JP2000019282A - Fuel assembly for light-water reactor - Google Patents

Fuel assembly for light-water reactor

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JP2000019282A
JP2000019282A JP10185476A JP18547698A JP2000019282A JP 2000019282 A JP2000019282 A JP 2000019282A JP 10185476 A JP10185476 A JP 10185476A JP 18547698 A JP18547698 A JP 18547698A JP 2000019282 A JP2000019282 A JP 2000019282A
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fuel
fuel assembly
granules
burnable poison
water reactor
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JP10185476A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Watanabe
庄一 渡辺
Yasushi Hirano
靖 平野
Jun Saeki
潤 佐伯
Yoriaki Yutani
順明 湯谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the manufacture process, and at the same time, to improve the controllability of a reactor such as the optimization of surplus reactivity by reducing the amount of absorption of neutron per combustible poisonous granule-mixed fuel rod, and at the same time, by increasing the usage ratio. SOLUTION: In the fuel assembly for a light-water reactor, a fuel rod where a combustible poisonous granule 23 with a large grain diameter is thinly dispersed in a fuel granules 16 for mixing and is sealed to a covering pipe 15 by oscillation filling or the like is used, for example, 60% of the total fuel rods. The combustible poisonous granule 23 should be a solid solution, for example, with depleted uranium dioxide containing approximately 45% gadolinia, and has a nearly spherical shape and an average grain diameter of 0.5 mm or more, for example, approximately 1 mm. The density of the number of the combustible poisonous granules 23 in the fuel rod is set so that the ratio of the total area of a granule to the surface area of the fuel part of the fuel rod is set to 1 or less, for example, approximately 1/2. When the surface area is reduced, the amount of the absorption of a neutron can be reduced. Also, when the grain diameter is increased, the suppression of excess reactivity is ensured from the beginning to the end of a cycle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉用燃料集合
体に係り、特に顆粒状の核燃料物質と可燃性毒物とが混
合充填されてなる燃料棒を使用する軽水炉用燃料集合体
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel assembly for a nuclear reactor, and more particularly to a fuel assembly for a light water reactor using a fuel rod mixed and filled with a granular nuclear fuel material and a burnable poison.

【0002】[0002]

【従来の技術】沸騰水型原子炉(以下、BWRとい
う。)用燃料集合体は、二酸化ウランやウランとプルト
ニウムの混合酸化物(以下、MOXという。)を直径約
1cmの円柱状の焼結ペレットにして、これらをジルカロ
イ製の被覆管に封入して燃料棒とし、これらを正方格子
状に束ねて集合体状とし、さらにジルカロイ製のチャン
ネルボックスで覆い、燃料棒間に沸騰水の流路を設けた
構造となっている。
2. Description of the Related Art A fuel assembly for a boiling water reactor (hereinafter, referred to as BWR) is formed by sintering uranium dioxide or a mixed oxide of uranium and plutonium (hereinafter, referred to as MOX) into a columnar shape having a diameter of about 1 cm. Pellets, these are sealed in a Zircaloy cladding tube to form fuel rods, bundled in a square lattice to form an aggregate, and further covered with a Zircaloy channel box, and the boiling water flow path between the fuel rods Is provided.

【0003】従来の燃料棒は、図9に示すように、多数
個の焼結ぺレット1を燃料被覆管2の中に積層装填し、
上部端栓3および下部端栓4で密封した構造としてい
る。この場合、最下部ペレットと下部端栓との間にアル
ミナ等の断熱ペレット5が挿入され、最上部ペレットと
上部端栓との間には金属製押さえ板6に点溶接されたコ
イルスプリング7が設けられている。
In a conventional fuel rod, as shown in FIG. 9, a large number of sintered pellets 1 are stacked and loaded in a fuel cladding tube 2.
The upper end plug 3 and the lower end plug 4 are hermetically sealed. In this case, a heat insulating pellet 5 such as alumina is inserted between the lowermost pellet and the lower end plug, and a coil spring 7 spot-welded to a metal holding plate 6 is inserted between the uppermost pellet and the upper end plug. Is provided.

【0004】図10は、BWR燃料集合体の縦断面図で
あって、とくに高燃焼度化設計の燃料集合体の例であ
り、図11は図10のA−A矢視方向断面図である。燃
料集合体13は74本の燃料棒8と、2本のウォータロ
ッド9とをスペーサ10により9行9列の正方格子状に
束ねて、上部タイプレート11および下部タイプレート
12により固定して燃料棒束とし、この燃料棒束をチャ
ンネルボックス13で包囲して構成される。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a BWR fuel assembly, particularly an example of a fuel assembly designed for high burn-up, and FIG. 11 is a sectional view taken along line AA of FIG. . The fuel assembly 13 is composed of a bundle of 74 fuel rods 8 and two water rods 9 bundled in a square grid of 9 rows and 9 columns by spacers 10 and fixed by an upper tie plate 11 and a lower tie plate 12. The fuel rod bundle is surrounded by a channel box 13.

【0005】BWR炉心では燃料集合体間に水ギャップ
が設けられているが、水平断面方向では減速材分布が不
均一となるため、燃料棒のウラン濃縮度あるいはプルト
ニウム富化度を数種類として局所出力分布の平坦化を図
っている。
[0005] In the BWR core, a water gap is provided between the fuel assemblies. However, since the moderator distribution is not uniform in the horizontal cross-sectional direction, the local output is determined by using several types of uranium enrichment or plutonium enrichment of the fuel rods. The distribution is flattened.

【0006】さらに燃焼初期において、余剰の核分裂反
応を抑制して余剰反応度を適切に制御するために、一部
の燃焼棒には可燃性毒物としてガドリニア(Gd
2 3 )のような中性子吸収体を添加した可燃性毒物を
有するペレットが封入されている。このような可燃性毒
物を有する燃料棒においては、中性子のほとんどは可燃
性毒物表面で吸収され、当初燃料棒外形と同じであった
可燃性毒物有効部の径は燃焼度に比例して小さくなるこ
とから、中性子吸収効果は燃焼度とともに直線的に低下
する。可燃性毒物の添加量は、燃料経済性の観点から、
運転サイクル末期にはその残留量がほとんどゼロとなる
よう設計される。
Further, in the early stage of combustion, gadolinia (Gd) is used as a burnable poison in some of the combustion rods in order to suppress excess fission reaction and appropriately control the excess reactivity.
Pellets containing a burnable poison to which a neutron absorber such as 2 O 3 ) is added are enclosed. In a fuel rod having such a burnable poison, most of the neutrons are absorbed by the burnable poison surface, and the diameter of the effective burnable poison initially having the same outer shape as the fuel rod becomes smaller in proportion to the burnup. Therefore, the neutron absorption effect decreases linearly with the burnup. The amount of burnable poison added depends on fuel economy.
At the end of the driving cycle, the residual amount is designed to be almost zero.

【0007】図12は可燃性毒物としてガドリニアを含
む場合と含まない場合の燃料集合体の無限増倍率の燃焼
変化およびガドリニア反応度の燃焼変化を模式的に示し
たグラフである。そして図13はこれらの燃料集合体を
装荷した平衡サイクル炉心の余剰反応度の燃焼変化を模
式的に示したグラフである。ここで燃料集合体の炉心内
に滞在するサイクル数をNとする。Nは取替バッチ数で
あり、一般には非整数である。この図12において、記
号d1、d2、dNは、それぞれ第1、第2、第Nサイ
クルの期間を示す。また符号51の実線および符号52
の破線はそれぞそれガドリニアを含む場合および含まな
い場合の無限増倍率の燃焼変化であり、符号53の実線
は符号51の実線の場合に対応するガドリニア反応度の
燃焼変化である。これから、燃料集合体中のガドリニア
による中性子吸収効果は第1サイクルに顕著に現れるこ
とがわかる。
FIG. 12 is a graph schematically showing the combustion change of the fuel assembly at infinite multiplication factor and the combustion change of the gadolinia reactivity when gadolinia is contained as a burnable poison and when gadolinia is not contained. FIG. 13 is a graph schematically showing a combustion change of the excess reactivity of the equilibrium cycle core loaded with these fuel assemblies. Here, N is the number of cycles in which the fuel assembly stays in the core. N is the number of replacement batches and is generally a non-integer. In FIG. 12, symbols d1, d2, and dN indicate periods of the first, second, and Nth cycles, respectively. The solid line of reference numeral 51 and the reference numeral 52
Are the combustion changes of the infinite multiplication factor when gadolinia is included and when gadolinia is not included, and the solid line of reference numeral 53 is a combustion change of gadolinia reactivity corresponding to the case of the solid line of reference numeral 51. This shows that the neutron absorption effect by gadolinia in the fuel assembly appears remarkably in the first cycle.

【0008】また、図13の符号56の実線および符号
57の破線はそれぞれガドリニアを含む場合および含ま
ない場合の余剰反応度の燃焼度変化を模式的に示したも
のである。ガドリニアを含まない場合の余剰反応度は直
線的に減少するが、ガドリニアを存在させることによっ
て、サイクルの初期から末期まで余剰反応度を低くほぼ
一定に制御することができる。
A solid line 56 and a broken line 57 in FIG. 13 schematically show changes in the burnup of the excess reactivity when gadolinia is included and when gadolinia is not included, respectively. Although the excess reactivity when gadolinia is not included decreases linearly, the presence of gadolinia makes it possible to control the excess reactivity to be low and almost constant from the beginning to the end of the cycle.

【0009】ガドリニアを含む燃料棒を用いる場合、サ
イクル初期の抑制反応度の大きさはガドリニアを含む燃
料棒の本数に比例し、反応度を抑制すべき期間長さはガ
ドリニア濃度に比例することが知られている。即ち、図
12の符号53の実線で示すガドリニア反応度の燃焼度
変化は、ガドリニアを含む燃料棒の本数を増加させると
符号54の破線のように初期のガドリニアの反応度が大
きくなり、ガドリニア濃度を増すと符号55の破線のよ
うにガトリニアの反応度がゼロとなるまでの時間が長く
なる。この関係を利用して制御棒による反応度制御の操
作を簡素化するために炉心の余剰反応度が長期にわたっ
て平坦となるように、そして燃焼末期にはガドリニアの
燃え残りがなくなるように、ガドリニアを含む燃料棒の
本数および濃度を適切に設定する。
When a fuel rod containing gadolinia is used, the magnitude of the suppression reactivity at the beginning of the cycle is proportional to the number of fuel rods containing gadolinia, and the length of the period in which the reactivity is to be suppressed is proportional to the gadolinia concentration. Are known. That is, when the number of fuel rods including gadolinia is increased, the initial gadolinia reactivity is increased as shown by a broken line 54, and the gadolinia concentration is increased by increasing the number of fuel rods including gadolinia, as indicated by the solid line 53 in FIG. Increases, the time until the gat linearity becomes zero becomes longer as indicated by the broken line 55. Utilizing this relationship, the gadolinia is set so that the excess reactivity of the core becomes flat for a long time to simplify the operation of the reactivity control using the control rods, and that the gadolinia remains unburned at the end of combustion. Appropriately set the number and concentration of fuel rods to be included.

【0010】近年では、燃料経済性向上を図るためにウ
ラン燃料集合体の高燃焼度化(高濃縮度化)が進められ
ており、とくに燃焼度の高い燃料集合体では、熱的余裕
を確保するために、従来よりも燃料棒の本数を増して燃
料配列数を9行9列としている。また、これと並行して
プルトニウムの有効利用を図るため、使用済ウラン燃料
を再処理して得られたプルトニウムを軽水炉で再利用す
る、いわゆるプルサーマル計画が進められており、最近
ではMOX燃料集合体あたりのプルトニウムの装荷量を
大きくするため、大部分の燃料棒をMOX燃料棒とした
燃料集合体が設計されている。
In recent years, high burnup (high enrichment) of uranium fuel assemblies has been promoted in order to improve fuel economy. In particular, in fuel assemblies having high burnup, a thermal margin is secured. In order to achieve this, the number of fuel rods is increased from the prior art, and the number of fuel arrays is set to 9 rows and 9 columns. In parallel with this, the so-called pluthermal project, in which plutonium obtained by reprocessing spent uranium fuel is reused in light water reactors, is being pursued in order to make effective use of plutonium. In order to increase the plutonium loading per unit, a fuel assembly in which most fuel rods are MOX fuel rods has been designed.

【0011】これらの燃料集合体において高燃焼度化を
図るためには、各燃料棒のウラン濃縮度やプルトニウム
富化度を増す必要があり、これに伴ってガドリニア入り
燃料棒本数を増して余剰反応度を抑制する必要がある
が、そうすることによって局所的な出力の差が増大する
ので、これを平坦化するために、濃縮度あるいはプルト
ニウム富化度の異なる多くの種類の燃料棒を用意して、
それらを適正に配置して調整しなければならず、これが
燃料発熱体の製造を複雑にし、コストを上昇させる原因
ともなっている。
In order to increase the burnup of these fuel assemblies, it is necessary to increase the uranium enrichment and plutonium enrichment of each fuel rod, and accordingly, the number of gadolinia-containing fuel rods is increased and the surplus is increased. It is necessary to suppress the reactivity, but doing so increases the difference in local power.To flatten this, prepare many types of fuel rods with different enrichment or plutonium enrichment. do it,
They must be properly positioned and adjusted, which complicates the manufacture of fuel heating elements and increases costs.

【0012】MOX燃料集合体においては、中性子束ス
ペクトルが硬いので、ウラン燃料集合体の場合に比べ
て、ガドリニアの中性子吸収効果が低くなる。このため
余剰反応度を抑制するために、ガドリニアを含む燃料棒
本数を、ウラン燃料集合体に比べて多く配置することが
必要となる。
In the MOX fuel assembly, since the neutron flux spectrum is hard, the neutron absorption effect of gadolinia is lower than that in the case of the uranium fuel assembly. For this reason, in order to suppress the excess reactivity, it is necessary to arrange the number of fuel rods including gadolinia larger than that of the uranium fuel assembly.

【0013】図14は、ガドリニアを含むウラン燃料棒
を余剰反応度抑制に用いた、従来のMOX燃料集合体の
燃料棒配置の一例を示す図である。図14において、記
号8は燃料棒、記号9ウォータロッド、また記号13は
チャンネルボックスである。そして記号GU はガドリニ
アを含むウラン燃料棒であり、記号M1 〜M4 はMOX
燃料棒を表わし、添字番号の順にプルトニウム富化度が
大きいことを示す。MOX燃料棒中の母材は劣化ウラン
を使用し、燃料集合体中の全核分裂性物質のうち核分裂
性プルトニウムの重量割合は70%弱である。即ちウラ
ンおよびプルトニウムの全量に対し、核分裂物質は、
4.6重量%、このうち核分裂性プルトニウムは3.1
重量%である。また、燃料集合体の74本の燃料棒中、
外周部を除く領域には22本のガドリニアを含む燃料棒
U が配置され、ガドリニアの濃度は1.5重量%であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a fuel rod arrangement of a conventional MOX fuel assembly using uranium fuel rods containing gadolinia for suppressing excess reactivity. In FIG. 14, symbol 8 is a fuel rod, symbol 9 is a water rod, and symbol 13 is a channel box. And the symbol G U is uranium fuel rods containing gadolinia, the symbol M 1 ~M 4 is MOX
Fuel rods are shown, and plutonium enrichment is larger in the order of subscript numbers. The base material in the MOX fuel rods uses depleted uranium, and the weight fraction of fissile plutonium in the total fissile material in the fuel assembly is less than 70%. That is, for the total amount of uranium and plutonium, fissile material is
4.6% by weight, of which fissile plutonium is 3.1%
% By weight. Also, among the 74 fuel rods of the fuel assembly,
The region except the outer peripheral portion is arranged fuel rods G U containing 22 present gadolinia concentration of gadolinia is 1.5 wt%.

【0014】従来の燃料設計ではガドリニアを含む燃料
棒は、ガドリニアを含むMOXペレットは用いられず、
ウランにガドリニアを混合して成型したガドリニアを含
むウラン燃料棒を採用している。このため、図14に示
したMOX燃料集合体においてガドリニアを含む燃料棒
U の本数をさらに増やすと、まずMOX燃料棒の本数
が減少し、燃料集合体あたりのプルトニウム装荷量が減
少してしまう。しかも、図14においてガドリニアを含
む燃料棒GU の本数をさらに増やすと、ガドリニアを含
む燃料棒GU 同士を隣接して配置することになる。そう
すると、その位置では可燃性毒物がむしろ過剰となり、
燃料棒1本あたりの中性子吸収効果が低減してしまうこ
と、燃焼後のガドリニアの残留量が増加してしまうこと
などの問題が生じる。従ってプルトニウム富化度を増し
た高燃焼度燃料集合体の設計においては、図14に示し
た場合より多くのガドリニアを含む燃料棒GU を配置す
ることが困難である。
In conventional fuel designs, fuel rods containing gadolinia do not use MOX pellets containing gadolinia,
Uranium fuel rods containing gadolinia molded by mixing gadolinia with uranium are adopted. Therefore, further increasing the number of fuel rods G U containing gadolinia in MOX fuel assembly shown in FIG. 14, the number of MOX fuel rods is reduced first, plutonium loading amount per fuel assembly is reduced . Moreover, when further increasing the number of fuel rods G U containing gadolinia 14 will be positioned adjacent the fuel rods G U together containing gadolinia. Then the burnable poison is rather excessive at that location,
Problems such as a reduction in the neutron absorption effect per fuel rod and an increase in the residual gadolinia after combustion occur. Thus in the design of high burnup fuel assembly increases plutonium enrichment is difficult to arrange the fuel rods G U containing more gadolinia than the case shown in FIG. 14.

【0015】図14に示した燃料集合体の無限増倍率の
燃焼度による変化を図15のグラフに示す。図15の符
号58の実線は燃料集合体の無限増倍率を、符号52の
破線はガドリニアを含まない場合の無限増倍率を示す。
また記号d1 、d2 、d3 およびd4 はそれぞれ、第
1、第2、第3および第4燃焼度の範囲を示す。また図
16のグラフはこの燃料集合体を装荷した平衡サイクル
炉心の余剰反応度の燃焼変化の一例を示す。さらに図1
7のグラフは局所出力ピーキング係数の燃焼変化を示
す。
FIG. 15 is a graph showing the change of the infinite multiplication factor of the fuel assembly shown in FIG. 14 depending on the burnup. The solid line 58 in FIG. 15 indicates the infinite multiplication factor of the fuel assembly, and the broken line 52 indicates the infinite multiplication factor when gadolinia is not included.
The symbols d 1 , d 2 , d 3 and d 4 indicate the first, second, third and fourth burnup ranges, respectively. Further, the graph of FIG. 16 shows an example of a combustion change of the excess reactivity of the equilibrium cycle core loaded with the fuel assembly. Further FIG.
The graph of 7 shows the combustion change of the local output peaking coefficient.

【0016】上述したガドリニア入り燃料棒の配置の困
難を解消するために、図15に示したように、運転サイ
クル初期の余剰反応度を抑制する補助手段として、第1
サイクル終了時におけるガドリニアを含む燃料棒GU
のガドリニアの残留量を若干確保しておき、第2サイク
ル初期における無限増倍率を小さくすることにより、炉
心全体での余剰反応度を抑制する方法がある。しかしこ
の方法は、第1サイクルの末期における若干のガドリニ
アの燃え残りによって反応度損失が生じ、燃料の経済性
の上から望ましくない。また、この構成では含有燃料棒
U のガドリニアの濃度を増したことに伴い、燃料棒間
の出力差が増し、出力ピーキング係数がやや大きくなっ
ている。これは設計目標の範囲内ではあるものの、出力
ピーキング係数を低減し、出力分布を改善する余地を残
している。
In order to solve the above-mentioned difficulty in arranging gadolinia-containing fuel rods, as shown in FIG.
Leave slightly ensure residual amount of gadolinia in the fuel rods G U containing gadolinia at the end of the cycle, by decreasing the infinite multiplication factor in the second cycle the initial, is a method of suppressing the excess reactivity of the entire core is there. However, this method is not desirable from the viewpoint of fuel economy because reactivity loss occurs due to slight residual gadolinia at the end of the first cycle. Further, in this configuration due to the increased concentration of gadolinia-containing fuel rods G U, increases the output difference between the fuel rods, power peaking factor is slightly larger. Although this is within the design goals, it leaves room for reducing the output peaking factor and improving the power distribution.

【0017】以上述べたペレット燃料は広く用いられて
いるもので、実績があり信頼性が高いものであるが、製
造工程は図18に例示するように、かなり複雑であり、
とくにMOX燃料の製造コストが高い点が難点となって
いる。
The above-described pellet fuel is widely used, has a proven track record, and is highly reliable. However, the manufacturing process is considerably complicated as illustrated in FIG.
In particular, the high production cost of MOX fuel is a drawback.

【0018】上述の核燃料ペレットを積層充填した燃料
棒の代わりに、金属被覆管内に顆粒状の核燃料物質を振
動充填して密封した、いわゆる振動充填の燃料棒が知ら
れている。その製造工程は図19に例示するように、ペ
レット燃料を積層する場合よりも大幅に簡素化され、し
かも工程の自動化および遠隔操作が容易であり、製造コ
ストの大幅な低減が可能である。また、ガドリニアのよ
うな可燃性毒物をMOX顆粒と混合して燃料棒を作るこ
とも容易である。
A so-called vibration-filled fuel rod, in which a granular nuclear fuel material is vibration-filled and sealed in a metal clad tube, instead of the above-described fuel rod laminated and filled with nuclear fuel pellets, is known. As illustrated in FIG. 19, the manufacturing process is greatly simplified as compared with the case of stacking the pellet fuel, and further, the automation and remote control of the process are easy, and the manufacturing cost can be significantly reduced. It is also easy to make a fuel rod by mixing a burnable poison such as gadolinia with MOX granules.

【0019】図20は、従来の振動充填燃料棒の例を示
すものであり、図9に示した燃料被覆管15内におい
て、ぺレットの代わりに顆粒状の核燃料物質酸化物16
を封入した構造としている。この場合、核燃料物質酸化
物の顆粒が充填されて燃料棒の有効発熱部分を形成し、
その上下端部には、金属製ウールの緩衝区画17を設け
た構造となっている。上部端栓18、下部端栓19、押
え板20およびコイルスプリング21は、図15に示す
燃料棒と基本的に同じ構造となっている。
FIG. 20 shows an example of a conventional vibration-filled fuel rod. In the fuel cladding tube 15 shown in FIG. 9, granular nuclear fuel material oxide 16 is used instead of pellet.
Is enclosed. In this case, the granules of nuclear fuel material oxide are filled to form an effective heat generating portion of the fuel rod,
At its upper and lower ends, a buffer section 17 made of metal wool is provided. The upper end plug 18, the lower end plug 19, the holding plate 20, and the coil spring 21 have basically the same structure as the fuel rod shown in FIG.

【0020】この振動充填燃料棒については、通常充填
密度が大きくなるよう、図21に示すように燃料顆粒1
6の複数種類の粒径の組合わせと混合比を最適化しで混
合充填することにより、被覆管内の平均燃料密度(スメ
ア密度)がぺレット燃料の場合と同程度となるようにす
ることが可能であり、核特性は従来ペレット燃料と同等
となる。また、同様に図22に示すように、ガドリニア
の微粒子22を添加して均一混合することにより、従来
のガドリニアを含むペレット燃料と同等の特性を得るこ
とができる。従って、例えば図14に示した従来ペレッ
ト燃料集合体において、単にペレット燃料棒を振動充填
燃料棒に置き換えた場合でも、燃料集合体核特性はペレ
ット燃料集合体と同程度になり、いわゆるバックフィッ
トが可能となり、燃料集合体寸法諸元を変更することな
く使用することができる。しかも製造コストを大幅に低
減することができる。
[0021] As shown in FIG. 21, the fuel granules 1 of this vibrating filled fuel rod are usually set to have a high filling density.
By combining and filling the particles by optimizing the combination of plural kinds of particle diameters of No. 6 and mixing ratio, it is possible to make the average fuel density (smear density) in the cladding tube approximately equal to that of pellet fuel. The nuclear properties are equivalent to those of conventional pellet fuel. Similarly, as shown in FIG. 22, by adding gadolinia fine particles 22 and mixing them uniformly, characteristics equivalent to those of a conventional pellet fuel containing gadolinia can be obtained. Therefore, for example, in the conventional pellet fuel assembly shown in FIG. 14, even when the pellet fuel rods are simply replaced with vibration-filled fuel rods, the fuel assembly nuclear characteristics are almost the same as those of the pellet fuel assemblies, and so-called back-fitting is achieved. It is possible to use the fuel assembly without changing the dimensions of the fuel assembly. Moreover, the manufacturing cost can be significantly reduced.

【0021】しかしながら振動充填燃料棒であっても、
高濃縮度化や高富化度化など高燃焼度化された燃料集合
体においては、既に述べたペレット燃料設計と同様に、
余剰反応度を抑制するために、可燃性毒物を混合含有さ
せた燃料棒の本数を増加することの困難、および局所出
力分布平坦化のため濃縮度あるいはプルトニウム富化度
種類を増すことによる製造コストの上昇の問題が存在す
る。
However, even with a vibratingly filled fuel rod,
For fuel assemblies with high burnup such as high enrichment and high enrichment, similar to the pellet fuel design already described,
It is difficult to increase the number of fuel rods mixed with burnable poisons to suppress excess reactivity, and manufacturing cost by increasing enrichment or plutonium enrichment type to flatten local power distribution The problem of rising exists.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた従来技術
の課題に鑑み、本発明は高濃縮度化や高富化度化など高
燃焼度化された燃料集合体において、可燃性毒物を含有
する燃料棒の本数を増加して余剰反応度を抑制を可能に
し、あわせて濃縮度あるいはプルトニウム富化度種類を
増すことなく、局所出力分布の平坦化が可能な軽水炉用
燃料集合体を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems in the prior art, the present invention provides a fuel assembly having a high burnup such as a high enrichment or a high enrichment, which contains a burnable poison. To provide a fuel assembly for a light water reactor capable of suppressing the excess reactivity by increasing the number of fuel rods and also flattening the local power distribution without increasing the enrichment or plutonium enrichment type. With the goal.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明の軽水炉用燃料集
合体は、複数の燃料棒が格子状に配列された燃料集合体
において、前記燃料棒の一部ないし全部は被覆管内に顆
粒状の核燃料物質と可燃性毒物顆粒とが混合充填されて
含まれる燃料棒であり、前記可燃性毒物顆粒を混合充填
した燃料棒は前記可燃性毒物顆粒の粒径と混合量とを選
択して前記可燃性毒物顆粒混合燃料棒一本あたりの中性
子吸収量と中性子吸収期間とを制御し、前記燃料集合体
中の燃料棒の過半数を前記可燃性毒物顆粒混合燃料棒と
することにより、前記燃料集合体を装荷した平衡サイク
ル炉心において余剰反応度が平坦化され、局所出力分布
が均一化されてなることを特徴とするものである。
A fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is a fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged in a grid, wherein a part or all of the fuel rods are formed in granular form in a cladding tube. A fuel rod containing a mixture of a nuclear fuel material and a burnable poison granule, wherein the fuel rod mixed and filled with the burnable poison granule selects the particle size and the mixing amount of the burnable poison granule to form the burnable fuel rod. By controlling the neutron absorption amount and neutron absorption period per one toxic poison granule-mixed fuel rod, and making the majority of the fuel rods in the fuel assembly the burnable poison granule-mixed fuel rod, the fuel assembly In the equilibrium cycle core loaded with, the excess reactivity is flattened and the local power distribution is made uniform.

【0024】また本発明において、可燃性毒物顆粒を混
合充填した燃料棒の可燃性毒物顆粒が略球状であって平
均粒径が0.5mm以上であることを特徴としている。
Further, in the present invention, the burnable poison granules of the fuel rod mixed and filled with the burnable poison granules are characterized by being substantially spherical and having an average particle diameter of 0.5 mm or more.

【0025】また、本発明において、可燃性毒物混合燃
料棒が含有する可燃性毒物の個数が、前記可燃性毒物顆
粒の表面積の総和が前記燃料棒の燃料部表面積を超えな
い範囲であることを特徴としている。
Further, in the present invention, the number of burnable poisons contained in the burnable poison-mixed fuel rod is such that the total surface area of the burnable poison granules does not exceed the fuel part surface area of the fuel rod. Features.

【0026】本発明の燃料集合体は、燃料棒に混合充填
された可燃性毒物顆粒の粒径を大きく、その混合量を少
なくすることによって、燃料棒1本あたりの中性子吸収
量を小さくする。その代わりに燃料集合体中燃料棒の過
半数を可燃性毒物を含有する燃料棒とする。こうするこ
とによって可燃性毒物顆粒による中性子吸収は、局所に
集中することなく燃料集合体中に広く分布させることが
できる。
In the fuel assembly of the present invention, the neutron absorption per fuel rod is reduced by increasing the particle size of the burnable poison granules mixed and filled in the fuel rod and reducing the mixing amount. Instead, a majority of the fuel rods in the fuel assembly are fuel rods containing burnable poisons. In this way, the neutron absorption by the burnable poison granules can be widely distributed in the fuel assembly without being concentrated locally.

【0027】また、そうすることによって高濃縮度や高
富化度の高燃焼度化された燃料集合体において、適切な
余剰反応度抑制ができ、しかも局所出力分布を平坦化す
ることが可能になる。
Further, by doing so, in the fuel assembly having a high enrichment or a high enrichment and a high burnup, an appropriate excess reactivity can be suppressed, and the local power distribution can be flattened. .

【0028】そして可燃性毒物顆粒を例えば略球状であ
って平均粒径が0.5mm以上とすれば、サイクルの初
期から末期まで中性子を吸収して余剰反応度を抑制する
ことができる。
If the burnable poison granules are, for example, substantially spherical and have an average particle size of 0.5 mm or more, neutrons can be absorbed from the beginning to the end of the cycle to suppress the excess reactivity.

【0029】また、燃料棒の含有する可燃性毒物顆粒の
表面積の総和を、前記燃料棒の燃料部表面積を超えない
範囲にすることによって、燃料棒1本あたりの中性子吸
収量を小さくすることができる。
The neutron absorption amount per fuel rod can be reduced by making the total surface area of the burnable poison granules contained in the fuel rod not to exceed the fuel part surface area of the fuel rod. it can.

【0030】なお、本発明の振動充填された本発明の燃
料棒には、上記の成分のほか、他の成分として、例えば
中性子吸収断面積の小さい非燃料物質の顆粒などを含有
させることができる。
The fuel-filled fuel rod of the present invention may contain, in addition to the above-mentioned components, other components such as granules of a non-fuel substance having a small neutron absorption cross-sectional area. .

【0031】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、顆粒
状の核燃料物質が、二酸化ウランの顆粒とウランとプル
トニウムの混合酸化物の顆粒の少なくともいずれかであ
ることを特徴としている。
The fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is characterized in that the granular nuclear fuel material is at least one of granules of uranium dioxide and granules of a mixed oxide of uranium and plutonium.

【0032】本発明において、核燃料として二酸化ウラ
ンの顆粒およびウランとプルトニウムの混合酸化物の顆
粒の少なくともいずれかを用いれることによって、本発
明の効果を得ることができ、高濃縮度化や高富化度化な
ど高燃焼度化に対応することができる。
In the present invention, the effects of the present invention can be obtained by using at least one of granules of uranium dioxide and granules of a mixed oxide of uranium and plutonium as a nuclear fuel. It is possible to cope with high burnup such as high burnup.

【0033】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、可燃
性毒物がガドリニアの顆粒とガドリニウム原子を含有す
る酸化物セラミックスの顆粒から選ばれた少なくとも1
種類であることを特徴としている。また本発明はこの酸
化物セラミックスが二酸化ウランであることを特徴とし
ている。さらに本発明はこの酸化物セラミックスがジル
コニアとアルミナから選ばれた少なくとも1種類である
ことを特徴としている。 本発明において、可燃性毒物
としてガドリニアの顆粒あるいはガドリニウム原子を含
有する酸化物セラミックスの顆粒を用いることにより、
ガドリニウム原子の中性子吸収によって余剰反応の制御
ができる。
In the fuel assembly for a light water reactor according to the present invention, at least one burnable poison is selected from gadolinium granules and gadolinium atom-containing oxide ceramic granules.
It is characterized by being a kind. Further, the present invention is characterized in that the oxide ceramic is uranium dioxide. Further, the present invention is characterized in that the oxide ceramic is at least one selected from zirconia and alumina. In the present invention, by using gadolinia granules or gadolinium atom-containing oxide ceramic granules as a burnable poison,
Surplus reactions can be controlled by neutron absorption of gadolinium atoms.

【0034】そしてガドリニウム原子を含有する酸化物
セラミックス、例えばガドリニアとセラミックスの固溶
体として、ガドリニアと二酸化ウランとの固溶体顆粒を
可燃性毒物として用いれば、顆粒の比重がMOX燃料顆
粒などの比重とほぼ等しくでき、燃料棒中に均一に分布
させることを容易に行うことができる。
When oxide solids containing gadolinium atoms, for example, solid solution granules of gadolinia and uranium dioxide as a solid solution of gadolinia and ceramics are used as burnable poisons, the specific gravity of the granules is almost equal to that of MOX fuel granules. It is possible to easily distribute the fuel uniformly in the fuel rods.

【0035】また上記セラミックスとして、ジルコニア
またはアルミナを用いることにより、自己発熱がなく安
定した物性が利用でき、余剰反応度を適切に制御するこ
とができる。
By using zirconia or alumina as the ceramic, stable physical properties without self-heating can be used, and the excess reactivity can be appropriately controlled.

【0036】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、可燃
性毒物がガドリニウムの顆粒およびガドリニウムを含有
する中性子吸収断面積の小さい金属合金の顆粒から選ば
れた少なくとも1種類であることを特徴としている。ま
た本発明は、ガドリニウムを含有する前記中性子吸収断
面積の小さい金属がジルコニウムであることを特徴とし
ている。
The fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is characterized in that the burnable poison is at least one selected from gadolinium granules and gadolinium-containing metal alloy granules having a small neutron absorption cross-sectional area. . Further, the present invention is characterized in that the metal containing gadolinium and having a small neutron absorption cross-sectional area is zirconium.

【0037】本発明によれば、可燃性毒物としてガドリ
ニウム金属およびその合金を用いることができる。そし
て中性子吸収断面積の小さいジルコニウム金属との合金
を用いることにより、自己発熱がなく、安定した物性が
利用でき、しかも顆粒の製造が容易であって変形などが
生じにくく、余剰反応度を適切に制御できる。
According to the present invention, gadolinium metal and its alloy can be used as the burnable poison. By using an alloy with zirconium metal having a small neutron absorption cross section, there is no self-heating, stable physical properties can be used, and granules are easy to be produced, deformation is less likely to occur, and the excess reactivity is appropriately adjusted. Can control.

【0038】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、可燃
性毒物混合燃料棒の数が軽水炉用燃料集合体における燃
料棒の全数の60%以上であることを特徴としている。
The fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is characterized in that the number of burnable poison mixed fuel rods is 60% or more of the total number of fuel rods in the fuel assembly for a light water reactor.

【0039】この発明の構成によれば、例えばMOX燃
料棒本数の多い燃料集合体において、可燃性毒物を混合
含有する燃料棒を多数配置し、運転サイクル初期の余剰
反応度を適正に抑制することができる。
According to the structure of the present invention, for example, in a fuel assembly having a large number of MOX fuel rods, a large number of fuel rods containing a mixture of burnable poisons are arranged to appropriately suppress the excess reactivity at the beginning of an operation cycle. Can be.

【0040】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、燃料
集合体の隅部に配置する燃料棒が、可燃性毒物を混合さ
れていないことを特徴としている。また本発明は燃料集
合体の隅部に配置する燃料棒が、二酸化ウランペレット
を封入した燃料棒であることを特徴としている。
The fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is characterized in that the fuel rods disposed at the corners of the fuel assembly are not mixed with burnable poisons. Further, the present invention is characterized in that the fuel rod disposed at the corner of the fuel assembly is a fuel rod in which uranium dioxide pellets are sealed.

【0041】この本発明の構成によれば、燃料集合体の
隅部、即ち周囲の減速材密度が高く熱中性子束がとくに
高い箇所に配置する燃料棒には、可燃性毒物を含有させ
ないことによって、可燃性毒物を混合含有する燃料棒各
々の中性子吸収を同程度にすることができる。そして隅
部に配置する燃料棒として、二酸化ウランペレットを封
入した燃料棒を用いれば、燃料集合体に用いる富化度の
異なるMOX燃料棒の種類を減らすことができ、製造が
簡素化されるとともに、製造コスト低減が得られる。
According to the structure of the present invention, the fuel rods arranged at the corners of the fuel assembly, that is, at the places where the moderator density is high and the thermal neutron flux is particularly high, do not contain burnable poisons. In addition, the neutron absorption of each fuel rod containing a combustible poison can be substantially the same. If fuel rods containing uranium dioxide pellets are used as the fuel rods arranged at the corners, the types of MOX fuel rods with different enrichment used for the fuel assemblies can be reduced, and the production can be simplified. Thus, the manufacturing cost can be reduced.

【0042】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、燃料
集合体のウォータロッド部に配置する燃料棒が、可燃性
毒物を有しないことを特徴としている。
Further, the fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is characterized in that the fuel rod disposed on the water rod portion of the fuel assembly does not have a burnable poison.

【0043】本発明のこの構成によれば、燃料集合体中
央部の出力を増し、局所出力分布を平坦化することがで
きる。
According to this configuration of the present invention, the output at the center of the fuel assembly can be increased, and the local power distribution can be flattened.

【0044】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、燃料
集合体の隅部に配置する燃料棒が可燃性毒物を有し、か
つ核分裂性物質の含有率が燃料集合体の核分裂性物質の
含有率の平均値より小さいことを特徴としている。
Further, in the fuel assembly for a light water reactor according to the present invention, the fuel rod disposed at the corner of the fuel assembly has a burnable poison, and the content of the fissile material is such that the fuel assembly contains the fissile material. It is characterized by being smaller than the average value of the rates.

【0045】この本発明の構成によれば、例えば燃料集
合体中のプルトニウム装荷量を増して高燃料化した場合
においても、余剰反応度を抑制し、局所出力分布を平坦
化することができる。
According to the configuration of the present invention, for example, even when the amount of plutonium loaded in the fuel assembly is increased to increase the fuel, the excess reactivity can be suppressed and the local power distribution can be flattened.

【0046】また本発明の軽水炉用燃料集合体は、燃料
集合体の全核分裂性物質のうちの70%以上が核分裂性
プルトニウムであることを特徴としている。
The fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is characterized in that 70% or more of the total fissile material of the fuel assembly is fissile plutonium.

【0047】本発明のこの構成によれば、核分裂性プル
トニウムの装荷量を増すことができ、プルサーマル原子
炉発電の促進を図ることができる。
According to this configuration of the present invention, the loading of fissile plutonium can be increased, and the power generation of the pluthermal reactor can be promoted.

【0048】さらに本発明の軽水炉用燃料集合体は、燃
料棒の配列数が9行9列であることを特徴としている。
Further, the fuel assembly for a light water reactor according to the present invention is characterized in that the number of fuel rods arranged is 9 rows and 9 columns.

【0049】本発明のこの構成によれば、特に高燃焼度
でかつプルトニウム富化度の高い燃料集合体を構成して
本発明の作用を有効に機能させることができる。
According to this configuration of the present invention, it is possible to construct a fuel assembly having a particularly high burnup and a high plutonium enrichment so that the operation of the present invention can be effectively functioned.

【0050】次に本発明の主な作用について述べる。Next, the main operation of the present invention will be described.

【0051】本発明の燃料集合体においては、振動充填
された可燃性毒物を混合含有する燃料棒を使用し、燃料
棒に混合充填される可燃性毒物顆粒の粒径を大きくまば
らにして、その表面積の総和を小さくすることによって
燃料棒1本あたりの中性子吸収量を小さくする。
In the fuel assembly according to the present invention, a fuel rod containing a mixture of burnable poisons filled with vibration is used, and the diameter of the burnable poison granules mixed and filled in the fuel rods is made large and sparse. The neutron absorption per fuel rod is reduced by reducing the total surface area.

【0052】その代わりに、燃料集合体中の過半数の燃
料棒を可燃性毒物を含有する燃料棒とすることによっ
て、可燃性毒物顆粒による中性子吸収が燃料集合体の局
所に集中することなく、燃料集合体に広く分布させるこ
とを可能にするものである。
Instead, the majority of the fuel rods in the fuel assembly are made up of fuel rods containing burnable poisons, so that the neutron absorption by the burnable poison granules does not concentrate locally on the fuel assembly. It allows for wide distribution in the aggregate.

【0053】こうすることによって、適切な余剰反応度
抑制が可能になり、また局所出力分布を平坦化すること
が可能になる。このため、高濃縮度化や高富化度化など
高燃焼度化された燃料集合体に対応が可能である。
By doing so, it becomes possible to appropriately suppress the excess reactivity and to flatten the local output distribution. Therefore, it is possible to cope with a fuel assembly having a high burnup such as a high enrichment or a high enrichment.

【0054】[0054]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0055】図1は本発明の一実施の形態燃料集合体を
構成する可燃性毒物が混合充填された燃料棒を示す模式
的横断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross sectional view showing a fuel rod mixed and filled with a burnable poison constituting a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【0056】この図1に示された燃料棒の被覆管15の
中には、可燃性毒物として粒径の大きい可燃性毒物の顆
粒23が燃料顆粒16中にまばらに分散混合されてい
る。
In the cladding tube 15 of the fuel rod shown in FIG. 1, burnable poison granules 23 having a large particle size as burnable poison are sparsely dispersed and mixed in the fuel granules 16.

【0057】従来の可燃性毒物が混合充填された燃料棒
においては、可燃性毒物であるガドリニアの微粒子が、
燃料棒内に均一分散しており、このため中性子は燃料棒
の表面でガドリニアに吸収される。これに対し、本発明
の図1の可燃性毒物顆粒が混合充填された燃料棒におい
ては、中性子は燃料棒の内部まで浸透して可燃性毒物顆
粒に到達し、その表面で吸収されることになる。
In a fuel rod mixed and filled with a conventional burnable poison, gadolinia fine particles, which are a burnable poison,
The neutrons are uniformly dispersed in the fuel rod, so that neutrons are absorbed gadolinia on the surface of the fuel rod. On the other hand, in the fuel rod of the present invention in which the burnable poison granules shown in FIG. 1 are mixed and filled, neutrons penetrate into the fuel rods, reach the burnable poison granules, and are absorbed by the surface. Become.

【0058】この実施形態においては、燃料部外形は
9.8mmであり、可燃性毒物顆粒はガドリニアを約4
5重量%含むガドリニアと二酸化劣化ウランの固溶体で
あって、顆粒はほぼ球状、その平均粒径は約1mm、そ
して燃料棒中の個数密度は約30個/cm3 である。こ
の構成により、燃料棒あたりの可燃性毒物顆粒の総表面
積を、燃料棒の燃料部表面積の約1/2と小さくするこ
とにより、中性子吸収量を小さくすることができる。そ
して可燃性毒物顆粒の粒径を大きくすることにより、中
性子を吸収して余剰反応度の抑制をサイクルの初期から
末期まで確保することができる。
In this embodiment, the outer diameter of the fuel section is 9.8 mm, and the burnable poison granules have a gadolinia of about 4 mm.
It is a solid solution of gadolinia and uranium dioxide depleted uranium containing 5% by weight, the granules are almost spherical, the average particle size is about 1 mm, and the number density in fuel rods is about 30 / cm 3 . With this configuration, the neutron absorption amount can be reduced by reducing the total surface area of the burnable poison granules per fuel rod to about 1/2 of the fuel part surface area of the fuel rod. By increasing the particle size of the burnable poison granules, it is possible to absorb neutrons and suppress excess reactivity from the beginning to the end of the cycle.

【0059】ここで可燃性毒物顆粒をガドリニアを約4
5重量%含むガドリニアと二酸化劣化ウランの固溶体と
することにより、可燃性毒物顆粒の比重を核燃料粒子の
比重とほぼ同じにすることができ、このため可燃性毒物
顆粒を核燃料粒子に均一に混合充填することができる。
Here, gadolinia is added to the burnable poison granules for about 4 g.
By making the solid solution of gadolinia and uranium dioxide depleted uranium containing 5% by weight, the specific gravity of the burnable poisonous granules can be made almost the same as the specific gravity of the nuclear fuel particles. Therefore, the burnable poisonous particles are uniformly mixed and filled into the nuclear fuel particles. can do.

【0060】可燃性毒物顆粒としては、上記のほかに、
核分裂による発熱のないジルコニア(ZrO2 )やアル
ミナ(Al2 3 )などの非核燃料物質との固溶体を用
いることによって、安定した物性を生かして用いること
もできる。また、可燃性毒物顆粒としてガドリニアその
ものの顆粒を用いることにより、より少ない混合量で余
剰反応度の抑制をすることもできる。さらに可燃性毒物
顆粒として、顆粒の製造が容易で変形の少ないガドリニ
ウム金属やガドリニウムとジルコニウムとの合金の顆粒
を用いることもできる。
As the burnable poison granules, in addition to the above,
By using a solid solution with a non-nuclear fuel material such as zirconia (ZrO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ), which does not generate heat due to nuclear fission, it can be used taking advantage of stable physical properties. In addition, by using the granules of gadolinia itself as the burnable poison granules, the excess reactivity can be suppressed with a smaller mixing amount. Further, as the burnable poison granules, granules of gadolinium metal or an alloy of gadolinium and zirconium, which can be easily produced and have little deformation, can be used.

【0061】(実施例1) 図2は本発明の一実施例に
おける燃料集合体中央部の水平断面で示した燃料棒の配
置図である。図2において記号8で示された燃料棒
1 、U2、M1 M はウォータロッド9を有するチャ
ンネルボックス13中に配列されている。U1 およびU
2 はいずれも振動充填の燃料棒であって、燃料棒U1
よびU2 は濃縮度の異なるウラン燃料棒であって、U1
がU2 よりも濃縮度が大きい。またM1 はガドリニアを
含まないMOX燃料棒、GM は可燃毒物として図1の実
施例で述べたガドリニア顆粒を混合したMOX燃料棒で
ある。
Embodiment 1 FIG. 2 is an arrangement view of a fuel rod shown in a horizontal cross section at the center of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention. The fuel rods U 1, U 2, M 1 G M which is indicated by the symbol 8 in FIG. 2 are arranged in the channel box 13 having a water rod 9. U 1 and U
2 is a fuel rod both vibration filling, fuel rods U 1 and U 2 is a different uranium fuel rods having enrichment, U 1
Is more concentrated than U 2 . The M 1 is MOX fuel rods containing no gadolinia, is G M is MOX fuel rods obtained by mixing gadolinia granules described in the embodiment of FIG. 1 as a burnable poison.

【0062】この燃料集合体は4種類の燃料棒で構成さ
れる。まず、燃料集合体隅部の符号25で示した位置に
燃料棒U2 を配置し、これに連なる燃料集合体側面部に
燃料棒U1 を配置している。またウォータロッド9の周
囲については、2本のウォータロッドにはさまれた符号
26で示した位置にはGM を配置し、ウォータロッドに
面する残りの位置にはM1 を配置している。このほかの
位置にはすべてGM を配置している。
This fuel assembly is composed of four types of fuel rods. First, the fuel rods U 2 is disposed at the position indicated by the reference numeral 25 in the fuel assembly corners, it is arranged fuel rods U 1 in the fuel assembly side portion continuous thereto. The periphery of the water rod 9 also is in the position shown by reference numeral 26 sandwiched between two water rods arranged G M, are arranged M 1 in the remaining positions facing the water rods . G M is arranged at all other positions.

【0063】このようにして、この燃料棒集合体は全燃
料棒数74本のうち、GM が46本、M1 が8本、U1
が16本、そしてU2 が4本で構成される。したがって
全燃料棒のうち、73%がMOX燃料棒であって、62
%がガドリニアを混合した燃料棒である。また、この燃
料集合体のウランおよびプルトニウムの総量のうち、核
分裂性物質割合は4.5重量%であり、核分裂性プルト
ニウムの割合は71%である。
In this manner, this fuel rod assembly has 46 G M , 8 M 1 , and U 1 out of a total of 74 fuel rods.
But 16, and U 2 is constituted by four. Therefore, 73% of all fuel rods are MOX fuel rods,
% Is the fuel rod mixed with gadolinia. Further, of the total amount of uranium and plutonium in this fuel assembly, the proportion of fissile material is 4.5% by weight, and the proportion of fissile plutonium is 71%.

【0064】この実施例において以下の効果が認められ
る。
The following effects are observed in this embodiment.

【0065】まず、燃料棒を振動充填によって製造して
いるので、製造が簡易化される。特にガドリニアを含む
MOX燃料棒の製造が大幅に簡易化されている。
First, since the fuel rods are manufactured by vibration filling, the manufacturing is simplified. In particular, the production of MOX fuel rods including gadolinia has been greatly simplified.

【0066】また、粒径を大きく全表面積を小さくした
ガドリニア顆粒を混合分散させた燃料棒を用いることに
より、燃料棒1本あたりの中性子吸収量を小さくし、こ
のため燃料集合体あたりの可燃性毒物混合燃料棒の本数
を大幅に増すことができ、この結果、適切な余剰反応度
抑制が可能になり、局所出力分布が平坦化されている。
また周囲の減速材密度が高く熱中性子束が特に高い燃
料集合体隅部とその近接部には可燃性毒物を含まないウ
ラン燃料棒を配置したので、残りの部分に配置したガド
リニア混合MOX燃料棒の中性子吸収をほぼ同程度にす
ることができ、この結果、使用するMOX燃料棒の種類
を減らすことができている。従来のMOX燃料集合体の
例を示す図14において4種のMOX燃料を用いている
のに対し、この実施例ではMOX燃料棒はガドリニア混
合MOX燃料棒を含め2種と半減することができ、大幅
な簡素化が得られている。
Further, by using a fuel rod in which gadolinia granules having a large particle size and a small total surface area are mixed and dispersed, the neutron absorption amount per fuel rod is reduced, so that the flammability per fuel assembly is reduced. The number of poison-mixed fuel rods can be greatly increased, and as a result, appropriate excess reactivity can be suppressed, and the local power distribution is flattened.
In addition, uranium fuel rods that do not contain burnable poisons are located in the corners of the fuel assembly, where the moderator density is high and the thermal neutron flux is particularly high, and gadolinia mixed MOX fuel rods that are located in the rest Neutron absorption can be made almost the same, and as a result, the types of MOX fuel rods used can be reduced. In FIG. 14, which shows an example of a conventional MOX fuel assembly, four types of MOX fuels are used. In this embodiment, the number of MOX fuel rods can be reduced to half including two gadolinia mixed MOX fuel rods. Significant simplification has been obtained.

【0067】さらに、ウォータロッドに面する位置にM
OX燃料棒を配置し、その他の燃料集合体隅部とその近
接部以外の位置にはすべてガドリニア混合燃料棒を配置
することにより、水平方向中央部の局所出力を相対的に
高め、局所出力分布を平坦化している。この核燃料集合
体配置によれば、MOX燃料中の核分裂性プルトニウム
の含有率を大きくすることにより、プルサーマルにおけ
るプルトニウム利用率を高めることができる。この場
合、MOX燃料顆粒の母材として濃縮ウランではなく、
劣化ウランあるいは天然ウランを好ましく用いることが
できる。
Further, at the position facing the water rod, M
By arranging OX fuel rods and arranging gadolinia mixed fuel rods at all other positions except for the corners of the fuel assemblies and the vicinity thereof, the local output at the center in the horizontal direction is relatively increased, and the local power distribution is increased. Is flattened. According to this nuclear fuel assembly arrangement, the plutonium utilization rate in the pluthermal can be increased by increasing the content of fissile plutonium in the MOX fuel. In this case, instead of enriched uranium as the base material for MOX fuel granules,
Depleted uranium or natural uranium can be preferably used.

【0068】図3に示す実線は、本実施例の燃料集合体
の無限増倍率の燃焼変化である。また、図4に示す実線
はこの燃料集合体を装荷した平衡サイクル炉心の余剰反
応度の燃焼変化である。なお、これらの図中の破線はそ
れぞれ、従来技術である図12のMOX燃料集合体の値
を示す。
The solid line shown in FIG. 3 represents the infinite multiplication factor combustion change of the fuel assembly of this embodiment. Further, the solid line shown in FIG. 4 is a combustion change of the excess reactivity of the equilibrium cycle core loaded with the fuel assembly. The broken lines in these figures show the values of the MOX fuel assembly of FIG.

【0069】本実施例ではガドリニア混合燃料棒の数を
従来の22本から46本に増やした代わりに、燃料棒1
本あたりのガドリニア量を減らした。この結果、本実施
例の燃料集合体のガドリニア含有量は図14の場合に比
べ、5%減少している。この構成によって、図3および
図4に示されたように、従来と比べ燃焼初期の余剰反応
度を低減し、適正化するとともに、第1サイクル燃焼末
期のガドリニアの燃え残りを減らしている。また、図4
に示したように、本実施例によれば、炉心の余剰反応度
は運転サイクル期間において平坦化され、原子炉運転が
簡素化される。さらに図5には、本実施例の燃料棒集合
体の局所出力ピーキング係数の燃焼変化を示す。従来の
局所出力ピーキング係数は1.3前後であるのに対し、
本実施例では1.2程度であり、特に燃焼後期では1.
1程度となって、従来に比較して大幅に改善されてお
り、出力分布を平坦化している。
In this embodiment, instead of increasing the number of gadolinia mixed fuel rods from the conventional 22 to 46, the fuel rods 1
Reduced the amount of gadolinia per book. As a result, the gadolinia content of the fuel assembly of this example is reduced by 5% as compared with the case of FIG. With this configuration, as shown in FIGS. 3 and 4, the excess reactivity in the early stage of combustion is reduced and optimized as compared with the conventional case, and the unburned residue of gadolinia at the end of the first cycle combustion is reduced. FIG.
As shown in the above, according to the present embodiment, the excess reactivity of the reactor core is flattened during the operation cycle, and the operation of the reactor is simplified. Further, FIG. 5 shows a combustion change of the local output peaking coefficient of the fuel rod assembly of the present embodiment. While the conventional local output peaking coefficient is around 1.3,
In this embodiment, it is about 1.2, and especially in the latter stage of combustion, it is 1.
It is about 1, which is much improved as compared with the related art, and the output distribution is flattened.

【0070】なお、図2に示した可燃性毒物入り燃料棒
において可燃性毒物顆粒の径、濃度および個数密度は前
記実施形態に限定されず、これらの組み合わせを適宜選
ぶことができる。その顆粒径を0.5mmと小さくした
場合、中性子吸収効果がほぼ同等となるガドリニア濃度
および顆粒の個数密度はそれぞれ90重量%および12
5個/cm3 となるが、前記実施例と同程度の核特性が
得られる。従って、可燃性毒物顆粒の径を0.5mm以
上として可燃性毒物濃度および個数密度を適宜選ぶこと
により、本発明の目的が達成される。
The diameter, concentration and number density of the burnable poison granules in the burnable poison-containing fuel rod shown in FIG. 2 are not limited to those in the above-described embodiment, and a combination thereof can be appropriately selected. When the granule diameter is reduced to 0.5 mm, the gadolinia concentration and the number density of the granules at which the neutron absorption effects become almost equal are 90% by weight and 12%, respectively.
Although the number is 5 / cm 3 , the same nuclear characteristics as in the above embodiment can be obtained. Therefore, the object of the present invention is achieved by appropriately selecting the burnable poison concentration and the number density by setting the diameter of the burnable poison granules to 0.5 mm or more.

【0071】(実施例2) 図6は本発明の他の実施例
としての燃料集合体の水平方向断面図である。 この実
施例は、実施例1において、燃料集合体隅部とその近接
部に配置されたU1 およびU2 を、それぞれガドリニア
を混合しないM3 およびM4 に置き変えたものである。
この構成により、実施例1とほぼ同様の反応度特性およ
び作用効果が得られるとともに、燃料集合体中のMOX
装荷割合を増すことができる。
Embodiment 2 FIG. 6 is a horizontal sectional view of a fuel assembly according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, U 1 and U 2 disposed in the corner of the fuel assembly and the vicinity thereof in the first embodiment are replaced with M 3 and M 4 , respectively, in which gadolinia is not mixed.
With this configuration, it is possible to obtain substantially the same reactivity characteristics and operation effects as those of the first embodiment, and to obtain MOX in the fuel assembly.
The loading ratio can be increased.

【0072】(実施例3) 図7は本発明のさらに他の
実施例である燃料集合体の水平方向断面図である。この
実施例は、実施例2において、燃料集合体の平均富化度
を増した場合であって、全燃料棒をガドリニア混合燃料
棒とし、実施例2で隅部とその近接部に配置されたM3
およびM4 を、それぞれ、核分裂性物質の含有率を燃料
集合体の平均値よりも小さくしたGM2およびGM3に置き
変えたものである。
Embodiment 3 FIG. 7 is a horizontal sectional view of a fuel assembly according to still another embodiment of the present invention. This embodiment is a case where the average enrichment of the fuel assembly is increased in the second embodiment. All the fuel rods are gadolinia mixed fuel rods, and the fuel rods are arranged in the corners and the vicinity thereof in the second embodiment. M 3
And M 4 are replaced by G M2 and G M3 , respectively, with a fissile material content lower than the average value of the fuel assemblies.

【0073】この構成により、実施例2とほぼ同様の反
応度特性および作用効果が得られるとともに、燃料集合
体中のMOX装荷割合を増すことができる。
With this configuration, it is possible to obtain substantially the same reactivity characteristics and operation effects as those of the second embodiment, and it is possible to increase the MOX loading ratio in the fuel assembly.

【0074】(実施例4) 図8は本発明の第4の実施
例である燃料集合体の水平方向断面図である。この実施
例は、実施例2の変形例であって、中央部に角型のウォ
ータロッドを配置したものであって、燃料棒の本数は7
2本になるが、この構成により、実施例2とほぼ同様の
反応度特性および作用効果が得られる。
Fourth Embodiment FIG. 8 is a horizontal sectional view of a fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the second embodiment, in which a square water rod is disposed at the center, and the number of fuel rods is seven.
Although the number is two, this configuration provides substantially the same reactivity characteristics and operation and effect as those of the second embodiment.

【0075】以上の実施例に述べた可燃性毒物を混合し
た燃料棒ついて、可燃性毒物顆粒の粒径、含有率や個数
密度、そして燃料集合体に配置される可燃性毒物を混合
した燃料棒の本数は、上記の実施形態に限定されるもの
ではなく、余剰反応度の適正な抑制、局所出力分布の平
坦化および可燃性毒物の燃え残りを極力減らすという観
点から、適宜選択することができる。
The fuel rod mixed with the burnable poison described in the above-mentioned embodiment is the same as the fuel rod mixed with the burnable poison granule in terms of the particle size, content and number density, and the burnable poison mixed in the fuel assembly. Is not limited to the above embodiment, and can be appropriately selected from the viewpoint of appropriately suppressing the excess reactivity, flattening the local power distribution, and minimizing the unburned residue of the burnable poison. .

【0076】また、以上の実施形態はBWR用燃料集合
体、そしてMOX燃料を用いた場合を述べたが、本発明
は加圧水型用燃料集合体に適用でき、またウラン燃料集
合体に適用できる。そして本発明は上記実施形態で述べ
た9×9型の燃料集合体の配置に限定されず、例えば1
0×10型の配置、さらには例えば17×17型の加圧
水型原子炉用燃料集合体に対して適用できることはいう
までもない。
In the above embodiments, the case where the fuel assembly for BWR and the MOX fuel are used has been described. However, the present invention can be applied to the fuel assembly for pressurized water type and the uranium fuel assembly. The present invention is not limited to the arrangement of the 9 × 9 type fuel assemblies described in the above-described embodiment.
It goes without saying that the present invention can be applied to a 0 × 10 type arrangement, for example, a 17 × 17 type pressurized water reactor fuel assembly.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
燃料集合体に振動充填された燃料棒を用い、可燃性毒物
顆粒を混合充填した燃料棒の可燃性毒物顆粒の粒径を大
きくし、顆粒の表面積の総和を小さくして、可燃性毒物
顆粒混合燃料棒一本あたりの中性子吸収量を小さくする
とともに、燃料集合体中に使用する可燃性毒物顆粒混合
燃料棒の本数を多くすることによって、燃料集合体の製
造工程を簡易化し、さらに運転サイクル初期の余剰反応
度を適切に制御し、運転サイクル末期の可燃性毒物の燃
え残りをなくすとともに、運転サイクル全般にわたって
の燃料集合体内部の出力分布を平坦化して熱的余裕を向
上することができる。
As described above, according to the present invention,
Combustible poison granules are mixed by increasing the particle size of the burnable poison granules and reducing the total surface area of the burnable poison granules in the fuel rods mixed and filled with the burnable poison granules by using the fuel rods that are vibration-filled in the fuel assembly. By reducing the amount of neutron absorption per fuel rod and increasing the number of burnable poison granule-mixed fuel rods used in the fuel assembly, the manufacturing process of the fuel assembly is simplified, and the initial operation cycle is further reduced. The excess reactivity can be appropriately controlled to eliminate unburned burnable poisons at the end of the operation cycle, and to flatten the power distribution inside the fuel assembly over the entire operation cycle to improve the thermal margin.

【0078】このため、高濃縮度化や高富化度化など高
燃焼度化された燃料集合体に対応が可能であり、また、
より燃料経済性の高い原子炉運転を安定的に行うことが
できる。
Thus, it is possible to cope with a fuel assembly having a high burnup such as a high enrichment or a high enrichment.
Reactor operation with higher fuel economy can be stably performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の燃料集合体を構成する可
燃性毒物が混合充填された燃料棒を示す横断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fuel rod mixed and filled with a burnable poison constituting a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の燃料集合体中央部の水平
断面図で示した燃料棒の配置図である。
FIG. 2 is an arrangement view of fuel rods shown in a horizontal cross-sectional view of a central portion of a fuel assembly according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態の燃料集合体の無限像倍率
の平均燃焼度変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an average burn-up change of an infinite image magnification of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態の燃料集合体を装荷した平
衡サイクル炉心の余剰反応度のサイクル増分燃焼度変化
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cycle incremental burnup change of an excess reactivity of an equilibrium cycle core loaded with a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態の燃料集合体の局所出力ピ
ーキング係数の平均燃焼度変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an average burn-up change of a local output peaking coefficient of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の一実施形態の燃料集合体中央部の
水平断面図で示した燃料棒の配置図である。
FIG. 6 is a plan view of a fuel rod according to another embodiment of the present invention, which is shown in a horizontal cross-sectional view at the center of a fuel assembly.

【図7】本発明の他の一実施形態の燃料集合体中央部の
水平断面図で示した燃料棒の配置図である。
FIG. 7 is a plan view of a fuel rod according to another embodiment of the present invention, which is shown in a horizontal cross-sectional view of a central portion of a fuel assembly.

【図8】本発明のさらに他の一実施形態の燃料集合体中
央部の水平断面図で示した燃料棒の配置図である。
FIG. 8 is an arrangement view of fuel rods shown in a horizontal cross-sectional view of a central portion of a fuel assembly according to still another embodiment of the present invention.

【図9】従来の燃料ペレットを充填した燃料棒を示す縦
断面図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a fuel rod filled with a conventional fuel pellet.

【図10】BWR燃料集合体を示す縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a BWR fuel assembly.

【図11】図11のA−A矢視方向断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 11;

【図12】可燃毒物としてガドリニアを含む場合と含ま
ない場合の燃料集合体の無限増倍率の燃焼変化、および
ガドリニア反応度の燃焼変化を模式的に示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a combustion change at an infinite multiplication factor and a combustion change of a gadolinia reactivity of a fuel assembly when gadolinia is contained as a burnable poison and when gadolinia is not contained.

【図13】燃料集合体を装荷した平衡サイクル炉心の余
剰反応度の燃焼変化を模式的に示す図である。
FIG. 13 is a diagram schematically showing a combustion change in excess reactivity of an equilibrium cycle core loaded with a fuel assembly.

【図14】従来のMOX燃料集合体の燃料棒配置の一例
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a fuel rod arrangement of a conventional MOX fuel assembly.

【図15】図14の燃料集合体の無限増倍率の燃焼変化
を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a combustion change of the fuel assembly of FIG. 14 at an infinite multiplication factor.

【図16】図14の燃料集合体を装荷した平衡サイクル
炉心の余剰反応度の燃焼変化を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a combustion change in surplus reactivity of an equilibrium cycle core loaded with the fuel assembly of FIG.

【図17】図14の燃料集合体の局所出力ピーキング係
数の燃焼変化を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a combustion change of a local output peaking coefficient of the fuel assembly of FIG. 14;

【図18】図9に示すペレット燃料棒の製造工程を示す
図である。
FIG. 18 is a diagram showing a manufacturing process of the pellet fuel rod shown in FIG.

【図19】振動充填の燃料棒の製造工程を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing a manufacturing process of a fuel rod of vibration filling.

【図20】振動充填の燃料棒を示す縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a fuel rod of vibration filling.

【図21】従来の振動充填の燃料棒を示す横断面図であ
る。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a conventional fuel rod of vibration filling.

【図22】従来の可燃性毒物としてガドリニア微粒子を
燃料粒子に混合充填した燃料棒を示す横断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a fuel rod in which gadolinia fine particles are mixed and filled into fuel particles as a conventional burnable poison.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8……燃料棒、 9……ウオーターロッド、 13
……チャンネルボックス、 15……被覆管、 1
6……核燃料物質顆粒、 23……可燃性毒物顆粒、
25……燃料集合体隅部の燃料棒位置、 26…
…ウオーターロッドにはさまれた燃料棒位置、 41
……本発明による燃料集合体の無限増倍率、 42…
…本発明による燃料集合体を装荷した平衡サイクル炉心
の余剰反応度、 58……従来例による燃料集合体の
無限増倍率、 59……従来例による燃料集合体を装
荷した平衡サイクル炉心の余剰反応度
8 ... fuel rod, 9 ... water rod, 13
…… Channel box, 15 …… Clad tube, 1
6: Nuclear fuel material granules, 23: Burnable poison granules,
25 ... fuel rod position at the corner of the fuel assembly, 26 ...
… Position of fuel rod between water rods, 41
.... Infinite multiplication factor of the fuel assembly according to the present invention, 42 ...
... surplus reactivity of the equilibrium cycle core loaded with the fuel assembly according to the present invention, 58 ... infinite multiplication factor of the conventional fuel assembly, 59 ... surplus reaction of the equilibrium cycle core loaded with the conventional fuel assembly Every time

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 潤 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 湯谷 順明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Jun Saeki 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Works Co., Ltd. Street address Toshiba R & D Center

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の燃料棒が格子状に配列された燃料
集合体において、前記燃料棒の一部ないし全部は被覆管
内に顆粒状の核燃料物質と可燃性毒物顆粒とが混合充填
されて含まれる燃料棒であり、前記可燃性毒物顆粒を混
合充填した燃料棒は前記可燃性毒物顆粒の粒径と混合量
とを選択して前記可燃性毒物顆粒混合燃料棒一本あたり
の中性子吸収量と中性子吸収期間とを制御し、前記燃料
集合体中の燃料棒の過半数を前記可燃性毒物顆粒混合燃
料棒とすることにより、前記燃料集合体を装荷した平衡
サイクル炉心において余剰反応度が平坦化され、局所出
力分布が均一化されてなることを特徴とする軽水炉用燃
料集合体。
1. A fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged in a grid pattern, wherein a part or all of the fuel rods are mixed and filled with a granular nuclear fuel material and burnable poison granules in a cladding tube. A fuel rod mixed and filled with the burnable poison granules, the neutron absorption amount per one burnable poison granule mixed fuel rod by selecting the particle size and the mixing amount of the burnable poison granules. By controlling the neutron absorption period and the majority of the fuel rods in the fuel assembly as the burnable poison granule mixed fuel rods, the excess reactivity is flattened in the equilibrium cycle core loaded with the fuel assembly. A fuel assembly for a light water reactor, wherein the local power distribution is made uniform.
【請求項2】 前記可燃性毒物顆粒が略球状であって平
均粒径が0.5mm以上であることを特徴とする請求項
1記載の軽水炉用燃料集合体。
2. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein said burnable poison granules are substantially spherical and have an average particle size of 0.5 mm or more.
【請求項3】 前記可燃性毒物混合燃料棒が含有する可
燃性毒物顆粒の個数は、前記可燃性毒物顆粒の表面積の
総和が前記燃料棒の燃料部表面積を超えない範囲である
ことを特徴とする請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
3. The number of burnable poison granules contained in the burnable poison-mixed fuel rod is such that the total surface area of the burnable poison granules does not exceed the fuel part surface area of the fuel rod. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1.
【請求項4】 前記顆粒状の核燃料物質は、二酸化ウラ
ンの顆粒とウランとプルトニウムの混合酸化物の顆粒の
少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1記
載の軽水炉用燃料集合体。
4. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein the granular nuclear fuel material is at least one of granules of uranium dioxide and granules of a mixed oxide of uranium and plutonium.
【請求項5】 前記可燃性毒物は、ガドリニアの顆粒と
ガドリニウム原子を含有する酸化物セラミックスの顆粒
から選ばれた少なくとも1種類であることを特徴とする
請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
5. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein the burnable poison is at least one selected from gadolinia granules and gadolinium atom-containing oxide ceramic granules.
【請求項6】 前記酸化物セラミックスは二酸化ウラン
であることを特徴とする請求項5記載の軽水炉用燃料集
合体。
6. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 5, wherein said oxide ceramic is uranium dioxide.
【請求項7】 前記酸化物セラミックスはジルコニアお
よびアルミナから選ばれた少なくとも1種類であること
を特徴とする請求項5記載の軽水炉用燃料集合体。
7. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 5, wherein said oxide ceramic is at least one selected from zirconia and alumina.
【請求項8】 前記可燃性毒物は、ガドリニウムの顆粒
およびガドリニウム含有する中性子吸収断面積の小さい
金属合金の顆粒から選ばれた少なくとも1種類であるこ
とを特徴とする請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
8. The fuel for a light water reactor according to claim 1, wherein the burnable poison is at least one selected from gadolinium granules and gadolinium-containing granules of a metal alloy having a small neutron absorption cross-sectional area. Aggregation.
【請求項9】 前記ガドリニウム含有する中性子吸収断
面積の小さい金属はジルコニウムであることを特徴とす
る請求項8記載の軽水炉用燃料集合体。
9. The light water reactor fuel assembly according to claim 8, wherein the gadolinium-containing metal having a small neutron absorption cross-sectional area is zirconium.
【請求項10】前記可燃性毒物混合燃料棒の数は軽水炉
用燃料集合体における燃料棒の全数の60%以上である
ことを特徴とする請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
10. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein the number of said burnable poison mixed fuel rods is 60% or more of the total number of fuel rods in the fuel assembly for a light water reactor.
【請求項11】前記燃料集合体の隅部に配置する燃料棒
は、可燃性毒物を混合されていないことを特徴とする請
求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
11. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein the fuel rods disposed at the corners of the fuel assembly are not mixed with burnable poisons.
【請求項12】前記燃料集合体の隅部に配置する燃料棒
は、二酸化ウランペレットを封入した燃料棒であること
を特徴とする請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
12. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein the fuel rods disposed at the corners of the fuel assembly are fuel rods containing uranium dioxide pellets.
【請求項13】前記燃料集合体のウォータロッド部に配
置する燃料棒は、可燃性毒物を有しないことを特徴とす
る請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
13. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein the fuel rods disposed on the water rod portion of the fuel assembly have no burnable poison.
【請求項14】前記燃料集合体の隅部に配置する燃料棒
は、可燃性毒物を有し、かつ核分裂性物質の含有率が燃
料集合体の核分裂性物質の含有率の平均値より小さいこ
とを特徴とする請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
14. A fuel rod disposed at a corner of the fuel assembly has a burnable poison, and the content of fissile material is smaller than the average value of the content of fissile material in the fuel assembly. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein:
【請求項15】前記燃料集合体の全核分裂性物質のうち
の70%以上が核分裂性プルトニウムであることを特徴
とする請求項1記載の燃料集合体。
15. The fuel assembly according to claim 1, wherein at least 70% of the total fissile material of said fuel assembly is fissile plutonium.
【請求項16】燃料棒の配列数が9行9列であることを
特徴とする請求項1記載の軽水炉用燃料集合体。
16. The fuel assembly for a light water reactor according to claim 1, wherein the number of fuel rods arranged is 9 rows and 9 columns.
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