JPS6098386A - 軽水形原子炉 - Google Patents
軽水形原子炉Info
- Publication number
- JPS6098386A JPS6098386A JP58205915A JP20591583A JPS6098386A JP S6098386 A JPS6098386 A JP S6098386A JP 58205915 A JP58205915 A JP 58205915A JP 20591583 A JP20591583 A JP 20591583A JP S6098386 A JPS6098386 A JP S6098386A
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- Japan
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- output
- core
- reactor
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- 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.)
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (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〕
本発明は炉心の出力分布の変動を修正しやすくして運転
操作性を改善した軽水形原子炉に関する。
操作性を改善した軽水形原子炉に関する。
一般に原子炉の出力制御は、中性子を吸収する性質をも
つ物質を炉心に出入させて中性子の割合を調節すること
によって行なわれている。
つ物質を炉心に出入させて中性子の割合を調節すること
によって行なわれている。
鮮＊形ノ鉦子炉（ＬＷ几）は齢索を冷態１旧お上γＮ姑
速材として用いるものであるが、ＬＷ几のうち沸騰水形
原子炉（ＢＷ＆）では、冷却材流動ポンプの速度調節に
よる炉心流量の調節によっても出力を制御している（冷
却材は減速材の役目も兼ねている。）。例えば冷却材の
炉心流量を減らすと冷却能力が落ちて気泡が多く発生し
、その分減速拐だる軽水の量が減る。そうすると核分裂
で生じた速度の速い中性子が減速材と衝突する割合が少
なくなるので、速度の遅い中性子の割合が少なくなる。
速材として用いるものであるが、ＬＷ几のうち沸騰水形
原子炉（ＢＷ＆）では、冷却材流動ポンプの速度調節に
よる炉心流量の調節によっても出力を制御している（冷
却材は減速材の役目も兼ねている。）。例えば冷却材の
炉心流量を減らすと冷却能力が落ちて気泡が多く発生し
、その分減速拐だる軽水の量が減る。そうすると核分裂
で生じた速度の速い中性子が減速材と衝突する割合が少
なくなるので、速度の遅い中性子の割合が少なくなる。
核分裂は燃料ウランが速度の遅い中性子と反応して生ず
るものであるので、このような状態になると核分裂の割
合が減って出力が下がることになる。
るものであるので、このような状態になると核分裂の割
合が減って出力が下がることになる。
逆に出力を高くする時は冷却材の炉心流量を増やす。
このような出力調整は、例えば昼間電力需要の多い時は
出力を高くシ、夜間需要の少ない時は出力を低くすると
いうような場合に適用される。ところが、炉心流量を減
らして気泡を発生させた場合、気泡は炉心の高さ方向で
上に行く程多くなるので、出力は高さ方向で一様に下が
るのではなく、上の部分程大きく下がる。そして再び炉
心流量を増やして出力を上げた場合、高さ方向の出力分
布は流量の増加に応じてただちに元の形状に一致すると
いうことにはならない。その理由を以下に述べる。
出力を高くシ、夜間需要の少ない時は出力を低くすると
いうような場合に適用される。ところが、炉心流量を減
らして気泡を発生させた場合、気泡は炉心の高さ方向で
上に行く程多くなるので、出力は高さ方向で一様に下が
るのではなく、上の部分程大きく下がる。そして再び炉
心流量を増やして出力を上げた場合、高さ方向の出力分
布は流量の増加に応じてただちに元の形状に一致すると
いうことにはならない。その理由を以下に述べる。
核分裂生成物の中にはキセノン（Ｘｅ）があり、これは
中性子を吸収する性質が著しく強い。Ｘｅの生成量は出
力が高ければ多くなり、低ければ少なくなるが、一般に
生成量は出力に対し数時間の遅れで応答している。第１
図は炉心出力の高さ方力分布であり、点線（ｂ、）は長
時間炉心流量を少なく一定値に保った時の出力分布であ
り、鎖線（ａ、’）は点線の出力から炉心流量を短時間
で増加させた時の出力分布である。出力を下げるとＸｅ
の閂は全体的に減少するが、上の部分和出力の下がり
方が大きいので、上の部分和Ｘｅの減少量は多い。
中性子を吸収する性質が著しく強い。Ｘｅの生成量は出
力が高ければ多くなり、低ければ少なくなるが、一般に
生成量は出力に対し数時間の遅れで応答している。第１
図は炉心出力の高さ方力分布であり、点線（ｂ、）は長
時間炉心流量を少なく一定値に保った時の出力分布であ
り、鎖線（ａ、’）は点線の出力から炉心流量を短時間
で増加させた時の出力分布である。出力を下げるとＸｅ
の閂は全体的に減少するが、上の部分和出力の下がり
方が大きいので、上の部分和Ｘｅの減少量は多い。
炉心流量を短時間で増加させると、Ｘｅの生成量はすぐ
にはこれに応答しないのです、の出力に見合つたままで
あり、したがってａｉＯＸｅ量はす、でのＸｅ量に＃１
は等しく、そのためａ１′はａ、よりもｈい出力となっ
ている。
にはこれに応答しないのです、の出力に見合つたままで
あり、したがってａｉＯＸｅ量はす、でのＸｅ量に＃１
は等しく、そのためａ１′はａ、よりもｈい出力となっ
ている。
そのため、前述のように昼間亀力需髪の多い時ｌこ炉心
流量を多くして出力を高くシ、夜間′電力需要の減少し
た時に炉心流量を減少して出力を低下させ、次に翌朝再
び出力を増加させようとした場合、需要に合わせて出力
を急激に上昇させると前日の昼間の出力分布と重々らず
、上部においてこれを超えてしまり。ウラン燃料は１顛
程度の非常に簿い肉厚の被覆管に封入されているので、
このように出力がそれまでの出力履歴以上に短時間で上
昇すると、被覆管破損の可能性が生ずる。したがって、
前述のような場合には炉心流量の急激な増加は途中瞥で
とし、それ以後は流量を少しづつ増加させて時間をかけ
て出力を増加させており、これが原子炉の操作性の難点
となっていた。
流量を多くして出力を高くシ、夜間′電力需要の減少し
た時に炉心流量を減少して出力を低下させ、次に翌朝再
び出力を増加させようとした場合、需要に合わせて出力
を急激に上昇させると前日の昼間の出力分布と重々らず
、上部においてこれを超えてしまり。ウラン燃料は１顛
程度の非常に簿い肉厚の被覆管に封入されているので、
このように出力がそれまでの出力履歴以上に短時間で上
昇すると、被覆管破損の可能性が生ずる。したがって、
前述のような場合には炉心流量の急激な増加は途中瞥で
とし、それ以後は流量を少しづつ増加させて時間をかけ
て出力を増加させており、これが原子炉の操作性の難点
となっていた。
し発明の目的〕
本発明の目的は、冷却材流量の調節等による出力分布の
変動に際して、出力分布形成の時ＩｕＪ的ずれを少なく
シ、それによって操作性を改善した軽水形原子炉を提供
することにある。
変動に際して、出力分布形成の時ＩｕＪ的ずれを少なく
シ、それによって操作性を改善した軽水形原子炉を提供
することにある。
本発明は軽水形原子炉において、炉心の半径方向外周部
Ｃζ、流体注入口および流体排出口を備えた複数の容器
を、高さ方向に多層状に設置したことを特徴とするもの
である。
Ｃζ、流体注入口および流体排出口を備えた複数の容器
を、高さ方向に多層状に設置したことを特徴とするもの
である。
上記容器内には主としてホウ酸溶液等の液体ポイズンを
入れ、炉心から外周部にもれ出てきた中性子を吸収する
。該容器は複数個が多層状に設置されているので、その
設置部位によって容器内のポイズン濃度を変えれば、炉
心の高さ方向に、炉心からの中性子の吸収量を変、える
ことができる。
入れ、炉心から外周部にもれ出てきた中性子を吸収する
。該容器は複数個が多層状に設置されているので、その
設置部位によって容器内のポイズン濃度を変えれば、炉
心の高さ方向に、炉心からの中性子の吸収量を変、える
ことができる。
すなわち炉心高さ方向の中性子密度分布を調節すること
ができ、したがって炉心高さ方向に出力分布の調節が可
能となる。
ができ、したがって炉心高さ方向に出力分布の調節が可
能となる。
本発明の実施例を図面によって説明する。
第２図は本発明の軽水形原子炉の一例を示す横断面１匁
で本を１ 笛９１司り奇）小舒柘旨１〜１φセ１ 鋼心
１の外周部に、液体ポイズン注入口３．３’、３“、３
″と同排出口４．４’＋ ４”、４”とをそれぞれ備え
た容器２．２’１２“、２＃が炉心高さ方向に多層状に
設置されている。該容器の外隔壁５、内隔壁６および上
ド間隔壁７はそれぞれジルカロイ−４で作られている。
で本を１ 笛９１司り奇）小舒柘旨１〜１φセ１ 鋼心
１の外周部に、液体ポイズン注入口３．３’、３“、３
″と同排出口４．４’＋ ４”、４”とをそれぞれ備え
た容器２．２’１２“、２＃が炉心高さ方向に多層状に
設置されている。該容器の外隔壁５、内隔壁６および上
ド間隔壁７はそれぞれジルカロイ−４で作られている。
いま、容器２．２’、２“および２′＃の設置された高
さをα１．α７．α３およびα４とし、その中のホウ酸
濃度をβＩ、β２．β、およびβ４とする。
さをα１．α７．α３およびα４とし、その中のホウ酸
濃度をβＩ、β２．β、およびβ４とする。
第４図は高さα１における炉心の半径方向中性子密度分
布を示すグラフである。実線はβ、が３００ｐｒｍの時
、点線はβ１が１１００Ｏｐｐの時である。この図から
明らかなように、ホウ酸濃度を＾くしたことにより、外
周部の中性子はより多く吸収されて減少している。ホウ
酸濃度が低い場合には、炉心から外周部にもれ出てきた
中性子の一部がホウ酸ｌこ吸収されずに再び炉心ｌこ戻
るので、ホウ酸濃度を高くすることによりその戻り分も
少なくなり、炉心の中性子密度も下がる。
布を示すグラフである。実線はβ、が３００ｐｒｍの時
、点線はβ１が１１００Ｏｐｐの時である。この図から
明らかなように、ホウ酸濃度を＾くしたことにより、外
周部の中性子はより多く吸収されて減少している。ホウ
酸濃度が低い場合には、炉心から外周部にもれ出てきた
中性子の一部がホウ酸ｌこ吸収されずに再び炉心ｌこ戻
るので、ホウ酸濃度を高くすることによりその戻り分も
少なくなり、炉心の中性子密度も下がる。
第５図は炉心の高さ方向の中性子密度を示したものであ
る。実線はβ、＝β、＝β１＝β、＝ ３００ｐｒ）ｍ
の時の中性子密度分布である。とれに対し、β、のみ
を約１１０００ｐｐにし、他を約３００ｐ ｐｍ とし
た時の中性子密度を示したのが点線である。このように
して炉心の高さ方向の中性子密度分布を調節することが
できる。
る。実線はβ、＝β、＝β１＝β、＝ ３００ｐｒ）ｍ
の時の中性子密度分布である。とれに対し、β、のみ
を約１１０００ｐｐにし、他を約３００ｐ ｐｍ とし
た時の中性子密度を示したのが点線である。このように
して炉心の高さ方向の中性子密度分布を調節することが
できる。
中性子密度分布をこのように炉心高さ方向において調節
することによって、出力分布の調節が実施しうる。第６
図は炉心高さ方向の出力分布を示すものである。
することによって、出力分布の調節が実施しうる。第６
図は炉心高さ方向の出力分布を示すものである。
第６図において、実線は昼間成力需袈の多い時の出力分
布であ−って、発電量を多くするために炉心流量を多く
しである。この時、β盟＝β２＝β３−β４々３００ｐ
ｐｍ である。次に夜間電力需要が識少した時に、炉心
流量を低下させて出力を低下させる。その出力分布を一
点鎖線で示した。翌朝再び電力需要の増加に対応して発
電量を増加させる時に、需要に見合うよう炉心流量を増
加させて出力を急激に上昇させると、前述したようにＸ
ｅの生成による出力分布形成の時間的ずれが生じ、点線
で示すように前日の出力を上部において超過しｃしまう
。
布であ−って、発電量を多くするために炉心流量を多く
しである。この時、β盟＝β２＝β３−β４々３００ｐ
ｐｍ である。次に夜間電力需要が識少した時に、炉心
流量を低下させて出力を低下させる。その出力分布を一
点鎖線で示した。翌朝再び電力需要の増加に対応して発
電量を増加させる時に、需要に見合うよう炉心流量を増
加させて出力を急激に上昇させると、前述したようにＸ
ｅの生成による出力分布形成の時間的ずれが生じ、点線
で示すように前日の出力を上部において超過しｃしまう
。
そこで、本発明の原子炉において、容６２，２’＋２＃
、２“′中のホウ酸濃度を相違させ、β、およびβ２で
濃度を同くシ、β４で濃度Ｏとする。そうするとα１お
よびα、の位置では中性子が吸収されて炉内中性子密度
が小となるので、この位置での出力は下がり、一方、下
部の中性子は外にもれ出に＜＜ｉるので炉心下部での出
力が上がる。このよう１こしＣ点線は実線とほぼ重なる
ように修正される。
、２“′中のホウ酸濃度を相違させ、β、およびβ２で
濃度を同くシ、β４で濃度Ｏとする。そうするとα１お
よびα、の位置では中性子が吸収されて炉内中性子密度
が小となるので、この位置での出力は下がり、一方、下
部の中性子は外にもれ出に＜＜ｉるので炉心下部での出
力が上がる。このよう１こしＣ点線は実線とほぼ重なる
ように修正される。
すなわち、需要に見合って出方を上昇させようとした場
合、従来のように一旦停止することなく上昇させても出
力履歴を越えることなく充分元の高い出力に戻すことが
できる。出力監視は炉内核計装検出器あるいはプロセ欧
ス計算機により行なう。
合、従来のように一旦停止することなく上昇させても出
力履歴を越えることなく充分元の高い出力に戻すことが
できる。出力監視は炉内核計装検出器あるいはプロセ欧
ス計算機により行なう。
以上の説明は王として沸騰水形原子炉に一ついて行なっ
たが、加圧水彩原子炉（ＰＷＲ）１こ一つい′〔も同じ
である。ＰＷＲでは出力制御を主に制御棒により行な・
つているが、制御棒を上から炉心に挿入すると上部の出
力は大巾に下がり、とのｔ（１３分のＸｅ量は大ｒｌＪ
に変る。この状態で長時間運転した後制御棒を炉外に引
き上げると、炉心上部の出力はＸｅ量が平衡時の値と異
なっているため、軸方向出力分布は以前の高出力時の分
布と大巾に異なっている０ そこでＰＷＲにおいてもＢＷ几の場合と同様にして軸方
向出力分布をβ１〜β番の濃度を変えることによって調
整し、出力の変動に容易に対応させることができる。
たが、加圧水彩原子炉（ＰＷＲ）１こ一つい′〔も同じ
である。ＰＷＲでは出力制御を主に制御棒により行な・
つているが、制御棒を上から炉心に挿入すると上部の出
力は大巾に下がり、とのｔ（１３分のＸｅ量は大ｒｌＪ
に変る。この状態で長時間運転した後制御棒を炉外に引
き上げると、炉心上部の出力はＸｅ量が平衡時の値と異
なっているため、軸方向出力分布は以前の高出力時の分
布と大巾に異なっている０ そこでＰＷＲにおいてもＢＷ几の場合と同様にして軸方
向出力分布をβ１〜β番の濃度を変えることによって調
整し、出力の変動に容易に対応させることができる。
また、本発明の原子炉の多層容器中に、液体ポイズンの
代りに重水を注入してもよい。重水は殆ど中性子を吸収
し々いので、運転末期においてこのようにすると、炉心
からもれ出る中性子を再び炉心に反射させることができ
、運転期間を長くすることができる。
代りに重水を注入してもよい。重水は殆ど中性子を吸収
し々いので、運転末期においてこのようにすると、炉心
からもれ出る中性子を再び炉心に反射させることができ
、運転期間を長くすることができる。
以上説明したように、本発明は炉心外周部に多層状の容
器を設けたことによつＣ１原子炉高さ方向に炉内中性子
密度を調整することができ、それによって高さ方向に出
力調整を行なうことができる。その結果、出力変動に伴
なう高さ方向出力分布の時間的ずれを容易に修正するこ
とが可能となり、従来の原子炉で運転操作の雛かしかっ
た欠点を改善することができる。
器を設けたことによつＣ１原子炉高さ方向に炉内中性子
密度を調整することができ、それによって高さ方向に出
力調整を行なうことができる。その結果、出力変動に伴
なう高さ方向出力分布の時間的ずれを容易に修正するこ
とが可能となり、従来の原子炉で運転操作の雛かしかっ
た欠点を改善することができる。
第１図は出力変動時の高さ方向出力分布図、詔２図は本
発明の一実施例を示す軽水形原子炉の横断面図、第３図
は該原子炉の縦断面図、第４図は該原子炉の高さα、に
おける半径方向中性子密度分布図、第５図は該原子炉に
おける尚さ方向中性子密度分布図、第６図は核原子炉に
おける出力変動時の高さ方向出力分布図である。 １・・・炉心 ２・・・容器 ３．３’、 ３’、３−・・液体ポイズン注入口４１４
’、 ４“、４＃・・・液体ポイズン排出口５・・・外
隔壁 ６・・・内隔壁 ７・・・上下間隔壁 ８・・・支持台
発明の一実施例を示す軽水形原子炉の横断面図、第３図
は該原子炉の縦断面図、第４図は該原子炉の高さα、に
おける半径方向中性子密度分布図、第５図は該原子炉に
おける尚さ方向中性子密度分布図、第６図は核原子炉に
おける出力変動時の高さ方向出力分布図である。 １・・・炉心 ２・・・容器 ３．３’、 ３’、３−・・液体ポイズン注入口４１４
’、 ４“、４＃・・・液体ポイズン排出口５・・・外
隔壁 ６・・・内隔壁 ７・・・上下間隔壁 ８・・・支持台
Claims (3)
- （１）炉心の半径方向外周部に、流体注入口および流体
排出口を備えた複数の容器を高さ方向に多層状に設置し
たことを特徴とする軽水形原子炉。 - （２）４個の容器が高さ方向に多層状に設置されている
特許請求の範囲第１項記載の軽水形原子炉。 - （３）複数の容器内に液体ポイズンが充填されている特
許請求の範囲第１項記載の軽水形原子炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205915A JPS6098386A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 軽水形原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205915A JPS6098386A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 軽水形原子炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6098386A true JPS6098386A (ja) | 1985-06-01 |
Family
ID=16514850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58205915A Pending JPS6098386A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 軽水形原子炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6098386A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2707881A1 (en) * | 2011-05-13 | 2014-03-19 | Mann, Neal | Nuclear reactor control method and apparatus |
-
1983
- 1983-11-04 JP JP58205915A patent/JPS6098386A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2707881A1 (en) * | 2011-05-13 | 2014-03-19 | Mann, Neal | Nuclear reactor control method and apparatus |
| EP2707881A4 (en) * | 2011-05-13 | 2015-02-25 | Neal Mann | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A NUCLEAR REACTOR |
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