JPS5912156B2 - 沸騰水型原子炉の燃料装荷方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各燃料棒の燃焼度を平均化させ、常時出力分
布の平坦化を計った沸騰水型原子炉の燃料装荷方法に関
する。

従来沸騰水型原子炉の取替炉心においては、炉心全体に
ほぼ一様に新燃料を分散させるスキャツタ装荷方式を採
ることが多い。

この方式では、制御棒に隣接するように配置した（制御
棒セルという）４本の燃料バンドルは、それぞれ照射度
の異る別個の取替燃料グループに属していて、各制御棒
セルの４本の燃料バンドルの平均燃焼度がほぼ一様の値
に維持され、サイクルを通じて出力が平坦化され、かつ
燃料の移動操作回数が少くて済む。

この方式の実例を第１．２，３図に示す。

第１図は初期サイクルの照射前の状態を示し、燃料バン
ドルは０，１，２，３サイクルの照射経歴のもの１．２
，３．４を配置しており、１サイクルの照射による炉心
平均燃焼度は５ＧＷＤ／ＳＴあるが、■サイクル後の燃
料バンドルは、未照射燃料（０，０ＧＷＤ／５Ｔ）ｌ−
＋２１サイクル照射済燃料（５，０ＧＷＤ／５Ｔ）２−
）３２サイクル照射済燃料（１０，０ＧＷＤ／５Ｔ）３
−＋４３サイクル照射済燃料（１５，ＯＧｗｐ／５Ｔ）
４−＋Ｄ （廃棄）に変化する（第２図）。

そして廃棄燃料バンドルＤは新燃料バンドル１に交換す
る。

こうしてサイクル毎に順次に新燃料を補給して、循環す
る。

一方原子炉運転中に炉心に挿入されている制御棒の無形
的な配置は、第３図Ａ１． Ａ２ 、 Ｂ１． Ｂ２の
４種である。

図中Ｘ印が、格子状に整列する制御棒セルのうち、制御
棒が挿入されたものを示す。

この４種の配置をまとめて示すと、第３図Ｃの如くなり
、各種を同回数づつ使用すると、中心部領域のどの制御
棒セルにも一様に制御棒が挿入されたことになる。

こうしてスキャツタ装荷方式に於いて制御棒配置に上記
４種を繰り返して用いることによって燃料燃焼度分布は
平均化され、出力の平坦化ができる。

しかし反面に於いて、この４種の制御棒の配置替えは、
従来の方式の大きな欠点ともなっている。

制御棒を引抜いて別位置に挿入させるための操作に煩雑
さがある上に、変換途中に於ける制御棒配置の対称性の
崩れによって出力分布が大きく歪み、また変動を起し、
燃料棒を破損する結果を招くことがあり得るからである
。

そこで本発明方法は、制御棒挿入の位置を変換せずに燃
料の健全性を高め、かつ出力分布の平坦化を計ることが
できる燃料装荷方法を提供する。

第４図以下にその方法を詳しく説明する。

制御棒装荷はスキャツタ方式を採る。

しかして制御棒セルの格子状整列の縦、横、斜めに一つ
置きとなり、かつ炉心部中心から縦方向にも、横方向に
も、また斜め方向にも対称となる位置に制御棒の配置を
固定的に設ける。

例えば前記第３図Ａ１．Ａ２配列の如くにし、この配列
は変更しない。

第４図の正方形で囲った位置がその一例である。

しかして頭初の燃料バンドルは、次の如き燃焼度のもの
を配置する。

制御棒が挿入される制御棒セルに於いては、ａｌ−−−
−・・Ｏ，ＯＧＷＤ／ＳＴ ａ、・、、、、 ５．ＱＱＷＤ／５Ｔ ａ３−−−−１０． ＯＧＷＤ／Ｓ Ｔ ａ４−−−−・−１６，ＯＧＷＤ／ＳＴ 制御棒が挿入されない制御棒セルに於いては、ｂｌ・・
・・・・ ０．０ＧＷＤ／５Ｔ ｂ２・・・・・・ ４．０ＧＷＤ／５Ｔ ｂ３・・・・・・１０． ＯＧＷＤ／Ｓ Ｔｂ４・・・
・・・１４．ＯＧＷＤ／ＳＴ こうして原子炉を運転し、炉心平均取得燃焼度約５．０
ＱＷＤ／ＳＴの燃焼末期（１サイクル）になると、第５
図の如（なる。

即ち、第４図ａｌ （０，０ＧＷＤ／ＳＴ）→第５図ａ
′２（４，ＯＧＷＤ／８Ｔ）第４図ａ２（６，０ＧＷＤ
／ＳＴ）→第５図ａ’３（８，ＯＧＷｎ／ｓＴ）第４図
ａ３（１０，０ＧＷＤ／５Ｔ）−＋第５図ａ’４ （１
４，ＯＧＷＤ／ＳＴ）第４図ａ４（１４，ｏＧＷＤ／／
ｓＴ）→第５図ｄ （２０，ＯＧＷＤ／ＳＴ）に変化す
る。

また第４図ｂ１（０，０ＧＷＤ／５Ｔ）−＋第５図ｂ’
、（６，０ＧＷＤ／ＳＴ）第４図ｂ２（４，０ＧＷＤ／
ＳＴ）→第５図ｂ′３（ｔｏ、ＯＧＷＤ／ＳＴ）第４図
ｂ３（１ｏ、ｏ ＧＷＤ／ＳＴ）→第５図ｂ’、（１６
，ＯＧＷＤ／８Ｔ）第４図ｂ４（１４，ｏ ＧＷＤ／Ｓ
Ｔ）→第５図ｄ（２０，０ＧＷＤ／胛）に変わる。

寿命を終えたｄ、ｄは廃棄処分にし、新燃料と交換する
（第６図）。

しかし、この時同時に（第７図に示すように）、制御棒
に隣接した燃料バンドルａ’２ ｔ ａ′３ｔ ａ′４
を制御棒に隣接しなかった燃料バンドルｂ’２ ｔ ｂ
′３ｔ ｂ’４と交換する。

この交換は、ｂ′！、ｂ′３．ｂ′４を１つの制御棒セ
ルからでなく３つの制御棒セルから選択して行う。

（この場合ａ′２とｂ′２の交換だけでも効果がある。

ａ／３ｔ ａ′４１ ｂ’３ ｊ ｔ（４は燃焼が充分
進んでおり、核分裂性物質の量が減少しており、大きな
出力を期待できないから、それ程留意しなくてもよいか
らである）。

こうしてまた１サイクルの照射が終了したとき、新燃料
の補給と共に、再び制御棒に接した制御棒セルの燃料バ
ンドルを接しない燃料バンドルの同一照射サイクル経歴
のものと交換する。

この交換の繰返しにより、４サイクルを一周期として各
燃料バンドルは１サイクル宛制御棒に隣接することにな
る。

これは、従来に於いて行われた方式、４種のパターンを
繰返して各燃料バンドルに制御棒を１度づつ挿入させる
のと同様の結果となる。

このようにしたことによる出力上の作用効果を次に述べ
る。

第８図は、制御棒と燃料バンドルとの配置関係である。

このような形状で制御棒が挿入されたときとないときと
の燃料棒の出力分布を三群二次元拡散コードで計算した
結果が第１表である。

Ａは制御棒のあるとき、Ｂはないときを示す。

Ａ、Ｂそれぞれの（ｌｔｌ）位置の燃料棒出力を比較す
ると、Ａ・・・・・・０．４１Ｂ・・・・・・１．２０
で、制御棒挿入時は、出力が低く抑えられて、核分裂性
物質の消耗は少く、燃え残ることが分る。

次に第２表Ａ ｔ Ｂは、ｌ０ＱＷＤ／ＳＴまで制御棒
が挿入され続けて引抜かれた場合と、ｌ０ＧＷＤ／ＳＴ
まで制御棒が引抜かれ続けた場合の出力分布を計算した
ものである。

同じ＜（１−１）位置の燃料棒の出力はＡ・・・・・・
１，３６Ｂ・・・・・・１．０７となる。

従って若し、制御棒を固定的に配置して運転した場合に
は、燃料バンドル内の最大出力は（１−１）位置の燃料
棒に表われ、１．３６にも達することがあり得ることを
示している。

更に第３表Ａ、Ｂは同様に５０ＷＤ／ＳＴまでの制御棒
の有無を比較した出力分布である。

Ａに於ける（１−１）位置の燃料棒出力は１．２６で、
ここで制御棒を引抜いて１０ ＱＷ Ｄ／ＳＴまで燃焼
させた場合の出力分布は第４表に示す通りであって（１
−１）燃料棒出力は１．１５となる。

上記第２表に示した１、３６より大巾に低下させられる
ことが分る。

即ち制御棒の挿入、引抜きを適当に配分することによっ
て燃料棒の局部的出力増大を抑えて出力分布を平坦化す
る。

しかして本発明の方法では、制御棒設置位置を定着して
、制御棒操作の煩雑さを確消し、かつ燃料交換を簡素化
し、しかも上記のように燃料の健全性を確保して、出力
分布の平坦化を計った特徴ある沸騰型原子炉の燃料人荷
方法とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の炉心に於ける燃料装荷配置の燃焼初期の
状態説明図、第２図は同燃焼末期の状態説明図、第３図
は制御棒の無形的な配置を示すパターン図、第４図は本
発明の一実施例を説明する燃料装荷配置の当サイクル燃
焼初期の状態説明図、第５図は同燃焼末期の状態説明図
、第６図は同次サイクルへ移行する途中の状態説明図、
第７図は同次サイクル燃焼初期の状態説明図、第８図は
燃料バンドルと制御棒の関係を説明する制御棒セルの拡
大した横断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １４本の燃料バンドルを正方形に並べてその中心に十字
   形の制御棒を挿入できるようにした制御棒セルを一単位
   とし、この制御棒セルを格子状に整列させた炉心におい
   て、この格子状列の縦、横、斜めに一つ置きとなり、か
   つ炉心中心から縦、横、斜めに対称となる制御棒セルの
   中心に対応する位置に制御棒を定設し、各制御棒セルに
   は０，１゜２．３サイクルの照射済燃料バンドルを配置
   して、サイクル毎に４サイクル照射燃料バンドルを新燃
   料バンドルと交換する原則を守ると共に、各サイクル毎
   に、前記制御棒が挿入される制御棒セルの燃料バンドル
   と制御棒の挿入されない制御棒セルに属して未だ制御棒
   に隣接したことのない同じ照射サイクル経歴の燃料バン
   ドルとを交換するようにしたことを特徴とする沸騰水型
   原子炉の燃料装荷方法。