JPS6114594A - 核燃料集合体の反応度制御装置 - Google Patents
核燃料集合体の反応度制御装置Info
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- JPS6114594A JPS6114594A JP60134474A JP13447485A JPS6114594A JP S6114594 A JPS6114594 A JP S6114594A JP 60134474 A JP60134474 A JP 60134474A JP 13447485 A JP13447485 A JP 13447485A JP S6114594 A JPS6114594 A JP S6114594A
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- G21C7/00—Control of nuclear reaction
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- G—PHYSICS
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- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/33—Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent bundles
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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】
この発明は概して原子炉に関し、特に燃料集合体と共に
用いられ、該燃料集合体の燃料棒と関連する減速冷却材
の体積を変えることによって核反応度を制御すると共に
、同時に、可燃性毒物ガスを内部に加えることにより燃
料利用率を改善し、低い燃料濃縮度を許容する装置に関
するものである。
用いられ、該燃料集合体の燃料棒と関連する減速冷却材
の体積を変えることによって核反応度を制御すると共に
、同時に、可燃性毒物ガスを内部に加えることにより燃
料利用率を改善し、低い燃料濃縮度を許容する装置に関
するものである。
多くの原子炉において、炉心部は、燃料集合体と呼ばれ
る骨格構造内に集合され該骨格構造により支持された、
多数の細長い燃料棒から構成されている。燃料集合体は
概して細長く、横方向に伸びた上部及び下部炉心支持板
により支持と整列とを受けている。これら燃料集合体の
従来の構造は、複数の燃料棒及び中空管即ち案内シンプ
ルを含み、これらは、燃料集合体の縦方向に離間され且
つ案内シンプルに取り付けられたグリッドにより、組織
的配列を持って保持されている。又、案内シンプルは、
原子炉の反応度を制御する構造物としての中性子吸収棒
、可燃性毒物棒又は中性子源集合体用の通路を提供する
構造部材でもある。その両端上の上部及び下部ノズルは
案内シンプルに固定され、且つそれと共に、完全な燃料
集合体を形成している。一般に、多くの原子炉において
、水などの減速冷却材は、下部炉心支持板内の穴を通っ
て上に向かい、多数の燃料集合体に沿って進み、そこか
ら熱エネルギを受は取る。そのような燃料集合体の構造
の一例は、米国特許第４，３２６，４１９号明細書に示
されている。
る骨格構造内に集合され該骨格構造により支持された、
多数の細長い燃料棒から構成されている。燃料集合体は
概して細長く、横方向に伸びた上部及び下部炉心支持板
により支持と整列とを受けている。これら燃料集合体の
従来の構造は、複数の燃料棒及び中空管即ち案内シンプ
ルを含み、これらは、燃料集合体の縦方向に離間され且
つ案内シンプルに取り付けられたグリッドにより、組織
的配列を持って保持されている。又、案内シンプルは、
原子炉の反応度を制御する構造物としての中性子吸収棒
、可燃性毒物棒又は中性子源集合体用の通路を提供する
構造部材でもある。その両端上の上部及び下部ノズルは
案内シンプルに固定され、且つそれと共に、完全な燃料
集合体を形成している。一般に、多くの原子炉において
、水などの減速冷却材は、下部炉心支持板内の穴を通っ
て上に向かい、多数の燃料集合体に沿って進み、そこか
ら熱エネルギを受は取る。そのような燃料集合体の構造
の一例は、米国特許第４，３２６，４１９号明細書に示
されている。
原子力産業が始まって以来、炉心部品の設計の改善は、
条例の要件の変化、製造上の考慮、及び発電コストに応
じて進められてきた。更に益々、電力事業体及び燃料供
給事業体の関心は、中性子経済及び発電コスト削減に対
し、常に強く集中してきている。これらの結果は、燃料
コスト及び燃料濃縮コストの増大により誘発されてきた
。これらの要求に対応して、設計者たちは、原子炉にお
ける安全性の余裕を増やすのと同様に、燃料の利用状態
を改善するため、新しい構造の開発及び現存の構造の修
正に多くの労力を費やしてきた。
条例の要件の変化、製造上の考慮、及び発電コストに応
じて進められてきた。更に益々、電力事業体及び燃料供
給事業体の関心は、中性子経済及び発電コスト削減に対
し、常に強く集中してきている。これらの結果は、燃料
コスト及び燃料濃縮コストの増大により誘発されてきた
。これらの要求に対応して、設計者たちは、原子炉にお
ける安全性の余裕を増やすのと同様に、燃料の利用状態
を改善するため、新しい構造の開発及び現存の構造の修
正に多くの労力を費やしてきた。
ＰＷＲ（加圧水型原子炉〉においては、減少されたＨ／
Ｕ（水素／ウラン）比で初期運転し、それから炉心サイ
クル中のいくらか後にその比を通常に戻すことにより、
燃料経済が改善できることは知られている。初期のＨ／
Ｕ減少は、熱部分の犠牲において中性子スペクトルの熱
外部分を増加させる効果がある。このことは、増殖率を
増やすと共に、核分裂及び燃料減損率を減らず結果とな
る。
Ｕ（水素／ウラン）比で初期運転し、それから炉心サイ
クル中のいくらか後にその比を通常に戻すことにより、
燃料経済が改善できることは知られている。初期のＨ／
Ｕ減少は、熱部分の犠牲において中性子スペクトルの熱
外部分を増加させる効果がある。このことは、増殖率を
増やすと共に、核分裂及び燃料減損率を減らず結果とな
る。
原子炉燃料は過剰反応度で始動するので、このスペクト
ルシフトは、炉心寿命の初期において何ら問題を起こさ
ない。しかし、Ｈ／Ｕの減少が全部の炉心サイクルにわ
たって維持されたとすると、増大された増殖及び低い燃
焼度からの利得を平衡させるよりも、親物質吸収が高く
且つ核分裂率が低いなめ、何も得られないだろう。結局
、増大された増殖及び低い燃焼度の有益性を適度に得る
ためには、Ｈ／Ｕ比をその通常値に戻すことが必要であ
る。最終結果として、原子炉を、減少された初期ウラン
濃縮度で全炉心サイクルにわたり運転することができる
。今まで研究されてきたＨ／Ｕ比変比変決方法つは、排
除棒の使用を必要としている。その名前が意味するよう
に、これらの棒は炉心内に位置されて、最初にいくらか
の減速水を押しのけることによって、Ｈ／Ｕ比を減少さ
せる。
ルシフトは、炉心寿命の初期において何ら問題を起こさ
ない。しかし、Ｈ／Ｕの減少が全部の炉心サイクルにわ
たって維持されたとすると、増大された増殖及び低い燃
焼度からの利得を平衡させるよりも、親物質吸収が高く
且つ核分裂率が低いなめ、何も得られないだろう。結局
、増大された増殖及び低い燃焼度の有益性を適度に得る
ためには、Ｈ／Ｕ比をその通常値に戻すことが必要であ
る。最終結果として、原子炉を、減少された初期ウラン
濃縮度で全炉心サイクルにわたり運転することができる
。今まで研究されてきたＨ／Ｕ比変比変決方法つは、排
除棒の使用を必要としている。その名前が意味するよう
に、これらの棒は炉心内に位置されて、最初にいくらか
の減速水を押しのけることによって、Ｈ／Ｕ比を減少さ
せる。
その後、炉心サイクル中のある時点で、これらの棒と関
係する排除状態は取り除かれる。
係する排除状態は取り除かれる。
この排除状態を取り除くために考えられる１つの解決策
は、制御棒に結合されたものと似た可動機構を使用する
ことである。しかし、この解決策はある欠点を有してお
り、その１つは、可動制御機構が高価なことである。
は、制御棒に結合されたものと似た可動機構を使用する
ことである。しかし、この解決策はある欠点を有してお
り、その１つは、可動制御機構が高価なことである。
排除状態を取り除くために更に考えられるもう１つの解
決策は、排除棒の端部に膜を配設し、その膜がある時点
で浸透されて、棒を水で満たせるようにすることである
。基本的に考えると、特に中空排除棒のへこんだ端栓の
まわりを囲む、小さな加熱要素を利用することになる６
適切な時間において、その加熱器が作動し、端栓のへこ
み部分は、外部の水圧が端栓を開放して棒を水で満たず
程度まで弱められる。基本的な考えは、各燃料棒集合体
用のマニホルドを含む程度まで広げられ、そのマニホル
ドは、現在原子炉で使われているスパイダ状の制御棒ク
ラスタと非常に良く似た構造となる。クラスフ内の全て
の棒は、クラスタヘッド内の単一の端栓によって制御さ
れる。各クラスタ上の端栓は、加熱器の内側に接続され
た外部プラグを持つ。原子炉サイクルの間にＨ／Ｕ比を
変えるための手順は、以下の通りとなる。まず、原子炉
は低い出力に減衰、即ち温態運転停止状態に置かれる。
決策は、排除棒の端部に膜を配設し、その膜がある時点
で浸透されて、棒を水で満たせるようにすることである
。基本的に考えると、特に中空排除棒のへこんだ端栓の
まわりを囲む、小さな加熱要素を利用することになる６
適切な時間において、その加熱器が作動し、端栓のへこ
み部分は、外部の水圧が端栓を開放して棒を水で満たず
程度まで弱められる。基本的な考えは、各燃料棒集合体
用のマニホルドを含む程度まで広げられ、そのマニホル
ドは、現在原子炉で使われているスパイダ状の制御棒ク
ラスタと非常に良く似た構造となる。クラスフ内の全て
の棒は、クラスタヘッド内の単一の端栓によって制御さ
れる。各クラスタ上の端栓は、加熱器の内側に接続され
た外部プラグを持つ。原子炉サイクルの間にＨ／Ｕ比を
変えるための手順は、以下の通りとなる。まず、原子炉
は低い出力に減衰、即ち温態運転停止状態に置かれる。
全ての排除棒クラスタ内の加熱器は、全ての端栓が貫通
するまで、加熱器型カケープルを介して作動される。そ
の後、原子炉は運転を再開する。高いＨ／Ｕ比の結果と
して増加された反応変では、高い濃度のホウ素を用いた
粗調整が一次冷却水中に再び導入されねばならないやこ
のような解決策において予想されるいくつかの問題とし
ては、原子炉冷却水の圧力と腐食能力とにさらされたと
きのコネクタ及び配線の信頼性と、棒自体の破損可能性
と、使用後の破損排除棒は汚染されて移送や廃棄に不便
且つ実際的でないので、該破損排除棒をどうするかとい
うことと、そして最後に、この技術分野ではＬＯＣＡ（
冷却材アクティビティ喪失事故）と呼ばれる問題、又は
その他の原子炉諸問題の場合において、かかる排除棒シ
ステムにどんなことが起こるかに関することとがある。
するまで、加熱器型カケープルを介して作動される。そ
の後、原子炉は運転を再開する。高いＨ／Ｕ比の結果と
して増加された反応変では、高い濃度のホウ素を用いた
粗調整が一次冷却水中に再び導入されねばならないやこ
のような解決策において予想されるいくつかの問題とし
ては、原子炉冷却水の圧力と腐食能力とにさらされたと
きのコネクタ及び配線の信頼性と、棒自体の破損可能性
と、使用後の破損排除棒は汚染されて移送や廃棄に不便
且つ実際的でないので、該破損排除棒をどうするかとい
うことと、そして最後に、この技術分野ではＬＯＣＡ（
冷却材アクティビティ喪失事故）と呼ばれる問題、又は
その他の原子炉諸問題の場合において、かかる排除棒シ
ステムにどんなことが起こるかに関することとがある。
この発明の主な目的は、燃料利用率を改善することによ
り、燃料サイクルコストを減少し、上述した周知の解決
策の欠点を無くした反応度制御装置を提供することであ
る。
り、燃料サイクルコストを減少し、上述した周知の解決
策の欠点を無くした反応度制御装置を提供することであ
る。
従って、この発明は、燃料棒の配列を含み、該燃料棒が
使用時に、該燃料棒に沿って流れる減速冷却材によって
冷却されるようになっている、核燃料集合体の反応度制
御装置において、前記反応度制御装置が、（ａ）前記燃
料棒間に挿入されるようになっている中空排除棒であっ
て、該排除棒に関係する所定の体積の減速冷却材を排除
することにより、既定の水準から水素／燃料比を減少さ
せるようにする複数の前記中空排除棒と、（ｂ）前記燃
料集合体上に支持されるように適合されると共に、複数
の入口孔及び複数の出口孔を有し、各入口孔が少なくと
も１つの出口孔と流体連通し、各出口孔が前記中空排除
棒の１つと流体連通したマニホルドと、（ｃ）前記マニ
ホルドの入口孔と協働して、前記排除棒内に減速冷却材
を流すか流さないかを制御する弁手段であって、該弁手
段は、減速冷却材が前記入口孔及び出口孔を１通って前
記関係した排除棒内に流てるのを許容することにより、
減速冷却材の体積を増加すると共に、水素／燃料比を既
定の水準に戻すように作動可能である前記弁手段と、を
備えることを特徴とする核燃料集合体の反応度制御装置
にある。
使用時に、該燃料棒に沿って流れる減速冷却材によって
冷却されるようになっている、核燃料集合体の反応度制
御装置において、前記反応度制御装置が、（ａ）前記燃
料棒間に挿入されるようになっている中空排除棒であっ
て、該排除棒に関係する所定の体積の減速冷却材を排除
することにより、既定の水準から水素／燃料比を減少さ
せるようにする複数の前記中空排除棒と、（ｂ）前記燃
料集合体上に支持されるように適合されると共に、複数
の入口孔及び複数の出口孔を有し、各入口孔が少なくと
も１つの出口孔と流体連通し、各出口孔が前記中空排除
棒の１つと流体連通したマニホルドと、（ｃ）前記マニ
ホルドの入口孔と協働して、前記排除棒内に減速冷却材
を流すか流さないかを制御する弁手段であって、該弁手
段は、減速冷却材が前記入口孔及び出口孔を１通って前
記関係した排除棒内に流てるのを許容することにより、
減速冷却材の体積を増加すると共に、水素／燃料比を既
定の水準に戻すように作動可能である前記弁手段と、を
備えることを特徴とする核燃料集合体の反応度制御装置
にある。
この発明を具体化した装置は、使用時には減速冷却材の
一部を排除することにより、原子炉の初期始動時での水
素／燃料即ちＨ／Ｕ比を減少し、そしてその後は、Ｈ／
Ｕ比を通常に戻すことによってエネルギスペクトルがシ
フトできるように、排除を次第に取り除ける構造となっ
ている。排除棒は好ましくは、最初にガス質の可燃性毒
物で満たされ、大きい正の減速材温度係数を防ぐと共に
、負の減速材温度係数を確保して出力を整形するように
なっている。サイクルの終わり近くでは、減速冷却材を
再び入れることにより、残されたどの可燃性毒物ガスも
系内に放出されて排ガス系に移される。このような設計
であるため、減速冷却材の排除を取り除くことが、可燃
性毒物ガスの放出と同様に、ゆっくりと且つ独立に制御
される方式で遂行されるようになっている。これにより
、どんな単一の事態又は過渡状態中の、事故による放出
又は反応度の大きな変化に対しても安全を確保する。又
、運転サイクル中の、予期せぬ出力の傾斜を軽減する際
の作業者の柔軟性も増大させる。
一部を排除することにより、原子炉の初期始動時での水
素／燃料即ちＨ／Ｕ比を減少し、そしてその後は、Ｈ／
Ｕ比を通常に戻すことによってエネルギスペクトルがシ
フトできるように、排除を次第に取り除ける構造となっ
ている。排除棒は好ましくは、最初にガス質の可燃性毒
物で満たされ、大きい正の減速材温度係数を防ぐと共に
、負の減速材温度係数を確保して出力を整形するように
なっている。サイクルの終わり近くでは、減速冷却材を
再び入れることにより、残されたどの可燃性毒物ガスも
系内に放出されて排ガス系に移される。このような設計
であるため、減速冷却材の排除を取り除くことが、可燃
性毒物ガスの放出と同様に、ゆっくりと且つ独立に制御
される方式で遂行されるようになっている。これにより
、どんな単一の事態又は過渡状態中の、事故による放出
又は反応度の大きな変化に対しても安全を確保する。又
、運転サイクル中の、予期せぬ出力の傾斜を軽減する際
の作業者の柔軟性も増大させる。
スペクトルシフト及び可燃性毒物の使用を可能にする装
置は、現在過剰反応度を抑えるために使われている使用
済可燃性毒物の廃棄に関する電力会社の問題を付加的に
軽減する。更に、その装置の設計は、毒物ガスがプラン
ト基地て装入できるため、間際の出力分布調整を可能に
している。従って、その装置が炉心内に置かれるときま
で、毒物の装荷を変えることができる。このような柔軟
性は、運転停止後に、以前に装入が計画された燃料集合
体を使用しないと電力会社が決定したときに、受は入れ
可能な装入パターンを見つける際に大きな助けとなる。
置は、現在過剰反応度を抑えるために使われている使用
済可燃性毒物の廃棄に関する電力会社の問題を付加的に
軽減する。更に、その装置の設計は、毒物ガスがプラン
ト基地て装入できるため、間際の出力分布調整を可能に
している。従って、その装置が炉心内に置かれるときま
で、毒物の装荷を変えることができる。このような柔軟
性は、運転停止後に、以前に装入が計画された燃料集合
体を使用しないと電力会社が決定したときに、受は入れ
可能な装入パターンを見つける際に大きな助けとなる。
更に又、その設計は、使用済燃料ピット内で、保守及び
修理を容易にできるようになっている。この発明のもう
１つの大きな特長は、制御装置が、毒物ガスの単なる再
充満によって、再使用可能ということである。この再充
満操作は、現場で簡単に行うことができる。こうして、
棒の汚染状態により、それらの廃棄費用又はそれらをプ
ラント基地外に輸送する不便さ及び高いコストを取り除
く。
修理を容易にできるようになっている。この発明のもう
１つの大きな特長は、制御装置が、毒物ガスの単なる再
充満によって、再使用可能ということである。この再充
満操作は、現場で簡単に行うことができる。こうして、
棒の汚染状態により、それらの廃棄費用又はそれらをプ
ラント基地外に輸送する不便さ及び高いコストを取り除
く。
以下、図面に従って、この発明の好適な実施例について
説明する。
説明する。
以下の説明において、いくつかの図面を通し、同様の参
照符号は同様又は同一の部分を示す。又、ｒ前へ」、「
後へ」、「左」、「右」、「上に」、「下に」、及びそ
れらと似たような用語は、便宜上の単語として用いられ
たものであり、制限的な用語として解釈されるものでは
無い。
照符号は同様又は同一の部分を示す。又、ｒ前へ」、「
後へ」、「左」、「右」、「上に」、「下に」、及びそ
れらと似たような用語は、便宜上の単語として用いられ
たものであり、制限的な用語として解釈されるものでは
無い。
図面、特に第１図について説明すると、概して符号１０
で示される燃料集合体は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ，）
に用いられる型式のものである。そして、燃料集合体１
０は基本的に、原子炉（図示せず）の炉心領域内で該燃
料集合体１０を下部炉心板（図示せず）上に支持するた
めの下端構造即ち下部ノズル１２と、下部ノズル１２か
ら長手方向上方に伸びた多数の制御棒案内管即ち案内シ
ンプル１４と、案内シンプル１４に沿って軸方向に隔置
された複数の横方向グリッド１６と、横方向に離間して
グリッド１６により支持された細長い燃料棒１８の組織
的な配列と、燃料集合体１０の中央に配置された計装管
２０と、燃料集合体の諸要素を損なうことな〈従来通り
に取り扱うことが可能な完全な燃料集合体を形成するよ
うに、案内シンプル１４の上端に取り付けられ、概して
符号２２で示された上端構造即ち上部ノズルとからなっ
ている。
で示される燃料集合体は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ，）
に用いられる型式のものである。そして、燃料集合体１
０は基本的に、原子炉（図示せず）の炉心領域内で該燃
料集合体１０を下部炉心板（図示せず）上に支持するた
めの下端構造即ち下部ノズル１２と、下部ノズル１２か
ら長手方向上方に伸びた多数の制御棒案内管即ち案内シ
ンプル１４と、案内シンプル１４に沿って軸方向に隔置
された複数の横方向グリッド１６と、横方向に離間して
グリッド１６により支持された細長い燃料棒１８の組織
的な配列と、燃料集合体１０の中央に配置された計装管
２０と、燃料集合体の諸要素を損なうことな〈従来通り
に取り扱うことが可能な完全な燃料集合体を形成するよ
うに、案内シンプル１４の上端に取り付けられ、概して
符号２２で示された上端構造即ち上部ノズルとからなっ
ている。
上部ノズル２２は、その外周縁から伸びて囲い体又はハ
ウジングを画成する直立側壁２６（前壁は一部取り除い
て示されている）を有して横、方向に伸びたアダプタ板
２４を含んでいる。側壁２６はその上部に環状フランジ
２８を有しており、この環状フランジ２８には、従来の
態様で上部炉心板（図示せず）と協働する板ばね（図示
せず）が適切に留められ、炉心が引き起こす熱膨張等に
よる燃料集合体１０の長さの変化を許容する一方、上昇
冷却材の流れにより引き起こされる燃料集合体１０の水
力上昇を防ぐようになっている。環状フランジ２８によ
り画成された開口内には、概して符号３０で示され、こ
の発明を具体化した減速材制御装置が配設されている。
ウジングを画成する直立側壁２６（前壁は一部取り除い
て示されている）を有して横、方向に伸びたアダプタ板
２４を含んでいる。側壁２６はその上部に環状フランジ
２８を有しており、この環状フランジ２８には、従来の
態様で上部炉心板（図示せず）と協働する板ばね（図示
せず）が適切に留められ、炉心が引き起こす熱膨張等に
よる燃料集合体１０の長さの変化を許容する一方、上昇
冷却材の流れにより引き起こされる燃料集合体１０の水
力上昇を防ぐようになっている。環状フランジ２８によ
り画成された開口内には、概して符号３０で示され、こ
の発明を具体化した減速材制御装置が配設されている。
この減速材制御装Ｗ３０を以下詳細に説明するが、燃料
集合体１０自体のこれ以上の説明は不必要と考える。な
ぜなら、後者はこの発明特有の部分を構成していないか
らである。
集合体１０自体のこれ以上の説明は不必要と考える。な
ぜなら、後者はこの発明特有の部分を構成していないか
らである。
第２．３．４図について特に述べると、又、第２図から
最も良く分かるように、減速材制御装置３゜は、燃料棒
１８の間に挿入されるように適合された、複数の中空の
細長い排除棒３２を含んでいる。想像されるように必ず
しも必要でないが、これを燃料集合体１０の制御棒案内
シンプル１４（第１図）の空のものに挿入して、燃料棒
１８と協働する減速冷却材の所定の体積を排除すること
により、Ｈ／Ｕ（水素／ウラン）比を、規定の通常水準
から減少させる。
最も良く分かるように、減速材制御装置３゜は、燃料棒
１８の間に挿入されるように適合された、複数の中空の
細長い排除棒３２を含んでいる。想像されるように必ず
しも必要でないが、これを燃料集合体１０の制御棒案内
シンプル１４（第１図）の空のものに挿入して、燃料棒
１８と協働する減速冷却材の所定の体積を排除すること
により、Ｈ／Ｕ（水素／ウラン）比を、規定の通常水準
から減少させる。
排除棒３２は、第１図に示すように、減速材制御装置３
０が運転位置にあるときに、燃料集合体１０の上部に位
置すると共に、上部ノズル２２内且つアダプタ板２４上
に配設されるマニホルド３４により相互に連結されてい
る。好適な実施例においては、マニホルド３４は、中央
開口３８（第３図、第４図参照）を画成する中央ハブ３
６と、排除棒３２の上端を中央ハブ３６に接続する、複
数の径方向に伸びた中空筒状のベーンもしくは羽根４０
とがらなっている。中央ハブ３６は、羽根４０の数と一
致した多数の穴即ち入口孔４２を備えている。羽根４ｏ
の内端は、中央ハブ３６に固定されるのに適しており、
第２図から最も分かるように、入口孔４２が羽根４ｏの
単一水路延長部として役立つようになっている。そして
、入口孔４２の配列は、中央ハブ３６＜第３図、第４図
参照）により画成された中央開口３８に近接して、該中
央開口３８の回りに円周方向に隔置されるようになって
いる。以下の記載から容易に明白となる理由のため、各
入口孔４２は、他の入口孔４２と径方向に対向するよう
に配設されている方が良い。各羽根４゜はその中に形成
された少なくとも１つの出口孔４４を有している。羽根
４ｏのいくっがは、そのような出口孔４４を１つ有し、
該羽根に近接した羽根４ｏは２つの出口孔４４を有して
いる。出口孔４４の数及び位置は、排除棒３２の数及び
設計位置に対応している。排除棒３２は適宜の態様で羽
根４ｏに接続されても良い。しがし、好ましくは、組立
及び分解を容易にするため、それらは互いにねじ接続さ
れた方が良い。いずれにしても、又、図示された詳細な
構造的細部及び形状に必ずしも限定されること無く、マ
ニホルド３４は、それぞれの羽根４０の出口孔４４と流
体連通された入口孔４２を有している。これに対し７て
、出口孔４４は、それぞれの排除棒３２と流体連通され
ている。
０が運転位置にあるときに、燃料集合体１０の上部に位
置すると共に、上部ノズル２２内且つアダプタ板２４上
に配設されるマニホルド３４により相互に連結されてい
る。好適な実施例においては、マニホルド３４は、中央
開口３８（第３図、第４図参照）を画成する中央ハブ３
６と、排除棒３２の上端を中央ハブ３６に接続する、複
数の径方向に伸びた中空筒状のベーンもしくは羽根４０
とがらなっている。中央ハブ３６は、羽根４０の数と一
致した多数の穴即ち入口孔４２を備えている。羽根４ｏ
の内端は、中央ハブ３６に固定されるのに適しており、
第２図から最も分かるように、入口孔４２が羽根４ｏの
単一水路延長部として役立つようになっている。そして
、入口孔４２の配列は、中央ハブ３６＜第３図、第４図
参照）により画成された中央開口３８に近接して、該中
央開口３８の回りに円周方向に隔置されるようになって
いる。以下の記載から容易に明白となる理由のため、各
入口孔４２は、他の入口孔４２と径方向に対向するよう
に配設されている方が良い。各羽根４゜はその中に形成
された少なくとも１つの出口孔４４を有している。羽根
４ｏのいくっがは、そのような出口孔４４を１つ有し、
該羽根に近接した羽根４ｏは２つの出口孔４４を有して
いる。出口孔４４の数及び位置は、排除棒３２の数及び
設計位置に対応している。排除棒３２は適宜の態様で羽
根４ｏに接続されても良い。しがし、好ましくは、組立
及び分解を容易にするため、それらは互いにねじ接続さ
れた方が良い。いずれにしても、又、図示された詳細な
構造的細部及び形状に必ずしも限定されること無く、マ
ニホルド３４は、それぞれの羽根４０の出口孔４４と流
体連通された入口孔４２を有している。これに対し７て
、出口孔４４は、それぞれの排除棒３２と流体連通され
ている。
再び第２図について述べると、制御装置３０は更に、入
口孔４２と協働して、排除棒３２内への冷却材の流通又
は非流通を制御するための弁手段を含んでいる。更に詳
細には、入口孔４２を選択的に開閉し、それぞれ、冷却
材の流れがそこを通るのを禁止するか、又は入口孔４２
、羽根４０及び出口孔４４を通って排除棒３２内に冷却
材が流通するようにするためのものである。こうして、
入口孔４２を開放することにより、冷却材の初期の排除
は、排除棒３２が冷却材で満たされるにつれて取り除か
れ、それにより、Ｈ／Ｕ比を増大即ち通常の規定水準に
戻す（エネルギスペクトルのシフト）。好適な実施例に
おいては、弁手段は、所定の順序で全ての入口孔４２を
開閉するように作用する、回転自在の中空の弁棒４６の
形態をとっている。しかし、別個の弁が各入口孔４２と
協働することも考えられるだろう。
口孔４２と協働して、排除棒３２内への冷却材の流通又
は非流通を制御するための弁手段を含んでいる。更に詳
細には、入口孔４２を選択的に開閉し、それぞれ、冷却
材の流れがそこを通るのを禁止するか、又は入口孔４２
、羽根４０及び出口孔４４を通って排除棒３２内に冷却
材が流通するようにするためのものである。こうして、
入口孔４２を開放することにより、冷却材の初期の排除
は、排除棒３２が冷却材で満たされるにつれて取り除か
れ、それにより、Ｈ／Ｕ比を増大即ち通常の規定水準に
戻す（エネルギスペクトルのシフト）。好適な実施例に
おいては、弁手段は、所定の順序で全ての入口孔４２を
開閉するように作用する、回転自在の中空の弁棒４６の
形態をとっている。しかし、別個の弁が各入口孔４２と
協働することも考えられるだろう。
弁棒４６は筒状即ち断面が円であり、下部に少なくとも
１つの流通穴即ちオリフィス４８を有し、好ましくは径
方向に互いに対向して２つ有している。
１つの流通穴即ちオリフィス４８を有し、好ましくは径
方向に互いに対向して２つ有している。
弁棒４６は、その下端が中央ハブ３６と一体に形成され
た環状リップ５０上に載置するように装着されている。
た環状リップ５０上に載置するように装着されている。
又、弁棒４６は、その中に形成され、オリフィス４８の
上方に位置すると共に、環状リップ５０の上方の中央ハ
ブ３６に形成された環状フランジ５２と係合する、円周
状の溝を有している。この載置配列は、弁棒４６をマニ
ホルド３４の中央開口３８内で回転できるようにし、弁
棒４６の下部を中央開口３８内にきちんと適合できる寸
法にすると共に、弁棒４６の下部外周面が入口孔４２を
封止できるようにして、弁棒４６が弁閉成位置にあると
きに、そこを通る冷却材の流れを防いでいる。入口孔４
２を介した排除１３２内への冷却材の流れは、弁棒４６
が弁開成位置に回転されたときのみに起こる。その位置
では、第４図に示したようにオリフィス４８が入口孔４
２と一線に並び、図示された実施例での弁操作は、２つ
の入口孔４２（及び最大４本の排除棒３２）のみが、そ
こを通る冷却材の流れに対しいつでも開かれるようにな
っている。それによって、事故による開放、又は単一の
事態又は過渡状態中に起こる反応度の大きな変化に対す
る安全が確保できる。更に、このような弁操作は、作業
者に対し、運転サイクルの間の予期せぬ出力の傾斜を緩
和することができる大きな柔軟性を与える。
上方に位置すると共に、環状リップ５０の上方の中央ハ
ブ３６に形成された環状フランジ５２と係合する、円周
状の溝を有している。この載置配列は、弁棒４６をマニ
ホルド３４の中央開口３８内で回転できるようにし、弁
棒４６の下部を中央開口３８内にきちんと適合できる寸
法にすると共に、弁棒４６の下部外周面が入口孔４２を
封止できるようにして、弁棒４６が弁閉成位置にあると
きに、そこを通る冷却材の流れを防いでいる。入口孔４
２を介した排除１３２内への冷却材の流れは、弁棒４６
が弁開成位置に回転されたときのみに起こる。その位置
では、第４図に示したようにオリフィス４８が入口孔４
２と一線に並び、図示された実施例での弁操作は、２つ
の入口孔４２（及び最大４本の排除棒３２）のみが、そ
こを通る冷却材の流れに対しいつでも開かれるようにな
っている。それによって、事故による開放、又は単一の
事態又は過渡状態中に起こる反応度の大きな変化に対す
る安全が確保できる。更に、このような弁操作は、作業
者に対し、運転サイクルの間の予期せぬ出力の傾斜を緩
和することができる大きな柔軟性を与える。
弁棒４６上には、上部炉心板（図示せず）が燃料集合体
１０上に下降するにつれて、ばね５６を圧縮する穴あき
抑え板５４が摺動自在に設けられている。ばね５６は、
弁棒４６に巻かれ、且つ抑え板５４とマニホルド３４の
中央ハブ３６との間に介在されており、制御装置３０が
、上昇して流れる冷却材の力によって燃料集合体１０か
ら離れないようにする。第２図に略示したように、抑え
板５４上には、上述したような入口孔４２を開閉する方
向に弁棒４６を回転するための従来手段をあられした、
モータ５８、バッテリ６０及び送受信器６２が支持され
ている６モータ５８は、弁棒４６に固定されたリング歯
車６６とかみ合ったスブロゲット車６４を駆動する。外
部がち作業者は送受信器６２に信号〈電磁、ラジオ又は
超短波）を送る。
１０上に下降するにつれて、ばね５６を圧縮する穴あき
抑え板５４が摺動自在に設けられている。ばね５６は、
弁棒４６に巻かれ、且つ抑え板５４とマニホルド３４の
中央ハブ３６との間に介在されており、制御装置３０が
、上昇して流れる冷却材の力によって燃料集合体１０か
ら離れないようにする。第２図に略示したように、抑え
板５４上には、上述したような入口孔４２を開閉する方
向に弁棒４６を回転するための従来手段をあられした、
モータ５８、バッテリ６０及び送受信器６２が支持され
ている６モータ５８は、弁棒４６に固定されたリング歯
車６６とかみ合ったスブロゲット車６４を駆動する。外
部がち作業者は送受信器６２に信号〈電磁、ラジオ又は
超短波）を送る。
引き続いて送受信器６２は、モータ５８を駆動すること
により弁棒４６を回転させる。あるいは、モータ５８は
、計装管２０（第１図）を介して燃料集合体１ｏの中央
に近づくことのできる炉内ボタン６８によっても作動さ
れることができる。
により弁棒４６を回転させる。あるいは、モータ５８は
、計装管２０（第１図）を介して燃料集合体１ｏの中央
に近づくことのできる炉内ボタン６８によっても作動さ
れることができる。
案内シンプル１４内の“冷却材の排除が、負の減速材温
度係数を確保するのに十分でなく、冷却材の選択的排除
が、出力を整形制御するのに不十分であるかも知れない
という程度まで、この発明は更に、可燃性毒物の利用を
考えている。更に明確には、各排除棒３２は好ましくは
初期に可燃性毒物ガス、好ましくはＨｅ’で満たされて
おり、そのガスは、入口孔４２が開放して排除棒３２内
に冷却材を流すにつれて、放出される。以上述べたよう
な明確な弁操作により、ガスは２つの入口孔４２（最大
束本の排除棒３２）のみを介していっでも抜は出すこと
がてき、こうして安全性の諸問題を軽減する。
度係数を確保するのに十分でなく、冷却材の選択的排除
が、出力を整形制御するのに不十分であるかも知れない
という程度まで、この発明は更に、可燃性毒物の利用を
考えている。更に明確には、各排除棒３２は好ましくは
初期に可燃性毒物ガス、好ましくはＨｅ’で満たされて
おり、そのガスは、入口孔４２が開放して排除棒３２内
に冷却材を流すにつれて、放出される。以上述べたよう
な明確な弁操作により、ガスは２つの入口孔４２（最大
束本の排除棒３２）のみを介していっでも抜は出すこと
がてき、こうして安全性の諸問題を軽減する。
制御装置３０をサイクル終了後に再利用できるようにす
るため、好適な実施例では、各排除棒３２がその下端に
位置した補充弁７０を備えている。排除棒３２を廃棄す
るよりむしろ再利用できるということに起因するコスト
救済に加えて、再充満用補充弁７０は最後の出力分布調
整を可能にする。排除棒３２が現場で再充満可能なため
、独特の毒物装入を、制御装置３０が燃料集合体１０上
に位置されるときまで遅らすことができる。
るため、好適な実施例では、各排除棒３２がその下端に
位置した補充弁７０を備えている。排除棒３２を廃棄す
るよりむしろ再利用できるということに起因するコスト
救済に加えて、再充満用補充弁７０は最後の出力分布調
整を可能にする。排除棒３２が現場で再充満可能なため
、独特の毒物装入を、制御装置３０が燃料集合体１０上
に位置されるときまで遅らすことができる。
第１図は従来の燃料集合体並びにその上に支持されたこ
の発明による減速材制御装置及び燃料集合体の案内シン
プルに挿入される排除棒を示す正面図であり、後者は垂
直方向に短縮した形で示されると共に、その上部ノズル
の一部は減速材制御装置を明示するため取り除いて示さ
れている。第２図は燃料集合体から取り除かれた減速材
制御装置を一部断面で示す拡大正面図、第３図は第２図
の減速材制御装置の３−３線による断面図、第４図は第
２図の減速材制御装置の４−４線による断面図である。 １０・・・燃料集合体 １８・・・燃料棒３０・
・・減速材制御装置 ３２・・・排除棒３４・・・マ
ニホルド ４２・・・入口孔４４・・・出口孔
４６・・・弁棒（弁手段）特許出願人 ウェ
スチングハウス・エレクトリック・コーポレーション
の発明による減速材制御装置及び燃料集合体の案内シン
プルに挿入される排除棒を示す正面図であり、後者は垂
直方向に短縮した形で示されると共に、その上部ノズル
の一部は減速材制御装置を明示するため取り除いて示さ
れている。第２図は燃料集合体から取り除かれた減速材
制御装置を一部断面で示す拡大正面図、第３図は第２図
の減速材制御装置の３−３線による断面図、第４図は第
２図の減速材制御装置の４−４線による断面図である。 １０・・・燃料集合体 １８・・・燃料棒３０・
・・減速材制御装置 ３２・・・排除棒３４・・・マ
ニホルド ４２・・・入口孔４４・・・出口孔
４６・・・弁棒（弁手段）特許出願人 ウェ
スチングハウス・エレクトリック・コーポレーション
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 燃料棒の配列を含み、該燃料棒が使用時に、該燃料棒に
沿って流れる減速冷却材によって冷却されるようになっ
ている、核燃料集合体の反応度制御装置において、前記
反応度制御装置が、 （ａ）前記燃料棒間に挿入されるようになっている中空
排除棒であって、該排除棒に関係する所定の体積の減速
冷却材を排除することにより、既定の水準から水素／燃
料比を減少させるようにする複数の前記中空排除棒と、 （ｂ）前記燃料集合体上に支持されるように適合される
と共に、複数の入口孔及び複数の出口孔を有し、各入口
孔が少なくとも１つの出口孔と流体連通し、各出口孔が
前記中空排除棒の１つと流体連通したマニホルドと、 （ｃ）前記マニホルドの入口孔と協働して、前記排除棒
内に減速冷却材を流すか流さないかを制御する弁手段で
あって、該弁手段は、減速冷却材が前記入口孔及び出口
孔を通って前記関係した排除棒内に流てるのを許容する
ことにより、減速冷却材の体積を増加すると共に、水素
／燃料比を既定の水準に戻すように作動可能である前記
弁手段と、を備えることを特徴とする核燃料集合体の反
応度制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US623744 | 1984-06-22 | ||
| US06/623,744 US4657726A (en) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | Moderator control apparatus for a nuclear reactor fuel assembly |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114594A true JPS6114594A (ja) | 1986-01-22 |
| JPH0545154B2 JPH0545154B2 (ja) | 1993-07-08 |
Family
ID=24499245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60134474A Granted JPS6114594A (ja) | 1984-06-22 | 1985-06-21 | 核燃料集合体の反応度制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4657726A (ja) |
| JP (1) | JPS6114594A (ja) |
| DE (1) | DE3522317A1 (ja) |
| GB (1) | GB2160698B (ja) |
| IT (1) | IT1184241B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4728480A (en) * | 1985-02-12 | 1988-03-01 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus and method for refurbishing a spectral shift mechanism for a nuclear reactor fuel assembly |
| US4683103A (en) * | 1985-02-12 | 1987-07-28 | Westinghouse Electric Corp. | Spectral shift apparatus and method for a nuclear reactor fuel assembly |
| EP0300745A3 (en) * | 1987-07-23 | 1990-02-07 | Mitsubishi Atomic Power Industries, Inc | Reactivity control method of light-water cooled, lightwater moderated nuclear reactor core and apparatus therefor |
| US5167906A (en) * | 1990-10-01 | 1992-12-01 | Energy Control And Development Co. | Apparatus for increasing fuel efficiency in nuclear reactors |
| US5075069A (en) * | 1990-10-01 | 1991-12-24 | Energy Control Development, Inc. | Method and apparatus for increasing fuel efficiency in nuclear reactors |
| US5200138A (en) * | 1991-08-05 | 1993-04-06 | Westinghouse Electric Corp. | Spectral shift-producing subassembly for use in a nuclear fuel assembly |
| DE19812112C2 (de) * | 1998-03-19 | 2002-11-28 | Framatome Anp Gmbh | Steuerelement für einen Druckwasserreaktor |
| US20050207524A1 (en) * | 2002-07-18 | 2005-09-22 | Framatome Anp Gmbh | Method for preparing a built-in part of a fuel element of a pressurized water nuclear reactor for disposal, and corresponding conditioned built-in part |
| US7995701B2 (en) * | 2008-05-21 | 2011-08-09 | Westinghouse Electric Company Llc | Nuclear core component hold-down assembly |
| CN103956191B (zh) * | 2014-03-17 | 2017-04-26 | 中广核研究院有限公司 | 核堆芯部件压制组件及核反应堆燃料组件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58171695A (ja) * | 1982-03-11 | 1983-10-08 | ウエスチングハウス エレクトリツク コ−ポレ−シヨン | スペクトルシフト原子炉装置 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB916324A (en) * | 1958-04-25 | 1963-01-23 | Rolls Royce | Improvements in or relating to nuclear reactors |
| GB929838A (en) * | 1959-12-07 | 1963-06-26 | Nuclear Power Plant Co Ltd | Improvements in and relating to nuclear reactors |
| GB954101A (en) * | 1961-11-28 | 1964-04-02 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear reactors |
| US3206926A (en) * | 1962-04-19 | 1965-09-21 | Hiller Aircraft Company Inc | Development and augmentation of intermittent thrust producing fluid flows |
| GB1112346A (en) * | 1963-12-02 | 1968-05-01 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements relating to nuclear reactors |
| GB1029712A (en) * | 1964-02-11 | 1966-05-18 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear reactors |
| US3508582A (en) * | 1968-03-11 | 1970-04-28 | Sun Oil Co | Selective coupling apparatus |
| LU56354A1 (ja) * | 1968-04-05 | 1968-10-04 | ||
| US3629068A (en) * | 1968-08-08 | 1971-12-21 | Nasa | Gaseous control system for nuclear reactors |
| GB1233832A (ja) * | 1969-05-09 | 1971-06-03 | ||
| DE1926344C3 (de) * | 1969-05-23 | 1975-12-11 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Einrichtung zur Reaktivitätsregelung von leicht wassergekühlten Atomreaktoren |
| US3624241A (en) * | 1970-02-10 | 1971-11-30 | Nasa | Method and apparatus for controlling thermal nuclear reactors |
| GB1358984A (en) * | 1970-06-12 | 1974-07-03 | British Nuclear Design Constr | Nuclear reactors |
| DE2434226A1 (de) * | 1971-11-30 | 1976-02-05 | Kraftwerk Union Ag | Vorrichtung zur reaktivitaetsregelung von kernreaktoren |
| DE2159196A1 (de) * | 1971-11-30 | 1973-06-07 | Siemens Ag | Verfahren zur reaktivitaetsregelung von kernreaktoren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| GB1511494A (en) * | 1974-08-20 | 1978-05-17 | Atomic Energy Authority Uk | Nuclear reactor fuel elements |
| US4058960A (en) * | 1976-08-17 | 1977-11-22 | Pavel Mikhailovich Movshovich | Distributing device for supplying compressed air to chambers of apparatus for making self-twisted product |
-
1984
- 1984-06-22 US US06/623,744 patent/US4657726A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-06-04 GB GB08514092A patent/GB2160698B/en not_active Expired
- 1985-06-20 IT IT21222/85A patent/IT1184241B/it active
- 1985-06-21 JP JP60134474A patent/JPS6114594A/ja active Granted
- 1985-06-21 DE DE19853522317 patent/DE3522317A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58171695A (ja) * | 1982-03-11 | 1983-10-08 | ウエスチングハウス エレクトリツク コ−ポレ−シヨン | スペクトルシフト原子炉装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4657726A (en) | 1987-04-14 |
| GB2160698B (en) | 1988-03-16 |
| IT8521222A0 (it) | 1985-06-20 |
| DE3522317A1 (de) | 1986-01-02 |
| GB8514092D0 (en) | 1985-07-10 |
| IT1184241B (it) | 1987-10-22 |
| GB2160698A (en) | 1985-12-24 |
| JPH0545154B2 (ja) | 1993-07-08 |
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