JPS6341038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉において使用する反応度制御装
置に関するものである。

従来、たとえば新型転換炉の反応度制御装置で
は、炉心上部から挿入する制御棒と、重水減速材
中に混入してあるポイズン（B¹⁰）の濃度制御装
置とから構成されている。炉心反応度の制御方法
としては、初め余剰の反応度を抑えるために制御
棒を炉心内に挿入するとともに、重水中に高濃度
のポイズンを混入させておく。炉心の燃焼が進む
と余剰反応度が低下してくるので、制御棒を引き
抜いてゆくが、一定量以上引き抜いた場合は重水
中のポイズンの濃度を低下させ、制御棒は初めの
位置まで挿入する。原子炉の運転期間中はこの操
作を繰返すが、燃焼末期においては重水中のポイ
ズン濃度はゼロとなり、制御棒は全て引き抜かれ
ることになる。

重水中のポイズン濃度制御は、第１図に示す重
水循環系におかれたポイズン濃度制御装置１によ
つておこなわれる。この装置はポイズン混入部２
とポイズン回収部３で構成されている。この装置
により一定のポイズン濃度に調整された重水は、
減速材注水配管としても共用する制御棒案内管４
を通り炉心下部の流入孔５からカランドリアタン
ク６の中に流入し、カランドリアタンク内を上昇
して炉心上端の周辺部から流出する。従つて、カ
ランドリアタンク内のポイズン濃度は一様な分布
となつている。

しかし、従来の反応度制御装置による反応度制
御方法では、炉心内の高さ方向の出力分布は変化
することになる。第２図は、燃焼初期と燃焼末期
の典型的な炉心高さ方向の出力分布にもとづく熱
流束分布を示している。燃焼初期では制御棒は深
く挿入されているため、炉心下部で出力の高い下
ぶくれの熱流束分布となつているが、燃焼末期で
は全ての制御棒が引き抜かれるため、上ぶくれの
熱流束分布となる。また、この図には燃料でバー
ンアウトが発生するときの限界熱流束を、炉心高
さ方向に対して典型的な形で示してある。この図
から明らかなように、限界熱流束は炉心上部で小
さくなつているため、燃焼末期における上ぶくれ
の熱流束分布では、炉心上部においてバーンアウ
トに対する余裕が少なくなるという問題が有る。
また、特開昭52−70298号公報に記載された装置
では、減速材領域をしきり板などで区切り、こと
なるポイズン濃度の減速材を注入して出力分布の
平坦化を達成しているが、しきり板などは広い範
囲で中性子吸収材として作用するため、しきり板
近傍で出力が低下し、特に軸方向出力分布に歪を
生じるという問題を生じる。

したがつて、本発明の目的は、上記した従来の
反応度制御装置によつて生ずる、燃焼末期のバー
ンアウトに対する余裕が少なくなるという欠点お
よびしきり板などの炉内構造物により出力分布に
歪が生じることの問題を簡単な炉心構成にてなく
し燃焼末期において上ぶくれの出力分布が生じな
いような反応度制御装置を提供しようとするもの
である。

上記の目的を達成するために、本発明の反応度
制御装置では、炉心に挿入され、制御棒を案内す
る制御棒案内管と、前記炉心の上部から排出され
る減速材を受け入れ、前記減速材に中性子吸収材
を混入する中性子吸収材の濃度制御装置と、前記
制御棒案内管に連なり、前記濃度制御装置から前
記制御棒案内管を通つて来た前記減速材を前記炉
心の下部に吐出する流入孔とを有する原子炉にお
いて、前記中性子吸収材の混入部として低濃度混
入系統と高濃度混入系統との多系統備え、前記制
御棒案内管は少なくとも上部が多重管であり、前
記多重管内の管路の内の前記流入孔に連通する一
方の管路に前記混入部の低濃度混入系統を接続し
他方の管路に高濃度混入系統を接続し、前記他方
の管路に前記流入孔よりも吐出位置を高くして他
の流入孔を連通設置した構成を示し、濃度制御装
置で各系統異なる中性子吸収材濃度の減速材を上
下異なる炉心層内へ注入するようにできるもので
ある。

したがつて、上記のような多系統で構成したポ
イズン濃度制御装置からなる反応度制御装置を用
いることにより、炉心上部と下部の減速材中のポ
イズン濃度を変えることが可能となり、制御棒を
引き抜いた場合炉心上部の液体ポイズン濃度を増
大して、上ぶくれの出力分布となることを防ぐこ
とができる。この際に制御棒案内管をポイズンの
炉心への注入管として共用して炉心構成をできる
だけ簡単な構成として出力分布を歪の無い平坦な
状態にしている。この結果燃焼末期においてもバ
ーンアウトに対する余裕を充分にとることが可能
となる。

以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。第３図は本発明になる反応度制御装置の新型
転換炉における構成図を示したものである。この
反応度制御装置ではポイズン濃度制御装置１のポ
イズン混入部が２系統から構成されており、１つ
は低濃度ポイズン混入部７、他の１つは高濃度ポ
イズン混入部８である。低濃度ポイズン混入部を
出た重水はポイズン混合重水の炉心への注入配管
としても共用する制御棒案内管４を通り炉心下部
の重水流入孔５からカランドリアタンク６の中に
流れ込む。また、高濃度ポイズン混入部を出た重
水は、制御棒案内管の周辺に設けられたアニユラ
ス部９を通り、炉心上部の重水流入孔１０からカ
ランドリアタンクの中に流れ込む。２つの流入孔
から流入した重水はカンドリアタンクの中で混合
し、タンク周辺部から流出する。流出した重水は
ポイズン濃度制御装置のポイズン回収部３に送ら
れ、余剰のポイズンが重水中から回収されること
になる。

本発明になる反応度制御装置の反応度制御方法
としては、燃焼初期においては従来方法と同様
に、炉心下部の重水流入孔のみを用いてポイズン
を混入した重水を流入させ、炉心を循環させる。
燃焼末期においては制御棒を引き抜き、炉心上部
の重水流入孔から高濃度ポイズン混入の重水をカ
ランドリアタンク内に流入させ、炉心下部からの
低濃度ポイズン混入の重水と混合させる。しか
し、カランドリアタンク内の重水の流れは、主と
して炉心下部中央から炉心上部周辺に向つている
ので、ポイズン濃度は炉心上部が濃く、炉心下部
は薄い状態が維持できる。この結果、炉心上部の
出力上昇は抑えられ、高さ方向に平坦な出力分布
を維持することが可能となる。

第４図は、本発明になる反応度制御装置を用い
た場合の燃焼末期の高さ方向の熱流束分布を、用
いない場合の熱流束分布と比較して示したもので
ある。この図から明らかなように、本発明になる
反応度制御装置を用いた場合、炉心上部における
バーンアウトに対する余裕が増すことがわかる。

第５図は、第３図で示した新型転換炉の反応度
制御装置で使用する制御棒案内管の断面図を示し
たものである。制御棒案内管４は２重管構造とな
つており、２つの管の間のアニユラス部９を高濃
度ポイズン混入の重水が流れる。また、制御棒１
１は内側の管の中に挿入されているが、制御棒の
中に開けられた重水流動孔１２を低濃度ポイズン
混入の重水が流れる。従つて、２つのポイズン濃
度の重水は分離されて炉心内に供給されることに
なる。

以上説明したごとく本発明によれば、炉心内で
広く配置されて出力分布を歪ませる仕切板を利用
しない簡単な炉心構成により、炉心上部と下部の
減速材中のポイズン濃度を変えることが可能とな
り、燃焼末期において制御棒を引き抜いた場合に
も炉心高さ方向の出力分布を平坦化させることが
できる。この結果、燃焼末期においてもバーンア
ウトに対する余裕を充分にとることが可能とな
る。したがつてこのような反応度制御装置を使用
することによる、原子炉の安全性の改善の効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のポイズン濃度制御装置の構成
図、第２図は従来装置にもとずく炉心高さ方向の
熱流束分布の一例を示した図、第３図は本発明の
一実施例を示す構成図、第４図は本発明にもとづ
く炉心高さ方向の熱流束分布、第５図は第３図に
示した実施例で使用する制御棒案内管の断面図で
ある。 １……ポイズン濃度制御装置、２……ポイズン
混入部、３……ポイズン回収部、４……制御棒案
内管、５……炉心下部重水流入孔、６……カラン
ドリアタンク、７……低濃度ポイズン混入部、８
……高濃度ポイズン混入部、９……アニユラス
部、１０……炉心上部重水流入孔、１１……制御
棒、１２……重水流動孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉心に挿入され、制御棒を案内する制御棒案
   内管と、前記炉心の上部から排出される減速材を
   受け入れ、前記減速材に中性子吸収材を混入する
   中性子吸収材の濃度制御装置と、前記制御棒案内
   管に連なり、前記濃度制御装置から前記制御棒案
   内管を通つて来た前記減速材を前記炉心の下部に
   吐出する流入孔とを有する原子炉において、前記
   中性子吸収材の混入部として低濃度混入系統と高
   濃度混入系統との多系統を備え、前記制御棒案内
   管は少なくとも上部が多重管であり、前記多重管
   内の管路の内の前記流入孔に連通する一方の管路
   に前記混入部の低濃度混入系統を接続し他方の管
   路に高濃度混入系統を接続し、前記他方の管路に
   前記流入孔よりも吐出位置を高くして他の流入孔
   を連通設置したことを特徴とした反応度制御装
   置。