JPS6186676A - Hollow control rod nuclear reactor - Google Patents

Hollow control rod nuclear reactor

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JPS6186676A
JPS6186676A JP59208737A JP20873784A JPS6186676A JP S6186676 A JPS6186676 A JP S6186676A JP 59208737 A JP59208737 A JP 59208737A JP 20873784 A JP20873784 A JP 20873784A JP S6186676 A JPS6186676 A JP S6186676A
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JP
Japan
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control rod
hollow
control
core
nuclear reactor
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JP59208737A
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Japanese (ja)
Inventor
宇津野 英明
小沢 通裕
井筒 定幸
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉に係り、特に出力分布調整及
び燃料経済性向上に好適な構造の制御棒を備えた原子炉
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a boiling water nuclear reactor, and particularly to a nuclear reactor equipped with a control rod having a structure suitable for adjusting power distribution and improving fuel economy.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

沸騰水型原子炉では、第2図に曲線1で示す如く軸方向
にボイド分布を保つため、同図曲線2で表わされる出力
分布にスキュウイング(skew ing )が発生す
る。冷却器の入口になっている炉心下部では、冷却材は
サブクール状態にあり、冷却材が炉心を上昇するに従っ
て、サブクール沸騰、飽オロ沸騰の領域に入り、冷却材
の出口でろる炉心上部では、ボ・イド体積率は70%前
後に達している。
In a boiling water reactor, since the void distribution is maintained in the axial direction as shown by curve 1 in FIG. 2, skewing occurs in the power distribution shown by curve 2 in the same figure. In the lower part of the core, which is the inlet of the cooler, the coolant is in a subcooled state, and as the coolant rises into the core, it enters the subcooled boiling and saturated boiling regions, and in the upper part of the core, where it simmers at the exit of the coolant. The void volume ratio reaches around 70%.

そのため、炉心上部よりも炉心下部の方が中性子の熱化
が進み、沸騰水型原子炉では、出力ピークの位置が炉心
下部にスキュウイングする。この特性を改善するため、
従来の沸騰水型原子炉では下記の対策を施してきた。
As a result, neutrons heat up more in the lower core than in the upper core, and in boiling water reactors, the power peak position skews toward the lower core. To improve this characteristic,
Conventional boiling water reactors have taken the following measures.

1、 シャロー制御棒の使用(第3図)炉心下方から1
/4前後の出力ピークの位置に浅く挿入した制御棒3(
シャロー制御棒)を使用する。このシャロー制御棒3に
よる出力分布平坦化の方法は、炉心下部を局所的に制御
し、出力分布を平坦化している。第3図に示すように、
制御棒の入っているまわりの燃料集合体においては、上
部に比べて出力が大幅に抑えられ、燃焼度の進みが大き
く遅れることになる。従って一定期間燃焼の後、次の制
御棒パターン変更等でシャロー制御棒が引抜かれると、
そこに出力ピークが集中する。この出力ピークを抑える
ため、また他のシャロー制供棒を必要とするという悪循
環が生じ易くなる。このように、シャロー制御棒による
出力分布制御方法は少数の燃料集合体に強い下部ピーク
を生ずる傾向がある。
1. Use of shallow control rods (Figure 3) From below the core 1
Control rod 3 inserted shallowly at the output peak position around /4 (
shallow control rod). This method of flattening the power distribution using the shallow control rods 3 locally controls the lower part of the reactor core to flatten the power distribution. As shown in Figure 3,
In the fuel assembly surrounding the control rods, the output is significantly suppressed compared to the upper part, and the progress of burnup is greatly delayed. Therefore, after a certain period of combustion, when the shallow control rod is pulled out due to the next control rod pattern change, etc.
The output peak is concentrated there. In order to suppress this output peak, another shallow supply rod is required, which tends to create a vicious cycle. Thus, power distribution control methods using shallow control rods tend to produce strong lower peaks in a small number of fuel assemblies.

2、、軸方向反応度差燃料の使用(第4図)燃料集合体
を軸方向に複数領域(一般には、炉心中央高さ付近で分
割した2領域)に分割し、同じ温度及びボイド率の下で
、上部の中性子無限増倍率を、下部の無限増倍率よりも
高くした燃料4を使用する。このような対策を講じて、
軸方向にボイド分布があるため生じる炉心下部への出力
分布のスキュウイングを緩和し、平坦な出力分布を得る
ことができる。軸方向上下に反応度差をつける代表的方
法としては、燃料集合体の軸に垂直な平面でのウラン平
均濃縮度を果合体の上部と下部で変える方法がある。上
下ウラン濃縮度分布は、ウラン235の上下含有量の差
をオリ用するため、燃焼しても上下反応度制御効果を持
続可能である。
2. Use of axial reactivity differential fuel (Figure 4) Divide the fuel assembly into multiple regions in the axial direction (generally, two regions divided near the center height of the core) and use fuel with the same temperature and void ratio. Below, a fuel 4 in which the infinite neutron multiplication factor in the upper part is higher than the infinite multiplication factor in the lower part is used. By taking such measures,
It is possible to alleviate the skewing of the power distribution toward the lower part of the core that occurs due to the void distribution in the axial direction, and to obtain a flat power distribution. A typical method for creating reactivity differences in the upper and lower axial directions is to vary the average uranium enrichment in the plane perpendicular to the axis of the fuel assembly between the upper and lower parts of the fuel assembly. Since the upper and lower uranium enrichment distributions take advantage of the difference between the upper and lower contents of uranium-235, the effect of controlling the upper and lower reactivity can be maintained even after combustion.

以上のように、沸騰水型原子炉に固有のボイド分布に起
因する出力分布のスキュウイングを是正するための対策
が講じられてさたが、一方において、このボイド分布を
利用して下記のような燃料経済性向上策もまた出呼じら
れてきた。
As mentioned above, measures have been taken to correct the skewing of the power distribution caused by the void distribution specific to boiling water reactors. Measures to improve fuel economy have also been called for.

3、流量制御スペクトルシフト運転(第5図、第6図) 沸騰水型原子炉では、ボイド率が高くなると中性子のエ
ネルギスペクトルが悪化し、プルトニウムの生成量が増
える。これは、ウランの同位体の内、ウラン238がエ
ネルギーの高い高速中性子を吸収して、中性子捕獲反応
によりプルトニウムに変捜されるためである。これに対
して、ウラン235や上の反応で生成したプルトニウム
239け、エネルギーの低い熱中性子により効率的に核
分裂を起こす。
3. Flow rate control spectrum shift operation (Figures 5 and 6) In boiling water reactors, when the void fraction increases, the neutron energy spectrum deteriorates and the amount of plutonium produced increases. This is because, among the isotopes of uranium, uranium-238 absorbs high-energy fast neutrons and is converted into plutonium through a neutron capture reaction. On the other hand, uranium-235 and plutonium-239 produced by the above reaction undergo nuclear fission efficiently using low-energy thermal neutrons.

炉心流量を減少させると炉心のボイド量が増加す、乙。Reducing the core flow rate increases the amount of voids in the core.

従って、運転W期から中期にかけて炉心流量を低くして
プルトニウムを蓄え、連転末期に炉心流量を増してボイ
ドをつぶし、中性子スペクトルを軟化させ、蓄積したプ
ルトニウムを燃焼させると、取出燃焼度を増加できる、 しかしながら、流量制御によるスペクトルシフトでは、
流h1低下時に除熱能力が下がり、熱的限界値に対する
余裕がなくなることから、流量制御に制約があり、ボイ
ドの変化量は限られている。
Therefore, by lowering the core flow rate to store plutonium from the W period to the middle period of operation, increasing the core flow rate at the end of continuous operation to collapse the voids, softening the neutron spectrum, and burning the accumulated plutonium, the extraction burnup can be increased. Yes, but with spectral shift due to flow control,
When the flow h1 decreases, the heat removal ability decreases and there is no margin for the thermal limit value, so there are restrictions on flow rate control and the amount of change in voids is limited.

この種の技術に関連するものには、特開昭53−178
91及び特開昭53−17893がある。
Related to this type of technology, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-178
91 and JP-A-53-17893.

これらの技術は、強中性子吸収体の燃料への熱的影響を
緩和すること、及び制御棒寿命を長くするためにガスプ
レナム部を設けることを提案しているが、出力分布制御
1反応度制御、スペクトルシフト制御を積極的かつ満足
に実行できるまでには至っていない。
These technologies propose the provision of a gas plenum section to alleviate the thermal influence of the strong neutron absorber on the fuel and to extend the life of the control rods; It has not yet been possible to actively and satisfactorily perform spectrum shift control.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記の欠点を解消することでめシ、よ
シ具体的には、出力分布平坦化及び燃料経済性向上に効
果的な構造の制御棒を備えた原子炉を提供することであ
る。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and more specifically, to provide a nuclear reactor equipped with a control rod having a structure that is effective in flattening the power distribution and improving fuel economy. It is.

〔発明の概要〕 本発明の原理的特徴は、沸騰水型原子炉の制御における
主要な4つの要素、 人、余剰反応度制御 B、軸方向出力分布制御 C1径方向出力分布制呻 D1スペクトルシフト運転 の全てを効果的に行うために、中空制御棒を用いること
である。中空制御棒は、制御棒の内部を中空にした、す
なわち、減速材中のボイドと同じ状態した制御棒である
[Summary of the Invention] The principle characteristics of the present invention are based on four main elements in the control of a boiling water reactor: people, surplus reactivity control B, axial power distribution control C1, radial power distribution control D1, spectrum shift. Hollow control rods are used to perform all operations effectively. A hollow control rod is a control rod in which the inside of the control rod is hollow, that is, the inside of the control rod is in the same state as a void in the moderator.

Aの余剰反応度の制御は、従来、強い中性子吸収物質で
あるボロンを封入した制御棒及び同様に強い中性子吸収
物質である可燃性毒物のガドリニアを添加した燃料棒を
使用し、運転サイクルを持続するに足る反応度増倍率を
サイクル初期から末期近くまで制御している。
Conventionally, the surplus reactivity of A is controlled by using control rods filled with boron, a strong neutron absorbing substance, and fuel rods doped with gadolinia, a burnable poison that is also a strong neutron absorbing substance, to maintain the operating cycle. The reactivity multiplication rate is controlled from the beginning of the cycle to near the end.

これに対して、本発明では、炉心に中空制御棒を挿入す
ることにより、炉心の中性子エネルギスペクトルを硬く
し、核分裂反応の発生数を減らして、反応度を抑制する
と共にその余剰中性子をプルトニウムの生成に役立たせ
る方法を採っている。
In contrast, in the present invention, by inserting hollow control rods into the reactor core, the neutron energy spectrum of the reactor core is hardened, the number of nuclear fission reactions is reduced, the reactivity is suppressed, and the surplus neutrons are transferred to plutonium. We have adopted a method that is useful for generation.

Bの+111方向出力分布制御は、ボイドの軸方向分布
に1起因する炉心下部での出力ビーキングを、従来は、
シャロー制御棒により抑制したり、燃料自身の持つ濃縮
度等の反応度分布によシ制御しているっ これに対し、本発明では、軸方向出力分布がスキュウイ
ングする本来の原因であるボイドの軸方向分布を一様に
するようにしである。すなわち、中空制御棒を炉心下部
から挿入し、中空部をボイドとして用いて実効的に炉心
下部にボイドを発生させ、軸方向のボイド分布(減速材
密度)を一様にする(第1図)、。
B's +111 direction power distribution control controls the power peaking at the bottom of the core caused by the axial distribution of voids.
This is suppressed by shallow control rods or controlled by the reactivity distribution such as the enrichment of the fuel itself.In contrast, in the present invention, the voids, which are the original cause of skewing of the axial power distribution, are suppressed. This is to make the axial distribution uniform. In other words, a hollow control rod is inserted from the bottom of the core, and the hollow part is used as a void to effectively generate voids in the bottom of the core, thereby making the axial void distribution (moderator density) uniform (Figure 1). ,.

Cの径方向出力分布制御は、従来、出力の高い集合体に
隣接した位置にボロン入り制1111捧を挿入する方法
を採っている。この方法では、制御棒の隣接する集合体
出力が低くなり過ぎて燃焼が遅れ、いわゆる出力あるい
は燃焼度ミスマツチが大きくなる。このため、制御棒パ
ターンあるいは燃料装荷パターンは、燃料が一様に燃焼
するように計画する必要があった。
Conventionally, the radial power distribution control of C has adopted a method of inserting a boron-filled 1111 bar at a position adjacent to an aggregate with a high output. In this method, the power of adjacent control rod assemblies becomes too low and combustion is delayed, resulting in a large so-called power or burnup mismatch. For this reason, the control rod pattern or fuel loading pattern had to be planned so that the fuel would burn uniformly.

本発明では、各燃刺集合体毎に隣接している中空制御棒
を操作し、炉心の局所的な中性子のエネルギスペクトル
を制御可能である。従って、出力の高い集合体の周辺で
はスペクトルを硬くして出力を落とし、反対に、出力の
低い集合体の周辺ではスペクトルを軟化して出力を高め
ることができ炉心全体にわたって均一な出力分布の運転
が可能である。
In the present invention, it is possible to control the local neutron energy spectrum of the reactor core by operating the hollow control rods adjacent to each sting assembly. Therefore, it is possible to harden the spectrum and reduce the output around the aggregates with high output, and conversely, soften the spectrum and increase the output around the aggregates with low output, allowing operation with a uniform power distribution throughout the core. is possible.

Dのスペクトルシフト運転は、従来、サイクル?lJJ
υJから中期にかけて冷却材流量を下げ、ボイド率を大
きくして中性子のエネルギスペクトルを硬くシ、プルト
ニウムの蓄積を図っている。サイクル末期では、冷却材
流量を上げ、ボイド率を小さくしてエネルギスペクトル
を軟化させ、反応度を増大させる。
Is D's spectrum shift operation conventionally cycle-based? lJJ
From υJ to the middle stage, the coolant flow rate is lowered, the void ratio is increased, the neutron energy spectrum is hardened, and plutonium is accumulated. At the end of the cycle, the coolant flow rate is increased, the void fraction is reduced, the energy spectrum is softened, and the reactivity is increased.

本発明では、中空制御棒によシ炉心のボイド率を大幅に
変化させることができる、この時、中空制御棒により実
効的ボイド率が変わるだけでチャンネルボックス内のボ
イド状態の変化が大きくないため、燃料の伝熱特性は、
殆んど変化しない。
In the present invention, the hollow control rods can significantly change the void ratio in the reactor core. At this time, the hollow control rods only change the effective void ratio, and the void state inside the channel box does not change significantly. , the heat transfer properties of the fuel are
Almost no change.

サイクル末期では、この中空制御棒を引抜き、蓄積した
プルトニウムの反応度を有効に利用し、大きな反応度利
得を得ることができる。
At the end of the cycle, the hollow control rods are withdrawn and the accumulated plutonium reactivity is effectively used to obtain a large reactivity gain.

本発明の原理的特徴tま、次のようにまとめられる、。The basic features of the present invention can be summarized as follows.

(1)  熱中性子炉の核特性である[中性子のエネル
ギスペクトルが1訳かい時に核分裂が多く発生し、炉心
の反応度が上がり、また反対にスペクトルが硬い時に核
分裂の発生が少くなり、炉心の反応度が下がると共に、
ウラン238の中性子吸収によるプルトニウムが蓄積す
る」という原理を利用する、いわゆるスペクトルシフト
運転を最も効果的に利用している。
(1) Nuclear characteristics of thermal neutron reactors [When the energy spectrum of neutrons is about 100%, more fission occurs and the reactivity of the core increases; conversely, when the spectrum is hard, less fission occurs, and the core As the reactivity decreases,
The most effective method is so-called spectrum shift operation, which utilizes the principle that plutonium accumulates due to neutron absorption by uranium-238.

従来、スペクトルシフト運転は、流量制御によボイド率
を変化させていたが、この方法では熱的特性への影響が
あるため、ボイド率の変動幅は限られる。
Conventionally, in spectrum shift operation, the void ratio has been changed by controlling the flow rate, but this method has an effect on thermal characteristics, so the range of variation in the void ratio is limited.

スペクトルシフト運転において、本発明の中空制御棒を
用いることにより、チャンネルボックス内の熱的特性に
与える影響がないため炉心のボイド率を大幅に変動させ
、中性子のエネルギスペクトルを大きく変化させること
ができる。このため、スペクトルシフトによる反応度の
利得を非常に犬きくできる。
By using the hollow control rod of the present invention in spectrum shift operation, the void ratio of the reactor core can be changed significantly and the energy spectrum of neutrons can be changed significantly because there is no effect on the thermal characteristics inside the channel box. . Therefore, the gain in reactivity due to the spectral shift can be greatly increased.

(2)原子炉の余■]反応度あるいは出力分布の制御に
、従来、強い中性子吸収・物質であるボロンを封大した
制御棒を用いている。これは過剰の中性子を、いわゆる
毒物に吸収させ消滅させてしまう考え方である。
(2) Reactors ■] Control rods filled with boron, which is a strong neutron absorbing substance, have traditionally been used to control the reactivity or power distribution. The idea is to absorb excess neutrons into so-called poisonous substances and annihilate them.

本発明では、これらの余剰反応度あるいは出力分布を制
御すると同時に新しい燃料(プルトニウム)をj、J造
する考え方を持っており、(1)のスペクトルシフト運
転を最大限に適用したものである。
The present invention has the idea of controlling these surplus reactivity or power distribution and simultaneously producing new fuel (plutonium), and maximizes the spectrum shift operation in (1).

(3)原子炉内の軸方向ボイド分布により、軸方向出力
分布がスキュウイングするため、これを平坦化する目的
で、従来、シャロー制御棒や軸方向反応度分布燃料を使
用してきた。
(3) Since the axial power distribution is skewed due to the axial void distribution within the reactor, shallow control rods and axial reactivity distribution fuel have been conventionally used to flatten this.

本発明では、この出力分布のスキュウイングの原因であ
る軸方向ボイド分布そのものを平坦化させる考え方を採
っている。
The present invention adopts the concept of flattening the axial void distribution itself, which is the cause of this skewing of the output distribution.

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

以上、本発明を実施例によって詳しく説明する。 The present invention will now be described in detail with reference to Examples.

第1実施例は、中空部(財)憚と従来型のボロン入り1
(山1141枠を併用し、それぞれを炉心内に交互に配
置した実施例である。
The first embodiment has a hollow part and a conventional boron-filled part 1.
(This is an example in which 1141 mountain frames are used together and each frame is arranged alternately in the reactor core.

第7図は、本実施例の制−棒の配列を炉心水平ト析面で
示したものである。図において、6はチャンネルボック
スに収納した燃料果合体、7はボロン入り十字形制御棒
、8は本発明の十字形中空制御棒の位置をそれぞれ表す
FIG. 7 shows the arrangement of the control rods of this embodiment in a horizontal core analysis plane. In the figure, 6 represents the fuel assembly housed in the channel box, 7 represents the position of the boron-containing cruciform control rod, and 8 represents the position of the cruciform hollow control rod of the present invention.

第2図は、本実施例の制と9棒の運用法を示す。FIG. 2 shows the system of this embodiment and how to use the nine bars.

すなわち、通常j1転中は、中空制御棒の挿入割合によ
り、炉心の余剰反応匹、軸方向出力分布、径方向出力分
布の制御を行うと同時にプルトニウムの蓄積を図る。ボ
ロン入9制御棒を従来と同様に残しである理由は、緊急
停止(スクラム)時に所要の反応特性を得るためである
That is, during normal J1 rotation, the excess reactants in the reactor core, axial power distribution, and radial power distribution are controlled by adjusting the insertion ratio of hollow control rods, and plutonium is accumulated at the same time. The reason why the 9 boron-containing control rods are left in place as in the past is to obtain the required reaction characteristics during an emergency stop (scram).

第 7図は、スクラム終了状態を示しており、ボロン入
り制御棒が全挿入されると共に、中空制御棒が全引抜さ
れている。中空制御棒によシ、1〜2チΔにの余剰反応
度が制御できるため、従来同様、ガドリニアと組み合わ
せると、中空制御棒を用いて、余剰反応度の制御は十分
可能である。
FIG. 7 shows the scram completion state, in which the boron-containing control rods are fully inserted and the hollow control rods are fully withdrawn. Since the hollow control rod can control the excess reactivity by 1 to 2 inches, it is possible to sufficiently control the excess reactivity using the hollow control rod when combined with gadolinia, as in the past.

これによる反応度ゲインは、約3チΔに、燃焼度にして
3000 Mwd/を程度の利得がある。
The reactivity gain resulting from this is about 3 inches Δ, and the burnup gain is about 3000 Mwd/.

この場合、燃料との組み合せとして、次のものが可能で
ある。
In this case, the following combinations with fuel are possible:

(1)中空制御棒部分挿入+上下一様燃料(11)中空
制御棒全挿入+上下2領域燃料前者では、出力分布を平
坦にすると同時にスペクトルシフト効果を得ているが、
後者では、出力分布制御には軸方向反応度分布燃料を用
いている。
(1) Hollow control rod partial insertion + upper and lower uniform fuel (11) Hollow control rod fully inserted + upper and lower two region fuel In the former case, the power distribution is flattened and a spectrum shift effect is obtained at the same time.
In the latter, axial reactivity distribution fuel is used for power distribution control.

後者は、炉心上部のスペクトルシフト効果をも期待して
いる方式であり、サイクル末期で中空制御棒を引抜いた
際に炉心上部のプルトニウム蓄積を有効に活用する観点
から、より好ましい方法である。
The latter is a method that also expects a spectrum shift effect in the upper part of the core, and is a more preferable method from the perspective of effectively utilizing the plutonium accumulated in the upper part of the core when the hollow control rods are withdrawn at the end of the cycle.

次に第1O図、第11図、第12図を用いて本発明のも
うひとつの実施例を説明する。本実施例は、従来型ボロ
ン入り制御棒の上端に中空制御棒ffi’11;いだ1
till 1nll 4:’n 9の配列を炉心水平断
面で示してふ・す、配列としては従来と同様のものであ
る。
Next, another embodiment of the present invention will be explained using FIG. 1O, FIG. 11, and FIG. 12. In this embodiment, a hollow control rod ffi'11;
The arrangement of till 1nll 4:'n 9 is shown in a horizontal section of the reactor core, and the arrangement is the same as the conventional one.

第11図は、本実b1!i例の制御却棒の運用法を示す
Figure 11 shows the real b1! The operation method of the control rod of example i is shown.

通常運転中は、制御棒9の中空部のみが炉心に挿入され
る。この場合、更に反応度制御の必要があれば、制御1
拳9のボロン部も挿入されることは勿論である。
During normal operation, only the hollow portions of the control rods 9 are inserted into the reactor core. In this case, if further reactivity control is necessary, control 1
Of course, the boron part of the fist 9 is also inserted.

第12図は、スクラム状態を示している。制御棒9の中
空部は炉心上部に突き出ており、炉心内にはボロン部が
全挿入される。
FIG. 12 shows a scrum state. The hollow part of the control rod 9 protrudes above the core, and the boron part is completely inserted into the core.

本実施例において、中空制御棒により、余剰反応度、出
力分布、及びスペクトル:/7トを有効に制御するには
、沸騰水型原子炉の軸方向ボイド分布に起因する出力分
布の下方へのスキュウイングが充分制御できるように、
制御棒中の中空領域は制御棒上端部において、制御棒有
効長の約1/4以上必要である。
In this example, in order to effectively control surplus reactivity, power distribution, and spectrum: In order to fully control skewing,
The hollow area in the control rod is required to be approximately 1/4 or more of the effective length of the control rod at the upper end of the control rod.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、沸騰水型原子炉において、制御棒の内
部を中空にすることにより、制御棒挿入部の中性子のエ
ネルギスペクトルを硬くシ、反応度を低下させる制御方
式を採用して余剰反応度と出力分布の制御を行うと同時
にプルトニウムの蓄積を図り、充分なスペクトルシフト
反応度ゲインを得ることができる。
According to the present invention, in a boiling water reactor, by making the inside of the control rod hollow, the energy spectrum of neutrons at the control rod insertion part is hardened, and a control method is adopted to reduce the reactivity, thereby reducing excess reaction. By controlling the power distribution and power distribution, and at the same time accumulating plutonium, it is possible to obtain sufficient spectral shift reactivity gain.

また、沸騰水型原子炉に固有の軸方向のボイド分布を炉
心下部から挿入した中空制御棒により平坦化させ、炉心
状態を均質化して、軸方向及び径方向出力分布の平坦化
が達成される。
In addition, the axial void distribution unique to boiling water reactors is flattened by hollow control rods inserted from the bottom of the core, homogenizing the core condition and achieving flattening of the axial and radial power distribution. .

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

第1図は本発明による中空洞(2)棒の一部を挿入した
ときのボイドと出力の分布を示す図、第2図は従来の原
子炉におけるボイドと出力の分布を示す図、第3図は/
ヤロー制岬俸挿入時のボイドと出力の分布を示す図、第
4図は上下2領域燃料筺用時のボイドと出力の分布を示
す図、第5図は低流量時のボイドと出力の分布を示す図
、第6図は高流量時のボイドと出力の分布を示す図、第
7図は本発明による中空制御棒を従来の制御棒と併用す
る場合の制O1l]梓の配列を示す図、第8図は第7図
実施例の通常運転時を表す図、第9図は第7図実施例の
スクラム時を表す図、第1O図は本発明による部分的中
空側#棒を用いる場合の制御棒の配列を示す図、第11
図は第1θ図実施例の通常運転時を表す図、第12図は
第1O図実施例のスクラム時を表す図である。 l・・・ボイド分布の曲線、2・・・出力分布の曲線、
3・・ボロン入り制御棒、4・・・上下2領域燃料、5
・・・中空制御棒、6・・・燃料集合体、7・・・ボロ
ン入り制御棒位置、8・・・中空制御棒位置、9・・・
上端に中空部を設けた制御棒。
Figure 1 is a diagram showing the distribution of voids and power when a part of the hollow (2) rod according to the present invention is inserted, Figure 2 is a diagram showing the distribution of voids and power in a conventional nuclear reactor, and Figure 3 is a diagram showing the distribution of voids and power in a conventional nuclear reactor. The diagram is/
A diagram showing the distribution of voids and output when a Yarrow control cape is inserted, Figure 4 shows the distribution of voids and output when using the upper and lower two area fuel cans, Figure 5 shows the distribution of voids and output at low flow rate. FIG. 6 is a diagram showing the distribution of voids and output at high flow rates, and FIG. 7 is a diagram showing the arrangement of the control O1l when the hollow control rod according to the present invention is used in combination with a conventional control rod. , FIG. 8 is a diagram showing the embodiment shown in FIG. 7 during normal operation, FIG. 9 is a diagram showing the embodiment shown in FIG. 7 during scram, and FIG. Figure 11 showing the arrangement of control rods in
Fig. 1θ is a diagram showing the embodiment during normal operation, and Fig. 12 is a diagram showing the embodiment in Fig. 1O during scram. l...Curve of void distribution, 2...Curve of output distribution,
3... Control rod containing boron, 4... Upper and lower two area fuel, 5
...Hollow control rod, 6...Fuel assembly, 7...Boron-containing control rod position, 8...Hollow control rod position, 9...
A control rod with a hollow section at the top end.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、炉心の下方から挿入・引抜きされる十字形制御棒を
備えた沸騰水型原子炉において、十字形制御棒の内部が
中空であることを特徴とする中空制御棒原子炉。 2、特許請求の範囲第1項において、強中性子吸収体を
含む制御棒の上端部に中空部を設けたことを特徴とする
中空制御棒原子炉。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、中空
制御棒と強中性子吸収体を含む制御棒とを炉心の径方向
に交互に配置したことを特徴とする中空制御棒原子炉。 4、上記特許請求の範囲のいずれか一項において、中空
制御棒を軸方向に一様の濃縮度の燃料集合体と組み合せ
たことを特徴とする中空制御棒原子炉。 5、特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか一項にお
いて、中空制御棒を軸方向に分布した濃縮度の燃料集合
体と組み合せたことを特徴とする中空制御棒原子炉。 6、特許請求の範囲第1項または第2項において、中空
部分が制御棒有効長の約1/4以上あることを特徴とす
る中空制御棒原子炉。
[Claims] 1. A hollow control rod atom in a boiling water nuclear reactor equipped with a cross-shaped control rod that is inserted and withdrawn from below the reactor core, characterized in that the inside of the cross-shaped control rod is hollow. Furnace. 2. A hollow control rod nuclear reactor according to claim 1, characterized in that a hollow portion is provided at the upper end of the control rod containing a strong neutron absorber. 3. A hollow control rod nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that hollow control rods and control rods containing strong neutron absorbers are arranged alternately in the radial direction of the reactor core. 4. A hollow control rod nuclear reactor according to any one of the above claims, characterized in that the hollow control rod is combined with a fuel assembly having a uniform enrichment in the axial direction. 5. A hollow control rod nuclear reactor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow control rods are combined with fuel assemblies having enrichments distributed in the axial direction. 6. A hollow control rod nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow portion is approximately 1/4 or more of the effective length of the control rod.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6373192A (en) * 1986-09-17 1988-04-02 株式会社日立製作所 Boiling water type reactor
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JPS5866895A (en) * 1981-10-16 1983-04-21 株式会社東芝 Bwr type reactor

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