JPS6236587A - 原子炉の燃料交換方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は原子炉の燃料交換方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に原子炉の燃料交換は原子炉運転の１サイクル毎に
燃料の一部を交換するように行なわれ、各燃料は数サイ
クルの間炉内に１ｌｉ４在するようになフている。した
がって炉心には、炉内滞在期間が異なりそれにともなっ
て燃焼度の異なる燃料が存在しており、このような燃焼
度の異なる燃料が炉心全体に分散して配置されている。

第７図は沸膿水型原子炉における従来の典型的な燃料交
換方法を説明するもので、電気出力８０万ｋＷ級原子炉
の炉心水平断面の１／４を示している。図中のます目１
個は燃料集合体１体を表わしており、各燃料交換時にお
ける燃料の動きを矢印で示している。同図に示すように
、１の位置に装荷された新燃料は２サイクル目には２に
移り、３サイクル目には３に移り、４サイクル目には４
の位置に移って、ここで１サイクル滞在した掛炉心から
取り出される。

このように、燃料をサイクル毎にこのように移動させて
いるのは、燃料経済の向上と出力ビーキングの低減のた
めであるが、このように燃料交換の度に炉心内のほぼ全
数の燃料を移動させているので、燃料交換に要する時間
が長く、定検が長期化してプラント利用率を低下させて
いた。さらに、反応度の高い新燃料が炉心周辺部に多く
偏るため炉心からの中性子の漏れが多くなり、燃料経済
の面でも好ましくなかった。

このような事態を改善するために提案された方法どして
、隣り合った４体の燃料を１つの単位とし、燃料交換の
度に各単位で１体づつ順に新しい燃料と交換するという
方法があるが（特開昭５４−１７８６＞　、この方法に
よれば燃料交換時間を短縮でき、かつ新燃料の位置が全
炉心にわたって均一であるという長所はあるものの、炉
心周辺部に装荷された燃料は取り出されるまで低出力で
燃焼することになるので、中心部の燃料に比べて取出し
燃焼度が著しく低下し、燃料を効率的に利用できないと
いう欠点がある。

［発明の目的］ 本発明は上記情況に鑑みてなされたもので、本発明の目
的は燃料経済性を向上させかつ燃料の交換時間を短縮す
ることのできる原子炉の燃料交換方法を提供する仁とで
ある。

［発明の概要］ すなわち、本発明は燃料の平均の炉内滞在期間が４〜５
原子炉運転サイクルである原子炉の燃料交換方法におい
て、最終サイクル終了燃料を炉心から取り出した後、炉
心から取り出されなかった４サイクル終了燃料を５サイ
クル終了燃料が配置されていた位置に移動し、次に１サ
イクル終了燃料および３サイクル終了燃料はそのままに
して２サイクル終了燃料を４サイクル終了燃料が配置さ
れていた位置に移動し、次に新燃料を２サイクル終了燃
料が配置されていた位置に装荷し、かくして燃料配置さ
れた炉心が常に、少なくとも炉心横断面において炉心の
中心を通り互いに直交する２本の直線を挾む計４列と炉
心最外周およびその１層内側とを除いた領域において、
炉内滞在期間が同一の燃料同士が隣接せず、１サイクル
目燃料と２サイクル目燃料とが隣接せず、かつ３サイク
ル目燃料と４サイクル目燃料とが隣接しないような装荷
パターンとなるようにすることを特徴とする原子炉の燃
料交換方法に関する。

このように燃料交換を行なうことによって、新燃料が炉
心周辺部に偏らず全炉心にわたって均一に装荷されるの
で、従来に比べて燃料経済性が向上し、さらに反応度の
低い３サイクル目および４サイクル目燃料が反応度の高
い１サイクル目および２サイクル目燃料によって四方を
囲まれた形になるので燃料の燃焼が効率よく行なわれる
。また、燃料の移動は全燃料のうち１１５〜１／４だけ
行なえばよいので、従来に比べて燃料交換時間は大幅に
短縮される。

［発明の実施例］ 本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を説明するための炉心の燃料
配置図である。これは電気出力８０万ｋＷ級原子炉の場
合であり、一つのます目が燃料集合体１体を示し、まず
目の中の数字はその燃料が何サイクル目であるかを示し
ている。燃料の全体数は５６０体、燃料の間隔は６イン
チである。

本実施例は燃料の炉内滞在期間が丁度４サイクルの場合
であって、図面に示すように炉内滞在期間の等しい燃料
は対角線の方向に並んで配置されている。１ナイクル目
燃料と２サイクル目燃料とが交互に平行に並び、３サイ
クル目燃料と４サイクル目燃料とが交互に平行に並んで
いて、前二者の並びと後二者の並びは直交している。

第１図の燃料配置図かられかるように、この燃料配置で
は炉心滞在期間が同一の燃料同士は隣接せず、また１サ
イクル目燃料と２サイクル目燃料とは隣接せず、さらに
３サイクル目燃料と４サイクル目燃料とは隣接していな
い。したがって、３サイクル目燃料および４サイクル目
燃料は１サイクル目燃料および２サイクルロ燃料で囲ま
れるように配置されている。このように配置することに
よって、燃料の燃焼が十分に行なわれ、燃料経済性が向
上するのは以下に）ホベる理由による。

燃料の無限増倍率の燃焼変化は第８図に示づように１サ
イクル末期付近にピークをもつ曲線になる。これは炉の
余剰反応度を抑制づるために添加されている可燃性汚物
のためであって、無限増ｆ８率は可燃性毒物が燃えつぎ
る１サイクル末期以降は燃焼とともに一様に下降しつづ
ける。したがって、３サイクル目および４サイクル目燃
料を１サイクル目および２サイクル目燃料で囲むように
配置すれば、１および２サイクル目燃料で発生する過剰
の中性子が３Ｊ′３よび４サイクル目燃料に流れ込んで
、これらの燃料を十分に燃焼させることができ、燃料の
取出燃焼度が増大して燃料経済性が向上する。

この第１図に示された炉心を運転サイクル終了後法のよ
うに燃料交換し、第１図と同様に、炉内滞在期間が同一
の燃料同士は隣接せず、また１サイクル目燃料と２サイ
クル目燃料とは隣接せず、ざらに３リ−イクル目燃料と
４サイクル目燃料とは隣接していない燃料配置とするこ
とができる。その燃料交換の手順と交換後の燃料配置を
次に示す。

まず４す゛イクル終了燃料を炉心から取り出し、そのあ
とへ２サイクル終了燃料を移動し、最後にもと２サイク
ル終了燃料があった位置に新燃料を装荷する。このよう
に燃料交換を行なった結果、炉心の燃ｊ＋１配置は第２
図のようになる。第２図では、第１図における１、２．
３サイクルロ燃料がそれぞれ２．３．４サイクル目燃利
になり、新燃料が１で表わされている。この第２図で示
される燃料配置は炉心の中心の周りに第１図を１８０°
回転した配置となっている。したがって、本発明によれ
ばリーイクルが変ってし炉心特性が変動しないという（
り点がある。また、２サイクル終了燃料の移動にあたり
、出力ビーキングの許す限り、炉心周辺部にあった燃料
を炉心中心部に移動さぜ取出燃焼邸を均一にづ゛ること
ができるので、前記したＦｊ　聞［５４−１７８６（７
）問題がｗ？８’ｊされる。

第３図および第４図はそれぞれ本発明の別の実施例を示
す炉内燃料配置図であり、いずれも燃料の平均の炉内滞
在期間が４．１サイクルの場合である。第３図の配置は
炉心の中心の周りに１８０゛回転対称性をもち、第４図
の配置は炉心の周りに９０°回転対称性をもつ。このよ
うな炉心の対称性は炉心管理の面から好ましい。なお第
４図の例では、図面の上で炉心の中心を通る上下、左右
の直線を挾んで１サイクル目燃料と２サイクル目燃料。

３サイクル目燃料同士および４サイクル目燃料同士が隣
接しているが、これらの燃料の全炉心に対する割合は小
さいので、かかる隣接配置により本発明の燃料経済性が
損われることはない。

第５図および第６図は燃料の平均の炉内滞在期間が丁度
５サイクルの場合の本発明の実施例を示すものであり、
ここでは１／４炉心が示されている。第５図では反応度
の最も低い５サイクル目燃料を炉心周辺に配置している
。これにより、炉心からの中性子の漏れを減少させると
ともに反応度の高いその他の燃料が炉心中心部に配置さ
れているので、燃料経済性が向上する。第６図では、５
サイクル目燃料は炉心内に均一に配置されており、第５
図の例に比べて燃料経済性の面では劣っているが、出力
ビーキングの等の炉心特性は優れている。燃料経済性を
優先するか出力ビーキング等の炉心特性を優先するかは
、そのときの状況により選択すればよく、それにより第
５図の例を選ぶか第６図の例を選ぶかが決定される。当
然第５図と第６図の中間の例も考えられる。

上記第３〜６図に示した燃料配置においても燃料の交換
は第１図の場合と同様に行なわれる。これらはサイクル
数が４より大であるので、５サイクルロ燃料が存在する
点が第１図の場合と異なるが、いずれも最終サイクル燃
料を全部取り出しｌζ侵４サイクル終了燃料のうちの燃
焼度の小さい燃料をそのあとへ移動し、それ以外の４サ
イクル燃料は炉心から取り出し、次に２サイクル終了燃
料を４サイクル終ｒ燃料があった位置に移動し、最後に
新燃料を２サイクル終了燃料があった位置に装荷する。

このように燃料の交換を行なうことによって、燃料経済
性の向上した炉心が得られ、しかも燃料交換時間も大幅
に短縮できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明にしたがって燃料交換を実
施覆れば、新燃料が炉心に偏ることなく全炉心にわたっ
て均一に配置され、ざらに、反応度の低い３サイクル目
および４サイクル目燃料が反応度の高い１サイクル目お
よび２サイクル目燃料のみに隣接するようになるので、
後者で発生する過剰の中性子の流れ込みによって前者を
より低い反応度まで燃焼させることができ、従来よりも
燃料経済性の優れた炉心が得られる。また、燃料の移動
は２サイクル終了燃料かまたはそれと４サイクル終了燃
料の一部のみであるので、従来に比べて大幅に燃料交換
時間が短縮でき、しかも燃料移動が少ないにもかかわら
ず、炉心周辺部にあって燃焼のあまり進んでいない燃料
を炉心中心部へ移動させて取出燃焼度を均一にできるの
で、前記特開昭５４−１７８６の提案に比べ燃料経済性
が向上している。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料の平均の炉内滞在期間が丁度４サイクルの
ときの本発明の実施例を示す炉心燃料配置図、第２図は
第１図の炉心を本発明方法により燃料交換した後の炉心
燃料配置図、第３図および第４図は燃料の平均炉内滞在
期間が４．１サイクルのときの本発明の実施例を示す炉
心配置図、第５図および第６図は燃料の平均炉内滞在期
間が丁度５サイクルのときの本発明の実施例を示す炉心
配置図、第７図は従来の燃料交換方法を示す図、第８図
は無限増倍率の燃焼変化を示す図である。 １・・・・・・１サイクル目燃料 ２・・・・・・２サイクル目燃料 ３・・・・・・３サイクル目燃料 ４・・・・・・４サイクル目燃料 ５・・・・・・５サイクル目燃料 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ばか１
名） ＠１図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　図 第　　５　　図 第６図 ′［ 筋鶏戻 第　　８　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料の平均の炉内滞在期間が４〜５原子炉運転サ
   イクルである原子炉の燃料交換方法において、最終サイ
   クル終了燃料を炉心から取り出した後、炉心から取り出
   されなかつた４サイクル終了燃料を５サイクル終了燃料
   が配置されていた位置に移動し、次に１サイクル終了燃
   料および３サイクル終了燃料はそのままにして２サイク
   ル終了燃料を４サイクル終了燃料が配置されていた位置
   に移動し、次に新燃料を２サイクル終了燃料が配置され
   ていた位置に装荷し、かくして燃料配置された炉心が常
   に、少なくとも炉心横断面において炉心の中心を通り互
   いに直交する２本の直線を挾む計４列と炉心最外周およ
   びその１層内側とを除いた領域において、炉内滞在期間
   が同一の燃料同士が隣接せず、１サイクル目燃料と２サ
   イクル目燃料とが隣接せず、かつ３サイクル目燃料と４
   サイクル目燃料とが隣接しないような装荷パターンとな
   るようにすることを特徴とする原子炉の燃料交換方法。