JP2000046978A - 燃料集合体 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、可燃性毒物を混入した燃料棒
本数を低減してＭＯＸ装荷率を増大でき、且つ、ＭＯＸ
燃料棒の富化度種類数が少なくても局所出力ピーキング
を平坦化できるＭＯＸ燃料集合体を提供することにあ
る。 【解決手段】チャンネルボックスのジルコニウム基合金
中に可燃性毒物を埋設したＭＯＸ燃料集合体において、
燃料ペレット内部に可燃性毒物を混入することなく、燃
料のペレット富化度及びジルコニウム基合金中の可燃性
毒物配置の関係を適切に設定し、チャネルボックスのコ
ーナ部燃料棒近傍に限定してジルコニウム基合金中に可
燃性毒物を配置する。
本数を低減してＭＯＸ装荷率を増大でき、且つ、ＭＯＸ
燃料棒の富化度種類数が少なくても局所出力ピーキング
を平坦化できるＭＯＸ燃料集合体を提供することにあ
る。 【解決手段】チャンネルボックスのジルコニウム基合金
中に可燃性毒物を埋設したＭＯＸ燃料集合体において、
燃料ペレット内部に可燃性毒物を混入することなく、燃
料のペレット富化度及びジルコニウム基合金中の可燃性
毒物配置の関係を適切に設定し、チャネルボックスのコ
ーナ部燃料棒近傍に限定してジルコニウム基合金中に可
燃性毒物を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉
（以下ＢＷＲと呼ぶ）用の燃料集合体に係わり、特にプ
ルトニウムを混入した燃料棒を有する燃料集合体に関す
るものである。
（以下ＢＷＲと呼ぶ）用の燃料集合体に係わり、特にプ
ルトニウムを混入した燃料棒を有する燃料集合体に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電所の核燃料リサイクルとし
て、再処理によって取り出されたプルトニウムをウラン
と混合させたウラン・プルトニウム混合酸化物燃料（以
下、MOX燃料と呼ぶ）の利用がある。燃料経済性の向上
を図るため、ＭＯＸ燃料の高燃焼度化やＭＯＸ装荷率を
高めるニーズがある。
て、再処理によって取り出されたプルトニウムをウラン
と混合させたウラン・プルトニウム混合酸化物燃料（以
下、MOX燃料と呼ぶ）の利用がある。燃料経済性の向上
を図るため、ＭＯＸ燃料の高燃焼度化やＭＯＸ装荷率を
高めるニーズがある。
【０００３】燃料集合体にＭＯＸ燃料を装填すると、核
分裂性物質であるプルトニウム239やプルトニウム２４
１の熱中性子吸収断面積がウラン２３５より大きいこ
と、プルトニウム２４０による中性子吸収がウラン２３
８より大きいこと等により、ウラン燃料集合体よりも中
性子吸収材の吸収効果が低下したり、中性子のエネルギ
ースペクトルが硬くなる。
分裂性物質であるプルトニウム239やプルトニウム２４
１の熱中性子吸収断面積がウラン２３５より大きいこ
と、プルトニウム２４０による中性子吸収がウラン２３
８より大きいこと等により、ウラン燃料集合体よりも中
性子吸収材の吸収効果が低下したり、中性子のエネルギ
ースペクトルが硬くなる。
【０００４】ＭＯＸ燃料の高燃焼度化を図るために、プ
ルトニウム（Ｐｕ）富化度を増加させて燃料のもつ反応
度を高めると、中性子吸収効果の低下や中性子スペクト
ルの硬化が増す。また、ＭＯＸ装荷率を高めることによ
っても、中性子スペクトがより軟らかいウラン燃料の装
荷率が低下することから、中性子吸収効果の低下や中性
子スペクトルの硬化が増す。
ルトニウム（Ｐｕ）富化度を増加させて燃料のもつ反応
度を高めると、中性子吸収効果の低下や中性子スペクト
ルの硬化が増す。また、ＭＯＸ装荷率を高めることによ
っても、中性子スペクトがより軟らかいウラン燃料の装
荷率が低下することから、中性子吸収効果の低下や中性
子スペクトルの硬化が増す。
【０００５】ＢＷＲにおける反応度制御は、制御棒によ
る反応度抑制効果に加えて、燃料棒にガドリニア等の可
燃性毒物を混入することによる反応度抑制効果が使用さ
れている。従って、高燃焼度化に伴い、燃料のウラン濃
縮度やプルトニウム富化度が増加すると燃料の反応度が
増大するため、反応度を抑制するために可燃性毒物を混
入する燃料棒の本数や可燃性毒物量が増加する傾向にな
る。この傾向は、中性子スペクトルの硬化により可燃性
毒物の中性子吸収効果が低減する効果によっても助長さ
れる。
る反応度抑制効果に加えて、燃料棒にガドリニア等の可
燃性毒物を混入することによる反応度抑制効果が使用さ
れている。従って、高燃焼度化に伴い、燃料のウラン濃
縮度やプルトニウム富化度が増加すると燃料の反応度が
増大するため、反応度を抑制するために可燃性毒物を混
入する燃料棒の本数や可燃性毒物量が増加する傾向にな
る。この傾向は、中性子スペクトルの硬化により可燃性
毒物の中性子吸収効果が低減する効果によっても助長さ
れる。
【０００６】また、ＢＷＲでは、軸方向の上方ほどボイ
ド率が大きく、燃焼が進むにつれてプルトニウムの蓄積
が大きくなるため、軸方向出力分布は燃焼に伴い上方に
歪む傾向がある。中性子スペクトルの硬化が増すと、減
速材である水による中性子の減速効果が悪くなるため、
ボイド率が増加した時の反応度変化であるボイド係数の
負の絶対値が大きくなる。ＢＷＲでは、軸方向にボイド
率分布が生じるため、ボイド係数の負の絶対値の増加に
より、ボイド率の高い炉心上部でボイドによる反応度の
低下量が大きくなるため、軸方向出力分布が下方に歪
み、軸方向の出力ピーキングが大きくなる傾向にある。
ド率が大きく、燃焼が進むにつれてプルトニウムの蓄積
が大きくなるため、軸方向出力分布は燃焼に伴い上方に
歪む傾向がある。中性子スペクトルの硬化が増すと、減
速材である水による中性子の減速効果が悪くなるため、
ボイド率が増加した時の反応度変化であるボイド係数の
負の絶対値が大きくなる。ＢＷＲでは、軸方向にボイド
率分布が生じるため、ボイド係数の負の絶対値の増加に
より、ボイド率の高い炉心上部でボイドによる反応度の
低下量が大きくなるため、軸方向出力分布が下方に歪
み、軸方向の出力ピーキングが大きくなる傾向にある。
【０００７】この軸方向出力分布を制御する技術として
は、ウラン濃縮度やプルトニウム富化度を軸方向に分布
させるものや可燃性毒物を燃料中に混入するあを軸方向
に分布させるものが知られている。ここで、可燃性毒物
とは、運転期間を通じ徐々に燃焼しその物質量が減少し
ていく中性子吸収材のことで、核燃料物質に混ぜて使用
されるガドリニア等がある。
は、ウラン濃縮度やプルトニウム富化度を軸方向に分布
させるものや可燃性毒物を燃料中に混入するあを軸方向
に分布させるものが知られている。ここで、可燃性毒物
とは、運転期間を通じ徐々に燃焼しその物質量が減少し
ていく中性子吸収材のことで、核燃料物質に混ぜて使用
されるガドリニア等がある。
【０００８】可燃性毒物の反応度抑制の様子を図８を用
いて説明する。図８の可燃性毒物の一種であるガドリニ
アを混入した燃料集合体の無限増倍率の燃焼度変化の一
例を示している。一般に、可燃性毒物を混入する燃料棒
の本数を増加させれば、燃焼初期での無限増倍率が低下
する。また、混入する可燃性毒物の濃度を増加させれ
ば、ガドリニアの燃え尽きる時期を遅らせることが可能
になり、その結果、無限増倍率の最大値を抑えることが
可能となる。これらの効果を用いることで、可燃性毒物
の混入濃度とそれが混入した燃焼棒の本数の組み合わせ
により、炉心の余剰反応度や軸方向出力分布を適切に制
御することが可能となる。
いて説明する。図８の可燃性毒物の一種であるガドリニ
アを混入した燃料集合体の無限増倍率の燃焼度変化の一
例を示している。一般に、可燃性毒物を混入する燃料棒
の本数を増加させれば、燃焼初期での無限増倍率が低下
する。また、混入する可燃性毒物の濃度を増加させれ
ば、ガドリニアの燃え尽きる時期を遅らせることが可能
になり、その結果、無限増倍率の最大値を抑えることが
可能となる。これらの効果を用いることで、可燃性毒物
の混入濃度とそれが混入した燃焼棒の本数の組み合わせ
により、炉心の余剰反応度や軸方向出力分布を適切に制
御することが可能となる。
【０００９】ＭＯＸ燃料集合体の場合、ＭＯＸ燃料棒に
おいてガドリニア等の司燃性毒物を混入することは、燃
料の成型が複雑になるため、ウラン燃料棒にのみガドリ
ニア等の可燃性毒物を混入することを考えると、高燃焼
度化等に伴い可燃性毒物を混入した燃料棒本数が増加す
るとＭＯＸ装荷率が低下することになる。
おいてガドリニア等の司燃性毒物を混入することは、燃
料の成型が複雑になるため、ウラン燃料棒にのみガドリ
ニア等の可燃性毒物を混入することを考えると、高燃焼
度化等に伴い可燃性毒物を混入した燃料棒本数が増加す
るとＭＯＸ装荷率が低下することになる。
【００１０】また、ＭＯＸ燃料棒においてプルトニウム
富化度を軸方向に分布させることによっても、燃料の成
型が複雑になるため、ＭＯＸ燃料棒のプルトニウム富化
度は軸方向に一様とすることが望ましい。従って、ＭＯ
Ｘ燃料集合体の反応度や軸方向出力分布の制御のために
は、ガドリニアを含有したウラン燃料棒において軸方向
にウラン濃縮度を分布させた設計やガドリニア濃度を分
布させた設計が用いられる。
富化度を軸方向に分布させることによっても、燃料の成
型が複雑になるため、ＭＯＸ燃料棒のプルトニウム富化
度は軸方向に一様とすることが望ましい。従って、ＭＯ
Ｘ燃料集合体の反応度や軸方向出力分布の制御のために
は、ガドリニアを含有したウラン燃料棒において軸方向
にウラン濃縮度を分布させた設計やガドリニア濃度を分
布させた設計が用いられる。
【００１１】以上のような、軸方向のウラン濃縮度分布
を使用した例としては、特開昭53−40181 号公報に、軸
方向に２領域を設けた燃料集合体が記載されている。ま
た、ＭＯＸ燃料集合体でガドリニアを含有したウラン燃
料棒において軸方向のウラン濃縮度分布やガドリニア濃
度分布を使用した例が、特開昭63−108294号公報に記載
されている。
を使用した例としては、特開昭53−40181 号公報に、軸
方向に２領域を設けた燃料集合体が記載されている。ま
た、ＭＯＸ燃料集合体でガドリニアを含有したウラン燃
料棒において軸方向のウラン濃縮度分布やガドリニア濃
度分布を使用した例が、特開昭63−108294号公報に記載
されている。
【００１２】しかしながら、プルトニウム富化度やＭＯ
Ｘ装荷率を増加させると、可燃性毒物を含有したウラン
燃料棒も増加しなければならなくなるため、ＭＯＸ装荷
率の点で損失が生じる。また、プルトニウム富化度の異
なるＭＯＸ燃料棒を燃料集合体内で分布させることは、
燃料の成型が複雑になるため、ＭＯＸ燃料棒のプルトニ
ウム富化度は燃料集合体内で一様とすることが望まし
い。
Ｘ装荷率を増加させると、可燃性毒物を含有したウラン
燃料棒も増加しなければならなくなるため、ＭＯＸ装荷
率の点で損失が生じる。また、プルトニウム富化度の異
なるＭＯＸ燃料棒を燃料集合体内で分布させることは、
燃料の成型が複雑になるため、ＭＯＸ燃料棒のプルトニ
ウム富化度は燃料集合体内で一様とすることが望まし
い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可燃
性毒物を混入した燃料棒の本数を低減してＭＯＸ装荷率
を増大でき、且つ、ＭＯＸ燃料棒の富化度種類数が少な
くても局所出力ピーキングを平坦化できるＭＯＸ燃料集
合体を提供することにある。
性毒物を混入した燃料棒の本数を低減してＭＯＸ装荷率
を増大でき、且つ、ＭＯＸ燃料棒の富化度種類数が少な
くても局所出力ピーキングを平坦化できるＭＯＸ燃料集
合体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、チャンネル
ボックスのジルコニウム基合金中に可燃性毒物を埋設し
たＭＯＸ燃料集合体において、燃料ペレットに可燃性毒
物を混入することなく、燃料の富化度及びジルコニウム
基合金中の可燃性毒物の配置の関係を適切に設定するこ
とにより解決できる。即ち、ＢＷＲにおいては、燃料集
合体の周囲に水ギャップが存在し、外周部（特にコーナ
部）に位置する燃料棒の出力が高くなるため、チャンネ
ルボックスのうち、最外層コーナ部の燃料棒近傍に限定
して可燃性毒物を埋設する。このような可燃性毒物の配
置により、燃料棒に含有される可燃性毒物量を低減でき
ると共に、燃料集合体内の燃料棒出力分布である局所出
力ピーキング分布の平坦化を少ない富化度種類数で達成
できる。
ボックスのジルコニウム基合金中に可燃性毒物を埋設し
たＭＯＸ燃料集合体において、燃料ペレットに可燃性毒
物を混入することなく、燃料の富化度及びジルコニウム
基合金中の可燃性毒物の配置の関係を適切に設定するこ
とにより解決できる。即ち、ＢＷＲにおいては、燃料集
合体の周囲に水ギャップが存在し、外周部（特にコーナ
部）に位置する燃料棒の出力が高くなるため、チャンネ
ルボックスのうち、最外層コーナ部の燃料棒近傍に限定
して可燃性毒物を埋設する。このような可燃性毒物の配
置により、燃料棒に含有される可燃性毒物量を低減でき
ると共に、燃料集合体内の燃料棒出力分布である局所出
力ピーキング分布の平坦化を少ない富化度種類数で達成
できる。
【００１５】可燃性毒物としてガドリニウムを使用した
場合に、上記のような燃料の富化度及びジルコニウム基
合金中の可燃性毒物の配置関係のうち、富化度低減の観
点から有効な代表的な組み合わせとしては、局所出力ピ
ーキング分布においてコーナ部が特に高いことを考慮す
ると、以下がある。
場合に、上記のような燃料の富化度及びジルコニウム基
合金中の可燃性毒物の配置関係のうち、富化度低減の観
点から有効な代表的な組み合わせとしては、局所出力ピ
ーキング分布においてコーナ部が特に高いことを考慮す
ると、以下がある。
【００１６】（１）燃料棒のウラン濃縮度またはプルト
ニウム富化度が１種類であり、且つ、チャンネルボック
ス内の可燃性毒物の埋設位置が、燃料集合体の最外層の
燃料棒のうちコーナの燃料棒とこれに隣接する燃料棒の
近傍に限定されている。
ニウム富化度が１種類であり、且つ、チャンネルボック
ス内の可燃性毒物の埋設位置が、燃料集合体の最外層の
燃料棒のうちコーナの燃料棒とこれに隣接する燃料棒の
近傍に限定されている。
【００１７】（２）燃料棒のウラン濃縮度またはプルト
ニウム富化度が２種類であり、且つ、チャンネルボック
ス内の可燃性毒物の埋設位置が、燃料集合体の最外層の
燃料棒のうちコーナから２番目と３番目の燃料棒の近傍
に限定されている。
ニウム富化度が２種類であり、且つ、チャンネルボック
ス内の可燃性毒物の埋設位置が、燃料集合体の最外層の
燃料棒のうちコーナから２番目と３番目の燃料棒の近傍
に限定されている。
【００１８】可燃性毒物としてガドリニウムを使用した
場合、燃料にガドリニウムが含有されない場合のチャン
ネルボックスに埋設されるガドリニウムの量が、チャン
ネルボックスにガドリニウムが含有されない場合の燃料
に含有されるガドリニウムの所要量と約１０％以内で一
致する。
場合、燃料にガドリニウムが含有されない場合のチャン
ネルボックスに埋設されるガドリニウムの量が、チャン
ネルボックスにガドリニウムが含有されない場合の燃料
に含有されるガドリニウムの所要量と約１０％以内で一
致する。
【００１９】上記（１）の場合について、ガドリニウム
の埋設がある場合とない場合における燃料集合体の反応
度及び局所出力ピーキングの変化の様子を図６に示す。
の埋設がある場合とない場合における燃料集合体の反応
度及び局所出力ピーキングの変化の様子を図６に示す。
【００２０】また、軸方向の出力分布を制御して出力ピ
ーキングを低減するためには、チャンネルボックスに埋
設された可燃性毒物の量を軸方向に変え、燃料の軸方向
に反応度分布を持たせることが有効である。この際、軸
方向において燃料集合体の燃料有効部（燃料ペレットが
充填されている部分）よりも上方又は下方に位置するチ
ャンネルボックスの部分には可燃性毒物を埋設しなくて
も良い。さらに、燃料有効部のうち天燃ウランが装荷さ
れている領域に軸方向で対応するチャンネルボックスの
部分には可燃性毒物を含ませないことも可能である。軸
方向の反応度分布としては、下方で中性子スペクトルが
柔らかく可燃性毒物の燃焼が速いため、軸方向の可燃性
毒物の濃度を上方より下方で高くすることで、出力ピー
キングの平坦化が図れる。
ーキングを低減するためには、チャンネルボックスに埋
設された可燃性毒物の量を軸方向に変え、燃料の軸方向
に反応度分布を持たせることが有効である。この際、軸
方向において燃料集合体の燃料有効部（燃料ペレットが
充填されている部分）よりも上方又は下方に位置するチ
ャンネルボックスの部分には可燃性毒物を埋設しなくて
も良い。さらに、燃料有効部のうち天燃ウランが装荷さ
れている領域に軸方向で対応するチャンネルボックスの
部分には可燃性毒物を含ませないことも可能である。軸
方向の反応度分布としては、下方で中性子スペクトルが
柔らかく可燃性毒物の燃焼が速いため、軸方向の可燃性
毒物の濃度を上方より下方で高くすることで、出力ピー
キングの平坦化が図れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を記載す
る。
る。
【００２２】（実施例１）本発明による燃料集合体の第
１実施例を図１及び図７を用いて説明する。図１は第１
実施例の概略横断面図、図７はその概略縦断面図であ
る。燃料集合体１１は、燃料棒１２，チャンネルボック
ス１３，ウォータロッド１４，上部タイプレート１５，
下部タイプレート１６及び燃料スペーサ１７などからな
っている。燃料棒１２及びウォータロッド１４の上端部
及び下端部は、上部タイプレート１５及び下部タイプレ
ート１６で保持される。スペーサ１７は、燃料棒１２の
軸方向の複数箇所に配置され、燃料棒１２及びウォータ
ロッド１４の相互の間隙を適切な状態に保持している。
チャンネルボックス１３は、上部タイプレート１５に取
付けられ、スペーサ１７で保持された燃料棒１２の束の
外周を取り囲んでいる。十字型の制御棒１８は、チャン
ネルボックス１３に隣接する。燃料棒１２はガドリニア
を含有しないＭＯＸ燃料棒で、上部端栓及び下部端栓に
より両端を密封された被覆管内に多数のＭＯＸ燃料ペレ
ットを充填したものである。
１実施例を図１及び図７を用いて説明する。図１は第１
実施例の概略横断面図、図７はその概略縦断面図であ
る。燃料集合体１１は、燃料棒１２，チャンネルボック
ス１３，ウォータロッド１４，上部タイプレート１５，
下部タイプレート１６及び燃料スペーサ１７などからな
っている。燃料棒１２及びウォータロッド１４の上端部
及び下端部は、上部タイプレート１５及び下部タイプレ
ート１６で保持される。スペーサ１７は、燃料棒１２の
軸方向の複数箇所に配置され、燃料棒１２及びウォータ
ロッド１４の相互の間隙を適切な状態に保持している。
チャンネルボックス１３は、上部タイプレート１５に取
付けられ、スペーサ１７で保持された燃料棒１２の束の
外周を取り囲んでいる。十字型の制御棒１８は、チャン
ネルボックス１３に隣接する。燃料棒１２はガドリニア
を含有しないＭＯＸ燃料棒で、上部端栓及び下部端栓に
より両端を密封された被覆管内に多数のＭＯＸ燃料ペレ
ットを充填したものである。
【００２３】本実施例における正方格子状の燃料棒配列
は、９行９列である。燃料棒１２は、燃料有効長（燃料
有効部の長さ）が相対的に長い長尺燃料棒１と燃料有効
長が相対的に短い短尺燃料棒２とからなる。図２に示す
ように、短尺燃料棒２の燃料有効部の長さは、長尺燃料
棒１の燃料有効部の下端からその燃料有効長の１５／２
３の範囲に対応しており、両燃料棒ともに一様なＰｕ富
化度Ａを有する。８本の短尺燃料棒２が、燃料棒配列に
おける外側から２層目の４つのコーナ及び４つの各辺の
中央位置にそれぞれ設けられている。
は、９行９列である。燃料棒１２は、燃料有効長（燃料
有効部の長さ）が相対的に長い長尺燃料棒１と燃料有効
長が相対的に短い短尺燃料棒２とからなる。図２に示す
ように、短尺燃料棒２の燃料有効部の長さは、長尺燃料
棒１の燃料有効部の下端からその燃料有効長の１５／２
３の範囲に対応しており、両燃料棒ともに一様なＰｕ富
化度Ａを有する。８本の短尺燃料棒２が、燃料棒配列に
おける外側から２層目の４つのコーナ及び４つの各辺の
中央位置にそれぞれ設けられている。
【００２４】ＭＯＸ燃料ペレットは、燃料物質であるＰ
ｕＯ2及び燃料母材であるＵＯ2にて構成され、核分裂性
物質である239Ｐｕ，241Ｐｕ及び235Ｕ を含んでいる。
スプリングが被覆管内のガスプレナム領域に配置され、
燃料ペレットを上下方向に押圧している。ウォータロッ
ド１４は、中央部の７本の燃料棒が配置可能な領域に２
本配置されており、その内部を沸騰しない冷却水が通過
するようになっている。
ｕＯ2及び燃料母材であるＵＯ2にて構成され、核分裂性
物質である239Ｐｕ，241Ｐｕ及び235Ｕ を含んでいる。
スプリングが被覆管内のガスプレナム領域に配置され、
燃料ペレットを上下方向に押圧している。ウォータロッ
ド１４は、中央部の７本の燃料棒が配置可能な領域に２
本配置されており、その内部を沸騰しない冷却水が通過
するようになっている。
【００２５】本実施例におけるチャンネルボックス１３
はジルコニウム基合金材を母材として、ガドリニウム部
材２０をチャンネルボックスの４つのコーナ部に埋設し
ている。ガドリニウム部材２０は、図１に示すように、
燃料集合体の最外層の燃料棒のうちコーナの燃料棒及び
これに隣接する燃料棒の近傍に限定した８ヵ所に埋設さ
れている。また、軸方向においては、図２に示すよう
に、長尺燃料棒１の燃料有効部に対応する位置に、ガド
リニア濃度（Ｇｄ濃度）Ｘのガドリニアを一様に埋設し
ている。このようにして、本実施例では、全体の富化度
種類数を１種類とし、短尺燃料棒２のＰｕ富化度も長尺
燃料棒１のＰｕ富化度に一致させている。本実施例によ
れば、燃料棒にガドリニアを混入しない分ＭＯＸ装荷率
を増大できる。また、ガドリニウム部材２０をチャンネ
ルボックスのコーナ部に限定して埋設したことにより、
１種類という少ない富化度種類数で局所出力ピーキング
を平坦化できる。
はジルコニウム基合金材を母材として、ガドリニウム部
材２０をチャンネルボックスの４つのコーナ部に埋設し
ている。ガドリニウム部材２０は、図１に示すように、
燃料集合体の最外層の燃料棒のうちコーナの燃料棒及び
これに隣接する燃料棒の近傍に限定した８ヵ所に埋設さ
れている。また、軸方向においては、図２に示すよう
に、長尺燃料棒１の燃料有効部に対応する位置に、ガド
リニア濃度（Ｇｄ濃度）Ｘのガドリニアを一様に埋設し
ている。このようにして、本実施例では、全体の富化度
種類数を１種類とし、短尺燃料棒２のＰｕ富化度も長尺
燃料棒１のＰｕ富化度に一致させている。本実施例によ
れば、燃料棒にガドリニアを混入しない分ＭＯＸ装荷率
を増大できる。また、ガドリニウム部材２０をチャンネ
ルボックスのコーナ部に限定して埋設したことにより、
１種類という少ない富化度種類数で局所出力ピーキング
を平坦化できる。
【００２６】（実施例２）本発明による燃料集合体の第
２実施例を図３に示す。本実施例が第１実施例と異なる
点は、燃料棒１２の種類と、ガドリニウム部材２０の埋
設位置である。
２実施例を図３に示す。本実施例が第１実施例と異なる
点は、燃料棒１２の種類と、ガドリニウム部材２０の埋
設位置である。
【００２７】チャンネルボックス１３はジルコニウム基
合金材を母材としてガドリニウム部材２０をチャンネル
ボックスの４つのコーナ部近傍に埋設している。ガドリ
ニウム部材２０は、図３に示すように、燃料集合体の最
外層の燃料棒のうちコーナから２番目と３番目の燃料棒
の近傍に限定した８ヶ所に埋設されている。軸方向のガ
ドリニア分布は図４に示すように第１実施例と同じであ
る。
合金材を母材としてガドリニウム部材２０をチャンネル
ボックスの４つのコーナ部近傍に埋設している。ガドリ
ニウム部材２０は、図３に示すように、燃料集合体の最
外層の燃料棒のうちコーナから２番目と３番目の燃料棒
の近傍に限定した８ヶ所に埋設されている。軸方向のガ
ドリニア分布は図４に示すように第１実施例と同じであ
る。
【００２８】燃料棒１２はガドリニアを含有しないＭＯ
Ｘ燃料棒で、図４に示すように、長尺燃料棒１及び３
と、短尺燃料棒２からなる。長尺燃料棒１と短尺燃料棒
２のＰｕ富化度はＡで軸方向に一様となっており、長尺
燃料棒３のＰｕ富化度はＢで軸方向に一様となってい
る。Ｐｕ富化度の大小関係はＡ＞Ｂである。本実施例
は、図１の第１実施例において、最外層のコーナの４つ
の燃料棒を長尺燃料棒３に置き換えた構成である。
Ｘ燃料棒で、図４に示すように、長尺燃料棒１及び３
と、短尺燃料棒２からなる。長尺燃料棒１と短尺燃料棒
２のＰｕ富化度はＡで軸方向に一様となっており、長尺
燃料棒３のＰｕ富化度はＢで軸方向に一様となってい
る。Ｐｕ富化度の大小関係はＡ＞Ｂである。本実施例
は、図１の第１実施例において、最外層のコーナの４つ
の燃料棒を長尺燃料棒３に置き換えた構成である。
【００２９】本実施例では、全体の富化度種類数を２種
類とし、短尺燃料棒２のＰｕ富化度を長尺燃料棒１のＰ
ｕ富化度に一致させている。
類とし、短尺燃料棒２のＰｕ富化度を長尺燃料棒１のＰ
ｕ富化度に一致させている。
【００３０】本実施例でも、第１実施例と同様に、ＭＯ
Ｘ装荷率を増大でき、少ない富化度種類数で局所出力ピ
ーキングを平坦化できる。更に、本実施例では、最外層
コーナの燃料棒のＰｕ富化度を第１実施例よりも低くし
たことにより、第１実施例よりも局所出力ピーキングの
平坦化をより効果的に図ることができる。
Ｘ装荷率を増大でき、少ない富化度種類数で局所出力ピ
ーキングを平坦化できる。更に、本実施例では、最外層
コーナの燃料棒のＰｕ富化度を第１実施例よりも低くし
たことにより、第１実施例よりも局所出力ピーキングの
平坦化をより効果的に図ることができる。
【００３１】（実施例３）本発明による燃料集合体の第
３実施例を図５に示す。本実施例は、燃料集合体の横断
面の構成は図１の第１実施例と同じで、チャンネルボッ
クス１３内に埋設するガドリニウム部材２０のＧｄ濃度
を軸方向に分布させたことが第１実施例と異なる。ガド
リニウム部材２０の埋設位置も第１実施例と同じであ
る。
３実施例を図５に示す。本実施例は、燃料集合体の横断
面の構成は図１の第１実施例と同じで、チャンネルボッ
クス１３内に埋設するガドリニウム部材２０のＧｄ濃度
を軸方向に分布させたことが第１実施例と異なる。ガド
リニウム部材２０の埋設位置も第１実施例と同じであ
る。
【００３２】ガドリニウム部材２０の軸方向埋設位置
は、図５に示すように、長尺燃料棒１の燃料有効長と一
致させている。ガドリニウム部材２０中のＧｄ濃度は、
長尺燃料棒１の燃料有効部の下端からその燃料有効長の
１５／２３の範囲がＸで、その上方がＹである。ここ
で、Ｘ＞Ｙとしている。長尺燃料棒１の燃料有効長の１
５／２３の位置は短尺燃料棒２の燃料有効部の上端と一
致している。即ち、短尺燃料棒２の燃料有効部に対応す
る位置のＧｄ濃度をＸにして、その上方のＹよりも高く
している。
は、図５に示すように、長尺燃料棒１の燃料有効長と一
致させている。ガドリニウム部材２０中のＧｄ濃度は、
長尺燃料棒１の燃料有効部の下端からその燃料有効長の
１５／２３の範囲がＸで、その上方がＹである。ここ
で、Ｘ＞Ｙとしている。長尺燃料棒１の燃料有効長の１
５／２３の位置は短尺燃料棒２の燃料有効部の上端と一
致している。即ち、短尺燃料棒２の燃料有効部に対応す
る位置のＧｄ濃度をＸにして、その上方のＹよりも高く
している。
【００３３】本実施例でも、第１実施例と同様に、ＭＯ
Ｘ装荷率を増大でき、少ない富化度種類数で局所出力ピ
ーキングを平坦化できる。更に、本実施例では、軸方向
下方のＧｄ濃度を上方よりも高くしたことにより、軸方
向の出力ピーキングの平坦化を図れる。
Ｘ装荷率を増大でき、少ない富化度種類数で局所出力ピ
ーキングを平坦化できる。更に、本実施例では、軸方向
下方のＧｄ濃度を上方よりも高くしたことにより、軸方
向の出力ピーキングの平坦化を図れる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、ＭＯＸ燃料集合体にお
いて、可燃性毒物入り燃料棒の数を減らしてＭＯＸ装荷
率を増大できると共に、少ない富化度種類数で局所出力
ピーキングを平坦化できる。
いて、可燃性毒物入り燃料棒の数を減らしてＭＯＸ装荷
率を増大できると共に、少ない富化度種類数で局所出力
ピーキングを平坦化できる。
【図１】本発明による燃料集合体の第１実施例の横断面
図。
図。
【図２】第１実施例の燃料棒の軸方向富化度分布を示す
図。
図。
【図３】本発明による燃料集合体の第２実施例の横断面
図。
図。
【図４】第２実施例の燃料棒の軸方向富化度分布を示す
図。
図。
【図５】本発明による燃料集合体の第３実施例の燃料棒
の軸方向富化度分布を示す図。
の軸方向富化度分布を示す図。
【図６】ガドリニウム部材の効果を示す図。
【図７】本発明による燃料集合体の概略縦断面図。
【図８】可燃性毒物の反応度抑制効果の説明図。
１，３…長尺燃料棒、２…短尺燃料棒、１１…燃料集合
体、１２…燃料棒、１３…チャンネルボックス、１４…
ウォータロッド、１５…上部タイプレート、１６…下部
タイプレート、１７…スペーサ、１８…制御棒、２０…
ガドリニウム部材。
体、１２…燃料棒、１３…チャンネルボックス、１４…
ウォータロッド、１５…上部タイプレート、１６…下部
タイプレート、１７…スペーサ、１８…制御棒、２０…
ガドリニウム部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｃ 3/30 Ｘ (72)発明者 笹川 勝 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 堂元 昇 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】ウラン又はプルトニウムを含有する複数の
燃料棒を正方格子状に配列した燃料棒束と、該燃料棒束
を囲み可燃性毒物を埋設したチャンネルボックスとを備
えた燃料集合体において、 前記燃料棒のウラン濃縮度またはプラトニウム富化度が
２種類以下であり、且つ、チャンネルボックス内の可燃
性毒物の埋設位置が、燃料集合体の最外層のコーナ部の
燃料棒近傍に限定されていることを特徴とする燃料集合
体。 - 【請求項２】請求項１の燃料集合体において、前記燃料
棒のウラン濃縮度またはプルトニウム富化度が１種類で
あり、且つ、チャンネルボックス内の可燃性毒物の埋設
位置が、燃料集合体の最外層の燃料棒のうちコーナの燃
料棒とこれに隣接する燃料棒の近傍に限定されているこ
とを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項３】請求項１の燃料集合体において、前記燃料
棒のウラン濃縮度またはプルトニウム富化度が２種類で
あり、且つ、可燃性毒物の埋設位置が、燃料集合体の最
外層の燃料棒のうちコーナから２番目と３番目の燃料棒
の近傍に限定されていることを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項４】請求項３の燃料集合体において、前記２種
類のウラン濃縮度またはプルトニウム富化度のうち低い
方の１種類の燃料棒が燃料集合体のコーナ部に限定して
配置されていることを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項５】請求項１乃至請求項４の何れかの燃料集合
体において、前記チャンネルボックスに埋設された可燃
性毒物がガドリニウムであることを特徴とする燃料集合
体。 - 【請求項６】請求項１乃至請求項４の何れかの燃料集合
体において、前記燃料棒の配列が９行９列であることを
特徴とする燃料集合体。 - 【請求項７】請求項６の燃料集合体において、前記ウラ
ン又はプルトニウムを含有する燃料棒がガドリニウムを
含有しないことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項８】請求項１乃至請求項７の何れかの燃料集合
体において、前記チャンネルボックスに埋設された可燃
性毒物の濃度が軸方向の下部の方が上部よりも高いこと
を特徴とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10215126A JP2000046978A (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10215126A JP2000046978A (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046978A true JP2000046978A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16667167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10215126A Pending JP2000046978A (ja) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000046978A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7542839B2 (en) | 2002-03-15 | 2009-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Method for selecting the operating state of a cruise control system for motor vehicles |
| CN104700905A (zh) * | 2015-02-17 | 2015-06-10 | 上海核工程研究设计院 | 一种载硼整体型和离散型组合可燃毒物燃料组件 |
| CN109585038A (zh) * | 2017-09-28 | 2019-04-05 | 华龙国际核电技术有限公司 | 一种可燃毒物组件和堆芯 |
-
1998
- 1998-07-30 JP JP10215126A patent/JP2000046978A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7542839B2 (en) | 2002-03-15 | 2009-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Method for selecting the operating state of a cruise control system for motor vehicles |
| CN104700905A (zh) * | 2015-02-17 | 2015-06-10 | 上海核工程研究设计院 | 一种载硼整体型和离散型组合可燃毒物燃料组件 |
| CN109585038A (zh) * | 2017-09-28 | 2019-04-05 | 华龙国际核电技术有限公司 | 一种可燃毒物组件和堆芯 |
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Legal Events
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