH102982A (ja) | 原子炉の炉心とその運転方法 | |
JPH0415436B2 (ja) | ||
JPS61128185A (ja) | 原子炉炉心 | |
JP3828690B2 (ja) | 沸騰水型原子炉の初装荷炉心及びその燃料交換方法 | |
Nishimura | 3.2 Advances of reactor core and fuel assembly 3.2. 1 High burnup fuel design | |
JP3435874B2 (ja) | 燃料集合体及び原子炉炉心 | |
EP0329985A2 (en) | Nuclear Reactor operating method with extended life cycle | |
JP3596831B2 (ja) | 沸騰水型原子炉の炉心 | |
JPH07244185A (ja) | 加圧水型原子炉の運転方法 |