(57)【要約】【課題】日負荷変動を原子力発電所で対応したい。【解決手段】原子力発電所の電源系統設備に交流から直流への変換器と大型蓄電池とを導入し、原子炉出力は一定にして日負荷変動を制御盤（１０）及び大型蓄電池の蓄放電で対応する。【選択図】図４
2010164391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉（１）からの熱エネルギーを受けて回転するタービン（２）に直結せる発電機（４）が発電した交流電力を制御盤（１０）で主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る分と交流直流変換器（５８）に配電し直流に変換する分とに振り分け、当該直流の１部を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）とに常時供給し、電力の低需要時には制御盤（１０）で主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る分を減らし当該交流直流変換器（５８）への配分は増やし大型蓄電池（５９）の充電に使うと共に直流電源を必要とする外部直流電力需要所に送電し、電力の高需要時には制御盤（１０）で主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る分を増やし当該交流直流変換器（５８）への配分は減らし直流電源を必要とする外部直流電力需要所には大型蓄電池（５９）からの放電を主体に当該交流直流変換器（５８）からの直流も可能なら合わせて送電し、大型蓄電池（５９）を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）に対する予備電源とし、送電線２または送電線１を交流直流変換器（５８）に対する予備電源としたことを特徴とする原子力発電所の日負荷対応電源系統設備。
【請求項２】
最外周の核燃料集合体（３１０）とシュラウド（３０１）との間の水（３０２）で満たされた箇所に中性子反射財（３３１）とワイパー端軸（３２２）とからなるワイパー反射体（３２１）を敷設しワイパー端軸（３２２）の回転により中性子反射財（３３１）を開閉し、または中性子吸収する性質が非常に大きいハフニウム製のハフニウム板（３４３）と中性子反射材製の反射体（341）と回転心軸（３４２）とからなるハフニウム背面回転反射体（３４０）を敷設し回転心軸（３４２）の回転によりハフニウム板（３４３）と反射体（341）の向きを変え、最外周の核燃料集合体（３１０）出力を変動させることにより電力需要変動に合わせることを特徴とする日負荷対応沸騰水型原子炉の炉心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力需要の日負荷追随に対応した原子力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】
総発電量の3割程度はベース電源と位置付けられている原子力発電である。昼夜を分かたず1年中１００％出力で運転され電気出力１００％を送電し続ける。
図1は、従来の原子力発電所の電源系統設備簡略図である。原子炉（１）で発生した高温高圧の蒸気がタービン（２）を回転させ、タービン（２）に結合せる発電機（４）を回転させ発電する。タービン（２）を回転させて仕事を終えて低温低圧になった蒸気は、復水器（３）に入り液体の水になる。液体の水は給水ポンプ（１０１）により原子炉（１）に戻ってくる。
発電機（４）によって発電された約20kV程度の交流は、大部分が主変圧器（５）により約275kV程度の交流に電圧が上げられ、更に昇圧器（６）により約525kV程度の交流に電圧が上げられてから送電線１に接続され送電される。
発電機（４）によって発電された１部の交流は、所内変圧器（１１）を通って当該原子力発電設備の原子力発電機器１（１００）と原子力発電機器２（２００）とに使われる。原子力発電機器１（１００）は給水ポンプ（１０１）のように原子炉運転中常時稼動している電動機器である。なお、原子力発電機器１（１００）の電源は送電線２からの電気から降圧器（７）を通した予備電源もある。定期検査等により発電機（４）が停止してもスイッチ6（５３）を接続して原子力発電機器１（１００）を稼動させることができる。
原子力発電機器２（２００）は海水ポンプ（２０１）や非常用炉心冷却ポンプ（２０２）のように原子炉が停止した場合にも稼動させる必要がある電動機器である。原子炉が停止した場合にも稼動させる必要があるため発電機（４）を電源とするわけにいかない。
発電機（４）に無関係な電源には、送電線２から降圧器（７）を通した交流電源と、ジーゼル発電機（８）からの交流電源と、電池（９）からの直流電源とがある。発電機（４）の交流電源が切れると自動的にジーゼル発電機（８）が起動する。電池（９）からの直流電源は予備である。ジーゼル発電機（８）が起動しなかった場合にスイッチ5（５２）が接続され電池（９）から直流が供給される。
図２は、原子力発電所の沸騰水型原子炉の従来の炉心平面を示した図である（非特許文献１）。炉心は核燃料を内蔵せる核燃料集合体（３１０）と中性子吸収体を内蔵する制御棒（３１１）とからなる。炉心はステンレス製のシュラウド（３０１）で囲まれている。シュラウド（３０１）の外は圧力容器（３００）で覆われている。圧力容器（３００）内の空間は水（３０２）で満たされている。原子炉が停止している場合は図２のように制御棒（３１１）群全部が炉心に挿入されている。原子炉が運転している場合は制御棒（３１１）群の大半が炉心から炉心の下または上に引き抜かれ、炉心には中心部にある数本の制御棒（３１１）が挿入されている。中心部に制御棒（３１１）が挿入されているにも関わらず、中性子は炉心から外に漏洩するため炉心の外周部の中性子は少ないから、炉心外周部の核燃料集合体（３１０）出力は低い。
【非特許文献１】：電力新報社、1969年、資源エネルギー庁「原子力発電便覧」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図３は、24時間推移の需要曲線を示した図である（非特許文献２）。このように電力需要は大幅に変動する。
今後、環境対策の上から原子力発電を大幅に導入するには昼夜分かたずに１００％出力で運転し続けるのには無理が生じると考えられる。
そこで、電力需給に合わせて原子力発電所からの電力供給をすることが望まれる。
原子炉の改造には慎重な検討研究と審査とが必要であるから、原子炉以外の改造で電力需給に合わせて電力供給をしたい。
ただ、原子炉の改造が軽微なものであるなら、電力需給に合わせて原子炉出力の調節をしてもよい。冷却水循環ポンプ速度を調節して冷却水流量を変えて炉心の蒸気量を変えることにより原子炉出力を調節させることはできるが、毎日冷却水循環ポンプ速度を調節するのは冷却水循環ポンプに負担が掛かりすぎる。
或いは、炉心への制御棒(311)の挿入度合いを調節して原子炉出力を調節できるが制御棒(311)の誤操作により思わぬ事態になりかねないから頻繁には調節できない。したがって、なんらかの小規模設備の敷設により原子炉出力を調節したい。
【非特許文献２】：オーム社、2000年、徳光「電力自由化と電気の上手な使い方」。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
原子炉の炉心を変更しない場合は、電力需要の少ない夜間でも原子炉（１）からの出力を電力需要の多い昼間同様に最高にして発電機（４）からの電力を１００％発生させ、余剰電力は大型蓄電池に蓄電する。電力需要の多い昼間では原子炉（１）からの出力を最高にして発電機（４）からの電力を１００％発生させると共に夜間に蓄電した電力を放電する。
夜間余剰電力を蓄電し昼間急増電力を放電で賄うために大型蓄電池を敷設する。
発電機（４）が発電した電力の１部を交流直流変換器（５８）で直流に変換する。当該直流の１部は昼夜を分かたず運転されている直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）に供給する。昼間には、当該原子力発電所外の外部直流電力需要所（例えば通信サービス事業所やアルミ精錬工場や水素製造工場。インバータ大型エアコンや電気自動車駐車場に効果的である。）に当該直流の残りと大型蓄電池（５９）からの放電による直流とを合わせて送電する。夜間には、当該直流の大部分を大型蓄電池（５９）に充電する。大型蓄電池（５９）を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）に対する予備電源とする。送電線２を交流直流変換器（５８）に対する予備電源とする。かくて、当該原子力発電所は日負荷対応が可能となる。
原子炉（１）からの熱エネルギーを受けて回転するタービン（２）に直結せる発電機（４）が発電した交流電力は制御盤（１０）で大部分を主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る。発電機（４）が発電した交流電力の残り１部は制御盤（１０）で交流直流変換器（５８）に配電し直流に変換する。当該直流の１部を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）とに常時供給する。電力の低需要時には制御盤（１０）で主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る分を減らし当該交流直流変換器（５８）への配分は増やし当該交流直流変換器（５８）からの直流を大型蓄電池（５９）の充電に使うと共に直流電源を必要とする外部直流電力需要所に送電する。電力の高需要時には制御盤（１０）で主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る分を増やし当該交流直流変換器（５８）への配分は減らし直流電源を必要とする外部直流電力需要所に大型蓄電池（５９）からの放電を主体に当該交流直流変換器（５８）からの直流も可能なら合わせて送電する。大型蓄電池（５９）を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）に対する予備電源とする。送電線２または送電線１からの電源を交流直流変換器（５８）に対する予備電源とする。原子力発電所の電源系統設備を上記の如くしたことにより、原子力発電所を日負荷対応ができるようにする。
原子炉の炉心を若干変更する場合は、シュラウド（３０１）内にワイパー反射体（３２１）とハフニウム背面回転反射体（３４０）とを新たに敷設して原子炉出力を日負荷電力需要に合わせる。
最外周の核燃料集合体（３１０）とシュラウド（３０１）との間の水（３０２）で満たされた箇所に中性子反射材(331)とワイパー端軸（３２２）とからなるワイパー反射体（３２１）を敷設しワイパー端軸（３２２）の回転により中性子反射材(331)を開閉する。または、中性子吸収する性質が非常に大きいハフニウム製のハフニウム板（３４３）と中性子反射材製の反射体（341）と回転心軸（３４２）とからなるハフニウム背面回転反射体（３４０）を敷設し回転心軸（３４２）の回転によりハフニウム板（３４３）と反射体（341）の向きを変える。電力高需要時には中性子反射材(331)を開いて漏洩してくる中性子を反射し、または反射体（341）を最外周の核燃料集合体（３１０）側に向けて漏洩してくる中性子を反射し最外周の核燃料集合体（３１０）出力を増加させ原子炉全出力を１００％にする。電力低需要時には中性子反射材(331)を閉じ中性子の漏洩を増長させ、またはハフニウム板（３４３）を最外周の核燃料集合体（３１０）側に向けて漏洩してくる中性子を吸収して最外周の核燃料集合体（３１０）出力を低下させ原子炉全出力を低下させる。最外周の核燃料集合体（３１０）出力を変動させることにより電力需要に合わせることのできる日負荷対応沸騰水型原子炉の炉心に改造する。
【発明の効果】
【０００５】
蓄電池からの電流は直流であるから、インバータにより幅広い交流周波数に変換することができる。例えばエアコンの場合、インバータを使って交流周波数を30〜180Hzに変えることによりモーター回転数を制御し、外気温に即して室内温度を変えることができる。
近年、通信機器等のデジタル機器の需要は急速に伸びている。一般にデジタル機器は直流で動く。電灯線からの電源は一般的に100V交流であるから、これをデジタル機器に利用するには途中何度かの交流と直流との変換を施して最適な電圧の直流にする。交流と直流との変換には電力損失を伴い、更に電力損失は発熱を伴うから冷却用の電力も必要である。その点、強力な直流電源が供給されるのであれば電力損失を少なくすることができて経済的である。
直流電源があれば交流で点灯する蛍光灯もトランジスタ、コンデンサ、トランスの電子回路で交流に変換し蛍光灯を点灯させることができる。安価な大量の直流を必要とする電気メッキや水素製造やアルミニウム精錬事業所の発展に寄与できる。
遠方の電力需要地に蓄電池を設置して日負荷対応することも考えられるが、遠方に送電するには電力損失を少なくしたいから昇圧する。しかし、昇圧自体が電力損失になるため経済的ではない。本発明により比較的安価で大量の直流が得られるとなると自然に比較的大きな直流電力需要所が集まってくる。地域興しになり地元対策になる。
原子炉出力が時々刻々調節できる日負荷対応沸騰水型原子炉を導入すれば従来の化石燃料発電所相当の電力供給調節が可能となり、化石燃料発電を大幅に減らすことができる。上記本発明の電源系統設備と、日負荷対応沸騰水型原子炉とを合わせれば大幅な需要変動に対応できるため化石燃料発電不要になる。気紛れな太陽光発電も大量に導入できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明により原子力発電所を日負荷運転することにより、日本の変動幅の大きい電力需要に対応した電力供給ができる。
【実施例１】
【０００７】
図４は、本発明の日負荷対応原子力発電所の電源系統設備の概略図である。点線は直流を示す。原子力発電所内や近辺の工場への送電には、電力損失の伴う電圧の昇圧は必要がないから、発電機（４）からの交流電力の１部を制御盤（１０）で交流直流変換器（５８）に振り分け直流に変換して送電する。当該直流の１部は昼夜を分かたず運転されている直流原子力発電機器１（１１０）に供給する。直流原子力発電機器１（１１０）は交流を電源とする従来の原子力発電機器１（１００）から交流から直流への変換部品及びこの変換された直流を再度交流へ変換する部品を取り除いた。交流直流変換器（５８）からの直流は直流原子力発電機器１（１１０）入口に敷設したインバータで幅広い交流周波数に変換することにより、当該機器の制御が容易になる。従来に比べて交流から直流への変換と直流から交流への変換を削除できるため変換に伴う電力損失が軽減できる。直流原子力発電機器１（１１０）へは、昼夜を分かたずに交流直流変換器（５８）から直流が供給される。交流直流変換器（５８）からの直流の大部分はスイッチ３（５６）を通って当該発電所近辺の外部直流電力需要所に送電される。
交流を電源とする従来の原子力発電機器２（２００）内蔵の交流から直流への変換部品及びこの変換された直流を再度交流へ変換する部品を取り除いて入口にインバータを敷設した直流原子力発電機器２（２１０）とする。直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）への直流電源は、大型蓄電池（５９）からの放電でも賄える。
最高需要となる時間帯には、制御盤（１０）により発電機（４）から交流直流変換器（５８）に行く交流割合を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）とへの電力供給程度に減らし、主変圧器（５）に向かう交流の割合を増加させる。外部直流電力需要所への送電の大半を大型蓄電池（５９）からの放電により賄う。スイッチ１（５４）、スイッチ３（５６）を切断すれば交流直流変換器（５８）からの直流は大型蓄電池（５９）への蓄電や外部直流電力需要所への送電はなくなる。
電力需要の下がる夜間には、制御盤（１０）により発電機（４）から交流直流変換器（５８）に行く交流割合を大幅に増加させ、主変圧器（５）に向かう交流の割合を減少させる。交流直流変換器（５８）からの電力は、外部直流電力需要所への送電（電気メッキや水素製造やアルミニウム精錬は昼夜を問わず運転されるから昼間のエアコン用電力の減少程度）及び大型蓄電池（５９）への蓄電に供される。スイッチ４（５７）を切断しスイッチ１（５４）、スイッチ３（５６）を接続すればよい。
直流原子力発電機器１（１１０）へ向かう交流直流変換器（５８）からの電力が途絶えた場合に大型蓄電池（５９）を電源とするためにスイッチ２（５５）は接続状態になる。
直流原子力発電機器１（１１０）が停止した場合や事故等により直流原子力発電機器２（２１０）を運転する必要が生じた場合に大型蓄電池（５９）を電源とするためにスイッチ５（５２）は接続状態になる。
定期検査等により発電機（４）が停止してもスイッチ6（５３）を接続して送電線２からの電力を交流直流変換器（５８）に供給して直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）とを稼動させることができる。
大型蓄電池（５９）は、直流原子力発電機器２（２１０）が数時間運転できる程度の蓄電量を優先的に常に保つようにしている。バックアップとして数個の大型蓄電池（５９）を敷設すれば安全性は高い。大型蓄電池（５９）には、正極をリチウム金属酸化物とし負極をチタン酸リチウムとした東芝製リチウムイオン二次電池、または正極を酸化銀とし負極を亜鉛とかカドミムとし電解質を苛性カリとした銀蓄電池、またはニッケルカドミウム蓄電池なら火災の危険が少なく安全性が高い。正極を塩化銀とし負極をマグネシウムとし電解質を塩水とした塩化銀一次電池は直流原子力発電機器２（２１０）に対するバックアップ電源になる。
大型蓄電池（５９）への電力供給を外部直流電力需要所からの電気自動車やハイブリッド車や内燃機関自動車からできるようにすれば、数日間直流原子力発電機器２（２１０）を運転し続けることができる。
空気と重油を必要とするジーゼル発電機（８）が削除できるため、発電所内は火災の心配が少ない。万一、空気のない箇所に作業員がたちよる事態になった場合、運転席放射線防護酸素ボンベ搭載電気自動車で出動すればよい。発電所内の空気が少なければ、事故等での蒸気漏れを発電所内で吸収しやすくなる。
図５は本発明の日負荷対応原子力発電所の電源系統設備による運用例を数値により示した図である。大型蓄電池（５９）が大容量の場合から説明する。電力需要が旺盛な昼間の高需要時には、発電機（４）からの電力の94%は主変圧器（５）を通して昇圧して都会に送電する。残り6%は、制御盤（１０）により交流直流変換器（５８）に振り分ける。6%の内訳は、直流原子力発電機器１（１１０）に5%、直流原子力発電機器２（２１０）に1%とする。水素製造所やアルミニウム精錬所等の外部直流電力需要所への送電25%は、大型蓄電池（５９）からの放電で賄う。環境問題から水素需要が増えると思われるから、安く大量の電力が得られる原子力発電所近辺の外部直流電力需要所が増加すると考えられる。
スイッチ操作は以下のようにする。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度下限は6%とし、交流直流変換器（５８）から直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）への直流通路にはスイッチの類を敷設しないため直流は常時確保される。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度は6%とする。スイッチ１（５４）とスイッチ３（５６）は切断されスイッチ４（５７）は接続されているので、外部直流電力需要所への送電は大型蓄電池（５９）の放電により賄われる。
電力需要が減退する夜間の低需要時には、発電機（４）からの電力の44%は主変圧器（５）を通して昇圧して都会に送電する。残り56%は、制御盤（１０）により交流直流変換器（５８）に振り分ける。56%の内訳は、直流原子力発電機器１（１１０）に5%、直流原子力発電機器２（２１０）に1%、外部直流電力需要所への送電に25%、大型蓄電池（５９）への蓄電に25%とする。
スイッチ操作は以下のようにする。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度下限は6%とし、交流直流変換器（５８）から直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）への直流通路にはスイッチの類を敷設しないため直流は常時確保される。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度は56%とする。スイッチ１（５４）とスイッチ３（５６）は接続されスイッチ４（５７）は切断されているので、外部直流電力需要所への送電は交流直流変換器（５８）からの直流で賄われ、大型蓄電池（５９）への蓄電も交流直流変換器（５８）からの直流で賄われる。
昼夜を問わず分単位調節も制御盤（１０）を中心としてスイッチ操作で可能である。
大型蓄電池（５９）が小容量の場合は次のようになる。電力需要が旺盛な昼間の高需要時には、発電機（４）からの電力の82%は主変圧器（５）を通して昇圧して都会に送電する。残り18%は、制御盤（１０）により交流直流変換器（５８）に振り分ける。１８%の内訳は、直流原子力発電機器１（１１０）に5%、直流原子力発電機器２（２１０）に1%、外部直流電力需要所への送電に12%である。外部直流電力需要所への送電に不足が生じた場合は当該大型蓄電池（５９）からの放電で賄う。
スイッチ操作は以下のようにする。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度下限は6%とし、交流直流変換器（５８）から直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）への直流通路にはスイッチの類を敷設しないため直流は常時確保される。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度は18%とする。スイッチ１（５４）は切断され、スイッチ３（５６）とスイッチ４（５７）は接続されているので、外部直流電力需要所への送電は交流直流変換器（５８）からの直流と大型蓄電池（５９）の放電により賄われる。
電力需要が減退する夜間の低需要時には、発電機（４）からの電力の58%は主変圧器（５）を通して昇圧して都会に送電する。残り42%は、制御盤（１０）により交流直流変換器（５８）に振り分ける。42%の内訳は、直流原子力発電機器１（１１０）に5%、直流原子力発電機器２（２１０）に1%、外部直流電力需要所への送電に24%、当該大型蓄電池（５９）への蓄電に12%とする。
スイッチ操作は以下のようにする。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度下限は6%とし、交流直流変換器（５８）から直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）への直流通路にはスイッチの類を敷設しないため直流は常時確保される。交流直流変換器（５８）への制御盤（１０）の開度は42%とする。スイッチ１（５４）とスイッチ３（５６）は接続されスイッチ４（５７）は切断されているので、外部直流電力需要所への送電は交流直流変換器（５８）からの直流で賄われ、大型蓄電池（５９）への蓄電も交流直流変換器（５８）からの直流で賄われる。
制御盤（１０）からの電源が途絶えた時は、スイッチ６（５３）を接続し送電線２からの高圧交流を降圧器（７）で電圧を下げてから交流直流変換器（５８）に通電し、直流原子力発電機器１（１１０）または直流原子力発電機器２（２１０）に電力を供給する。送電線２の代わりに送電線１であっても可能である。
交流直流変換器（５８）からの直流原子力発電機器１（１１０）または直流原子力発電機器２（２１０）への電源が途絶えた時は、スイッチ２（５５）またはスイッチ５（５２）を接続し大型蓄電池（５９）の放電により給電されるから安全性が高い。
【実施例２】
【０００８】
その日の電力需要に合わせて原子力発電所の原子炉出力を調節する。原子炉の圧力容器（３００）内に若干の設備を追加する。
図６は本発明の日負荷対応沸騰水型原子炉の電力高需要時概略図である。最外周の核燃料集合体（３１０）とシュラウド（３０１）との間の水（３０２）で満たされた箇所に、ワイパー反射体（３２１）またはハフニウム背面回転反射体（３４０）を新たに敷設して原子炉出力を日負荷電力需要に合わせて調節する。
ワイパー反射体（３２１）は、炭素やベリリウムや炭化ジルコニウムといった中性子反射材（中性子吸収は小さいが中性子散乱は大きい物質）製の板である中性子反射材（３３１）とワイパー端軸（３２２）とからなる。ワイパー端軸（３２２）の回転により中性子反射材(331)を開閉する。ワイパー端軸（３２２）を最外周の核燃料集合体（３１０）に接近させて配置できるため、開いた中性子反射材（３３１）は最外周の核燃料集合体（３１０）に接近し、漏洩中性子に対する中性子の反射壁になるから、中性子を反射させ易い。
ハフニウム背面回転反射体（３４０）は、中性子反射材製の反射体（341）と、核燃料被覆管材料のジルコニウムと同程度の構造的強さと耐腐食を有するが中性子を吸収する性質が非常に大きいハフニウム製のハフニウム板（３４３）とを張り合わせ、接合の中心に回転心軸（３４２）を付属せしめた。回転心軸（３４２）の回転によりハフニウム板（３４３）と反射体（341）の向きを変える。
図はワイパー反射体（３２１）が開いて広がっている状態を示している。ハフニウム背面回転反射体（３４０）は反射体（341）が最外周の核燃料集合体（３１０）側になっている。原子炉運転中には大部分の制御棒（３１１）は炉心の下部に引き抜かれている。周辺部の中性子割合は漏洩によりかなり少ないから最外周の核燃料集合体（３１０）出力は平均出力の半分程度しか出力がでない。そこで本発明のワイパー反射体（３２１）を広げ、またはハフニウム背面回転反射体（３４０）の反射体（341）側を最外周の核燃料集合体（３１０）に向ければ、漏洩しようとした中性子はワイパー反射体(321)または反射体（341）に反射されて最外周の核燃料集合体（３１０）側に戻ってくるため最外周の核燃料集合体（３１０）の出力が上昇する。したがって、電力高需要時にはワイパー反射体（３２１）を広げ、ハフニウム背面回転反射体（３４０）の反射体（341）側を最外周の核燃料集合体（３１０）に向けて原子炉出力を高める。
図７は本発明の日負荷対応沸騰水型原子炉の電力低需要時概略図である。ワイパー反射体（３２１）を閉じる。炉心から漏洩しようとした中性子は従来同様に最外周の核燃料集合体（３１０）側には戻らないから最外周の核燃料集合体（３１０）出力は下がる。    
ハフニウム背面回転反射体（３４０）を回転心軸（３４２）で回転させてハフニウム板（３４３）側を最外周の核燃料集合体（３１０）に向ける。炉心から漏洩してきた中性子はハフニウム板（３４３）に吸収されるから最外周の核燃料集合体（３１０）出力は従来よりも下がる。
最外周の核燃料集合体（３１０）とシュラウド（３０１）との間隔が狭くても、回転心軸（３４２）が接合の中心にあるため反射体（341）とハフニウム板（３４３）とを180度回転させることができる。最外周の核燃料集合体（３１０）に極端には接近させにくいため中性子反射作用が弱い。したがって、ハフニウムにより、漏洩してきた中性子を吸収する。かくて、最外周の核燃料集合体（３１０）出力は従来よりも下がる。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
電気機器が普及すると電力需要が上がる。睡眠時間をとる必要があるから日負荷変動が大きいことは避けられない。日負荷変動を化石燃料で対応するのは環境問題から制限される。そこで、原子力発電所で日負荷変動を対応せざるを得ない。
なお、直流を使うデジタル機器、水素を燃料とする機器の増加が予想されるから直流電源の需要は高まる。僻地に立地される原子力発電所の周囲に企業が集まってくるから地域間格差の解消になる。
将来、電気自動車の普及が考えられるから、原子力発電所自体と近隣地の電気自動車への充電（直流）要望が増えてくる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の原子力発電所の電源系統設備簡略図。
【図２】原子力発電所の沸騰水型原子炉の従来の炉心平面を示した図。
【図３】24時間推移の需要曲線を示した図。
【図４】本発明の日負荷対応原子力発電所の電源系統設備の概略図。
【図５】本発明の日負荷対応原子力発電所の電源系統設備による運用例を数値により示した図。
【図６】本発明の日負荷対応沸騰水型原子炉の電力高需要時概観図。
【図７】本発明の日負荷対応沸騰水型原子炉の電力低需要時概観図。
【符号の説明】
【００１１】
１は原子炉。
２はタービン。
３は復水器。
４は発電機。
５は主変圧器。
６は昇圧器。
７は降圧器。
８はジーゼル発電機。
９は電池。
１０は制御盤。
１１は所内変圧器。
５２はスイッチ５。
５３はスイッチ６。
５４はスイッチ１。
５５はスイッチ２。
５６はスイッチ３。
５７はスイッチ４。
５８は交流直流変換器。
５９は大型蓄電池。
１００は原子力発電機器１。
１０１は給水ポンプ。
１１０は直流原子力発電機器１。
２００は原子力発電機器２。
２０１は海水ポンプ。
２０２は非常用炉心冷却ポンプ。
２１０は直流原子力発電機器２。
３００は圧力容器。
３０１はシュラウド。
３０２は水。
３１０は核燃料集合体。
３１１は制御棒。
３２１はワイパー反射体。
３２２はワイパー端軸。
３３１は中性子反射材。
３４０はハフニウム背面回転反射体。
３４１は反射体。
３４２は回転心軸。
３４３はハフニウム板。
【図１】
2010164391.tif 000003
【図２】
2010164391.tif 000004
【図３】
2010164391.tif 000005
【図４】
2010164391.tif 000006
【図５】
2010164391.tif 000007
【図６】
2010164391.tif 000008
【図７】
2010164391.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月6日(2009.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
原子炉の炉心を変更しない場合は、電力需要の少ない夜間でも原子炉（１）からの出力を電力需要の多い昼間同様に最高にして発電機（４）からの電力を１００％発生させ、余剰電力は大型蓄電池に蓄電する。電力需要の多い昼間では原子炉（１）からの出力を最高にして発電機（４）からの電力を１００％発生させると共に夜間に蓄電した電力を放電する。
夜間余剰電力を蓄電し昼間急増電力を放電で賄うために大型蓄電池を敷設する。
発電機（４）が発電した電力の１部を交流直流変換器（５８）で直流に変換する。当該直流の１部は昼夜を分かたず運転されている直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）に供給する。昼間には、当該原子力発電所外の外部直流電力需要所（例えば通信サービス事業所やアルミ精錬工場や水素製造工場。インバータ大型エアコンや電気自動車駐車場に効果的である。）に当該直流の残りと大型蓄電池（５９）からの放電による直流とを合わせて送電する。夜間には、当該直流の大部分を大型蓄電池（５９）に充電する。大型蓄電池（５９）を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）に対する予備電源とする。送電線２を交流直流変換器（５８）に対する予備電源とする。かくて、当該原子力発電所は日負荷対応が可能となる。
原子炉（１）からの熱エネルギーを受けて回転するタービン（２）に直結せる発電機（４）が発電した交流電力は制御盤（１０）で大部分を主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る。発電機（４）が発電した交流電力の残り１部は制御盤（１０）で交流直流変換器（５８）に配電し直流に変換する。当該直流の１部を、直流を電源とする直流原子力発電機器１（１１０）と直流を電源とする直流原子力発電機器２（２１０）（従来の、交流を電源とした原子力発電機器１（１００）と交流を電源とした原子力発電機器２（２００）の代わり）とに常時供給する。電力の低需要時には制御盤（１０）で主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る分を減らし当該交流直流変換器（５８）への配分は増やし当該交流直流変換器（５８）からの直流を大型蓄電池（５９）の充電に使うと共に直流電源を必要とする外部直流電力需要所に送電する。電力の高需要時には制御盤（１０）で主変圧器（５）から昇圧器（６）で昇圧して送電線１に送る分を増やし当該交流直流変換器（５８）への配分は減らし直流電源を必要とする外部直流電力需要所に大型蓄電池（５９）からの放電を主体に当該交流直流変換器（５８）からの直流も可能なら合わせて送電する。大型蓄電池（５９）を直流原子力発電機器１（１１０）と直流原子力発電機器２（２１０）に対する予備電源とする。送電線２または送電線１からの電源を交流直流変換器（５８）に対する予備電源とする。原子力発電所の電源系統設備を上記の如くしたことにより、原子力発電所を日負荷対応ができるようにする。
原子炉の炉心を若干変更する場合は、シュラウド（３０１）内にワイパー反射体（３２１）とハフニウム背面回転反射体（３４０）とを新たに敷設して原子炉出力を日負荷電力需要に合わせる。
最外周の核燃料集合体（３１０）とシュラウド（３０１）との間の水（３０２）で満たされた箇所に中性子反射材(331)とワイパー端軸（３２２）とからなるワイパー反射体（３２１）を敷設しワイパー端軸（３２２）の回転により中性子反射材(331)を開閉する。または、中性子吸収する性質が非常に大きいハフニウム製のハフニウム板（３４３）と中性子反射材製の反射体（341）と回転心軸（３４２）とからなるハフニウム背面回転反射体（３４０）を敷設し回転心軸（３４２）の回転によりハフニウム板（３４３）と反射体（341）の向きを変える。電力高需要時には中性子反射材(331)を開いて漏洩してくる中性子を反射し、または反射体（341）を最外周の核燃料集合体（３１０）側に向けて漏洩してくる中性子を反射し最外周の核燃料集合体（３１０）出力を増加させ原子炉全出力を１００％にする。電力低需要時には中性子反射材(331)を閉じ中性子の漏洩を増長させ、またはハフニウム板（３４３）を最外周の核燃料集合体（３１０）側に向けて漏洩してくる中性子を吸収して最外周の核燃料集合体（３１０）出力を低下させ原子炉全出力を低下させる。最外周の核燃料集合体（３１０）出力を変動させることにより電力需要に合わせることのできる日負荷対応沸騰水型原子炉の炉心に改造する。