JPS6325593A - 沸騰水型原子炉 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は炉心軸方向の出力分布を平坦化させた沸騰水型
原子炉に関する。

（従来の技術） 従来の沸騰水型原子炉には第７図に示すような燃料集合
体および制御棒が配置されていた。すなわち燃料集合体
１１はチャンネルボックス１４内に燃料棒１２および水
ロッド１３を正方格子状に配置して構成され、燃料集合
体４体に１本の割合で十字型制御棒Ｃが配置されている
。

ところで沸騰水型原子炉では、炉心軸方向でボイド率が
異なりそのため減速材密度は炉心の上部の方が下部より
も小さくなる。その結果炉心上部では中性子減速効果が
低下し、無限増倍率は小さくなる。したがって出力運転
時においては炉心下部の反応度が大きくなり、炉心軸方
向出力は炉心下方でピーキングを生ずるような分１５と
なる。これに伴って炉心上部では燃焼が遅れ、ざらに中
性子束スペクトルが硬いために２３９　ｐ　Ｕや２４１
　ｐ　ｕが生成しやすくなる等の理由もおって、核分裂
性物質のヱは炉心下部よりも炉心上部で多くなり、運転
末期には逆に炉心上部で反応度が大ぎくなって炉停止余
裕を小ざくする結果となる。

従来これに対して水ロッドの径を上部で太くして減速材
を上部で増すことが提案されたが、水ロッドはチャンネ
ルボックス内に位置しているのでその体積の増加には限
度があり、大きな効果は期待できなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記情況に鑑みてなされたもので、本発明が解
決しようとする問題点は、沸騰水型原子炉においてボイ
ド発生による炉心上部での中性子減速効果の低下を阻止
し、もって軸方向出力分布を平坦化することにおる。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、沸騰水型原子炉において、燃料集合体のチャ
ンネルボックス外側の非沸騰水領域の非沸騰水が入り得
る領域の体積が、炉心上部で炉心下部より大となるよう
にしたことにより、上記問題点を解決するものである。

（作　用） 本発明は燃料集合体のチャンネルボックス外側の非沸騰
水容積を炉心上部で炉心下部より大きくしたので、ボイ
ド発生によって炉心上部の減速材密度が減少しても炉心
上部における中性子減速効果が炉心下部に比較して低下
せず、したがって従来の原子炉よりも出力軸方向分布が
平坦化される。

（実施例） 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を説明する炉心の一部断面図
である。第１図において、燃料集合体１は４個のサブチ
ャネル２から構成され、各サブチャネルには１６本の燃
料棒３がチャネルボックス４内に規則的に配置されてい
る。各サブチャネルの周囲の水ギヤツプ領域のうち、斜
線で示す領域５では、水の量が炉心上部で多く、炉心下
部で少なくなるようになっている。

第２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ領［５の軸方向断
面を示す図で、すなわち第１図におけるＸ−Ｘ′の縦断
面図である。このうち（ａ）はジルカロイのような中性
子吸収の小さい材料によって構成された中空の平板また
は例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）のような水を排
除する物質を封入した平板６をチャネルボックス４の下
半分位置に固着させ、この平板６の体積分だけ非沸騰水
の量が減少するようにしたものである。また（ｂ）はチ
ャネルボックス４の下半分位置にそれぞれ軸方向長さの
異なる複数の中空管７を並べて固着させたものでおる。

この例では中空管７の長さを異ならしめることによって
軸方向に減速材の体積分布を形成させている。以上のよ
うに構成したことによって、炉心下部の非沸騰水領域が
炉心上部のそれより小さくなり、炉心上部においてボイ
ド発生により中性子減速効果が低下しても軸方向出力分
布は平坦化される。

次に上記実施例と第７図に示した従来例の効果を、出力
運転サイクル末期における無限増倍率のボイド率依存性
（第６図参照）によって比較する。

第６図において実線グラフは本発明の実施例のちのであ
り、点線グラフは従来例のものである。同図に示される
ように、本発明ではボイド率が高くなっても従来例程無
限増倍率が大ぎく低下していない。ボイド率０〜４０％
範囲は炉心下部に相当し、この範囲では本発明は従来例
よりも無限増倍率が低いが、炉心上部に相当するボイド
率４０％以上の範囲では従来例に比べてかなり高く、炉
心全体としてみると無限増倍率は小さくならない。した
がって、本発明では炉の反応度を低下させずに軸方向出
力分布平坦化が達成されていることがわかる。

第３図は本発明の他の実施例を示す炉心の一部断面図で
おる。この例でも燃料集合体１′は４個のサブチャネル
２′により構成されているが、各サブチャネルは第１図
に示すサブチャネルより大きく、チャネルボックス４′
内には３２本の燃料棒３′および１本の大径水ロッド８
が配置されている。このように本例では燃料集合体が第
１図の例よりも大きく、十字型制御棒は燃料集合体２体
に１本の割合で配置されている。図中、斜線で示す非沸
騰水領域５′は第２図に示す溝造となっている。

第４図および第５図は本発明のざらに別の実施例を示す
炉心の一部断面図である。第４図の例ではサブチャネル
９体で１体の燃料集合体を構成している。斜線で示す沸
騰本領Ｉｒｊ、５　”は第２図に示す構造となっている
。第５図の例はサブチャネル１６体で１体の燃料集合体
を構成しており、４つのサブチャネルが面するコーナ一
部分にはクラスタ型制御棒９が配置されている。斜線で
示す非沸騰水領域５″′は第２図に示す構造となってい
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、原子炉全体の反
応度を低下させずに軸方向出力分布を平坦化することが
でき、それに伴なって運転末期での炉停止余裕を従来よ
り大きくすることができる。

また本発明では水排除をチャンネルボックスの外側にお
いて行うので、チャネル内の冷却材の流れを乱すことが
なく、熱水力学的な問題を生じない。

また本発明において、燃料集合体を複数のサブチャネル
に分けた場合には、非沸騰水の体積が増すので炉心反応
度が上昇し、ざらによい結果となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する炉心一部所面図、
第２図（ａ）および（ｂ）は第１図におけるｘ−ｘ’線
に沿う縦断面図、第３〜５図は本発明の他の実施例を説
明する炉心一部所面図、第６図は第１図に示す炉心およ
び従来の炉心の出力運転サイクル末期における無限増倍
率のボイド率依存性を示すグラフ、第７図は従来の炉心
の一部断面図である。 １・・・燃料集合体、　　２・・・ザブチャネル３・・
・燃料棒、　　　　　４・・・チャネルボックス５・・
・非沸騰水領域、　６・・・平板７・・・中空管、　　
　　　８・・・太径水ロッド９・・・クラスタ型制御棒 Ｃ・・・十字型制御棒 （、８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか
　１名〉 第１図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　（もン第２図 第３図 第４図 第５図 １てイドキ　　（”７ｅ　） 第６図 ＝５ ７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料集合体のチャンネルボックス外側の非沸騰水
   領域において、非沸騰水が入り得る領域の体積が炉心上
   部で炉心下部より大となっていることを特徴とする沸騰
   水型原子炉。
2. （２）炉心下部における非沸騰水が入り得る領域の体積
   が水排除装置を設置したことにより減少している特許請
   求の範囲第１項記載の沸騰水型原子炉。
3. （３）水排除装置がチャンネルボックス外側に設置され
   た平板または中空管である特許請求の範囲第２項記載の
   沸騰水型原子炉。
4. （４）燃料集合体が複数のサブチャネルで構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の沸騰水型原子炉。