特開 2023-100125 沸騰水型原子炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023100125

(43)【公開日】2023-07-18

(54)【発明の名称】沸騰水型原子炉

(51)【国際特許分類】

   G21C 7/16 20060101AFI20230710BHJP

   G21C 7/12 20060101ALI20230710BHJP

【ＦＩ】

G21C7/16 210

G21C7/12 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022000570

(22)【出願日】2022-01-05

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】十河 直也

(72)【発明者】

【氏名】後藤 祥広

(72)【発明者】

【氏名】小出 祐一

(72)【発明者】

【氏名】飯島 唯司

(72)【発明者】

【氏名】原田 清

(57)【要約】

【課題】１台のＨＣＵが２本以上の制御棒を駆動する場合において、スクラムにかかる各制御棒の挿入時間のうち、その最大値を短縮することが可能な沸騰水型原子炉を提供する。
【解決手段】複数の制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄが第１スクラム配管１０４ａ，３０２ａ，１０４ｃ，３０２ｃ，１０４ｄ，３０２ｄを経由して、および１本以上の制御棒２０１ｂが第２スクラム配管１０４ｂ，３０２ｂを経由して、同じ水圧制御棒駆動機構に接続されており、第１スクラム配管１０４ａ，３０２ａ，１０４ｃ，３０２ｃ，１０４ｄ，３０２ｄの圧力損失を、第２スクラム配管１０４ｂ，３０２ｂの圧力損失より大きくする。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１制御棒、および前記第１制御棒より質量の大きい第２制御棒を１つ以上備える沸騰水型原子炉において、
複数の前記第１制御棒が第１スクラム配管を経由して、および１本以上の前記第２制御棒が第２スクラム配管を経由して、同じ水圧制御棒駆動機構に接続されており、
前記第１スクラム配管の圧力損失を、前記第２スクラム配管の圧力損失より大きくする
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。

【請求項2】

請求項１に記載の沸騰水型原子炉において、
前記第１スクラム配管の曲がり部の数は、前記第２スクラム配管の曲がり部の数より多い
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。

【請求項3】

請求項１に記載の沸騰水型原子炉において、
前記第１スクラム配管に設けられる曲がり部の角度が、前記第２スクラム配管に設けられる曲がり部の角度より大きい
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。

【請求項4】

請求項１に記載の沸騰水型原子炉において、
前記第１スクラム配管が有する曲がり部の角度の総和は、前記第２スクラム配管が有する曲がり部の角度の総和より大きい
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。

【請求項5】

請求項１に記載の沸騰水型原子炉において、
前記第１スクラム配管の長さが、前記第２スクラム配管より長い
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。

【請求項6】

請求項１に記載の沸騰水型原子炉において、
前記第１スクラム配管を流れるスクラム水の流量が、前記第２スクラム配管を流れるスクラム水の流量より少ない
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。

【請求項7】

請求項６に記載の沸騰水型原子炉において、
前記スクラム水の流量を調節するための流量調整部を前記第１スクラム配管および前記第２スクラム配管のうち少なくともいずれか一方に有する
ことを特徴とする沸騰水型原子炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、沸騰水型原子炉に関する。

【背景技術】

【0002】

原子炉圧力に応じて充填水圧力を最適に制御できる制御棒駆動水圧系の一例として、特許文献１には、高圧水を利用して制御棒の緊急挿入を行う制御棒駆動機構と、常時閉で制御棒緊急挿入時に開く緊急挿入用弁と、制御棒駆動機構に供給する高圧水を蓄えておくアキュムレータと、ポンプと、制御棒駆動機構と緊急挿入用弁とを接続する第１の配管と、緊急挿入用弁とアキュムレータとを接続する第２の配管と、ポンプの出口に接続され、第１の配管に合流する第３の配管と、第３の配管の途中から分岐して第２の配管に合流する第４の配管とからなる原子炉の制御棒駆動水圧系において、第３の配管のうち、ポンプの出口と第４の配管の分岐点との間の部分に、原子炉圧力に応じて圧力損失が調整可能な圧力調整弁を設ける、ことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２－１３６７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

沸騰水型原子炉には原子炉内の制御棒を駆動するための制御棒駆動装置が備わっている。制御棒の駆動には２種類の機能があり、１つは原子炉の出力および反応度の制御のための駆動機能であり、もうひとつは地震時など原子炉の緊急停止が必要な場合に制御棒を炉心に急速に挿入する機能、すなわちスクラム機能（スクラム）である。

【0005】

スクラムを達成するには一般に水圧制御ユニット（ＨＣＵ）で予め蓄圧された高圧水を利用する。ＨＣＵ内のアキュムレータに高圧の窒素ガスを蓄圧し、これを一気に解放することによって高圧水は生み出されており、この高圧水はＨＣＵを起点にスクラム配管を通り制御棒駆動機構に到達する。高圧水によって制御棒駆動機構内のピストンが押し上げられ、ピストンに接続された制御棒が炉内に挿入される。

【0006】

スクラムに係るＨＣＵおよびスクラム配管、制御棒駆動機構、制御棒などを制御棒駆動系と呼ぶ。現行型の改良型沸騰水型軽水炉（ＡＢＷＲ）ではＨＣＵ１台につき２台の制御棒駆動機構に高圧水を送る制御棒駆動系と、ＨＣＵ１台につき１台の制御棒駆動機構に高圧水を送る制御棒駆動系とが混合されている。

【0007】

スクラムは原子炉の安全機能の１つであり、地震時における機能評価は耐震評価上重要である。制御棒に関する地震時機能評価法は「原子力発電所耐震設計技術規定（ＪＥＡＧ４６０１－２０１５）」に記されている。この評価法の基本的考え方は、「制御棒が地震時に要求される機能は、原子炉を確実に停止するために炉心に挿入されることであるから、地震時における制御棒挿入性について評価する。」ことである。

【0008】

地震時の制御棒挿入性の評価項目は挿入時間であり、挿入時間が目安時間以下となることが求められている。評価には解析や実験が用いられており、現行の原子炉においては十分安全であることが確かめられているが、更なる安全性の向上が求められている。

【0009】

スクラムの安全性向上させる構造としてはいくつかの技術があり、原子炉圧力に応じてスクラムに用いる高圧水の圧力を最適に制御できる制御棒水圧系（例えば特許文献１参照）などがある。

【0010】

１台のＨＣＵに２本以上の制御棒が接続する場合、それらの制御棒のスクラム時の挿入時間には差が生じる可能性がある。この差は制御棒の質量差やスクラム配管の圧力損失差によって生じることが考えられる。

【0011】

制御棒の質量差の要因は例えば一部の制御棒に用いられる中性子吸収材の材質が異なるためである。中性子吸収材はボロンカーバイドもしくはハフニウムが用いられており、これらの密度差やこれらを用いる制御棒の構造の差によって制御棒の質量に差が生じる。

【0012】

また、スクラム配管の圧力損失差の要因はスクラム配管の長さ、曲がり部の個数、曲がり部の角度が異なるためである。長さが長くなるほど、曲がり部の個数が大きくなるほど、そして曲がり部の角度が鋭角になるほど圧力損失は大きくなる。制御棒の質量差やスクラム配管の圧力損失差によっては、制御棒が挿入される際に生じる抵抗力に差が生じ、その結果として１台のＨＣＵが駆動する複数の制御棒ごとの挿入時間に差が生じる可能性がある。

【0013】

これに加えて、地震時には制御棒が挿入される過程で、地震動によって弓なりに変形した燃料集合体と制御棒が接触し、制御棒に作用する抵抗力が大きくなるため、地震が無い条件に比べて挿入時間に遅れが発生する。その結果、１台のＨＣＵが駆動する制御棒が２本以上あると、地震による影響と制御棒の質量差やスクラム配管の圧力損失差の影響で制御棒の挿入時間に差が生じる可能性があり、制御棒挿入時間の差が発生しにくい制御棒水圧系がさらなる安全性向上のために必要である。

【0014】

本発明の目的は、１台のＨＣＵが２本以上の制御棒を駆動する場合において、スクラムにかかる各制御棒の挿入時間の最大値を短縮することが可能な沸騰水型原子炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の第１制御棒、および前記第１制御棒より質量の大きい第２制御棒を１つ以上備える沸騰水型原子炉において、複数の前記第１制御棒が第１スクラム配管を経由して、および１本以上の前記第２制御棒が第２スクラム配管を経由して、同じ水圧制御棒駆動機構に接続されており、前記第１スクラム配管の圧力損失を、前記第２スクラム配管の圧力損失より大きくすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、１台のＨＣＵが２本以上の制御棒を駆動する場合において、スクラムにかかる各制御棒の挿入時間の最大値を短縮することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例１に係る沸騰水型原子炉の全体図である。

【図2】沸騰水型原子炉におけるＨＣＵと制御棒駆動装置を接続するスクラム配管の模式図である。

【図3】実施例１に係る沸騰水型原子炉における制御棒の炉心内の配置位置の模式図である。

【図4】地震が発生していない場合の制御棒挿入のシミュレーション結果である。

【図5】シミュレーション結果における挿入完了時刻付近の拡大図である。

【図6】本発明の実施例２に係る沸騰水型原子炉における制御棒の炉心内の配置位置の模式図である。

【図7】本発明の実施例３に係る沸騰水型原子炉におけるＨＣＵと制御棒駆動装置を接続するスクラム配管の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に本発明の沸騰水型原子炉の実施例を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0019】

＜実施例１＞
本発明の沸騰水型原子炉の実施例１について図１乃至図５を用いて説明する。

【0020】

最初に、沸騰水型原子炉の全体構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例１に係る沸騰水型原子炉の全体図である。

【0021】

図１では、沸騰水型原子炉が１台のＨＣＵが４本の制御棒を駆動する例を示している。

【0022】

図１に示すように、ＨＣＵ１０６は沸騰水型原子炉１０１内のＨＣＵ室１０５に設置されており、ＨＣＵ１０６と制御棒駆動装置１０３とはスクラム配管１０４で接続されている。

【0023】

ＨＣＵ室１０５にはＨＣＵ１０６以外にも多数のＨＣＵが設置されており（図示の都合上省略）、それらのＨＣＵは各々が制御棒駆動装置へ接続されている（図示省略）。なお、ＨＣＵ室は１室とは限らず複数存在してもよい。また制御棒駆動装置１０３は原子炉圧力容器１０２の下部に多数固定されており、図１にはその一部を記載しているに過ぎない。

【0024】

図２は沸騰水型原子炉におけるＨＣＵと制御棒駆動装置を接続するスクラム配管の模式図であり、図１の詳細図である。

【0025】

図２に示すように、ＨＣＵ１０６は、アキュムレータ２０７、加圧用ボンベ２０６、複数の仕切弁２０３、スクラム弁２０４、およびスクラム配管２０５等で構成されている。

【0026】

加圧用ボンベ２０６内には高圧の窒素ガスが充填されており、配管２０９を介してアキュムレータ２０７に接続されている。

【0027】

アキュムレータ２０７はスクラム弁２０４が設けられたスクラム配管２０５に接続されており、スクラム弁２０４の下流側で４方向に分岐され、それぞれ仕切弁２０３を介挿したスクラム配管１０４が制御棒駆動装置１０３に接続されている。

【0028】

制御棒駆動装置１０３は原子炉格納容器２０２内の原子炉圧力容器１０２下部に固定されており、制御棒駆動装置１０３は合計で４本の制御棒２０１と接続されている。

【0029】

地震などの要因でスクラムが必要になるとスクラム弁２０４が開き、これと同時に高圧の窒素ガスが配管２０９を通ってアキュムレータ２０７内のピストン２０８を押し上げ、高圧水が生み出される。高圧水はスクラム配管２０５およびスクラム配管１０４を通り制御棒駆動装置１０３内のピストン（図示省略）を押し上げ、制御棒２０１が炉心内に急速に挿入される。

【0030】

図３は図２に示す制御棒の炉心内の配置位置を模式的に示す。原子炉圧力容器１０２は図１を上部から見ており、スクラム配管１０４はＨＣＵ１０６に接続されている。原子炉圧力容器１０２内の上部格子板３０１内に１台の制御棒駆動装置１０３および制御棒２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄが配置される。

【0031】

ここで制御棒２０１ｂは、制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄより質量が大きいものとする。質量の違いの要因は制御棒２０１に使用されている中性子吸収材が異なるケースや、制御棒２０１の構造が異なるケースがある。例えば、制御棒２０１の中性子吸収材が異なるケースでは、中性子吸収材の密度が異なることに起因して質量差が生じる。

【0032】

また、制御棒２０１ａが第１スクラム配管３０２ａ，１０４ａを経由して、制御棒２０１ｂが第２スクラム配管３０２ｂ，１０４ｂを経由して、制御棒２０１ｃが第１スクラム配管３０２ｃ，１０４ｃを経由して、制御棒２０１ｄが第１スクラム配管３０２ｄ，１０４ｄを経由して、同じ水圧制御棒駆動機構に接続されている。

【0033】

図１のように１台のＨＣＵが駆動する制御棒の本数が２本以上の場合では、制御棒の質量差やスクラム配管の圧力損失差によって制御棒の挿入時間には差が生じる可能性がある。また、地震が発生すると、弓なりに変形した燃料集合体と制御棒とが接触することで挿入時に生じる抵抗力が大きくなり挿入時間が遅れることがあり得る。

【0034】

１台のＨＣＵが駆動する複数の制御棒のうち、質量が大きい制御棒はスクラム時に制御棒に加わる自重によって質量が小さい制御棒に比べて挿入時に生じる抵抗力が大きくなる。これは質量が大きい制御棒の挿入時間は質量の小さい制御棒に比較して相対的に遅い要因となる。

【0035】

また１台のＨＣＵに接続される複数のスクラム配管のうち、圧力損失が大きなスクラム配管は、圧力損失が小さなスクラム配管に比べて高圧水の流入に対する抵抗力が強く、その結果、圧力損失が小さなスクラム配管への流量が増加する。つまり、圧力損失が大きなスクラム配管への流量が低下するため、それに接続する制御棒駆動装置が生み出す駆動力が小さくなり、挿入時間が遅れる。

【0036】

質量の大きな制御棒の挿入時間の短縮のための対策としては、制御棒の質量減少やアキュムレータの出力増加が考えられるが、これらの設計変更は関連機器への影響が大きいため現実的ではない。

【0037】

そこで、スクラム配管の圧力損失に着目する。具体的には、質量が大きな制御棒に接続するスクラム配管の圧力損失を相対的に小さくし、質量が小さな制御棒に接続するスクラム配管の圧力損失を相対的に大きくする。これにより、質量が大きな制御棒に流れる高圧水の流量が質量の小さな制御棒に流れる高圧水の流量より多くして、質量が大きいことによる抵抗力に対抗する流量の増加よる駆動力の増加によって、質量が大きな制御棒の挿入時間の短縮を図り、原子炉の安全性をより高めることができると考えられる。

【0038】

図４に地震が発生していない場合の制御棒挿入のシミュレーション結果を示す。このシミュレーション結果は１台のＨＣＵが４本の制御棒を駆動させる制御棒駆動系において、スクラム配管の圧力損失の分布が異なる２種のケースを比較した結果である。

【0039】

図４では、制御棒の質量は２種のケースで同じとなっており、１本の制御棒の質量が１００ｋｇ、他３本の制御棒の質量を８０ｋｇとした。ケース１では４本の制御棒に接続する４本のスクラム配管の圧力損失が全てＡであり、ケース２では質量が小さな３本の制御棒に接続するスクラム配管の圧力損失がＡで、質量が大きな１本の制御棒に接続するスクラム配管の圧力損失がＢ（Ａより小さい値）となっている。

【0040】

図４を見てみると、いずれの制御棒もスクラム信号を受け、時刻ｔ０に挿入が開始されている。時刻ｔ０以降はいずれの制御棒の挿入位置も単調に増加し、時刻ｔ１～ｔ４にて挿入完了位置Ｄに達しており、挿入完了位置に達した制御棒はその位置を維持している。

【0041】

図５は挿入完了時刻付近の拡大図であり、図４内の破線４０１に示す範囲にあたる。図５のグラフ線において実線はケース１のシミュレーション結果を示し、破線はケース２のシミュレーション結果を示す。

【0042】

図５中、実線５０１はケース１の質量が小さな制御棒の挿入履歴を示し、実線５０４はケース１の質量が大きな制御棒の挿入履歴を示す。また破線５０２はケース２の質量が小さな制御棒の挿入履歴を示し、破線５０３はケース２の質量が大きな制御棒の挿入履歴を示す。

【0043】

図５に示すように、ケース１では質量が大きな制御棒が時刻ｔ４にて挿入完了し、質量が小さな制御棒が時刻ｔ１に挿入完了している。これに対し、ケース２では質量が大きな制御棒が時刻ｔ３にて挿入完了し、質量が小さな制御棒が時刻ｔ２に挿入完了している。ケース１とケース２を比較すると１台のＨＣＵが駆動する制御棒の挿入完了時刻は時刻ｔ４から時刻ｔ３になっており、挿入時間が短縮されている。

【0044】

この結果から、スクラム配管の圧力損失を調整し、質量が大きな制御棒に接続するスクラム配管の圧力損失を相対的に小さくし、質量が小さな制御棒に接続するスクラム配管の圧力損失を相対的に大きくすることでトータルの挿入時間が短縮する傾向があることがわかる。

【0045】

ここで、スクラム配管の圧力損失は、管路内の壁面における摩擦損失や曲がり部での流体剥離による損失などによって生じる。管摩擦係数をλ、配管長さをｌ、配管直径をｄ、流体密度をρ、平均流速をｕとすると、管路内の壁面における摩擦損失ΔＰは下記の式（１）のように表せる。

【0046】

【数1】

【0047】

また、損失係数をζとすると、曲がり部での流体剥離による損失ΔＰｓｅは下記の式（２）のように表せる。

【0048】

【数2】

【0049】

損失係数ζは多数の実験結果から近似的に求められており、曲がり部の角度が鋭角になるほど増加する。

【0050】

よって、スクラム配管の圧力損失は配管の長さや曲がり部の個数、曲がりの角度などで決まり、長さが長くなるほど、同じ角度の曲がり部の個数が大きくなるほど、あるいは数が同じ場合における曲がり部の角度が鋭角になればなるほど、圧力損失は大きくなる。

【0051】

従って、制御棒の挿入時間の短縮のために、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄの圧力損失を第２スクラム配管３０２ｂの圧力損失より大きくするために、具体的には配管の長さ、曲がり部の個数や角度を調整すればよい、ことが想定される。

【0052】

例えば、図３に示すように、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄの曲がり部の数を第２スクラム配管３０２ｂの曲がり部の数より多くする、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄに設けられる曲がり部の角度を第２スクラム配管３０２ｂに設けられる曲がり部の角度より大きくする、あるいは第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄが有する曲がり部の角度の総和を第２スクラム配管３０２ｂが有する曲がり部の角度の総和より大きくする、のうちいずれか一つ以上の対応をとることが望まれる。

【0053】

なお、上記の選択肢を沸騰水型原子炉へ適用することを考えると、原子炉内の設置スペースの関係上、配管の長さの調節の自由度は小さいため、スクラム配管の長さのみで制御棒の挿入時間の短縮に足る圧力損失の調整は難しい可能性がある。これに対し、曲がり部の増設や意図的な曲げ角の増加は配管の設置スペースが小さくても比較的実施可能な選択肢となりうる。

【0054】

図３が示す実施例１では、スクラム配管の曲がりに注目している。

【0055】

スクラム配管３０２はＨＣＵ１０６を起点にするスクラム配管１０４の一部を示している。質量が大きな制御棒２０１ｂに接続する第２スクラム配管３０２ｂには曲がり部がなく、質量が小さな制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄに接続する第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄには意図的に複数の曲がり部を作成する。

【0056】

第２スクラム配管３０２ｂと第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄとは長さが同等で、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄは曲がり部を有するため圧力損失が第２スクラム配管３０２ｂよりも大きくなる。これにより質量の大きな制御棒２０１ｂの挿入時間を短縮することができる。

【0057】

制御棒の配置位置や配管の圧力損失の大きさは、例えば以下のように設定することができる。質量の大きな制御棒の中性子吸収材に用いられているハフニウムは高寿命であることから原子炉の出力制御に用いられることが多く、原子炉の出力制御が目的の場合には原子炉の経済性向上の観点からその制御棒の配置位置が決定される。すなわち、質量が大きな制御棒２０１ｂの配置位置は制御棒挿入性とは別の観点で決定されている。

【0058】

また、スクラム配管１０４の原子炉格納容器２０２内への進入口（図示省略）はＨＣＵ室１０５やＨＣＵ１０６、原子炉圧力容器１０２の位置などによって決定される。この結果、質量の大きな制御棒２０１ｂとそれに接続する第２スクラム配管１０４ｂ，３０２ｂの経路は制御棒挿入性とは別の観点で決定されており、第２スクラム配管１０４ｂ，３０２ｂの圧力損失も制御棒挿入性とは別の観点で決定される。

【0059】

従って、第２スクラム配管１０４ｂ，３０２ｂの圧力損失を基準とし、質量が小さな制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄに接続する第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄの曲がりの回数や角度は、この基準より大きくなるように設定すればよい。なお、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄの間の圧損の関係は特に限定はなく、特に限定されないが、例えばすべて同じような水準とすることが考えられる。

【0060】

次に、本実施例の効果について説明する。

【0061】

上述した本発明の実施例１の複数の制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄ、および制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄより質量の大きい制御棒２０１ｂを１つ以上備える沸騰水型原子炉は、複数の制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄが第１スクラム配管１０４ａ，３０２ａ，１０４ｃ，３０２ｃ，１０４ｄ，３０２ｄを経由して、および１本以上の制御棒２０１ｂが第２スクラム配管１０４ｂ，３０２ｂを経由して、同じ水圧制御棒駆動機構に接続されており、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄの圧力損失を、第２スクラム配管３０２ｂの圧力損失より大きくする。

【0062】

これによって、質量の大きな制御棒２０３ｂと圧力損失の小さな第２スクラム配管３０２ｂとを組み合わせることで挿入時間の差を減少させることができ、１台のＨＣＵ１０６が駆動する複数の制御棒２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄの挿入時間の最大値を短縮することができる。

【0063】

また、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄの曲がり部の数は、第２スクラム配管３０２ｂの曲がり部の数より多いこと、第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄに設けられる曲がり部の角度が第２スクラム配管３０２ｂに設けられる曲がり部の角度より大きいこと、あるいは第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄが有する曲がり部の角度の総和が第２スクラム配管３０２ｂが有する曲がり部の角度の総和より大きいため、質量の大きい制御棒２０３ｂに接続される第２スクラム配管３０２ｂの圧損を制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄに接続される第１スクラム配管３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄにおける圧損に比べて小さくすることを容易に実現できる。

【0064】

＜実施例２＞
本発明の実施例２の沸騰水型原子炉について図６を用いて説明する。図６は本実施例２に係る沸騰水型原子炉における制御棒の炉心内の配置位置の模式図である。

【0065】

本実施例の沸騰水型原子炉では、図６に示すように、実施例１の沸騰水型原子炉との相違箇所は、スクラム配管の長さと、制御棒の配置位置の２点である。図６でもスクラム配管６０１はＨＣＵ１０６を起点にするスクラム配管１０４の一部を示している。

【0066】

図６に示すように、質量が小さな制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄに接続する第１スクラム配管６０１ａ，６０１ｃ，６０１ｄの長さを、質量が大きな制御棒２０１ｂに接続する第２スクラム配管６０１ｂの長さより長くしている。

【0067】

スクラム配管の長さの調節には制御棒の配置変更が付随するが、質量の大きな制御棒２０３ｂの位置は制御棒挿入性とは別の観点で決定されているため自由に配置させることは難しい。

【0068】

そこで、同じＨＣＵ１０６に接続される複数の制御棒２０１のうち、質量が小さな制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄを、スクラム配管１０４の原子炉格納容器２０２内への進入口（図示省略）から、質量の大きな制御棒２０１ｂまでの距離よりも遠い位置に配置することでスクラム配管の長さを調節することが可能となる。

【0069】

その他の構成・動作は前述した実施例１の沸騰水型原子炉と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

【0070】

本発明の実施例２の沸騰水型原子炉においても、前述した実施例１の沸騰水型原子炉とほぼ同様な効果が得られる。

【0071】

また、第１スクラム配管６０１ａ，６０１ｃ，６０１ｄの長さが、第２スクラム配管６０１ｂより長いことによっても、容易に質量の大きい制御棒２０３ｂに接続される第２スクラム配管６０１ｂの圧損を制御棒２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄに接続される第１スクラム配管６０１ａ，６０１ｃ，６０１ｄにおける圧損に比べて小さくすることができる。

【0072】

＜実施例３＞
本発明の実施例３の沸騰水型原子炉について図７を用いて説明する。図７は本実施例３に係る沸騰水型原子炉におけるＨＣＵと制御棒駆動装置を接続するスクラム配管の模式図である。

【0073】

実施例１、あるいは実施例２では、スクラム配管の曲がりや長さを調節しており、これらはスクラム配管の流量を調節しているに他ならない。従って、スクラム配管自体を流れるスクラム水の流量を調節し、制御棒の挿入時間を短縮するにはオリフィス弁などの流量調節弁をスクラム配管内に設置することでも対応可能であるといえる。

【0074】

本実施例の沸騰水型原子炉では、図７に示すように、実施例１の沸騰水型原子炉との相違箇所は、オリフィス弁７０１の有無である。

【0075】

図７に示すように、第１スクラム配管７０２ａ，７０２ｃ，７０２ｄを流れるスクラム水の流量を、第２スクラム配管７０２ｂを流れるスクラム水の流量より少なくするために、スクラム水の流量を調節するためのオリフィス弁７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７０１ｄを第１スクラム配管７０２ａ，７０２ｃ，７０２ｄおよび第２スクラム配管７０２ｂに設けている。図７では、オリフィス弁７０１bの開口面積をオリフィス弁７０１ａ，７０１ｃ，７０１ｄより大きくしている。

【0076】

オリフィス弁７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７０１ｄは、流量を調節できる弁やバルブであってもよい。

【0077】

なお、図７では第１スクラム配管７０２ａ，７０２ｃ，７０２ｄおよび第２スクラム配管７０２ｂのいずれにも流量調節部としてのオリフィス弁７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７０１ｄを設ける場合について示しているが、第１スクラム配管７０２ａ，７０２ｃ，７０２ｄおよび第２スクラム配管７０２ｂのうち少なくともいずれか１箇所に設けられていればよい。

【0078】

その他の構成・動作は前述した実施例１の沸騰水型原子炉と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

【0079】

本発明の実施例３の沸騰水型原子炉においても、前述した実施例１の沸騰水型原子炉とほぼ同様な効果が得られる。

【0080】

また、第１スクラム配管７０２ａ，７０２ｃ，７０２ｄを流れるスクラム水の流量が、第２スクラム配管７０２ｂを流れるスクラム水の流量より少ないことにより、流量を調節して質量が大きな制御棒に向かう流量を他配管に比べて相対的に大きくすることが可能である。その結果、制御棒の挿入時間を短縮することができる。また、配管内部で対応可能であり、制御棒の配置位置に制限をなくすことができる。

【0081】

更に、スクラム水の流量を調節するためのオリフィス弁７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７０１ｄを第１スクラム配管７０２ａ，７０２ｃ，７０２ｄおよび第２スクラム配管７０２ｂのうち少なくともいずれか一方に有することで、容易に流量調整が可能となる。

【0082】

なお、本実施例のような流量調整部は、実施例１あるいは実施例２の沸騰水型原子炉にも適用可能である。

【0083】

＜その他＞
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【0084】

例えば、配管径を変えることで圧損を調整することも可能である。

【符号の説明】

【0085】

１０１…沸騰水型原子炉
１０２…原子炉圧力容器
１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ…制御棒駆動装置
１０４，３０２，６０１…スクラム配管
１０４ａ，１０４ｃ，１０４ｄ，３０２ａ，３０２ｃ，３０２ｄ，６０１ａ，６０１ｃ，６０１ｄ，７０２ａ，７０２ｃ，７０２ｄ…第１スクラム配管
１０４ｂ，３０２ｂ，６０１ｂ，７０２ｂ…第２スクラム配管
１０５…ＨＣＵ室
１０６…ＨＣＵ
２０１…制御棒
２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｄ…制御棒（第１制御棒）
２０１ｂ…制御棒（第２制御棒）
２０２…原子炉格納容器
２０３…仕切弁
２０４…スクラム弁
２０５…スクラム配管
２０６…加圧用ボンベ
２０７…アキュムレータ
２０８…ピストン
２０９…配管
３０１…上部格子板
４０１，５０２，５０３…破線
５０１，５０４…実線
７０１，７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７０１ｄ…オリフィス弁（流量調整部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】