JPS61243393A - Boiling water type reactor - Google Patents

Boiling water type reactor

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JPS61243393A
JPS61243393A JP60084567A JP8456785A JPS61243393A JP S61243393 A JPS61243393 A JP S61243393A JP 60084567 A JP60084567 A JP 60084567A JP 8456785 A JP8456785 A JP 8456785A JP S61243393 A JPS61243393 A JP S61243393A
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cluster
reactor
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type control
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子炉圧力容器内の炉内構造物を改良した沸
騰水型原子炉に係り、特にクラスタ型制御棒を炉心の下
方から出し入れできるようにした沸III水型原子炉に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a boiling water nuclear reactor in which the reactor internals in the reactor pressure vessel are improved, and in particular, cluster type control rods can be inserted and removed from the bottom of the reactor core. The present invention relates to a boiling point III water reactor.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

一般に軽水型原子炉は制御棒駆動機構を駆動させて制御
棒を炉心に出し入れ操作し、炉心の反応痕を制御してい
る。
Generally, light water reactors operate a control rod drive mechanism to move the control rods in and out of the reactor core, thereby controlling reaction traces in the reactor core.

従来の沸騰水型原子炉においては、原子炉圧力容器内に
4体−組の各燃料集合体が多数組装荷されて炉心が構成
される一方、隣り合う4体−組の燃料集合体により構成
される十字形の間隙に横断面十字形の制御棒が上下方向
に移動自在に支持され、炉心に出し入れされる。制御棒
を炉心から引抜く場合には、制御棒は下方向に駆動され
、そのス1−〇−ク下限まで移動されると、全引抜状態
となる。逆に、制御棒を炉心に挿入する場合には、制御
棒は上方向に駆動され、そのストローク上限まで移動さ
せると全挿入状態となる。
In a conventional boiling water reactor, a reactor core is constructed by loading a large number of four fuel assemblies into the reactor pressure vessel, while the core is composed of four adjacent fuel assemblies. A control rod, which has a cross-shaped cross section, is supported in the cross-shaped gap so as to be movable in the vertical direction, and is moved in and out of the reactor core. When withdrawing the control rod from the reactor core, the control rod is driven downward, and when it is moved to the lower limit of its stroke, it becomes fully withdrawn. Conversely, when inserting a control rod into the reactor core, the control rod is driven upward, and when it is moved to its stroke upper limit, it becomes fully inserted.

従来の沸騰水型原子炉は第12図に概略的に示ず炉内構
造を有し、原子炉圧力容器1内に円筒状の炉心シュラウ
ド2が収容され、この炉心シュラウド2内に4体−組の
燃料集合体3が配設されて炉心4が構成される。上記各
燃料集合体3は炉心シュラウド2に取付けられた炉心支
持板5および上部格子板6により上下部が支持される。
A conventional boiling water reactor has an internal structure not shown schematically in FIG. A reactor core 4 is constructed by disposing a set of fuel assemblies 3. Each of the fuel assemblies 3 is supported at its upper and lower parts by a core support plate 5 and an upper grid plate 6 attached to the core shroud 2.

一方、原子炉圧力容器1の底部には、多数の制御棒駆動
i構ハウジング(以下、CRDハウジングという。)7
が取付けられ、このCRDハウジング7内にi!11i
ll棒駆動機構8が設けられる。上記CRDハウジング
7の頂部に乗る形で制御棒案内管9が立設され、このシ
リ御棒案内管9の頂部は炉心支持板5により保持されて
いる。そして、制御棒案内管9の頂部に、燃料支持金具
10が嵌込み支持されており、この燃料支持金具10は
4体−組の各燃料集合体3の下端を支持している。
On the other hand, at the bottom of the reactor pressure vessel 1, there are many control rod drive i-structure housings (hereinafter referred to as CRD housings) 7.
is installed inside this CRD housing 7. 11i
A ll rod drive mechanism 8 is provided. A control rod guide tube 9 is erected on the top of the CRD housing 7, and the top of the control rod guide tube 9 is held by the core support plate 5. A fuel support fitting 10 is fitted and supported at the top of the control rod guide tube 9, and this fuel support fitting 10 supports the lower end of each of the four fuel assemblies 3.

また、制御棒駆動機構8にはカップリング機構11を介
して十字形制御棒12が着脱自在に連結され、制御棒駆
動機構8の駆動により、制御棒12は制御棒案内管9内
を案内されながら、第13図に示すように4体−組の各
燃料集合体3.3間の十字状間隙14を上下に駆動され
る。第13図には十字形制御棒12の断面内部や燃料集
合体3の所面内部構造は省略されている。
Further, a cross-shaped control rod 12 is detachably connected to the control rod drive mechanism 8 via a coupling mechanism 11, and the control rod 12 is guided within the control rod guide tube 9 by the drive of the control rod drive mechanism 8. At the same time, as shown in FIG. 13, the fuel assemblies 3.3 are driven up and down through the cross-shaped gaps 14 between the four fuel assemblies 3.3. In FIG. 13, the cross-sectional interior of the cruciform control rod 12 and some internal structures of the fuel assembly 3 are omitted.

従来の十字形制御棒12は第14図に示すように構成さ
れ、横断面十字状をなすタイロッド15の頂部および下
部に操作ハンドル16およびスピードリミッタ17が固
定されて制御棒の骨格が形成される。タイロッド15の
各突脚には深いU字状断面を有するシース18が取付け
られ、このシース18内に複数の中性子吸収棒19が列
状に収納される構造になっている。制御棒12の下端に
はカップリングソケット20が備えられ、このカップリ
ングソケット20は制御棒12を制御棒駆vJtil横
8に連結するカップリング機構11を構成している。制
御棒12は可動ハンドル21により制御棒駆動機構8と
着脱できる構造となっている。
A conventional cruciform control rod 12 is constructed as shown in FIG. 14, and an operating handle 16 and a speed limiter 17 are fixed to the top and bottom of a tie rod 15 having a cruciform cross section to form the skeleton of the control rod. . A sheath 18 having a deep U-shaped cross section is attached to each protruding leg of the tie rod 15, and a plurality of neutron absorption rods 19 are housed in a row within this sheath 18. A coupling socket 20 is provided at the lower end of the control rod 12, and this coupling socket 20 constitutes a coupling mechanism 11 that connects the control rod 12 to the control rod drive lateral 8. The control rod 12 has a structure that allows it to be attached to and detached from the control rod drive mechanism 8 by means of a movable handle 21.

制御棒12の操作ハンドル16とスピードリミッタ17
にはそれぞれ案内ローラ22.22が取付tjられ、制
御棒12のスムーズな上下動を案内している。
Operation handle 16 of control rod 12 and speed limiter 17
Guide rollers 22 and 22 are respectively attached to guide the control rod 12 in vertical movement.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

従来の沸騰水型原子炉において、十字形をなす制御棒1
2は4体−組の燃料集合体3間の間隙内を上下方向に駆
動させて炉出力を制御している。
In a conventional boiling water reactor, a cross-shaped control rod 1
2 controls the reactor output by driving vertically within the gap between the four fuel assemblies 3.

そして、炉心燃料の取出燃焼度を増加させようどすると
、より反応度の高い制御棒12が必要になる。しかしな
がら、4体−組の燃料集合体3.3間の間隙内に十字形
制御棒12を挿入するタイプの原子炉では、制御棒自体
の反応度を増加させても、制御棒12は各燃料集合体3
.3の片側に位四されるため、制御棒反応のぎきかだ(
作用のしかた)が不均一でにふくなる。この関係から、
制御棒の反応のききがたを増加させるために、燃料集合
体内に中性子吸収棒を均等に配分する方法が考慮されて
いる。
If an attempt is made to increase the extraction burnup of core fuel, control rods 12 with higher reactivity will be required. However, in a nuclear reactor of the type in which the cruciform control rods 12 are inserted into the gaps between the four fuel assemblies 3.3, even if the reactivity of the control rods themselves is increased, the control rods 12 are aggregate 3
.. The control rod reaction is critical because it is placed on one side of 3.
(method of action) is uneven and stale. From this relationship,
In order to increase the intensity of control rod reactions, methods of evenly distributing neutron absorbing rods within a fuel assembly are being considered.

理論的には、十字形制御棒に収容される各中性子吸収棒
の総断面積と等しい断面の中性子吸収棒を4体−組の燃
料集合体の中に均等に配分すると、約1.3倍の反応度
が得られることが知られており、このような制御棒はク
ラスタ型制御棒として加圧木型原子炉に用いられている
。加圧水型原子炉ではクラスタ型制御棒を炉心の上方か
ら出し入れするようになっている。
Theoretically, if neutron-absorbing rods with a cross section equal to the total cross-sectional area of each neutron-absorbing rod housed in a cruciform control rod are evenly distributed among four fuel assemblies, approximately 1.3 times It is known that a reactivity of 100% can be obtained, and such control rods are used as cluster-type control rods in pressurized wooden reactors. In pressurized water reactors, cluster control rods are inserted and removed from the top of the reactor core.

しかしながら、沸騰水型原子炉においては、炉心の上方
に気水分離器や蒸気乾燥器が配設されているため、加圧
水型原子炉と同様に、炉心の上方からクラスタ型制御棒
を出し入れしようとすると、気水分離器や蒸気乾燥器の
存在が邪魔になり、技術的困難性を伴う。
However, in a boiling water reactor, a steam separator and a steam dryer are installed above the reactor core. In this case, the presence of a steam separator and a steam dryer becomes an obstacle and is accompanied by technical difficulties.

さらに、沸騰水型原子炉では、炉心で多面の蒸気が発生
しており、この蒸気の上昇流に逆らってクラスタ型制御
棒を上方から緊急挿入しようとすると、上昇蒸気流の抵
抗に打ら勝つだけの下向きの力が必要になる。また、ク
ラスタ型制御棒は、多数の中性子吸収棒が垂設され、各
中性子吸収棒が上昇蒸気流中に晒されるため、蒸気の流
れの中で流体撮動を起す恐れがある。
Furthermore, in a boiling water reactor, steam is generated from many planes in the reactor core, and if an attempt is made to emergency insert a cluster control rod from above against the upward flow of steam, the resistance of the upward steam flow will be overcome. A downward force of just as much force is required. In addition, in the cluster type control rod, a large number of neutron absorption rods are installed vertically, and each neutron absorption rod is exposed to the rising steam flow, so there is a risk that fluid photography may occur in the steam flow.

また、沸騰水型原子炉は冷却材が炉心を通る間に加熱さ
れ、沸a するので、炉心上部のボイド率が高く、減速
材としての水の割合が小さいので、高速中性子の減速作
用が弱く、このため熱く低速)中性子束密度が減少し、
炉心の出力が小さくなっている。この状態で炉心の上方
向からクラスタ型i!+1111棒を挿入すると、炉心
上部の出力がさらに低下し、炉心の出力分布にその軸方
向で大きな歪が生じる。
In addition, in a boiling water reactor, the coolant is heated while passing through the core and boils, so the void ratio in the upper part of the core is high and the proportion of water as a moderator is small, so the moderating effect of fast neutrons is weak. , so the neutron flux density (hot and slow) decreases,
The power output of the reactor core is decreasing. In this state, the cluster type i! Inserting the +1111 rod further reduces the power in the upper part of the core, causing a large distortion in the power distribution of the core in its axial direction.

炉心出力分布の歪みを回避させるためには、クラスタ型
制御棒を炉心の下方向から挿入させる必要がある。しか
しながら、クラスタ型制御棒は各中性子吸収棒が分散さ
れた状態で外部に露呈しており、十字形制御棒のように
充分な剛性ノコを備えておらず、1本1本の中性子吸収
棒の剛性が小さい。このため、クラスタ型制御棒をスム
ーズに上向き駆動させることが困難で、特に、緊急挿入
時にはクラスタ型制御棒の各中性子吸収棒が炉心構成部
材等に当接して座屈を生じたり、炉心に装荷された燃料
集合体内に挿入することは非常に困難であった。
In order to avoid distortion of the core power distribution, it is necessary to insert cluster type control rods from below the core. However, cluster-type control rods have each neutron-absorbing rod dispersed and exposed to the outside, and are not equipped with sufficient rigidity saws like cross-shaped control rods. Low rigidity. For this reason, it is difficult to smoothly drive the cluster type control rods upward, and in particular, during emergency insertion, each neutron absorption rod of the cluster type control rods may come into contact with core components, etc., causing buckling, or It was very difficult to insert the fuel into the fuel assembly.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、クラ
スタ型制御棒を炉心の下方から円滑かつスムーズに挿入
させ得るようにして、緊急挿入時にも中性子吸収棒に座
屈や損傷を生じさせることがない沸騰水型原子炉を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and allows the cluster-type control rods to be smoothly and smoothly inserted from below the reactor core, thereby preventing buckling or damage to the neutron absorption rods even during emergency insertion. The purpose is to provide a boiling water reactor that does not

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上述した目的を達成するために、本発明に係る沸騰水型
原子炉は、炉心を内蔵した原子炉圧力容器と、この原子
炉圧ツノ容置の底部に取付けられた複数の制御棒駆動機
構と、上記制御棒駆動機構により炉心の下方から挿入あ
るいは引抜操作されるクラスタ型i!11制御棒と、こ
のクラスタ型制御棒の移動を案内する案内板を設け′、
かつ上記クラスタ型制御棒を収容可能な下部クラスタ案
内構造物と、前記炉心に装荷される燃料集合体とを有し
、上記燃料集合体は、燃料ヂャンネル内に収容される燃
料バンドルに、前記クラスタ型制御棒の中性子吸収棒の
挿入・引抜きを案内するガイドデユープA複数本分散配
置したことを特徴とするらのである。
In order to achieve the above-mentioned object, a boiling water nuclear reactor according to the present invention includes a reactor pressure vessel containing a reactor core, a plurality of control rod drive mechanisms attached to the bottom of the reactor pressure horn vessel, and a reactor pressure vessel containing a reactor core. , a cluster type i! that is inserted or withdrawn from below the reactor core by the control rod drive mechanism described above. 11 control rods and a guide plate to guide the movement of the cluster type control rods.
and a lower cluster guide structure capable of accommodating the cluster-type control rods, and a fuel assembly loaded in the reactor core, the fuel assembly including the clusters in the fuel bundles accommodated in the fuel channel. It is characterized in that a plurality of guide duplexes A are distributed and arranged to guide the insertion and withdrawal of the neutron absorption rod of the mold control rod.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明に係る沸騰水型原子炉の一実施例について
添付図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a boiling water nuclear reactor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は沸騰水型原子炉の炉内構造を示す概略図であり
、図中符号30は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器を示
寸。原子炉圧ツノ容器30の下鏡には複数の制御棒駆動
機構ハウジング(CRDハウジング)31が一体に取付
けられる。CRDハウジング31は制御棒駆!l!II
tI!1構32を支持する一方、CRDハウジングの頂
部は原子炉圧力容器30内に入り、その上に下部クラス
タ案内構造物33が載置されている。下部クラスタ案内
構造物33は角筒状をなし、内部にクラスタ型制御棒3
4を昇降自在に収容している。クラスタ型制御棒34は
カップリング機構35を介して制御棒駆#J′/11横
32のピストンチューブ32aにWlli自在に連結さ
れる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the internal structure of a boiling water reactor, and reference numeral 30 in the figure indicates the reactor pressure vessel of the boiling water reactor. A plurality of control rod drive mechanism housings (CRD housings) 31 are integrally attached to the lower mirror of the reactor pressure horn vessel 30. CRD housing 31 is a control rod drive! l! II
tI! The top of the CRD housing extends into the reactor pressure vessel 30 and has a lower cluster guide structure 33 mounted thereon. The lower cluster guide structure 33 has a rectangular tube shape, and has a cluster type control rod 3 inside.
4 can be raised and lowered freely. The cluster type control rod 34 is freely connected to the piston tube 32a on the side 32 of control rod drive #J'/11 via a coupling mechanism 35.

一方、下部クラスタ案内構造物33の上部は炉心支持板
36に支持されてその上下部が固定される。下部クラス
タ案内構造物33の内部には複数の案内板37が軸方向
に適宜間隔をおいて多段構造に保持され、その側面には
冷却材(冷却水)が流れ込むように複数の開口33aを
備えている。
On the other hand, the upper part of the lower cluster guide structure 33 is supported by a core support plate 36, and its upper and lower parts are fixed. Inside the lower cluster guide structure 33, a plurality of guide plates 37 are held in a multi-stage structure at appropriate intervals in the axial direction, and the side surfaces thereof are provided with a plurality of openings 33a through which coolant (cooling water) flows. ing.

また、炉心支持板36に保持された下部クラスタ案内構
造物33の頂部に、炉心38を構成する燃料集合体39
が載置される。燃料集合体39の上端部には上部格子板
40に支持され、この結果、複数の燃料集合体39は原
子炉圧力容器30内の炉心部に装架される。燃料集合体
39は角筒状をなり燃料チャンネル41を有し、この燃
料チャンネル41内に核燃料を収納した多数本の燃料ピ
ン42と、各燃料ピン42を束ねる上下のタイプレート
43,44と、複数本のガイドチューブ(ガイドシンプ
ル)45とを収容している。ガイドデユープ45は上部
クラスタ案内構造物として構成され、第2図に示すよう
に多数本の燃料ビン42間に分散状態で配置され、その
下端部は下方に向ってラッパ状に拡開され、クラスタ型
制御棒34の挿入ガイドを構成している。また、多数の
燃料ピン42は上下のタイプレート43.44で束ねら
れて燃料バンドルを構成している。
Further, a fuel assembly 39 constituting the reactor core 38 is mounted on the top of the lower cluster guide structure 33 held by the core support plate 36.
is placed. The upper ends of the fuel assemblies 39 are supported by an upper lattice plate 40 , and as a result, the plurality of fuel assemblies 39 are mounted in the reactor core within the reactor pressure vessel 30 . The fuel assembly 39 has a rectangular tube shape and has a fuel channel 41, a large number of fuel pins 42 storing nuclear fuel in the fuel channel 41, and upper and lower tie plates 43, 44 that bundle the fuel pins 42, A plurality of guide tubes (guide simple) 45 are accommodated. The guide duplex 45 is configured as an upper cluster guide structure, and as shown in FIG. 2, it is arranged in a dispersed manner between a large number of fuel bottles 42, and its lower end is expanded downward in a trumpet shape, forming a cluster type. It constitutes an insertion guide for the control rod 34. Further, a large number of fuel pins 42 are bundled by upper and lower tie plates 43, 44 to form a fuel bundle.

ところで、クラスタ型制御棒34は第3図および第4図
に示すように構成され、下端のカップリング機構35と
一体に形成された結合ヘッド46からプレート状の結合
部材47が放射状に延設され、これらの結合部材47に
中性子吸収棒48の下端部が保持され、結合される。中
性子吸収棒48は第2図に示されたガイドチューブ45
にそれぞれ対応して複数本が配置され、上記ガイドチュ
ーブ45内に案内されて昇降せしめられる。ガイトチ1
−145の頂部は開放されており、中性子吸収棒48の
挿入・引抜きに伴うガイドチューブ45内への冷却材の
動きを妨げない構造となっている。
By the way, the cluster type control rod 34 is constructed as shown in FIGS. 3 and 4, and a plate-shaped coupling member 47 extends radially from a coupling head 46 formed integrally with the coupling mechanism 35 at the lower end. , the lower end of the neutron absorption rod 48 is held and coupled to these coupling members 47. The neutron absorption rod 48 is attached to the guide tube 45 shown in FIG.
A plurality of guide tubes are arranged in correspondence with each other, and are guided into the guide tube 45 and raised and lowered. Gaitochi 1
The top of -145 is open, and has a structure that does not impede the movement of the coolant into the guide tube 45 when the neutron absorption rod 48 is inserted or withdrawn.

また、下部クラスタ案内構造物33に保持された案内板
37は第5図に示ずようにクラスタ型制御棒34を通り
ことができる案内窓49を備えており、この案内窓49
に案内されてクラスタ型制御棒33が上下動せしめられ
る。したがって、クラスタ型制御棒33を炉心38の下
方から出し入れしても、クラスタ型11J III棒3
3の各中性子吸収棒48は燃料集合体39内にスムーズ
に案内される。
Further, the guide plate 37 held by the lower cluster guide structure 33 is provided with a guide window 49 through which the cluster type control rod 34 can pass, as shown in FIG.
The cluster type control rod 33 is moved up and down by being guided by. Therefore, even if the cluster type control rods 33 are inserted or removed from the bottom of the reactor core 38, the cluster type 11J III rods 3
Each of the three neutron absorbing rods 48 is smoothly guided into the fuel assembly 39.

なお、第3図および第4図においては、中性子吸収棒4
8を24本配設したクラスタ型制御棒33を示している
が、中性子吸収棒48は燃料集合体39内にほぼ均等に
配設されればよく、24本に限定されない。
In addition, in FIGS. 3 and 4, the neutron absorption rod 4
Although the cluster type control rod 33 is shown in which 24 neutron absorption rods 48 are arranged, the number of neutron absorption rods 48 is not limited to 24 as long as they are arranged approximately evenly within the fuel assembly 39.

次に、本発明の変形例について説明する。Next, a modification of the present invention will be described.

第1図に示された沸騰水型原子炉の炉内構造においては
、1つの下部クラスタ案内構造物33の頂部に1体の燃
料集合体39を配置した例を示したが、第6図の変形例
に示された沸騰水型原子炉においては、1つの下部クラ
スタ案内構造物33Aの頂部に燃料支持金具50を1体
配設し、かっこの燃料支持金具50上に4体の燃料集合
体51を配置し、第7図に示すように、4体の燃料集合
体51が組をなすように構成したものである。
In the reactor internal structure of the boiling water reactor shown in FIG. 1, an example was shown in which one fuel assembly 39 was arranged on the top of one lower cluster guide structure 33, but as shown in FIG. In the boiling water reactor shown in the modified example, one fuel support fitting 50 is disposed on the top of one lower cluster guide structure 33A, and four fuel assemblies are placed on the fuel support fitting 50 of the bracket. 51, and as shown in FIG. 7, four fuel assemblies 51 are arranged in a set.

4体−組の燃料集合体51の頂部には、ヂャンネルファ
スナ52が取付けられ、隣接する各燃料集合体51が互
いに保持され、かつ4体−組の燃料集合体51は上部格
子板40の一格子内に配置される。
Channel fasteners 52 are attached to the tops of the four fuel assemblies 51 to hold the adjacent fuel assemblies 51 together, and the four fuel assemblies 51 are attached to the top of the upper grid plate 40. Arranged within a grid.

一方、前記燃料支持金具50は第8図に示すようにブロ
ック構造に構成され、内部にクラスタ型t、1IIIl
棒34の各中性子吸収棒48を案内する案内多孔板54
が取付けられている。この案内多孔板54に形成される
ガイド孔55に案内されてクラスタ型制御棒34の挿入
・引抜きが案内さ゛れる。
On the other hand, the fuel support fitting 50 has a block structure as shown in FIG.
A guide perforated plate 54 that guides each neutron absorption rod 48 of the rod 34
is installed. The insertion and withdrawal of the cluster type control rod 34 is guided by guide holes 55 formed in the guide porous plate 54.

4体−組の燃料集合体51は第9図に承りように、炉心
支持板36の一格子に対応して配設されるとともに、各
燃料集合体51は角筒状の燃料チ11ンネル56内に多
数の燃料ピン42Aと複数のガイドチューブ45Aとを
収容している。各ガイドチューブ45Δは燃料ヂャンネ
ル56の燃料ピン42Aを束ねた燃料バンドル内にほぼ
均一に分散して配置され、上記ガイドチューブ45A内
にクラスタ型制御棒34の各中性子吸収棒48が1本1
木案内される。このクラスタ型制御棒34を案内するた
めに、下部クラスタ案内構造物33Aに多段構造に保持
される案内板37Aは第10図に示すように構成され、
クラスタ型制御棒34を通すことができる案内窓49A
が形成されている。
As shown in FIG. 9, the four fuel assemblies 51 are disposed corresponding to one lattice of the core support plate 36, and each fuel assembly 51 is connected to a rectangular cylindrical fuel channel 56. A large number of fuel pins 42A and a plurality of guide tubes 45A are accommodated therein. Each guide tube 45Δ is arranged to be almost uniformly distributed within a fuel bundle in which fuel pins 42A of a fuel channel 56 are bundled, and each neutron absorption rod 48 of the cluster type control rod 34 is disposed within the guide tube 45A, one neutron absorbing rod 48 of the cluster type control rod 34.
Tree guided. In order to guide this cluster type control rod 34, a guide plate 37A held in a multi-stage structure by the lower cluster guide structure 33A is configured as shown in FIG.
Guide window 49A through which the cluster type control rod 34 can pass
is formed.

しかして、クラスタ型制御棒34は下部クラスタ案内構
造物33Aの多段構造の案内板37Aや各燃料集合体5
1内に収容されたガイドチューブ45Aに案内されるの
で、クラスタ型制御棒34を炉心の下りから挿入・引扱
き操作を行なうことができる。
Therefore, the cluster type control rod 34 is connected to the multi-stage guide plate 37A of the lower cluster guide structure 33A and each fuel assembly 5.
Since the cluster-type control rods 34 are guided by guide tubes 45A housed in the reactor core, the cluster-type control rods 34 can be inserted and handled from the bottom of the reactor core.

その際、クラスタ型制御棒34の各中性子吸収棒48は
燃料集合体51の各燃料ビン42A間にほぼ均一に分散
して挿入されるので、制御棒の反応度を従来の十字形制
御棒より増加させることかで・き、各燃料ビン42Aの
燃焼度を均一にかつ効率よく燃焼させることができる。
At this time, each neutron absorption rod 48 of the cluster type control rod 34 is inserted in a substantially uniformly distributed manner between each fuel bin 42A of the fuel assembly 51, so that the reactivity of the control rod is lower than that of a conventional cruciform control rod. By increasing the burn-up of each fuel bottle 42A, the burn-up of each fuel bottle 42A can be uniformly and efficiently burned.

しかも、クラスタ型制御棒34は炉心38の下方向から
挿入されるので、炉心38内で発生する蒸気の上昇流に
逆らうことなくスムーズに案内され、流体振動の発生を
有効に抑えることができる。
Moreover, since the cluster type control rods 34 are inserted from below the core 38, they are guided smoothly without going against the upward flow of steam generated within the core 38, and the occurrence of fluid vibrations can be effectively suppressed.

また、炉心下部は冷却材のボイド比率が小さいので、冷
IJl材による高速中性子の減速作用が活発に行なわれ
る。したがって、熱中性子密度が大きく、炉心出力が大
きい。このため、炉心38に下方から制御棒34を挿入
することにより、炉心出力制御を効率よく行なうことが
でき、炉心の出力分布の軸方向ひずみを小さくすること
ができる。
In addition, since the void ratio of the coolant is small in the lower part of the core, the cold IJl material actively moderates fast neutrons. Therefore, the thermal neutron density is large and the core power is large. Therefore, by inserting the control rods 34 into the core 38 from below, the core power can be controlled efficiently and the axial distortion in the power distribution of the core can be reduced.

なお、本発明の実施例においては、燃料集合体の頂部を
上部格子板で保持した例を説明したが、上記燃料集合体
を下部クラスタ案内構造物や燃料支持金具に差し込んで
立設させ、自立させることができる。燃料集合体を自立
させた場合には、上部格子板の存在は必ずしも必要では
ない。
In addition, in the embodiment of the present invention, an example was explained in which the top of the fuel assembly was held by the upper grid plate, but the fuel assembly can be inserted into the lower cluster guide structure or fuel support fitting to stand upright and stand on its own. can be done. When the fuel assembly is made to stand on its own, the presence of the upper grid plate is not necessarily required.

また、第1図および第6図には下部クラスタ案内構造物
の頂部を炉心支持板で支持した例について説明したが、
下部クラスタ案内構造物の頂部を膨出させ、隣接する下
部クラスタ案内構造物の頂部が互いに接合するように構
成してもよく、この場合には、下部格子板は不要となる
In addition, although FIGS. 1 and 6 illustrate an example in which the top of the lower cluster guide structure is supported by a core support plate,
The tops of the lower cluster guide structures may be bulged so that the tops of adjacent lower cluster guide structures are joined to each other, in which case the lower grid plate is not required.

さらに、下部クラスタ案内構造物33.33Aからクラ
スタ型υ1tll棒34を外部に容易に取り出し得るよ
うに、クラスタ型制御棒34は中性子吸収棒4Bの頂部
に第11図に示すようなくぼみ60を形成してもよい。
Furthermore, the cluster type control rod 34 forms a recess 60 at the top of the neutron absorption rod 4B as shown in FIG. You may.

このくぼみを形成した中性子吸収棒48のヘッダ61を
図示しないクラスタ制御棒拙み具で把持することにより
、上方に取り出すことができる。
By grasping the header 61 of the neutron absorption rod 48 with the depression formed therein using a cluster control rod removing tool (not shown), it can be taken out upward.

さらにまた、クラスタ型制御棒の中性子吸収棒は、中性
子吸収物質を含んでいればよく、ステンレスチューブや
ニッケル基合金チューブ等の被覆管内にボロンカーバイ
ド(84C)あるいは中性子吸収能力の大きなハフニウ
ムや希土類の酸化物を充填させたものでも、またハフニ
ウムの裸棒でも、さらに銀−インジウム−カドミウム台
金を収容したチューブであってもよい。その際、クラス
タ型制御棒は中性子吸収棒の頂部に含まれる中性子吸収
物質量を残りの部分より少なくしたり、その頂部に中性
子吸収能力の小さな物質を充填させることにより、クラ
スタ型制御棒頂部の中性子吸収能力を小さくすることが
できる。      1本発明の一実施例や変形例では
、クラスタ型制御棒は第1図および第6図に示す全引抜
状態で、中性子吸収棒の先端がガイドチューブ下端より
下方に位置するように設定されているが、全引抜状態で
、中性子吸収棒の先端がガイドチューブ内にわずかに挿
入されるように全長を決定してもよい。
Furthermore, the neutron-absorbing rods of the cluster-type control rods only need to contain a neutron-absorbing substance, such as boron carbide (84C) or hafnium or rare earth metals with high neutron-absorbing capacity, in the cladding tube such as a stainless steel tube or a nickel-based alloy tube. It may be a tube filled with oxide, a bare bar of hafnium, or a tube containing a silver-indium-cadmium base metal. At that time, the cluster type control rod is made by reducing the amount of neutron absorbing material contained in the top part of the neutron absorbing rod compared to the rest of the rod, or by filling the top part with a substance with a small neutron absorption capacity. Neutron absorption capacity can be reduced. 1 In one embodiment or modification of the present invention, the cluster type control rod is set so that the tip of the neutron absorption rod is located below the lower end of the guide tube when the cluster type control rod is fully drawn out as shown in FIGS. 1 and 6. However, the overall length may be determined so that the tip of the neutron absorbing rod is slightly inserted into the guide tube in the fully withdrawn state.

その場合には、ガイドチューブの下端をラッパ構造にす
る必要は必ずしもない。
In that case, the lower end of the guide tube does not necessarily have to have a trumpet structure.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に述べたように、本発明に係る沸麗水型原子炉にお
いては、原子炉圧力容器内にクラスタ型制御棒の移動を
案内する案内板を設けた下部クラスタ案内構造物と、上
記クラスタ型制御棒の中性子吸収棒の挿入・引抜きを案
内するガイドチューブを備えた燃料集合体とを備えたか
ら、クラスタ型制御棒を炉心の下方から円滑かつスムー
ズに挿入することができ、緊急挿入時にもクラスタ型制
御棒の各中性子吸収棒に座屈や!1(iが生じるのを有
効的に防止することができる。
As described above, the boiling water reactor according to the present invention includes a lower cluster guide structure provided with a guide plate for guiding the movement of the cluster control rods in the reactor pressure vessel, and Since the fuel assembly is equipped with a guide tube that guides the insertion and withdrawal of the neutron absorption rods, cluster type control rods can be smoothly and smoothly inserted from below the reactor core. Buckling in each neutron absorption rod of the control rod! 1(i) can be effectively prevented from occurring.

しかも、クラスタ型制御棒は炉心の下方から出し入れさ
れ、かつ燃料集合体の燃料ハンドル内に分散配置された
ガイドチューブ内を案内されるので、炉心出力の制御を
効果的に行なうことができ、さらに炉心出力の軸方向出
力分布のひずみを小さくでき、各燃料を有効的に燃焼さ
せることができる。
Furthermore, the cluster control rods are inserted and removed from below the core and guided within guide tubes distributed within the fuel handles of the fuel assembly, making it possible to effectively control the core output. Distortion in the axial power distribution of the core power can be reduced, and each fuel can be burned effectively.

また、クラスタ型制御棒の中性子吸収棒先端部の中性子
吸収能力を残りの部分の中性子吸収能力より小さくした
場合には、中性子吸収能力を小さくした領域分だけ、ク
ラスタ型制御棒を挿入あるいは用法′いたときの炉心の
出力変化が緩かになり、燃料の出力変化を緩かにして燃
料破損の可能性をより小さくすることができ、燃料の健
全性を保つことができる。
In addition, if the neutron absorption capacity of the neutron absorption rod tip of the cluster type control rod is made smaller than the neutron absorption capacity of the remaining part, the cluster type control rod can be inserted or used in the area where the neutron absorption capacity is reduced. The change in the output of the core becomes more gradual when the reactor is in the reactor, which makes it possible to make the change in the fuel output more gradual, reducing the possibility of fuel damage and maintaining the integrity of the fuel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る沸騰水型原子炉の一実施例を示す
炉内構造の簡略図、第2図は第1図の■−■線に沿う平
断面図、第3図は沸騰水型原子炉に用いられるクラスタ
型制御棒を示す側面図、第4図は第3図に示すクラスタ
型制御棒の平面図、第5図は第1図のV−v線に沿う平
断面図。第6図は本発明に係る沸騰水型炉の変形例を示
す図、第7図は第6図の■−■線に沿う平断面図。第8
図は4体−組の燃料集合体を支持する燃料支持金具を示
す一部破断斜視図、第9図は第6図のrX−■線に沿う
平断面図、第10図は第6図のX−X線に沿う平断面図
、第11図はクラスタ型制御棒の中性子吸収棒の先端部
の構造を示1図、第12図は従来の沸騰水型原子炉の炉
内構造を示す図。 第13図は4体−紺の燃料集合体と十字形制御棒の配置
関係を示す平面図、第14図は十字形制御棒の構造を示
す斜視図である。 30・・・原子炉容器、32・・・制御棒駆動機構、3
3.33A・・・下部クラスタ案内構造物、34・・・
クラスタ型制御棒、35・・・カップリング機構、36
・・・炉心支持板、37.37A・・・案内板、38・
・・炉心、39.51・・・燃料集合体、40・・・上
部格子板、41.56・・・燃料チャンネル、42,4
2Δ・・・燃料ピン、45.45A・・・ガイドチュー
ブ、47・・・結合部材、48・・・中性子吸収棒、5
0・・・燃料支持金具。 出願人代理人   波 多 野   久第1図   第
2図 派 第12図 第14図 とり
Fig. 1 is a simplified diagram of the internal structure of a boiling water nuclear reactor according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan cross-sectional view taken along the line FIG. 4 is a plan view of the cluster control rod shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a plan cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 1. FIG. 6 is a diagram showing a modification of the boiling water reactor according to the present invention, and FIG. 7 is a plan cross-sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 6. 8th
The figure is a partially cutaway perspective view showing the fuel support fittings that support four sets of fuel assemblies, Figure 9 is a plan sectional view taken along the rX-■ line in Figure 6, and Figure 10 is the same as in Figure 6. A plan cross-sectional view along the X-X line, Figure 11 shows the structure of the tip of the neutron absorption rod of the cluster control rod, Figure 1, and Figure 12 show the internal structure of a conventional boiling water reactor. . FIG. 13 is a plan view showing the arrangement of the four-dark blue fuel assembly and the cruciform control rod, and FIG. 14 is a perspective view showing the structure of the cruciform control rod. 30... Reactor vessel, 32... Control rod drive mechanism, 3
3.33A...lower cluster guide structure, 34...
Cluster type control rod, 35... Coupling mechanism, 36
...Core support plate, 37.37A...Guide plate, 38.
... Core, 39.51 ... Fuel assembly, 40 ... Upper grid plate, 41.56 ... Fuel channel, 42,4
2Δ...fuel pin, 45.45A...guide tube, 47...coupling member, 48...neutron absorption rod, 5
0...Fuel support fittings. Applicant's agent Hisashi Hatano Figure 1 Figure 2 Figure 12 Figure 14

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、炉心を内蔵した原子炉圧力容器と、この原子炉圧力
容器の底部に取付けられた複数の制御棒駆動機構と、上
記制御棒駆動機構により炉心の下方から挿入あるいは引
抜操作されるクラスタ型制御棒と、このクラスタ型制御
棒の移動を案内する案内板を設け、かつ上記クラスタ型
制御棒を収容可能な下部クラスタ案内構造物と、前記炉
心に装荷される燃料集合体とを有し、上記燃料集合体は
、燃料チャンネル内に収容される燃料バンドルに、前記
クラスタ型制御棒の中性子吸収棒の挿入・引抜きを案内
するガイドチューブを複数本分散配置したことを特徴と
する沸騰水型原子炉。 2、下部クラスタ案内構造物は複数の案内板を多段構造
に保持するとともに、各案内板はクラスタ型制御棒を通
すことができる案内窓が形成された特許請求の範囲第1
項に記載の沸騰水型原子炉。 3、クラスタ型制御棒は、その中性子吸収棒の頂部にく
びれ部を形成し、上記中性子吸収棒の上端にクラスタ型
制御棒取出し用ヘッドを構成した特許請求の範囲第1項
に記載の沸騰水型原子炉。 4、クラスタ型制御棒は、その中性子吸収棒の頂部の中
性子吸収能力が残りの部分の中性子吸収能力より小さく
なるように設定した特許請求の範囲第1項に記載の沸騰
水型原子炉。
[Claims] 1. A reactor pressure vessel with a built-in reactor core, a plurality of control rod drive mechanisms attached to the bottom of the reactor pressure vessel, and a control rod drive mechanism for inserting or withdrawing from below the reactor core. A cluster-type control rod to be operated, a lower cluster guide structure provided with a guide plate for guiding the movement of the cluster-type control rod and capable of accommodating the cluster-type control rod, and a fuel assembly loaded in the reactor core. The fuel assembly is characterized in that a plurality of guide tubes for guiding the insertion and withdrawal of the neutron absorption rods of the cluster type control rods are distributed in the fuel bundle housed in the fuel channel. A boiling water reactor. 2. The lower cluster guide structure holds a plurality of guide plates in a multi-stage structure, and each guide plate is formed with a guide window through which a cluster type control rod can pass.
Boiling water reactor as described in Section. 3. Boiling water according to claim 1, wherein the cluster type control rod has a constricted portion at the top of the neutron absorption rod, and a cluster type control rod extraction head is configured at the upper end of the neutron absorption rod. type reactor. 4. The boiling water nuclear reactor according to claim 1, wherein the cluster type control rod is set such that the neutron absorption capacity of the top of the neutron absorption rod is smaller than the neutron absorption capacity of the remaining portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109378091A (en) * 2018-11-12 2019-02-22 中国原子能科学研究院 A kind of control rod guide tubes and bundles structure

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5030227A (en) * 1973-07-17 1975-03-26

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