FR3018386A1 - COMBUSTIBLE ASSEMBLY FOR FAST REACTOR AND CHARGED REACTOR HEART WITH THE SAME - Google Patents
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Abstract
Une pluralité d'aiguilles de combustible (17) remplies de matière fissile en tant que combustible sont mises en paquet et sont stockées dans un tube enveloppe (12). L'aiguille de combustible (17) est remplie avec une pluralité de pastilles de combustible dans un tube de gainage en acier inoxydable, forme un espace au niveau de la région de combustible, et constitue une région de plénum gazeux (16). Un assemblage combustible est constitué de manière à agencer des ouvertures (13) qui incluent l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux (16) et s'étendent vers le haut à partir de celle-ci dans les parois latérales du tube enveloppe (12). En formant les ouvertures (13) de manière à ce qu'elles ne se superposent pas avec la région de combustible, l'extrémité supérieure de la région de combustible où la température d'un tube de gainage de la tige de combustible est la plus élevée peut être refroidie par un fluide de refroidissement.A plurality of fuel needles (17) filled with fissile material as fuel are packaged and stored in an envelope tube (12). The fuel needle (17) is filled with a plurality of fuel pellets in a stainless steel cladding tube, forms a gap at the fuel region, and constitutes a gaseous plenum region (16). A fuel assembly is formed to arrange openings (13) which include the lower end of the gaseous plenum region (16) and extend upwardly therefrom into the side walls of the jacket tube ( 12). By forming the apertures (13) so that they do not overlap with the fuel region, the upper end of the fuel region where the temperature of a fuel rod cladding tube is the highest. high can be cooled by a cooling fluid.
Description
ASSEMBLAGE COMBUSTIBLE POUR REACTEUR RAPIDE ET COEUR DE REACTEUR CHARGE AVEC CELUI-CI DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un coeur de réacteur pour un réacteur rapide et un assemblage combustible chargé dans le coeur de réacteur. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Un réacteur rapide dispose d'un coeur de réacteur à l'intérieur d'une cuve de réacteur, et du sodium liquide (Na) qui est un fluide de refroidissement est introduit à l'intérieur de la cuve de réacteur. Un assemblage combustible chargé dans le coeur de réacteur comprend une pluralité d'aiguilles de combustible remplies d'uranium appauvri (U-238) avec du plutonium enrichi, un tube enveloppe qui regroupe en paquet et stocke les aiguilles de combustible, une buse d'entrée qui supporte une section d'extrémité inférieure de ces aiguilles de combustible et un bouclier neutronique positionné au-dessous des aiguilles de combustible, et une section de sortie de fluide de refroidissement positionnée au-dessus de barres de combustible. Pendant ce temps, parmi les déchets radioactifs de 25 haute activité (HLW) générés lors du retraitement du combustible usé d'un réacteur nucléaire, les actinides mineurs (MA) présentent de la radioactivité pendant une longue période de temps, et des recherches ont été menées pour réduire la charge du site de rejet géologique et 30 réduire la charge environnementale en réduisant le degré de nocivité des HWL en recyclant les MA et la transformation nucléaire des MA dans le réacteur rapide et en augmentant le taux d'amortissement. Cependant, lorsque les MA sont chargés dans le coeur de réacteur du réacteur rapide, la réactivité du vide sodium (la réactivité accompagnant l'ébullition du Na liquide qui est le fluide de refroidissement) en lien avec la sécurité du réacteur tend à augmenter. Comme mesure de suppression de la réactivité du vide sodium, le document de K. Kawashima, K. Fujimura, « Advanced Design of the Axially Heterogeneous Core », Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR91), page 3.3-1 à page 3.3-9, Kyoto, Japon, octobre 1991 (document non de brevet 1) a été proposé.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a reactor core for a fast reactor and a fuel assembly charged in the reactor core. BACKGROUND OF THE INVENTION A fast reactor has a reactor core inside a reactor vessel, and liquid sodium (Na) which is a coolant is introduced into the vessel. reactor. A fuel assembly charged to the reactor core comprises a plurality of depleted uranium (U-238) filled fuel needles with enriched plutonium, an envelope tube which bundles and stores the fuel needles, a nozzle of an inlet that supports a lower end section of these fuel needles and a neutron shield positioned beneath the fuel pins, and a coolant outlet section positioned above fuel rods. Meanwhile, among the high activity radioactive waste (HLW) generated during the reprocessing of spent fuel from a nuclear reactor, minor actinides (MA) exhibit radioactivity for a long period of time, and research has been to reduce the load of the geological disposal site and to reduce the environmental burden by reducing the degree of harmfulness of the HWLs by recycling the MAs and the nuclear transformation of the MAs in the fast reactor and increasing the rate of depreciation. However, when the MAs are loaded into the reactor core of the fast reactor, the reactivity of the sodium vacuum (the reactivity accompanying the boiling of the liquid Na which is the cooling fluid) in connection with the safety of the reactor tends to increase. As a measure of suppressing sodium vacuum reactivity, K. Kawashima, K. Fujimura, "Advanced Design of the Axially Heterogeneous Core", Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR91), page 3.3. 1 to 3.3-9, Kyoto, Japan, October 1991 (non-patent document 1) has been proposed.
Dans le document non de brevet 1, la région de plénum sodium est agencée dans la partie supérieure dans la direction axiale du paquet d'aiguilles de combustible. La région de combustible d'un grand coeur de réacteur a la réactivité de vide sodium positive, tandis que la région de plénum sodium a la réactivité de vide sodium négative, et donc la réactivité de vide sodium effective du coeur de réacteur entier peut éventuellement être amenée à être négative par les vides de la région de plénum sodium au moment d'un phénomène transitoire tel que la perte de débit de fluide de refroidissement, et ainsi de suite. Cependant, lorsque la région de plénum sodium arrive à un état de vide de 100 %, l'écoulement du fluide de refroidissement (sodium liquide (Na)) de l'assemblage combustible est bloqué, la résistance à l'écoulement augmente, le débit diminue brusquement, et donc le vide peut éventuellement s'étendre à la région de combustible (en d'autres termes, la réactivité de vide sodium positive peut éventuellement augmenter). En tant que mesure pour éviter cela, le document de K. Sun, thèse de doctorat n° 5480 de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, « Analyse of Advanced Sodium-cooled Fast Reactor Designs with improved Safety Characteristics », page 116 à page 117 (2012) (document non de brevet 2) a été proposé. Dans le document non de brevet 2, il est décrit que 10 des ouvertures sont agencées dans la paroi latérale du tube enveloppe dans la zone de la région de combustible, les ouvertures des assemblages combustibles voisins sont agencées pour s'opposer les unes aux autres, l'écoulement de fluide de refroidissement est communiqué aux 15 assemblages combustibles adjacents à travers les ouvertures, un écoulement de dérivation est formé, et ainsi l'écoulement de fluide de refroidissement dans les assemblages combustibles ne peut pas être bloqué par les vides. 20 Cependant, dans le document non de brevet 2, toutes les surfaces latérales des six surfaces du tube enveloppe ayant une forme hexagonale en coupe transversale comportent une ouverture, et les ouvertures sont disposées dans la région de combustible. Par ailleurs, 25 parce que le débit du fluide de refroidissement par assemblage combustible est réparti de façon à être proportionnel à la sortie de l'assemblage combustible, dans l'assemblage combustible avec une sortie plus élevée, le débit du fluide de refroidissement est plus 30 grand, et la pression d'écoulement est plus élevée. Par conséquent, dans un assemblage combustible à faible sortie, il est possible qu'un écoulement de dérivation ne puisse pas être formé, que l'écoulement de fluide de refroidissement pour l'assemblage combustible soit bloqué, que le débit diminue brusquement, et que les vides s'étendent vers le bas dans la région de combustible qui a la réactivité de vide sodium positive. En d'autres termes, l'écoulement de fluide de refroidissement est bloqué par les vides générés dans le voisinage de l'extrémité supérieure dans la région de combustible, l'écoulement de fluide de refroidissement dans l'assemblage combustible est empêché, et l'augmentation de la réactivité de vide sodium positive ne peut pas être éliminée. Même lors du fonctionnement normal du réacteur rapide, parce que le débit du fluide de refroidissement s'écoulant dans l'assemblage combustible diffère en raison de la différence des sorties des assemblages combustibles contigus les uns aux autres, le fluide de refroidissement est dérivé de l'assemblage combustible à sortie élevée agencé dans la région de combustible vers l'ouverture de l'assemblage combustible à faible sortie. En d'autres termes, il est possible que le débit du fluide de refroidissement s'écoulant dans l'assemblage combustible à sortie élevée diminue, que la région dans le voisinage de l'extrémité supérieure de la région de combustible dans l'assemblage combustible présentant la température la plus élevée ne puisse pas être refroidie, et que la marge thermique de l'aiguille de combustible soit considérablement réduite.In the non-patent document 1, the sodium plenum region is arranged in the upper part in the axial direction of the fuel needle package. The fuel region of a large reactor core has positive sodium vacuum reactivity, while the sodium plenum region has negative sodium vacuum reactivity, and thus the effective sodium vacuum reactivity of the entire reactor core can possibly be caused to be negative by the voids of the sodium plenum region at the moment of a transient phenomenon such as loss of coolant flow, and so on. However, when the sodium plenum region reaches a 100% vacuum state, the flow of cooling fluid (liquid sodium (Na)) from the fuel assembly is blocked, the flow resistance increases, the flow rate increases. decreases sharply, and thus the vacuum may eventually extend to the fuel region (in other words, positive sodium vacuum reactivity may eventually increase). As a measure to avoid this, the paper by K. Sun, Doctoral Thesis No. 5480 of the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne, "Analysis of Advanced Sodium-cooled Fast Reactor Designs with Improved Safety Characteristics", page 116 to page 117 (2012) (non-patent document 2) has been proposed. In the non-patent document 2, it is disclosed that apertures are arranged in the side wall of the jacket tube in the region of the fuel region, the openings of the neighboring fuel assemblies are arranged to oppose each other, the coolant flow is communicated to the adjacent fuel assemblies through the openings, a bypass flow is formed, and thus the coolant flow in the fuel assemblies can not be blocked by the voids. However, in the non-patent document 2, all side surfaces of the six surfaces of the casing tube having a hexagonal shape in cross-section have an opening, and the openings are disposed in the fuel region. On the other hand, because the flow rate of the fuel assembly coolant is distributed to be proportional to the output of the fuel assembly, in the fuel assembly with a higher output, the coolant flow rate is higher. 30 large, and the flow pressure is higher. Therefore, in a low output fuel assembly, it is possible that a bypass flow can not be formed, the cooling fluid flow for the fuel assembly is blocked, the flow rate decreases abruptly, and that the voids extend down into the fuel region which has positive sodium vacuum reactivity. In other words, the cooling fluid flow is blocked by the voids generated in the vicinity of the upper end in the fuel region, the coolant flow in the fuel assembly is prevented, and the Increased positive sodium vacuum reactivity can not be eliminated. Even during normal operation of the fast reactor, because the flow rate of cooling fluid flowing into the fuel assembly differs due to the difference in the outputs of the fuel assemblies contiguous with each other, the coolant is derived from the high output fuel assembly arranged in the fuel region to the opening of the low output fuel assembly. In other words, it is possible that the flow rate of the cooling fluid flowing in the high output fuel assembly decreases, that the region in the vicinity of the upper end of the fuel region in the fuel assembly having the highest temperature can not be cooled, and that the thermal margin of the fuel needle is considerably reduced.
Un objet de la présente invention est de fournir un assemblage combustible pour un réacteur rapide capable d'éviter le blocage de l'écoulement de fluide de refroidissement provoqué par les vides générés au moment du phénomène transitoire tel que la perte de débit de fluide de refroidissement, et ainsi de suite, et d'éviter la diminution de la marge thermique de l'aiguille de combustible lors du fonctionnement normal, et un coeur de réacteur chargé avec celui-ci. RESUME DE L'INVENTION Afin de résoudre le problème, l'assemblage combustible pour un réacteur rapide selon un aspect de la présente invention est un assemblage combustible pour un réacteur rapide avec une pluralité d'aiguilles de combustible remplies avec au moins une matière fissile en tant que combustible mises en paquet, stockées à l'intérieur d'un tube enveloppe, et chargées dans un coeur de réacteur du réacteur rapide, dans lequel chaque aiguille de combustible comporte une région de plénum gazeux dans la partie supérieure d'une région de combustible, et des ouvertures qui comprennent l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux et s'étendent vers la partie supérieure de celle-ci, sont prévues dans la paroi latérale du tube enveloppe. De préférence, une région de plénum sodium est formée dans la partie supérieure de la région de plénum gazeux, et l'extrémité supérieure de chaque ouverture est positionnée soit dans la région de plénum sodium, soit dans la région de plénum gazeux. La section transversale du tube enveloppe peut avoir 30 une forme hexagonale, et les ouvertures peuvent être formées dans une surface sur deux des parois latérales des six surfaces du tube enveloppe. La largeur de chaque ouverture dans la direction orthogonale au grand axe de l'assemblage combustible est avantageusement égale ou inférieure à la distance entre les centres des aiguilles de combustible périphériques les plus à l'extérieur disposées de manière la plus adjacente aux deux extrémités d'une paroi latérale où l'ouverture est formée.An object of the present invention is to provide a fuel assembly for a fast reactor capable of preventing the blockage of the cooling fluid flow caused by the voids generated at the moment of the transient phenomenon such as the loss of cooling fluid flow rate. , and so on, and avoid decreasing the thermal margin of the fuel needle during normal operation, and a reactor core loaded with it. SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problem, the fuel assembly for a fast reactor according to one aspect of the present invention is a fuel assembly for a fast reactor with a plurality of fuel needles filled with at least one fissile material. as packaged fuel, stored within an envelope tube, and loaded into a reactor core of the fast reactor, wherein each fuel needle has a gaseous plenum region in the upper portion of a region of fuel, and openings which comprise the lower end of the gaseous plenum region and extend towards the upper part thereof, are provided in the side wall of the jacket tube. Preferably, a sodium plenum region is formed in the upper portion of the gaseous plenum region, and the upper end of each opening is positioned in either the sodium plenum region or the gaseous plenum region. The cross-section of the jacket tube may be of hexagonal shape, and the openings may be formed in one surface on two of the side walls of the six surfaces of the jacket tube. The width of each opening in the direction orthogonal to the major axis of the fuel assembly is advantageously equal to or less than the distance between the centers of the outermost peripheral fuel needles arranged most closely adjacent to the two ends of the fuel assembly. a side wall where the opening is formed.
Une tête de manipulation peut être prévue, laquelle est positionnée au niveau de la partie la plus haute de l'assemblage combustible et peut être un corps creux ayant une section transversale de forme hexagonale, et des marqueurs ayant une section transversale verticale de forme en retrait ou de forme en saillie peuvent être formés à des positions sur les surfaces supérieures de la tête de manipulation et correspondre aux surfaces latérales comportant les ouvertures. La section transversale du tube enveloppe a de préférence une forme hexagonale, les ouvertures étant prévues dans toutes les parois latérales des six surfaces du tube enveloppe, et chaque ouverture étant formée de manière à être décalée dans une même direction par rapport à la partie centrale de chaque paroi latérale dans la direction périphérique de la section transversale du tube enveloppe. Le coeur de réacteur d'un réacteur rapide selon un aspect de la présente invention est un coeur de réacteur d'un réacteur rapide comprenant une région interne de coeur de réacteur, une région externe de coeur de réacteur, et une région de réflecteur de neutrons dans la direction radiale et une région de bouclier neutronique dans la direction radiale qui entourent la région externe de coeur de réacteur, dans lequel une pluralité d'assemblages combustibles avec les aiguilles de combustible remplies avec au moins une matière fissile en tant que combustible mises en paquet et stockées à l'intérieur d'un tube enveloppe sont chargés dans la région interne de coeur de réacteur et la région externe de coeur de réacteur, chaque aiguille de combustible comporte une région de plénum gazeux dans la partie supérieure d'une région de combustible, et chaque assemblage combustible comporte des ouvertures qui comprennent l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux et s'étendent vers la partie supérieure de celle-ci dans la paroi latérale du tube enveloppe. Avantageusement, la section transversale du tube enveloppe a une forme hexagonale, les ouvertures sont formées dans une surface sur deux des parois latérales des six surfaces du tube enveloppe, et la pluralité d'assemblages combustibles sont disposés de manière adjacente de sorte que les ouvertures formées dans les parois latérales ne s'opposent pas les unes aux autres. La section transversale du tube enveloppe peut avoir une forme hexagonale, les ouvertures peuvent être formées dans toutes les parois latérales des six surfaces du tube enveloppe, chaque ouverture peut être formée de manière à être décalée dans une même direction par rapport à la partie centrale de chaque paroi latérale dans la direction périphérique de la section transversale du tube enveloppe, et la pluralité d'assemblages combustibles peut être disposée de manière adjacente de sorte que les ouvertures formées dans les parois latérales ne s'opposent pas les unes aux autres. Selon la présente invention, un assemblage combustible pour un réacteur rapide capable d'éviter le 5 blocage de l'écoulement de fluide de refroidissement provoqué par les vides générés au moment du phénomène transitoire tel que la perte de débit de fluide de refroidissement, et ainsi de suite, et d'éviter la diminution de la marge thermique de l'aiguille de 10 combustible lors du fonctionnement normal, et un coeur de réacteur chargé avec celui-ci peuvent être obtenus. Les problèmes, configurations et effets autres que ceux décrits ci-dessus seront clarifiés par la description de modes de réalisation ci-dessous. 15 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en coupe verticale de l'assemblage combustible en relation avec un mode de réalisation de la présente invention, et est une vue en 20 coupe partielle montrant la moitié supérieure dans la direction longitudinale. La figure 2 est une vue en coupe le long des flèches A-A de l'assemblage combustible montré sur la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus de l'assemblage 25 combustible montré sur la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe le long des flèches B-B de l'assemblage combustible montré sur la figure 3, et est un dessin montrant la structure supérieure d'une tête de manipulation. 30 La figure 5 est une vue en plan d'un coeur de réacteur d'un réacteur rapide chargé avec les assemblages combustibles montrés sur la figure 1, et est une vue en coupe montrant un état dans lequel trois unités des assemblages combustibles montrés sur la figure 2 sont disposées adjacentes les unes aux autres.A handling head may be provided which is positioned at the uppermost portion of the fuel assembly and may be a hollow body having a hexagonal cross-section, and markers having a recessed vertical cross-section. or protruding form may be formed at positions on the upper surfaces of the manipulator head and correspond to the side surfaces having the openings. The cross-section of the casing tube is preferably hexagonal in shape, the openings being provided in all the sidewalls of the six surfaces of the casing tube, and each opening being formed so as to be shifted in the same direction relative to the central portion of the casing tube. each side wall in the peripheral direction of the cross-section of the casing tube. The reactor core of a fast reactor according to one aspect of the present invention is a reactor core of a fast reactor comprising an inner reactor core region, an outer reactor core region, and a neutron reflector region. in the radial direction and a neutron shield region in the radial direction surrounding the reactor core outer region, wherein a plurality of fuel assemblies with the fuel pins filled with at least one fissile material as fuel package and stored inside an envelope tube are loaded into the internal reactor core region and the reactor core outer region, each fuel needle has a gaseous plenum region in the upper part of a region of fuel, and each fuel assembly has openings which comprise the lower end of the gas plenum region. they and extend towards the upper part thereof in the side wall of the casing tube. Advantageously, the cross-section of the shell tube has a hexagonal shape, the openings are formed in one surface on two of the side walls of the six surfaces of the shell tube, and the plurality of fuel assemblies are disposed adjacent so that the openings formed in the side walls do not oppose each other. The cross-section of the casing tube may be hexagonal in shape, the openings may be formed in all the sidewalls of the six surfaces of the casing tube, each opening may be formed to be shifted in the same direction relative to the central portion of the casing tube. each side wall in the circumferential direction of the cross section of the jacket tube, and the plurality of fuel assemblies may be disposed adjacent so that the openings formed in the side walls do not oppose each other. According to the present invention, a fuel assembly for a fast reactor capable of preventing blockage of the cooling fluid flow caused by the voids generated at the moment of the transient phenomenon such as the loss of coolant flow rate, and so and to avoid decreasing the thermal margin of the fuel needle during normal operation, and a charged reactor core therewith can be obtained. Problems, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of embodiments below. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a vertical sectional view of the fuel assembly in connection with an embodiment of the present invention, and is a partial sectional view showing the upper half in the longitudinal direction. Fig. 2 is a sectional view along the arrows AA of the fuel assembly shown in Fig. 1. Fig. 3 is a top view of the fuel assembly shown in Fig. 1. Fig. 4 is a view in section along the BB arrows of the fuel assembly shown in Figure 3, and is a drawing showing the upper structure of a handling head. FIG. 5 is a plan view of a reactor core of a fast reactor charged with the fuel assemblies shown in FIG. 1, and is a sectional view showing a state in which three units of the fuel assemblies shown on FIG. Figure 2 are arranged adjacent to each other.
La figure 6 est une vue en coupe le long des flèches C-C de deux unités des assemblages combustibles montrés sur la figure 5, et est un dessin montrant l'écoulement périphérique et l'écoulement entre les tubes enveloppes des assemblages.Fig. 6 is a sectional view along arrows C-C of two units of the fuel assemblies shown in Fig. 5, and is a drawing showing peripheral flow and flow between the shell tubes of the assemblies.
La figure 7 est une vue en coupe verticale d'un assemblage combustible en relation avec un autre mode de réalisation de la présente invention, et est une vue en coupe partielle montrant la structure de la moitié supérieure dans la direction longitudinale.Fig. 7 is a vertical sectional view of a fuel assembly in connection with another embodiment of the present invention, and is a partial sectional view showing the structure of the upper half in the longitudinal direction.
La figure 8 est une vue en coupe le long des flèches A-A de l'assemblage combustible montré sur la figure 7. La figure 9 est une vue de dessus de l'assemblage combustible montré sur la figure 7. La figure 10 est une vue en coupe le long des 20 flèches B-B de l'assemblage combustible montré sur la figure 9, et est un dessin montrant la structure supérieure d'une tête de manipulation. La figure 11 est une vue en plan d'un coeur de réacteur d'un réacteur rapide chargé avec les assemblages 25 combustibles montrés sur la figure 7, et est une vue en coupe montrant un état dans lequel trois unités des assemblages combustibles montrés sur la figure 8 sont disposées adjacentes les unes aux autres. 30 DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES L'assemblage combustible selon un aspect de la présente invention est constitué d'aiguilles de combustible qui forment une région de combustible en stockant une pluralité de pastilles de combustible qui sont une matière fissile dans la direction longitudinale et comportent une région de plénum gazeux disposée à l'extrémité supérieure de la région de combustible, une région de plénum sodium qui regroupe en paquet une pluralité des aiguilles de combustible et qui est agencée au-dessus de l'extrémité supérieure du paquet d'aiguilles de combustible, un tube enveloppe qui regroupe en paquet les aiguilles de combustible, stocke la région de plénum gazeux et la région de plénum sodium, présente une forme en coupe hexagonale, et est constitué d'acier inoxydable, et une tête de manipulation qui permet l'insertion ou l'extraction dans ou du coeur de réacteur du réacteur rapide par une machine de manipulation de combustible. Les aiguilles de combustible sont introduites avec les pastilles de combustible dans des tubes de gainage en acier inoxydable, forment un espace dans la région de combustible, et constituent une région de plénum gazeux. Par ailleurs, des ouvertures sont agencées dans le tube enveloppe, l'extrémité inférieure des ouvertures est située à une position correspondant à l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux, et des sections d'ouvertures sont formées à partir de là vers le haut. En d'autres termes, les ouvertures sont formées de façon à inclure l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux et à s'étendre vers le haut à partir de celle-ci.FIG. 8 is a sectional view along arrows AA of the fuel assembly shown in FIG. 7. FIG. 9 is a top view of the fuel assembly shown in FIG. 7. FIG. cut along the BB arrows of the fuel assembly shown in FIG. 9, and is a drawing showing the upper structure of a handling head. Fig. 11 is a plan view of a reactor core of a fast reactor charged with the fuel assemblies shown in Fig. 7, and is a sectional view showing a state in which three units of the fuel assemblies shown on FIG. Figure 8 are arranged adjacent to each other. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The fuel assembly according to one aspect of the present invention is comprised of fuel needles which form a fuel region by storing a plurality of fuel pellets which are a fissile material in the longitudinal direction and comprise a gaseous plenum region disposed at the upper end of the fuel region, a sodium plenum region which bundles a plurality of fuel needles and which is arranged above the upper end of the needle pack. of fuel, an envelope tube which bundles the fuel needles, stores the gaseous plenum region and the sodium plenum region, has a hexagonal cross-sectional shape, and is made of stainless steel, and a handling head which allows insertion or extraction into or from the reactor core of the fast reactor by a handling machine of fuel. The fuel needles are introduced with the fuel pellets into stainless steel cladding tubes, form a gap in the fuel region, and constitute a gaseous plenum region. On the other hand, openings are arranged in the shell tube, the lower end of the openings is located at a position corresponding to the lower end of the gaseous plenum region, and aperture sections are formed from there to the high. In other words, the openings are formed to include the lower end of the gaseous plenum region and extend upwardly therefrom.
Parce que l'extrémité inférieure des ouvertures est située à une position correspondant à l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux et est formée de manière à ne pas se superposer avec la région de combustible comme décrit ci-dessus, le fluide de refroidissement s'écoulant dans l'assemblage combustible à partir de la partie inférieure de celle-ci vers le haut peut s'écouler sûrement vers l'extrémité supérieure de la région de combustible même dans un état de fonctionnement normal du réacteur rapide, et l'extrémité supérieure de la région de combustible où la température des tubes de gainage des aiguilles de combustible est la plus élevée peut être refroidie. Ainsi, même dans l'état de fonctionnement normal, la diminution de la marge thermique des aiguilles de combustible peut être évitée. En ce qui concerne le fluide de refroidissement, bien qu'un métal liquide tel que le Na ou le Pb soit utilisé, une description va être donnée ci-dessous d'un exemple d'un cas d'utilisation de sodium liquide en tant que fluide de refroidissement. Des modes de réalisation de la présente invention 20 vont être décrits ci-dessous, à l'aide des dessins. (Mode de réalisation 1) La figure 1 montre une vue en coupe verticale de l'assemblage combustible d'un mode de réalisation de la présente invention, en particulier une vue en coupe 25 partielle montrant la moitié supérieure dans la direction longitudinale lors du chargement dans le coeur de réacteur du réacteur rapide. Comme montré sur la figure 1, un assemblage combustible 1 est constitué d'aiguilles de combustible 17 qui constituent une région de combustible 30 18 en stockant une pluralité de pastilles de combustible qui sont une matière fissile dans la direction longitudinale et comportent une région de plénum gazeux 16 disposée à l'extrémité supérieure de la région de combustible 18, une région de plénum sodium 15 est agencée au-dessus de l'extrémité supérieure du groupe d'aiguilles de combustible, un bouclier neutronique 14 disposé au-dessus de la région de plénum sodium 15, un tube enveloppe 12 qui met en paquet les aiguilles de combustible 17, stocke le bouclier neutronique 14, présente une forme hexagonale en coupe, et est constitué d'acier inoxydable, et une tête de manipulation 11 qui est agencée au-dessus du bouclier neutronique 14 et permet l'insertion ou l'extraction dans ou d'un coeur de réacteur 101 (fig. 5) du réacteur rapide par une machine de manipulation de combustible. Les aiguilles de combustible 17 sont introduites avec les pastilles de combustible dans les tubes de gainage en acier inoxydable, forment un espace au niveau de la région de combustible 18, et constituent la région de plénum gazeux 16. La région de plénum gazeux 16 fonctionne comme un espace stockant le gaz généré par la fission nucléaire, ou un réservoir de gaz. Bien que cela soit omis sur la figure 1, l'assemblage combustible 1 comporte un bouclier neutronique qui est disposé à l'extrémité inférieure des aiguilles de combustible 17 et une buse d'entrée qui supporte le bouclier neutronique et introduit du sodium liquide (Na) qui est un fluide de refroidissement au-dessous de la région de combustible 18 en plus de ce qui précède. Le fluide de refroidissement introduit à partir de la buse d'entrée refroidit la chaleur générée par la fission nucléaire en s'écoulant vers le haut dans la direction longitudinale à l'intérieur de l'assemblage combustible 1 qui est entre la pluralité des aiguilles de combustible 17 et entre les aiguilles de combustible 17 périphériques les plus à l'extérieur et la paroi interne du tube enveloppe 12. Comme montré sur la figure 1, la partie supérieure de la tête de manipulation 11 a une forme creuse, de forme hexagonale en coupe comme le tube enveloppe 12, et comporte une section de renfoncement en forme de coin de tête de manipulation 22 qui forme un renfoncement d'une forme de coin au-dessous d'une surface supérieure de tête de manipulation 21 espacée d'une distance prédéterminée. Parce que la tête de manipulation 11 présente une telle forme, en insérant la section d'extrémité avant de la machine de manipulation de combustible dans la tête de manipulation 11 à partir du dessus et en ouvrant la section d'extrémité avant, la section d'extrémité avant de la machine de manipulation de combustible et la section de renfoncement en forme de coin de tête de manipulation 22 s'ajustent l'une avec l'autre, et l'extraction de l'assemblage combustible 1 du coeur de réacteur 101 du réacteur rapide devient possible. Par ailleurs, en tant que pastille de combustible, par exemple, un combustible à mélange d'oxydes (MOX) obtenu en mélangeant de l'uranium appauvri (U-238) avec du plutonium enrichi, de l'oxyde de plutonium (PuO2), et de l'oxyde d'uranium appauvri (UO2) est utilisé. Comme montré sur la figure 1, des ouvertures 13 sont agencées dans le tube enveloppe 12. L'extrémité 30 inférieure des ouvertures 13 est située à une position correspondant à l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux 16, et des sections d'ouvertures sont formées à partir de là vers le haut. En d'autres termes, les ouvertures 13 sont formées de manière à inclure l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux 16 et à s'étendre vers le haut à partir de celle-ci. Bien qu'un exemple de formation des ouvertures 13 dans la plage de la région de plénum gazeux 16 soit montré sur la figure 1, la présente invention n'est pas limitée à celui-ci, et l'extrémité supérieure des ouvertures 13 peut être formée également de façon à s'étendre à l'intérieur de la plage de la région de plénum sodium 15. Parce que l'extrémité inférieure des ouvertures 13 est située à une position correspondant à l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux 16 et est formée de manière à ne pas se superposer avec la région de combustible 18, comme décrit ci-dessus, le fluide de refroidissement qui s'écoule dans l'assemblage combustible 1 de la partie inférieure de celui-ci vers le haut peut s'écouler sûrement vers l'extrémité supérieure de la région de combustible 18 même dans un état de fonctionnement normal du réacteur rapide, et l'extrémité supérieure de la région de combustible 18 où la température des tubes revêtus des aiguilles de combustible 17 est la plus élevée peut être refroidie.Because the lower end of the openings is located at a position corresponding to the lower end of the gaseous plenum region and is formed so as not to overlap with the fuel region as described above, the coolant flowing into the fuel assembly from the lower portion thereof upwardly can surely flow to the upper end of the fuel region even in a normal operating state of the fast reactor, and the upper end of the fuel region where the temperature of the cladding tubes of the fuel needles is the highest can be cooled. Thus, even in the normal operating state, the decrease in the thermal margin of the fuel needles can be avoided. With respect to the coolant, although a liquid metal such as Na or Pb is used, a description will be given below of an example of a case of using liquid sodium as a cooling fluid. Embodiments of the present invention will be described below, with the aid of the drawings. (Embodiment 1) Fig. 1 shows a vertical sectional view of the fuel assembly of an embodiment of the present invention, particularly a partial sectional view showing the upper half in the longitudinal direction upon loading. in the reactor core of the fast reactor. As shown in FIG. 1, a fuel assembly 1 consists of fuel needles 17 which constitute a fuel region 18 by storing a plurality of fuel pellets which are fissile material in the longitudinal direction and have a plenum region. gas 16 disposed at the upper end of the fuel region 18, a sodium plenum region 15 is arranged above the upper end of the group of fuel needles, a neutron shield 14 disposed above the region sodium plenum 15, an envelope tube 12 which packages the fuel needles 17, stores the neutron shield 14, has a hexagonal shape in section, and is made of stainless steel, and a handling head 11 which is arranged at the above the neutron shield 14 and allows insertion or extraction into or from a reactor core 101 (FIG 5) of the fast reactor by a handling machine of fuel. The fuel needles 17 are introduced with the fuel pellets into the stainless steel cladding tubes, form a space at the fuel region 18, and constitute the gaseous plenum region 16. The gaseous plenum region 16 functions as a space storing the gas generated by nuclear fission, or a gas reservoir. Although this is omitted in FIG. 1, the fuel assembly 1 comprises a neutron shield which is disposed at the lower end of the fuel needles 17 and an inlet nozzle which supports the neutron shield and introduces liquid sodium (Na ) which is a coolant below the fuel region 18 in addition to the above. The cooling fluid introduced from the inlet nozzle cools the heat generated by the nuclear fission by flowing upward in the longitudinal direction inside the fuel assembly 1 which is between the plurality of the needles. fuel 17 and between the outermost peripheral fuel rods 17 and the inner wall of the shell tube 12. As shown in FIG. 1, the upper part of the handling head 11 has a hollow shape, hexagonal in shape, cut like the casing tube 12, and has a manipulator head wedge-shaped recess section 22 which forms a wedge-shaped recess below an upper manipulator head surface 21 spaced a distance apart predetermined. Because the handling head 11 has such a shape, by inserting the front end section of the fuel handling machine into the handling head 11 from above and opening the front end section, the front end of the fuel handling machine and the manipulator head wedge-shaped recess section 22 fit together, and the extraction of the fuel assembly 1 from the reactor core 101 fast reactor becomes possible. In addition, as a fuel pellet, for example, an oxide mixture fuel (MOX) obtained by mixing depleted uranium (U-238) with enriched plutonium, plutonium oxide (PuO2) , and depleted uranium oxide (UO2) is used. As shown in FIG. 1, apertures 13 are arranged in the casing tube 12. The lower end of the openings 13 is located at a position corresponding to the lower end of the gaseous plenum region 16, and openings are formed from there upwards. In other words, the openings 13 are formed to include the lower end of the plenum region 16 and extend upwardly therefrom. Although an example of forming apertures 13 in the range of gaseous plenum region 16 is shown in FIG. 1, the present invention is not limited thereto, and the upper end of apertures 13 may be also formed to extend within the range of the sodium plenum region 15. Because the lower end of the apertures 13 is located at a position corresponding to the lower end of the gaseous plenum region 16 and is formed so as not to overlap with the fuel region 18, as described above, the coolant flowing in the fuel assembly 1 from the lower portion thereof upward can flow safely to the upper end of the fuel region 18 even in a normal operating state of the fast reactor, and the upper end of the fuel region 18 where the temperature of the coated tubes fuel needles 17 is the highest can be cooled.
Ainsi, même dans l'état de fonctionnement normal, la diminution de la marge thermique des aiguilles de combustible peut être évitée. La figure 2 montre une vue en coupe le long des flèches A-A de l'assemblage combustible d'un mode de 30 réalisation de la présente invention montré sur la figure 1. Cette vue en coupe montre la section transversale au niveau de la région de plénum gazeux 16, les aiguilles de combustible 17 sont disposées densément dans le tube enveloppe 12 ayant une forme hexagonale en coupe, et l'ensemble de celles-ci prend une forme de treillis triangulaire. Dans le tube enveloppe 12 qui forme les parois latérales des six surfaces de l'assemblage combustible 1, les ouvertures 13 sont agencées toutes les deux surfaces comme montré sur la figure 2. En d'autres termes, les parois latérales comportant les ouvertures 13 sont disposées de façon à ne pas être contiguës les unes aux autres. La largeur W1 (la largeur dans la direction orthogonale au grand axe de l'assemblage combustible 1) des ouvertures 13 peut être élargie à W2 au maximum, c'est-à-dire à la distance entre les centres des deux aiguilles de combustible 17 périphériques les plus à l'extérieur disposées dans le coin parmi les aiguilles de combustible 17 périphériques les plus à l'extérieur. Par ailleurs, la largeur minimum des ouvertures 13 n'est pas particulièrement limitée, et devrait simplement être une largeur telle que permettant d'assurer un écoulement de dérivation dans lequel le fluide de refroidissement s'écoule à l'extérieur de l'assemblage combustible 1 à travers les ouvertures 13. De plus, comme décrit ci-dessus, dans un état dans lequel l'assemblage combustible 1 est chargé dans le coeur de réacteur 101, les passages d'écoulement du fluide de refroidissement sont formés dans lesquels le fluide de refroidissement s'écoule entre la pluralité des aiguilles de combustible 17 dans l'assemblage combustible 1 et entre les aiguilles de combustible 17 périphériques les plus à l'extérieur et la paroi interne du tube enveloppe 12 vers le haut dans la direction longitudinale. L'écoulement du fluide de refroidissement communiquant travers le passage d'écoulement formé entre les aiguilles de combustible 17 périphériques les plus à l'extérieur et la paroi interne du tube enveloppe 12 parmi ces passages d'écoulement est appelé écoulement périphérique d'assemblage (le détail de celui-ci sera décrit ci-dessous) dans la présente spécification. La figure 3 montre une vue de dessus de l'assemblage combustible 1 montré sur la figure 1, et la figure 4 est une vue en coupe le long des flèches B-B de l'assemblage combustible montré sur la figure 3 et montre la structure supérieure de la tête de manipulation 11. Sur la figure 3, afin de faciliter la compréhension de la relation de disposition de la surface supérieure de tête de manipulation 21 et de la section de renfoncement en forme de coin de tête de manipulation 22, et des aiguilles de combustible 17, la position de disposition des aiguilles de combustible 17 est montrée par la ligne en pointillés.Thus, even in the normal operating state, the decrease in the thermal margin of the fuel needles can be avoided. Figure 2 shows a sectional view along the arrows AA of the fuel assembly of an embodiment of the present invention shown in Figure 1. This sectional view shows the cross-section at the plenum region. The fuel needles 17 are densely disposed in the casing tube 12 having a hexagonal shape in section, and all of them take the form of a triangular lattice. In the jacket tube 12 which forms the side walls of the six surfaces of the fuel assembly 1, the openings 13 are arranged on both surfaces as shown in FIG. 2. In other words, the side walls having the openings 13 are arranged so as not to be contiguous to each other. The width W1 (the width in the direction orthogonal to the major axis of the fuel assembly 1) of the openings 13 can be widened to W2 at most, that is to say at the distance between the centers of the two fuel needles 17 The outermost peripherals arranged in the corner among the outermost 17 fuel needles. Furthermore, the minimum width of the openings 13 is not particularly limited, and should simply be such a width as to ensure a bypass flow in which the coolant flows outside the fuel assembly 1 further through the openings 13. In addition, as described above, in a state in which the fuel assembly 1 is loaded into the reactor core 101, the coolant flow passages are formed in which the fluid The cooling fluid flows between the plurality of fuel needles 17 in the fuel assembly 1 and between the outermost fuel needles 17 and the inner wall of the shell tube 12 upwardly in the longitudinal direction. The flow of the cooling fluid communicating through the flow passage formed between the outermost peripheral fuel needles 17 and the inner wall of the outer casing 12 of these flow passages is referred to as a peripheral connection flow ( the details thereof will be described below) in this specification. FIG. 3 shows a view from above of the fuel assembly 1 shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view along the arrows BB of the fuel assembly shown in FIG. 3 and shows the upper structure of FIG. In FIG. 3, in order to facilitate understanding of the arrangement relationship of the manipulator head upper surface 21 and the manipulator head wedge recess section 22, and the needles of FIG. fuel 17, the position of disposition of the fuel pins 17 is shown by the dashed line.
Comme montré sur la figure 3, des marqueurs 23 généralement en forme de croix sont agencés à trois emplacements de la surface supérieure de tête de manipulation 21. Les positions des marqueurs 23 correspondent aux parois latérales du tube enveloppe 12 comportant les ouvertures 13 montrées sur la figure 2. Par ailleurs, ces marqueurs 23 sont formés en tant que protubérances ayant une section verticale de forme en saillie comme montré sur le dessin du haut de la figure 4 ou en tant que rainures ayant une section verticale d'une forme en creux comme montré sur le dessin du bas de la figure 4. Ces marqueurs 23 permettent de saisir la position de la paroi latérale du tube enveloppe 12 comportant l'ouverture 13 au moment de l'insertion de l'assemblage combustible 1 par la machine de manipulation de combustible dans le coeur de réacteur 101 décrit ci- dessous, et l'opérabilité peut être améliorée. Le coeur de réacteur 101 du réacteur rapide est rempli avec le sodium liquide qui est le fluide de refroidissement. Bien que les marqueurs 23 ne puissent pas être confirmés visuellement par l'opérateur, les marqueurs 23 peuvent être facilement confirmés par imagerie par ultrasons, et l'opérabilité au moment de l'échange du combustible peut ainsi être améliorée. La forme du marqueur 23 n'est pas limitée à une forme généralement en croix, et peut être n'importe 15 quelle forme en coupe de forme généralement circulaire ou de forme rectangulaire. Ensuite, le coeur de réacteur du réacteur rapide dans lequel les assemblages combustibles 1 sont chargés va être décrit. La figure 5 est une vue en plan du coeur de 20 réacteur 101 du réacteur rapide chargé avec les assemblages combustibles 1 montrés sur la figure 1, et est une vue en coupe latérale montrant un état dans lequel trois unités des assemblages combustibles 1 montrés sur la figure 2 sont disposées de manière 25 adjacente les unes aux autres. Le coeur de réacteur 101 du réacteur rapide est disposé dans une cuve de réacteur (non montrée), et comprend une région interne de coeur de réacteur 102, une région de coeur de réacteur comprenant une région externe de coeur de réacteur 103 qui entoure la 30 région interne de coeur de réacteur 102, une région de réflecteur de neutrons dans la direction radiale 104, une région de bouclier neutronique dans la direction radiale 105, et des barres de commande 106. Dans la direction radiale du coeur de réacteur 101, la région de réflecteur de neutrons dans la direction radiale 104 entoure la région de coeur de réacteur et est contiguë à la région de combustible de coeur de réacteur, et la région de bouclier neutronique dans la direction radiale 105 entoure la région de réflecteur de neutrons dans la direction radiale 104.As shown in FIG. 3, generally cross-shaped markers 23 are arranged at three locations on the top surface of the manipulating head 21. The positions of the markers 23 correspond to the side walls of the casing tube 12 having the openings 13 shown in FIG. In addition, these markers 23 are formed as protuberances having a projecting vertical section as shown in the top drawing of FIG. 4 or as grooves having a vertical section of a hollow shape as shown in FIG. shown in the bottom drawing of FIG. 4. These markers 23 make it possible to grasp the position of the side wall of the casing tube 12 having the opening 13 at the moment of insertion of the fuel assembly 1 by the machine for handling the in the reactor core 101 described below, and the operability can be improved. The reactor core 101 of the fast reactor is filled with the liquid sodium which is the coolant. Although markers 23 can not be visually confirmed by the operator, markers 23 can be easily confirmed by ultrasound imaging, and operability at the time of fuel exchange can thus be improved. The shape of the marker 23 is not limited to a generally cross shape, and may be any cross-sectional shape of generally circular shape or rectangular shape. Then, the reactor core of the fast reactor in which the fuel assemblies 1 are loaded will be described. FIG. 5 is a plan view of the reactor core 101 of the fast reactor charged with the fuel assemblies 1 shown in FIG. 1, and is a side sectional view showing a state in which three units of the fuel assemblies 1 shown on FIG. Figure 2 are disposed adjacent each other. The reactor core 101 of the fast reactor is disposed in a reactor vessel (not shown), and includes a reactor core inner region 102, a reactor core region including an outer reactor core region 103 that surrounds the reactor core region. internal reactor core region 102, a neutron reflector region in the radial direction 104, a neutron shield region in the radial direction 105, and control rods 106. In the radial direction of the reactor core 101, the region of the neutron reflector in the radial direction 104 surrounds the reactor core region and is contiguous with the reactor core fuel region, and the neutron shield region in the radial direction 105 surrounds the neutron reflector region in the direction radial 104.
Dans la région de coeur de réacteur (y compris la région interne de coeur de réacteur 102 et la région externe de coeur de réacteur 103) du coeur de réacteur 101, une pluralité d'unités d'assemblages combustibles 1 contenant le combustible MOX sont chargées, et des barres de commande 106 utilisées pour démarrer et arrêter le réacteur rapide et pour ajuster la sortie sont chargées. La barre de commande 106 comprend une pluralité de barres d'absorption de neutrons obtenues en introduisant des pastilles de carbure de bore (B4C) dans le tube de gainage en acier inoxydable. Comme montré sur le dessin du bas de la figure 5, trois unités d'assemblages combustibles la, lb, le disposées de manière adjacente les unes aux autres sont disposées de sorte que les ouvertures 13 respectivement agencées dans les parois latérales du tube enveloppe 12 ne s'opposent pas les unes aux autres (ou ne se font pas face). Par ailleurs, un espace entre tubes enveloppes 19 est formé qui est l'espace entre les parois externes des parois latérales qui s'opposent l'une à l'autre parmi les parois latérales des tubes enveloppes 12 de l'assemblage combustible la et de l'assemblage combustible lb. D'une manière similaire, les espaces entre tubes enveloppes 19 sont formés également entre l'assemblage combustible la et l'assemblage combustible lc et entre l'assemblage combustible lb et l'assemblage combustible lc. Cet espace 5 entre tubes enveloppes 19 devient un passage d'écoulement du fluide de refroidissement qui s'écoule vers le haut dans la direction axiale du coeur de réacteur dans le coeur de réacteur 101, et l'écoulement du fluide de refroidissement qui communique dans l'espace entre tubes 10 enveloppes 19 est appelé un écoulement entre tubes enveloppes dans la présente spécification. La figure 6 est une vue en coupe le long des flèches C-C des deux unités des assemblages combustibles montrés sur la figure 5, et est un dessin montrant un écoulement 15 périphérique d'assemblage 31 et un écoulement entre tubes enveloppes 32. Comme montré sur la figure 6, l'écoulement périphérique d'assemblage 31 dans l'assemblage combustible la s'écoule vers le haut dans la direction longitudinale à travers le passage d'écoulement formé 20 entre l'aiguille de combustible 17 périphérique la plus à l'extérieur et la paroi interne du tube enveloppe 12, passe à travers la région de combustible 18, et s'écoule ensuite dans l'espace entre tubes enveloppes 19 à travers l'ouverture 13. A ce moment, parce que l'ouverture 13 25 n'est pas formée dans la paroi latérale du tube enveloppe 12 de l'assemblage combustible lb qui s'oppose à l'ouverture 13 de l'assemblage combustible la, l'écoulement périphérique d'assemblage 31 qui s'est écoulé hors de l'espace entre tubes enveloppes 19 devient 30 l'écoulement entre tubes enveloppes 32, et s'écoule vers la direction de sortie d'assemblage (vers le haut dans la direction longitudinale de l'assemblage combustible 1). Comme décrit ci-dessus, dans le présent mode de réalisation, afin d'obtenir l'écoulement de dérivation pour éviter le blocage de l'écoulement de fluide de refroidissement par les vides générés au moment d'un phénomène transitoire tel que la perte de débit de fluide de refroidissement, et ainsi de suite, pour tous les assemblages combustibles 1 chargés dans le coeur de réacteur 101, la configuration est telle que l'écoulement de dérivation est formé par l'écoulement périphérique d'assemblage 31 et l'écoulement entre tubes enveloppes 32. Comme décrit ci-dessus, l'écoulement périphérique d'assemblage 31 est un écoulement le long du passage d'écoulement formé entre les aiguilles de combustible 17 périphériques les plus à l'extérieur et la paroi interne du tube enveloppe 12, la zone de passage d'écoulement est plus grande (la résistance du passage à l'écoulement est plus faible) par rapport aux passages d'écoulement formés entre les aiguilles de combustible 17 disposées au centre de l'assemblage combustible 1 comme montré sur la figure 2 ou la figure 5, et, parce qu'un côté de celui-ci vient en contact avec le tube enveloppe 12 qui est un corps non chauffant, la température du fluide de refroidissement est faible. Par conséquent, dans les passages d'écoulement où l'écoulement périphérique d'assemblage 31 communique, la formation de vide est retardée par rapport au passage d'écoulement au centre, et l'écoulement périphérique d'assemblage 31 est maintenu en tant qu'écoulement en phase liquide ou en tant qu'écoulement à deux phases. Par ailleurs, parce que l'aiguille de combustible 17 périphérique la plus à l'extérieur qui est la plus proche de la paroi interne du tube enveloppe 12 qui a une conductivité thermique élevée est refroidie par l'écoulement entre tubes enveloppes 32, même lorsque le vide peut être généré, le vide ne s'étend pas à la région où l'aiguille de combustible 17 périphérique la plus à l'extérieur est disposée par l'écoulement périphérique d'assemblage 31 et l'écoulement entre tubes enveloppes 32.In the reactor core region (including the reactor core inner region 102 and the reactor core outer region 103) of the reactor core 101, a plurality of fuel assembly units 1 containing the MOX fuel are charged. , and control rods 106 used to start and stop the fast reactor and to adjust the output are loaded. The control bar 106 comprises a plurality of neutron absorption bars obtained by introducing boron carbide (B4C) pellets into the stainless steel cladding tube. As shown in the bottom drawing of FIG. 5, three fuel assembly units 1a, 1b, disposed adjacent to each other are arranged so that the openings 13 respectively arranged in the side walls of the shell tube 12 do not do not oppose each other (or face each other). Furthermore, a space between the envelope tubes 19 is formed which is the space between the outer walls of the side walls which oppose each other among the side walls of the envelope tubes 12 of the fuel assembly 1a and the fuel assembly lb. In a similar manner, the spaces between shell tubes 19 are also formed between the fuel assembly 1a and the fuel assembly 1c and between the fuel assembly 1b and the fuel assembly 1c. This gap 5 between envelope tubes 19 becomes a flow passage of the cooling fluid which flows upwards in the axial direction of the reactor core in the reactor core 101, and the flow of cooling fluid which communicates in the space between envelope tubes 19 is called a flow between enveloped tubes in the present specification. FIG. 6 is a sectional view along the arrows CC of the two fuel assembly units shown in FIG. 5, and is a drawing showing an assembly peripheral flow 31 and a flow between envelope tubes 32. As shown in FIG. In FIG. 6, the assembly peripheral flow 31 in the fuel assembly flows upwardly in the longitudinal direction through the flow passage formed between the outermost peripheral fuel needle 17. and the inner wall of the jacket tube 12, passes through the fuel region 18, and then flows into the space between the envelope tubes 19 through the opening 13. At this time, because the opening 13 25 n is not formed in the side wall of the casing tube 12 of the fuel assembly 1b which opposes the opening 13 of the fuel assembly 1a, the peripheral assembly flow 31 which has elapsed out of the space between tube The envelope 19 becomes the flow between the envelope tubes 32, and flows toward the assembly outlet direction (upwardly in the longitudinal direction of the fuel assembly 1). As described above, in the present embodiment, to obtain the bypass flow to prevent blockage of the cooling fluid flow by the voids generated at the time of a transient phenomenon such as the loss of cooling fluid flow, and so on, for all the fuel assemblies 1 loaded into the reactor core 101, the configuration is such that the bypass flow is formed by the peripheral assembly flow 31 and the flow As described above, the assembly peripheral flow 31 is a flow along the flow passage formed between the outermost peripheral fuel needles 17 and the inner wall of the casing tube. 12, the flow passage area is larger (the resistance of the flow passage is lower) compared to the flow passages formed between the burn needles 17, disposed in the center of the fuel assembly 1 as shown in FIG. 2 or FIG. 5, and because one side thereof comes into contact with the shell tube 12 which is a non-heating body, the temperature coolant is weak. Therefore, in the flow passages where the mating peripheral flow 31 communicates, the void formation is retarded with respect to the center flow passage, and the mating peripheral flow 31 is maintained as flow in the liquid phase or as two-phase flow. On the other hand, because the outermost peripheral fuel needle 17 which is closest to the inner wall of the envelope tube 12 which has a high thermal conductivity is cooled by the flow between the envelope tubes 32, even when the vacuum can be generated, the vacuum does not extend to the region where the outermost peripheral fuel needle 17 is disposed by the peripheral assembly flow 31 and the flow between the envelope tubes 32.
Selon le présent mode de réalisation, un assemblage combustible pour un réacteur rapide capable d'éviter le blocage de l'écoulement de fluide de refroidissement provoqué par les vides générés au moment du phénomène transitoire tel que la perte de débit de fluide de refroidissement, et ainsi de suite, et d'éviter la diminution de la marge thermique de l'aiguille de combustible en fonctionnement normal et un coeur de réacteur chargé avec celui-ci peuvent être obtenus. Selon le présent mode de réalisation, même lorsque la région de plénum sodium 15 arrive à un état de vide de 100 %, parce que la région de combustible 18 dans l'assemblage combustible 1 est refroidie par l'écoulement de dérivation formé par l'écoulement périphérique d'assemblage 31 et l'écoulement entre tubes enveloppes 32, il est possible d'éviter que le vide s'étende à la région de combustible 18. Ainsi, la réactivité effective du vide sodium devient négative, et la sécurité du réacteur rapide peut être améliorée. Selon le présent mode de réalisation, par imagerie 30 par ultrasons et avec référence aux marqueurs 23 agencés dans la surface supérieure de tête de manipulation 21, l'opérabilité de l'échange de l'assemblage combustible 1 peut être améliorée. [Mode de réalisation 2] La figure 7 montre une vue en coupe verticale d'un assemblage combustible en relation avec le mode de réalisation 2 et en particulier montre une vue en coupe partielle montrant la moitié supérieure dans la direction longitudinale alors que l'assemblage combustible est chargé dans le coeur de réacteur du réacteur rapide. Les éléments constitutifs similaires à ceux du mode de réalisation 1 sont indiqués par les mêmes symboles de référence. Bien que les ouvertures 13 soient agencées dans une surface sur deux des parois latérales des six surfaces de l'assemblage combustible 1 du mode de réalisation 1, le présent mode de réalisation diffère dans le fait que les ouvertures 13 sont agencées dans toutes les parois latérales des six surfaces. Comme montré sur la figure 7, de façon similaire au mode de réalisation 1, l'assemblage combustible 1 est constitué d'aiguilles de combustible 17 qui constituent la région de combustible 18 en stockant une pluralité de pastilles de combustible qui sont une matière fissile dans la direction longitudinale et dont la région de plénum gazeux 16 est disposée à l'extrémité supérieure de la région de combustible 18, la région de plénum sodium 15 est agencée au-dessus de l'extrémité supérieure du paquet d'aiguilles de combustible, le bouclier neutronique 14 est disposé au-dessus de la région de plénum sodium 15, le tube enveloppe 12 qui regroupe en paquet les aiguilles de combustible 17 stocke le bouclier neutronique 14, a une forme hexagonale en coupe, et est réalisé en acier inoxydable, et la tête de manipulation 11 est agencée au-dessus du bouclier neutronique 14 et permet l'insertion ou l'extraction dans ou hors du coeur de réacteur 101 (fig. 11) du réacteur rapide par une machine de manipulation de combustible. Par ailleurs, les ouvertures 13 sont agencées dans le tube enveloppe 12, l'extrémité inférieure des ouvertures 13 est située à une position correspondant à l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux 16, et les ouvertures 13 sont formées de manière à s'étendre vers le haut à partir de là jusqu'à ce qu'elles atteignent une partie de la région de plénum sodium 15. Parce que l'extrémité inférieure des ouvertures 13 est située à une position correspondant à l'extrémité inférieure de la région de plénum gazeux 16 et est formée de manière à ne pas se superposer avec la région de combustible 18 comme décrit ci-dessus, le fluide de refroidissement qui s'écoule dans l'assemblage combustible 1 de la partie inférieure de celui-ci vers le haut peut sûrement s'écouler vers l'extrémité supérieure de la région de combustible 18 même dans un état de fonctionnement normal du réacteur rapide, et l'extrémité supérieure de la région de combustible 18 où la température des tubes de gainage des aiguilles de combustible 17 est la plus élevée peut être refroidie. Ainsi, même dans l'état de fonctionnement normal, la diminution de la marge thermique des aiguilles de combustible peut être évitée. La figure 8 montre une vue en coupe le long des 30 flèches A-A de l'assemblage combustible d'un mode de réalisation de la présente invention montré sur la figure 7. Comme montré sur la figure 8, les ouvertures 13 sont agencées dans toutes les surfaces latérales du tube enveloppe 12 qui forment les parois latérales des six surfaces de l'assemblage combustible 1. Ces ouvertures 13 sont agencées de manière à être décalées vers un côté par rapport au centre de la paroi latérale respectivement. Par ailleurs, en ce qui concerne la direction de décalage vers un côté, les ouvertures 13 sont décalées vers un côté dans la direction périphérique inverse des aiguilles d'une montre de la forme hexagonale en coupe dans les six surfaces comme montré sur la figure 8. En ce qui concerne la largeur de l'ouverture 13 dans la direction orthogonale au grand axe de l'assemblage combustible 1, l'ouverture 13 est formée de sorte qu'une extrémité soit décalée par rapport au centre de la paroi latérale d'une distance prédéterminée et que l'autre extrémité soit située dans une plage jusqu'à une position qui correspond au centre d'une unité de l'aiguille de combustible 17 périphérique la plus à l'extérieur disposée dans le coin parmi les aiguilles de combustible 17 périphériques les plus à l'extérieur. Par ailleurs, la direction de décalage des ouvertures 13 vers un côté par rapport au centre de chaque paroi latérale devrait juste être une même direction pour la totalité des six surfaces dans la direction périphérique, et il peut également s'agir de la direction opposée à la direction montrée sur la figure 8 qui est la direction périphérique dans le sens des aiguilles d'une montre. La figure 9 est une vue de dessus de l'assemblage 30 combustible montré sur la figure 7, et la figure 10 est une vue en coupe le long des flèches B-B de l'assemblage combustible montré sur la figure 9 et montre la structure supérieure de la tête de manipulation. Comme montré sur la figure 9 et la figure 10, les marqueurs 23 généralement en forme de cercle sont agencés à six emplacements de la surface supérieure de tête de manipulation 21. Les positions de ces marqueurs 23 correspondent aux ouvertures 13. Par imagerie par ultrasons des marqueurs 23 de manière similaire au mode de réalisation 1, les positions des ouvertures 13 agencées dans les parois latérales des six surfaces du tube enveloppe 12 peuvent être saisies. Toutefois, dans le présent mode de réalisation, les marqueurs 23 ne doivent pas nécessairement être disposés comme décrit ci-dessous.According to the present embodiment, a fuel assembly for a fast reactor capable of preventing blockage of the cooling fluid flow caused by the voids generated at the moment of the transient phenomenon such as the loss of coolant flow rate, and so on, and to avoid decreasing the thermal margin of the fuel needle in normal operation and a reactor core loaded with it can be obtained. According to the present embodiment, even when the sodium plenum region 15 reaches a 100% vacuum state, because the fuel region 18 in the fuel assembly 1 is cooled by the bypass flow formed by the assembly peripheral flow 31 and the flow between the envelope tubes 32, it is possible to prevent the vacuum from extending to the fuel region 18. Thus, the effective reactivity of the sodium vacuum becomes negative, and the safety of the reactor fast can be improved. According to the present embodiment, by ultrasound imaging and with reference to the markers 23 arranged in the upper surface of the manipulation head 21, the operability of the exchange of the fuel assembly 1 can be improved. [Embodiment 2] Fig. 7 shows a vertical sectional view of a fuel assembly in connection with Embodiment 2 and in particular shows a partial sectional view showing the upper half in the longitudinal direction while the assembly fuel is loaded into the reactor core of the fast reactor. Constituent elements similar to those of Embodiment 1 are indicated by the same reference symbols. Although the openings 13 are arranged in one surface on two of the side walls of the six surfaces of the fuel assembly 1 of the embodiment 1, the present embodiment differs in that the openings 13 are arranged in all the side walls. six surfaces. As shown in Fig. 7, similarly to Embodiment 1, the fuel assembly 1 consists of fuel needles 17 which constitute the fuel region 18 by storing a plurality of fuel pellets which are a fissile material in the longitudinal direction and whose gaseous plenum region 16 is disposed at the upper end of the fuel region 18, the sodium plenum region 15 is arranged above the upper end of the fuel needle bundle, the neutron shield 14 is disposed above the sodium plenum region 15, the shell tube 12 which bundles the fuel needles 17 stores the neutron shield 14, has a hexagonal shape in section, and is made of stainless steel, and the handling head 11 is arranged above the neutron shield 14 and allows the insertion or the extraction in or out of the reactor core 101 (FIG. apid by a fuel handling machine. On the other hand, the openings 13 are arranged in the casing tube 12, the lower end of the openings 13 is located at a position corresponding to the lower end of the gaseous plenum region 16, and the openings 13 are formed in such a way that extend upward from there until they reach a portion of the sodium plenum region 15. Because the lower end of the apertures 13 is located at a position corresponding to the lower end of the region gaseous plenum 16 and is formed so as not to be superimposed with the fuel region 18 as described above, the cooling fluid flowing in the fuel assembly 1 from the lower portion thereof to the high can surely flow to the upper end of the fuel region 18 even in a normal operating state of the fast reactor, and the upper end of the fuel region the 18 where the temperature of the cladding tubes of the fuel needles 17 is the highest can be cooled. Thus, even in the normal operating state, the decrease in the thermal margin of the fuel needles can be avoided. Fig. 8 shows a sectional view along the arrows AA of the fuel assembly of an embodiment of the present invention shown in Fig. 7. As shown in Fig. 8, the openings 13 are arranged in all side surfaces of the shell tube 12 which form the side walls of the six surfaces of the fuel assembly 1. These openings 13 are arranged to be offset to one side with respect to the center of the side wall respectively. On the other hand, with respect to the one-side offset direction, the apertures 13 are shifted to one side in the counterclockwise circumferential direction of the hexagonal sectional shape in the six surfaces as shown in FIG. With regard to the width of the opening 13 in the direction orthogonal to the major axis of the fuel assembly 1, the opening 13 is formed so that one end is offset from the center of the side wall of a predetermined distance and that the other end is in a range to a position which corresponds to the center of a unit of the outermost fuel needle 17 disposed in the corner of the fuel needles 17 outermost peripherals. On the other hand, the offset direction of apertures 13 to one side from the center of each sidewall should just be the same direction for all six surfaces in the circumferential direction, and it may also be the opposite direction to the direction shown in Figure 8 which is the circumferential direction clockwise. Fig. 9 is a top view of the fuel assembly shown in Fig. 7, and Fig. 10 is a sectional view along the BB arrows of the fuel assembly shown in Fig. 9 and shows the upper structure of the fuel assembly. the handling head. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, the generally circular markers 23 are arranged at six locations of the upper surface of the manipulation head 21. The positions of these markers 23 correspond to the openings 13. By ultrasound imaging of the markers 23 similarly to embodiment 1, the positions of the openings 13 arranged in the side walls of the six surfaces of the casing tube 12 can be grasped. However, in the present embodiment, the markers 23 need not be arranged as described below.
Ensuite, le coeur de réacteur du réacteur rapide chargé avec les assemblages combustibles 1 du présent mode de réalisation va être décrit. La figure 11 est une vue en plan du coeur de réacteur du réacteur rapide chargé avec les assemblages combustibles montrés sur la figure 7, et est une vue en coupe montrant un état dans lequel trois unités des assemblages combustibles montrés sur la figure 8 sont disposées adjacentes les unes aux autres. Parce que la structure du coeur de réacteur 101 du réacteur rapide montrée sur le dessin du haut de la figure 11 est similaire à celle du mode de réalisation 1, sa description sera omise. Comme montré sur le dessin du bas de la figure 11, en ce qui concerne les 3 unités des assemblages combustibles la, lb, le agencées de manière adjacente les unes aux autres, les ouvertures 13 agencées dans les parois latérales des six surfaces des tubes enveloppes 12 respectifs sont formées de manière à être décalées vers un côté par rapport au centre des parois latérales respectives dans la direction inverse des aiguilles d'une montre dans la direction périphérique de la section transversale des assemblages combustibles la, lb, lc. Par conséquent, les ouvertures 13 formées dans les parois latérales qui s'opposent l'une à l'autre parmi les parois latérales de l'assemblage combustible la et de l'assemblage combustible lb ne s'opposent pas les unes aux autres, parce qu'elles sont décalées vers un côté dans les directions opposées par rapport au centre de la paroi latérale. Lorsque toutes les ouvertures 13 formées dans les parois latérales des six surfaces de tous les assemblages combustibles chargés dans le coeur de réacteur 101 sont décalées dans la même direction par rapport au centre de la paroi latérale dans la direction périphérique de la section transversale, les assemblages combustibles 1 peuvent être chargés dans le coeur de réacteur 101 sans tenir compte de la position des ouvertures 13. Par conséquent, par rapport au mode de réalisation 1, l'opérabilité du chargement des assemblages combustibles 1 dans le coeur de réacteur 101 s'améliore encore. Ici, la formation de l'écoulement de dérivation par l'écoulement périphérique d'assemblage 31 et l'écoulement entre tubes enveloppes 32 dans le présent mode de réalisation va être décrite. Bien que l'écoulement périphérique d'assemblage 31 et l'écoulement entre tubes enveloppes 32 ne soient pas illustrés sur le dessin du bas de la figure 11, par exemple, l'écoulement périphérique d'assemblage 31 s'écoule dans l'espace entre tubes enveloppes 19 à travers l'ouverture 13 formée dans la paroi latérale de l'assemblage combustible la qui s'oppose à l'assemblage combustible lb. A ce moment, parce que l'ouverture 13 formée dans la paroi latérale de l'assemblage combustible lb est décalée vers un côté, vers le côté opposé du centre de la paroi latérale de celui-ci, en général la totalité ou la majeure partie de l'écoulement périphérique d'assemblage 31 qui s'est écoulé vers l'espace entre tubes enveloppes 19 devient l'écoulement entre tubes enveloppes 32 sans s'écouler dans l'ouverture 13 de l'assemblage combustible lb, et s'écoule vers la sortie de l'assemblage (dans la direction longitudinale de l'assemblage combustible 1). Selon le présent mode de réalisation, un assemblage combustible pour un réacteur rapide capable d'éviter le blocage de l'écoulement de fluide de refroidissement provoqué par les vides générés au moment du phénomène transitoire tel que la perte de débit de fluide de refroidissement, et ainsi de suite, et d'éviter la diminution de la marge thermique de l'aiguille de combustible en fonctionnement normal et un coeur de réacteur chargé avec celui-ci peuvent être obtenus. Selon le présent mode de réalisation, en plus de l'effet du mode de réalisation 1, parce que le chargement dans le coeur du réacteur devient possible sans tenir compte de la position de l'ouverture formée dans la paroi latérale de l'assemblage combustible, l'opérabilité est encore améliorée par rapport au mode de réalisation 1. Bien que les assemblages combustibles comportant 37 30 éléments des aiguilles de combustible par assemblage combustible soient utilisés dans le mode de réalisation 1 et le mode de réalisation 2, la présente invention n'est pas limitée à ceux-ci, et peut être appliquée de manière similaire à de grands assemblages combustibles qui augmentent encore le nombre d'éléments de l'aiguille de combustible stockés. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, et diverses modifications sont incluses dans celle-ci. Par exemple, les modes de réalisation décrits ci-dessus ont été décrits en détail pour faciliter la compréhension de la présente invention, et la présente invention n'est pas nécessairement limitée à ceux présentant toutes les configurations décrites. En outre, une partie de la configuration d'un mode de réalisation peut être substituée à une configuration d'un autre mode de réalisation, et il est également possible d'ajouter une configuration d'un autre mode de réalisation à une configuration d'un mode de réalisation. En outre, en ce qui concerne une partie de chaque mode de réalisation, il est possible d'effectuer l'ajout d'autres configurations, une suppression et un remplacement.Next, the reactor core of the fast reactor charged with the fuel assemblies 1 of the present embodiment will be described. Fig. 11 is a plan view of the reactor core of the fast reactor charged with the fuel assemblies shown in Fig. 7, and is a sectional view showing a state in which three units of the fuel assemblies shown in Fig. 8 are disposed adjacent. to each other. Because the structure of the reactor core 101 of the fast reactor shown in the top drawing of Figure 11 is similar to that of Embodiment 1, its description will be omitted. As shown in the bottom drawing of Fig. 11, with respect to the 3 units of the fuel assemblies 1a, 1b, arranged adjacent to each other, the openings 13 arranged in the side walls of the six surfaces of the shell tubes The respective ones 12 are formed so as to be offset to one side from the center of the respective side walls in the counterclockwise direction in the circumferential direction of the cross section of the fuel assemblies 1a, 1b, 1c. Therefore, the openings 13 formed in the opposing sidewalls of the side walls of the fuel assembly 1a and the fuel assembly 1b do not oppose each other, because they are offset to one side in opposite directions relative to the center of the side wall. When all the openings 13 formed in the sidewalls of the six surfaces of all the fuel assemblies loaded in the reactor core 101 are shifted in the same direction relative to the center of the sidewall in the circumferential direction of the cross-section, the assemblies Fuels 1 can be loaded into the reactor core 101 without taking into account the position of the openings 13. Therefore, with respect to the embodiment 1, the operability of the loading of the fuel assemblies 1 in the reactor core 101 improves. again. Here, formation of the bypass flow by the mating peripheral flow 31 and the flow between envelope tubes 32 in the present embodiment will be described. Although the peripheral assembly flow 31 and the flow between envelope tubes 32 are not shown in the bottom drawing of FIG. 11, for example, the peripheral assembly flow 31 flows into space. between the envelope tubes 19 through the opening 13 formed in the side wall of the fuel assembly 1a which opposes the fuel assembly 1b. At this time, because the opening 13 formed in the side wall of the fuel assembly 1b is shifted to one side, toward the opposite side of the center of the side wall thereof, generally all or most of the peripheral assembly flow 31 which has flowed towards the space between the envelope tubes 19 becomes the flow between the envelope tubes 32 without flowing in the opening 13 of the fuel assembly 1b, and flows towards the outlet of the assembly (in the longitudinal direction of the fuel assembly 1). According to the present embodiment, a fuel assembly for a fast reactor capable of preventing blockage of the cooling fluid flow caused by the voids generated at the moment of the transient phenomenon such as the loss of coolant flow rate, and so on, and to avoid decreasing the thermal margin of the fuel needle in normal operation and a reactor core loaded with it can be obtained. According to the present embodiment, in addition to the effect of embodiment 1, because the loading in the reactor core becomes possible without taking into account the position of the opening formed in the side wall of the fuel assembly the operability is further improved over embodiment 1. Although the fuel assemblies having 37 elements of the fuel assembly fuel needles are used in the embodiment 1 and the embodiment 2, the present invention It is not limited to these, and can be applied similarly to large fuel assemblies that further increase the number of stored fuel needle elements. The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are included therein. For example, the embodiments described above have been described in detail to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations. In addition, part of the configuration of one embodiment may be substituted for a configuration of another embodiment, and it is also possible to add a configuration of another embodiment to a configuration of one embodiment. an embodiment. In addition, with respect to a portion of each embodiment, it is possible to add other configurations, deletion and replacement.
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