TW294813B - - Google Patents

Description

A7 294813 ___ B7_______ 五、發明説明（1 ) '〜'-- 技術領域 本案係有關於使用在沸水式核反應爐的燃料束，特別q 有關於使用在部份長度棒的燃料束，其從組件的底部向= 料組件區延伸，在該區爲汽水兩相共存區。依據本發明了 含部份長度棒之新燃料的功率及水流可加以調整，而使其 與含全長棒的爐心中的現存燃料束的功率/水流之需求有 較好的允合度。 習知技術及背景 現在的沸水式核反應爐（BWR)在反應爐的爐心區包含濟 心旁通容積及燃料旁通容積。燃料通道容積包含延長棒束 或含反應燃料的護套。燃料束置於上下繫板間的周圍通道 内，且由沿著燃料束軸向放置的隔板夾持形成預定之陣列 形式。在許多此種燃料棒束的設計中，一或多個中空管或 "水棒”亦置於棒束内，以提供額外的緩和水流。通道外 部爲爐心旁通容積，其爲控制棒控制核反應的區域，且包 含增加反應度的其他水緩和劑。 現今燃料棒束的設計受到必需在熱限制下操作，且避免 熱水力不穩定及耦合核熱水力反應爐爐心不穩定的限制。 穩足限制影響達到最小之燃料成本的燃料組件最適化程度 。在冷爐狀態下反應爐停機時每一燃料棒必需在完全抽出 位置亦限制現今燃料棒束的設計。 對於含有限制於通道包封燃料組件内的燃料棒束之BWR 反應爐，改進之棒束可見於u s· Patent Nos. 5,017,332及 5，112,57〇。在此專利案中，部份長度棒（PLR)可使用於從 標华（格 f 2丨0.^97公^ "•^閱^^兩之：^--事項洱^^本马 -裝- 線. A7 B7 五、發明説明（2 通道的底部（在沸水區内）而只到 ，一 建向奢通道頂部之部份紹 徑。另言之，這些PLR相對於裳从 ' ; '餘的全長棒（FLR)在相 ---------t— 汸先Μ请次而之if.JV--.'i-事項洱^V-:J本莨 方向已縮短，且分佈於整個燃料去 .χ |术干’其位在燦料倦走内 邵較佳位置，遠離通道壁區。4 ' ^ 在—較佳的設計中，PLR從 ,,^ ^ ^ ^ 彺叹選擇灸隔板處終止，該隔 板位在燃料棒組件之兩相水流 比』 匕中並非全邵PLR的長度 白相同。例如，某些PLR可終止於— 、聆—隔板，而其他PLR則 終止於該隔板之上流或下流的 ^ 隔板。PLR的長度最好 至少爲燃料棒束全長的1/3。 # -線 經濟部中央螵隼局工消f合作杜印製 在功率運轉時，在部份棒束上方的開放區域呈汽水混合 感。結果對於緩和劑與燃料體積比，pLR在冷爐時的效應 大於熱爐時。在反應爐起動時。由於燃料組件頂部增加的 緩和劑燃料比，在Μ料組件的頂部產生改進的冷爐停機餘 格（cold shutdown marginp由於在PLR上方某些缓和劑靠 近控制棒，此處增加的緩和ϋ ,增力口遷移或擴散至控制 棒表面的中子數，而改進停機控制棒値（shutdown conrto丨 rod worth)。在爐心功率運轉時，pLR有效的通道蒸汽流至 棒間擴充的間隙區，與部份長度棒的端點重疊處。此使得 蒸汽對水有較高的滑移比（sHp rati〇)，且增加功率運轉時 ’棒束上部區域中其餘燃料棒周圍的緩和水密度。使用 PLR所得到的好處及優點可見，57〇及，332申請案。姑且不論 使用PLR的優點，在某些情況及狀況下使用此縮短的燃料 棒將造成問題。例如，再負載之棒束插入反應爐爐心時， 相對應的燃料棒束水流及反應度的不符合可發生在含一歧

• H __ —_ -5- &依尺度㈣中( rNS )从規格（2Ηΐχ29?公超> 五、發明説明（3 A*7 B7 PLR處的新燃料束及含全部PLR的舊燃料束之間。現在， 控制棒移動爲改變功率及在某一較小的作用下，改變不同 設計及/或運轉壽命的燃料束間流量不耦合的唯一方法。 此可降低可允許的爐心操作功率，特別是對於同時擁有 PLR及FLR的混合爐心而言。 發明 本發明的目的乃是提供一種方法，其中對於含plr之新 燃料的功率及水流可加以調整，使其與爐心現存燃料度’ 需要的功率/水流有較好的允合度。依此方法，控制： 移動可達到最少且可改進操作餘裕。 依據本發明的實施例，且於含一些PLR之核反應爐中 燃料束，隨著將非燃料從件（即燃料棒延伸）與plr頂部 =料束阻力隨合流量減少而増加，此行爲與較 FLR—樣。 關於：應度的考量，本發明的pLR從件可依 :少t應度:⑴該從件可幾乎完全充填單相水以增加反 度，或（2)該從件可完全泠古_之# 另士、 虱承載材料以減少反應度 即應用鍺從件(中空或實體)， 減少反應度時可另外承*治+ 而晋更進 反應度。 “ 在PLR上方則可消除水及減 反St本發明較廣泛的觀點上看來，本發明與沸水式 列内，且延伸於上下繫：Λ中包二多：崎^ 棒從下繫板延伸，而終止於：到且上=少-額外的燃 不上繫板處，此項改進包 所 的 裴 的 連 訂 或 應 步 少 料 含 A7 B7 五、發明説明（ 定在該至少一額外燃料棒上，且實質上 可移動延伸棒，固 向上繫板延伸。 由下文之説明將可更明顯地瞭解本發明之目的及優點。 圖形簡述 圖1爲含有邵份長度棒之反應爐燃料束的透視圖，如習 知之技術，該棒終止於第一燃料束隔板相鄰處， 圖2爲傳統燃料束之透視圖，與圖丨相似，其部份長度 •装· 棒端止於第二燃料束隔板之鄰處，而且爲了清楚起見已將 通道及上升把手移除， 圖3爲一部份放大的細部圖，説明全部及部份長度燃料 棒與一組燃料棒隔板之關係，如圖2所示，且 -?τ 圖4爲與圖3相似之部份放大細部圖，但併有本發明可 移除的棒延伸，其與終止於第三燃料棒束隔板相鄰處的部 份長度燃料棒相連接。 主發明之最祛楛走 經濟部中央標來钓只工消費合作社印製 本案係有關於改進之燃料束組件，其中之一示於圖】之 10。需知燃料組件並不以其眞正的長度加以顯示，而是將 中間一部份省略以只説明組件之底及頂部。組件包含上把 手1 2及下鼻件I4。通道1δ大體上從鼻件端向上延伸至燃料 組件H)〈全長。各別燃料棒2G於燃料组件内側排列成矩陣 ，即爲通道〗6所包圍。全長燃料棒（FLR)2〇"以已知之樣 ，在下繫板22及上繫板 1/24之間延伸，其中部份長度燃料; (PLR)2(m下繫板％向上延伸，但終止於不到 ，將於下文中詳細說明。 ·、 Μ處 表紙張尺度適用中阈阀家標率（C-Ns ) Λ4規格 (210 297公犛） 294813 A7 B7 經濟部中消f·人s作it印製 五、發明説明（5 棒20(包含PLR及FLR)—般成行及列之排列。而且，因爲 燃料組件（大小約160吋），隔板，如Si，SrSN沿著燃料棒的 長度方向排列，以將棒維持在所需要的陣列内且將燃料棒 最小化，並消除其側向振動。基本上，七種此類隔板，以 20吋之間隔成粗略之均衡排列，從燃料組件的頂部向底部 延伸。 如上所述，本發明與新燃料束有關，其設計上可置於通 道1 6内側。現請參考圖2，燃料棒2〇排列成9 x 9之矩陣或 陣列。如果不考慮中心水棒2 6之出現，8 1支個別燃料棒 將擴充燃料棒矩陣之長度，如圖2所示。 本發明最好構成修訂的燃料組件上面2/3。本發明特別 與PLR 20的修訂有關，其至少延伸達燃料組件的丨/3，如 已知，PLR 20從底繫棒22延伸至上繫板2 4，而終止於不 到上繫板2 4處，然而最好能與一隔板相鄰，如圖】的s I， 圖2及3的Sr及圖4的Sr雖然基本上PLR向上延伸至束 的上兩相區，但PLR終止於何處並不重要。 最好P L R 2 0 ’位在至少移除通道丨6之陣列的第二列内 。爲了説明PLR在圖2透視圖中的位置，棒之第一列已從 向著觀察者之透視圖部份予已省略。所以觀察者所示者爲 棒之第二列。然發明並不限定燃料束内的pLR需在特定位 置。 現凊參考圖4 ’ 一可移動延伸棒，或未充填燃料從件3 2 固定在PRL 20,之上端，從隔板S3上向延伸通過隔板\及S2 至上繫板24，在此處爲任何適當機械所固定。對棒束内各 8- ---------f-------訂------^ (4先閱清*\-而之注迮_項4填Η本S } 張尺度適用中丨看《標準（（D Λ4麟ί 21 公釋） A7 -------B7 五、發明説明（6 ) ' 個PLR可裝配相同的從件或延伸棒。 .裝- 從件或延伸棒3 2可應用適當的牢繫物，如插旋接頭， 螺絲等固定於PLR20·的最上端。從件或延伸棒32之最上 騎可直接固定於上繫板24，或可終止於或離最上隔板％ 差幾吋處，此視上繫板的設計而定。另言之，如果上隔板 2 4的設計並不適合此從件，則該從件可終止於不到繫板 處，鄰近最上隔板81間。從件或延伸棒32之形狀可爲管 狀或固體，此處下文中討論之需要反應度特性而定。亦需 要多個此種未置燃料從件或延伸棒32彼此相連接，以在 反應爐停止運轉時簡化燃料棒移除。 訂 從幾何觀點上看來，含延伸棒32iPLR2〇，可經由流體 阻力及降低的流量而模擬以冷卻劑壓降表示的別"， 特別在通道的兩相區更是如此。 經濟郎中央*?准^只工消費合作.社印製 在本發明中，併有延伸棒32之再負載棒束的功率可調 整，以使其與爐心中現存燃料束的功率要求的配合度較好 。例如，延伸棒32可爲中空錯管，且幾乎完全充填單相 水以增加反應度，即增加功率。另—方面，延伸棒3 2 (固 體或中空）可不含任何氫承載材料，以減低反應度且減低 功率。對中空锆從件添加釓可（例如可經由天然鈾），可進 一步增加反應度。因此可調整燃料束流量及反應度特性。 本發明已應用最實際且最佳的實施例加以説明，須瞭解 本發明並不限於所提出之實施例，相反地，乃用於涵蓋申 • I n -I I · 請專利範圍的精神及觀點内所包含的不同修訂例及對等設 計0 -9- 木纸張>冰㈣巾剩家料（rNS) Λ4規格（2mx_297公犛厂

Claims (1)

1. 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 _______ D8 六、申請專利範圍 一~~~ !•-種用於彿水式核反應爐之燃料束，其包含多支 且固定於- P車列内且延伸於上下繫板之間，其另包含至 V額外之燃料棒，係從下繫板延伸⑥終止於不到上繫 板處’其改良處包含-固定於該至少—額外燃料棒上之 可移動延仲棒，其大致延伸至該上繫板。 2. 根據申請專利範圍第！項之燃料束，其中沿著該束之轴向 相隔位置上備有多個隔板，且其中該至少—額外燃料棒 係終止於該隔板之一的上端上方鄰近處。 3. 根據申請專利範圍第1項之燃料束，其中該延伸棒結合於 该至少一延伸棒之頂部，使得該延伸棒與該至少一延伸 棒大致上爲共線。 4_根據申請專利範園第1項之燃料束，其中該延伸棒呈中空 狀，且大致上充滿單相態之水以增加反應度。 5.根據申請專利範圍第1項之燃料束，其中該延伸棒大致上 不具有任何氫承載材料。 6- 根據申請專利範圍第5項之燃料束，其中該延伸棒係由固 體锆合金形成。 7- 根據申請專利範圍第5項之燃料束，其中該延伸棒由管狀 形锆合金形成，且其中添加釓以更進一步減少反應度。 8. —種用於核反應爐之燃料束，其包含結合於一陣列内之 燃料棒，燃料棒大致沿著上下繫板之轴延伸，且沿著該 燃料束夾持該陣列中燃料棒之軸向相隔位置設有多個隔 板’該燃料棒包含第一之多個全長棒，其下端與下繫板 相結合’且上端與上繫板相結合，及第二之多個部份長 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（2!〇χ297公釐） ---------裝------1T------^ (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 度棒’其下端與下繫板相結合，而其上端終止於該隔板 中的—或多個隔板上方相鄰處，其改良處包含將多個燃 料棒延伸組件連接多個部份長度棒，使得該多個部份長 度棒大致上延伸至該上繫板。 9. 一種用於核反應爐之燃料束，其包含燃料束且結合於陣 列内’且大致在軸向延伸於上下繫板之間，且沿著該燃 料束夹持該陣列中燃料棒之軸向相隔位置設有多個隔板 ，該燃枓棒包含第一之多個全長棒，其下端與下繫板相 結合，且上端與上繫板相結合，及第二之多個部份長度 棒，其下端與下繫板相結合，而其上端終止於該隔板中 一隔板上方相鄰處，其改良處包含一機構，可使所有燦 料棒對於通道中冷卻水流之壓降而有相似的行爲，及相 關裝置，可改變第二之多個部份長度棒的反應度。 I I— I 訂 I I 線 (請先閱讀背面之注意事項萍填ST本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）