JP2000314792A - Initial loading reactor core, and fuel assembly - Google Patents

Initial loading reactor core, and fuel assembly

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JP2000314792A
JP2000314792A JP11123800A JP12380099A JP2000314792A JP 2000314792 A JP2000314792 A JP 2000314792A JP 11123800 A JP11123800 A JP 11123800A JP 12380099 A JP12380099 A JP 12380099A JP 2000314792 A JP2000314792 A JP 2000314792A
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JP
Japan
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fuel
enrichment
core
average
difference
Prior art date
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JP11123800A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiko Kanda
亜紀子 神田
Katsumasa Haikawa
勝正 配川
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an initial loading reactor core capable of flattening an axial-directional output distribution to satisfy a thermal characteristic, by setting an enrichment difference to a proper value relating to a fuel of low enrichment, and provide a fuel assembly loaded onto the initial loading reactor core. SOLUTION: Many kinds of fuel assemblies arranged with plural fuel rods in each inside, and different in enrichment are plurally loaded in an initial loading reactor core. In the initial loading reactor core, a fuel A of low average enrichment out of the fuel assemblies is made to have a difference of 0.5 wt.% or more and 1.0 wt.% or less of between uranium average enrichments in its upper part and its lower part, excepting a neutral uranium portion. For example, the difference in the uranium average enrichment is 0.8 wt.% between an upper fuel region 42 and a lower fuel region 4, to satisfy the range within 0.5 wt.% or more and 1.0 wt.% or less.

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、沸騰水型原子炉の
初装荷炉心、及び該初装荷炉心に装荷される燃料集合体
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an initially loaded core of a boiling water reactor, and a fuel assembly loaded in the initially loaded core.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、軽水炉型原子炉においては、水
は冷却材としてだけでなく、中性子の減速材としても重
要な役割を担っている。沸騰水型原子炉では、炉心内部
での沸騰に起因するボイドが軸方向に分布しており、炉
心上部にいくに従ってボイドの割合が増加している。軽
水炉型原子炉ではボイド率が高いと反応が抑制される設
計になっているので、炉心平均の軸方向出力分布は炉心
下部の方が上部に比べて膨らむ傾向にある。そこで、例
えば特開昭55−47490号公報には、燃料集合体の
軸方向に垂直な面内でのウラン平均濃縮度に差を設け
て、軸方向の出力分布を平坦化する方法が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Generally, in a light water reactor, water plays an important role not only as a coolant but also as a neutron moderator. In a boiling water reactor, voids due to boiling inside the core are distributed in the axial direction, and the proportion of voids increases toward the upper part of the core. Since a light water reactor is designed to suppress the reaction when the void fraction is high, the axial power distribution of the core average tends to expand in the lower part of the core compared to the upper part. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-47490 proposes a method of flattening the axial power distribution by providing a difference in the uranium average enrichment in a plane perpendicular to the axial direction of the fuel assembly. ing.

【0003】また、上記公報にはこの他にも、軸に垂直
な面内での平均濃縮度はほとんど同じとし、燃料集合体
の上部と下部で濃縮度分布を変化させて軸方向の出力分
布を平坦化する方法も提案されている。
[0003] In addition, the above publication discloses that the average enrichment in a plane perpendicular to the axis is almost the same, and the enrichment distribution is changed between the upper and lower parts of the fuel assembly to obtain an axial power distribution. Has been proposed.

【0004】図8は、濃縮度多種類の初装荷炉心におけ
る、低濃縮度燃料及び高濃縮度燃料の軸方向に沿った濃
縮度分布を示しており、図の上方が炉心上部、下方が炉
心下部である。低濃縮度燃料及び高濃縮度燃料は、炉心
上方から下方の間がいくつかの燃料領域に分割されてお
り、燃料領域51,55,56及び60は天然ウランが
使用されており、その濃縮度は0.71wt%である。ま
た低濃縮度燃料では燃料領域52,53,54の濃縮度
はそれぞれ2.3wt%,2.2wt%,2.0wt%であり、
高濃縮度燃料では燃料領域57,58,59の濃縮度は
それぞれ4.2wt%,4.2wt%,4.1wt%である。そ
して、低濃縮度燃料の上部と下部では濃縮度差(天然ウ
ラン部分を除く)は、最大で0.3wt%(領域52と領
域54の濃縮度差)となっている。高濃縮度燃料の上部
と下部では濃縮度差(天然ウラン部分を除く)は、0.
1wt%(領域57,58と領域59の濃縮度差)となっ
ている。
[0004] Fig. 8 shows the enrichment distribution along the axial direction of low-enrichment fuel and high-enrichment fuel in an initially loaded core having various enrichments. The upper part of the figure shows the upper part of the core, and the lower part shows the core. At the bottom. The low-enrichment fuel and the high-enrichment fuel are divided into several fuel regions between the upper part and the lower part of the core, and the fuel regions 51, 55, 56, and 60 use natural uranium, and the enrichment is Is 0.71% by weight. In the low-enrichment fuels, the enrichments of the fuel regions 52, 53, and 54 are 2.3 wt%, 2.2 wt%, and 2.0 wt%, respectively.
In the case of the high enrichment fuel, the enrichment of the fuel regions 57, 58, and 59 is 4.2 wt%, 4.2 wt%, and 4.1 wt%, respectively. The enrichment difference (excluding the natural uranium portion) between the upper part and the lower part of the low-enrichment fuel is 0.3 wt% at maximum (the enrichment difference between the region 52 and the region 54). The difference in enrichment (excluding the natural uranium portion) between the upper and lower parts of the high enrichment fuel is 0.
It is 1 wt% (concentration difference between the areas 57 and 58 and the area 59).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】初装荷炉心の経済性を
向上させるためには、取出燃焼度を増加させる必要があ
るが、この取出燃焼度を増加させるには、炉心の平均濃
縮度を高めることが必要である。
In order to improve the economy of the initially loaded core, it is necessary to increase the discharge burnup. To increase the discharge burnup, the average enrichment of the core must be increased. It is necessary.

【0006】しかしながら、上述したように、従来の初
装荷炉心では低濃縮度燃料の上部と下部との濃縮度差が
最大で0.3wt%と小さいために、高燃焼度化を目指し
て平均濃縮度を高めると、燃焼初期において軸方向出力
分布が下膨らみになる傾向が更に大きくなり、熱的特性
が厳しくなるという問題がある。
However, as described above, in the conventional initially loaded core, since the enrichment difference between the upper and lower parts of the low enrichment fuel is as small as 0.3 wt% at the maximum, the average enrichment is aimed at high burnup. If the degree is increased, the tendency of the axial power distribution to swell downward in the early stage of combustion is further increased, and there is a problem that thermal characteristics become severe.

【0007】本発明の課題は、低濃縮度燃料について濃
縮度差を適正値に設定することにより、軸方向の出力分
布を平坦化して、熱的特性を満足することが可能な初装
荷炉心、及び該初装荷炉心に装荷される燃料集合体を提
供することである。
An object of the present invention is to set an enrichment difference to an appropriate value for a low enrichment fuel, thereby flattening the axial power distribution and satisfying the thermal characteristics, And a fuel assembly to be loaded into the initially loaded core.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、内部に複数の燃料棒が配列され且つ濃縮
度が異なる多種類の燃料集合体を、複数装荷して構成さ
れた初装荷炉心において、前記燃料集合体のうちで平均
濃縮度が最も低い燃料集合体は、軸方向に垂直な面内で
のウラン平均濃縮度の差が、天然ウラン部分を除いて、
上部と下部で0.5wt%以上1.0wt%以下であることを
特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of fuel assemblies having a plurality of fuel rods arranged therein and having different enrichments loaded therein. In the initially loaded core, the fuel assembly having the lowest average enrichment among the fuel assemblies has a difference in uranium average enrichment in a plane perpendicular to the axial direction, except for a natural uranium portion,
The upper and lower portions are characterized in that the content is 0.5 wt% or more and 1.0 wt% or less.

【0009】また、本発明は、上記と同様な構成の初装
荷炉心において、前記燃料集合体のうちで平均濃縮度が
最も低い燃料集合体は、軸方向に垂直な面内でのウラン
平均濃縮度の差が、天然ウラン部分を除いて、軸方向に
沿って最も高い所と最も低い所で0.5wt%以上1.0wt
%以下であることを特徴としている。
Further, the present invention provides an initially loaded core having the same configuration as described above, wherein the fuel assembly having the lowest average enrichment among the fuel assemblies is characterized by an average uranium enrichment in a plane perpendicular to the axial direction. Except for natural uranium, the difference between the highest and lowest points along the axial direction is 0.5 wt% or more and 1.0 wt%.
% Or less.

【0010】初装荷炉心を構成する燃料集合体のうち、
平均濃縮度が最も低い燃料集合体について、ウラン平均
濃縮度の差を0.5wt%以上1.0wt%以下とすると、以
下の作用により軸方向出力分布を平坦化することができ
る。
[0010] Of the fuel assemblies constituting the initially loaded core,
When the difference in the average uranium enrichment of the fuel assembly having the lowest average enrichment is 0.5 wt% or more and 1.0 wt% or less, the axial power distribution can be flattened by the following operation.

【0011】図7は、燃料集合体の上下濃縮度差と軸方
向ピーキング係数との関係を示している。軸方向ピーキ
ング係数とは、炉心軸方向出力の最大値(相対値)を示
す。熱的制限値を満足するために必要なピーキング係数
の上限値は1.40であり、この条件を満足するには、
上下濃縮度差を0.5wt%以上1.0wt%以下とする必要
がある。
FIG. 7 shows the relationship between the difference between the upper and lower enrichment of the fuel assembly and the axial peaking coefficient. The axial peaking coefficient indicates the maximum value (relative value) of the core axial power. The upper limit of the peaking coefficient required to satisfy the thermal limit is 1.40. To satisfy this condition,
It is necessary that the difference between the upper and lower enrichment degrees is 0.5 wt% or more and 1.0 wt% or less.

【0012】炉心平均濃縮度を高めるには、高濃縮度燃
料の軸方向濃縮度差はできるだけ小さい方が良いため、
低濃縮度燃料の上部の濃縮度を従来よりも増加すること
により、炉心軸方向出力分布を平坦化することができ
る。よって、低濃縮度燃料の上下濃縮度差を0.5wt%
以上1.0wt%以下とすることで、軸方向出力を平坦化
することができ、熱的制限値を満足することができる。
In order to increase the core average enrichment, the axial enrichment difference of the high enrichment fuel should be as small as possible.
By increasing the enrichment in the upper part of the low enrichment fuel more than before, the power distribution in the axial direction of the core can be flattened. Therefore, the difference between the upper and lower enrichment of the low enrichment fuel is 0.5 wt%.
By setting the content to 1.0 wt% or less, the output in the axial direction can be flattened, and the thermal limit value can be satisfied.

【0013】ウラン平均濃縮度差が0.5wt%以上1.0
wt%以下の低濃縮度燃料を高濃縮度燃料と共に初装荷炉
心に装荷することで、炉心全体の平均濃縮度を3.0wt
%以上にすることができる。この場合、炉心外周部に
は、前記燃料集合体のうちで平均濃縮度が最も高い燃料
集合体が装荷されている。
Uranium average enrichment difference is 0.5 wt% or more and 1.0
By loading low-enriched fuel of less than wt% together with high-enriched fuel in the first loaded core, the average enrichment of the entire core is 3.0 wt%.
%. In this case, a fuel assembly having the highest average enrichment among the fuel assemblies is loaded on the outer periphery of the core.

【0014】また、上記初装荷炉心に装荷される燃料集
合体も本発明である。すなわち、本発明は、内部に複数
の燃料棒が配列され初装荷炉心に装荷される燃料集合体
において、軸方向に垂直な面内でのウラン平均濃縮度
は、天然ウランの部分を除いて、上部と下部で0.5wt
%以上1.0wt%以下の差があることを特徴としてい
る。
Further, the present invention also relates to a fuel assembly to be loaded in the initially loaded core. That is, in the present invention, in a fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged inside and initially loaded into a core, the uranium average enrichment in a plane perpendicular to the axial direction, except for the natural uranium portion, 0.5wt at top and bottom
% Or more and 1.0 wt% or less.

【0015】さらに、本発明は、上記と同様な構成の燃
料集合体において、軸方向に垂直な面内でのウラン平均
濃縮度は、天然ウランの部分を除いて、軸方向に沿って
最も高い所と最も低い所で0.5wt%以上1.0wt%以下
の差があることを特徴としている。
Further, according to the present invention, in a fuel assembly having the same structure as described above, the average uranium enrichment in a plane perpendicular to the axial direction is the highest along the axial direction except for natural uranium. It is characterized in that there is a difference between 0.5 wt% and 1.0 wt% at the lowest point and at the lowest point.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図1は、本発明に係る燃料集合体の
軸方向の濃縮度分布を示している。初装荷炉心では、濃
縮度の異なる燃料集合体が装荷されており、この図で
は、炉心を構成する2種類の燃料集合体の燃料有効部を
示している。低濃縮度燃料A及び高濃縮度燃料Bは、炉
心上方から下方の間がいくつかの燃料領域に分割されて
いる。図1では、上方が炉心上部を、下方が炉心下部を
それぞれ示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an axial enrichment distribution of a fuel assembly according to the present invention. In the initially loaded core, fuel assemblies having different enrichments are loaded. In this figure, the fuel effective portions of the two types of fuel assemblies constituting the core are shown. The low-enrichment fuel A and the high-enrichment fuel B are divided into several fuel regions from above to below the core. In FIG. 1, the upper part shows the upper part of the core, and the lower part shows the lower part of the core.

【0017】低濃縮度燃料Aは、燃料領域41から45
まで分割されている。1ノード目の燃料領域45及び2
3,24ノード目の燃料領域41は天然ウランが使用さ
れており、燃料濃縮度が低く、その濃縮度は0.71wt
%である。16ノード目から22ノード目の燃料領域4
2の平均濃縮度は2.8wt%、11ノード目から15ノ
ード目の燃料領域43の平均濃縮度は2.6wt%、2ノ
ード目から10ノード目の燃料領域44の平均濃縮度は
2.0wt%である。そして上下濃縮度差は、最大で0.8
wt%(領域42と44の濃縮度差)となっている。
The low-enrichment fuel A is supplied from the fuel regions 41 to 45
Has been split up. 1st node fuel area 45 and 2
Natural uranium is used in the fuel region 41 of the 3rd and 24th nodes, and the fuel enrichment is low, and the enrichment is 0.71 wt.
%. Fuel region 4 from 16th node to 22nd node
2 has an average enrichment of 2.8 wt%, the average enrichment of the fuel region 43 from the eleventh node to the fifteenth node is 2.6 wt%, and the average enrichment of the fuel region 44 from the second node to the tenth node is 2. 0 wt%. The difference between the upper and lower enrichment is 0.8 at the maximum.
wt% (concentration difference between regions 42 and 44).

【0018】本実施の形態では、上記のように、上下濃
縮度差は最大で0.8wt%で、0.5wt%以上1.0wt%
以下の範囲に入っており、軸方向出力分布を平坦化する
ことができ、熱的制限値も満足することができる。
In this embodiment, as described above, the difference between the upper and lower enrichment degrees is 0.8 wt% at the maximum, and is 0.5 wt% or more and 1.0 wt%.
Within the following range, the axial power distribution can be flattened, and the thermal limit can be satisfied.

【0019】高濃縮度燃料Bは、燃料領域46から50
まで分割されている。1ノード目の燃料領域50及び2
3,24ノード目の燃料領域46は天然ウランが使用さ
れており、燃料濃縮度が低く、その濃縮度は0.71wt
%である。16ノード目から22ノード目の燃料領域4
7及び11ノード目から15ノード目の燃料領域48の
平均濃縮度は共に4.2wt%、2ノード目から10ノー
ド目の燃料領域49の平均濃縮度は4.1wt%である。
Highly enriched fuel B is supplied from fuel region 46 to 50
Has been split up. First node fuel regions 50 and 2
Natural uranium is used in the fuel region 46 of the 3rd and 24th nodes, and the fuel enrichment is low, and the enrichment is 0.71 wt.
%. Fuel region 4 from 16th node to 22nd node
The average enrichment of the fuel regions 48 at the 7th and 11th nodes to the 15th node is 4.2 wt%, and the average enrichment of the fuel regions 49 at the 2nd to 10th nodes is 4.1 wt%.

【0020】図2は燃料集合体の縦断面図である。図に
示すように、燃料集合体は、燃料棒61、燃料棒61の
上端及び下端をそれぞれ支持する上部タイプレート62
及び下部タイプレート63、燃料棒61の間隔を保持す
るために軸方向に複数設けられたスペーサ64、これら
の構成要素を取り囲むチャンネルボックス65、チャン
ネルボックス65を上部タイプレート62に固定するた
めのチャンネルファスナ66などから構成されている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the fuel assembly. As shown in the figure, the fuel assembly includes a fuel rod 61 and an upper tie plate 62 that supports the upper and lower ends of the fuel rod 61, respectively.
And a lower tie plate 63, a plurality of spacers 64 provided in the axial direction to maintain the interval between the fuel rods 61, a channel box 65 surrounding these components, and a channel for fixing the channel box 65 to the upper tie plate 62. It is composed of a fastener 66 and the like.

【0021】図3は、本発明に係る低濃縮度燃料におけ
る燃料棒の配置例を示している。燃料棒は、図に示すよ
うに、チャンネルボックス65に9行9列の正方に配置
されている。23は部分長燃料棒であり、この部分長燃
料棒23は燃料棒の軸方向の有効長が他の燃料棒よりも
短くなっている。24はガドリニアを装墳している燃料
棒である。部分長燃料棒23は燃料集合体最外周より1
つ内側に配置され、ガドリニアを装墳している燃料棒2
4は部分長燃料棒23の内側に配置されている。また、
25はウォータロッドと呼ばれるもので、その中を水が
流れる構造になっている。なお、21は制御棒である。
FIG. 3 shows an example of the arrangement of fuel rods in the low-enrichment fuel according to the present invention. The fuel rods are arranged in a square of 9 rows and 9 columns in the channel box 65 as shown in the figure. Reference numeral 23 denotes a partial length fuel rod, and the effective length of the partial length fuel rod 23 in the axial direction of the fuel rod is shorter than other fuel rods. Numeral 24 is a fuel rod mounting gadolinia. The partial length fuel rod 23 is 1
Fuel rods 2 with gadolinia mounted inside
4 is arranged inside the partial length fuel rod 23. Also,
Reference numeral 25 denotes a water rod, which has a structure through which water flows. In addition, 21 is a control rod.

【0022】図3において、1,2,3,4,5及び
P,Gは燃料棒タイプを示しており、各燃料棒の軸方向
の設計は図4のようになっている。ここで、図3の燃料
棒タイプ1,2,3,4,5及びP,Gは、図4に示し
た燃料棒タイプ1,2,3,4,5及びP,Gにそれぞ
れ対応している。また、図4の( )内に記載してある
数値は各燃料棒タイプの燃料棒の総数を示している。燃
料棒タイプ1は燃料集合体内側に12本配置されてお
り、上部濃縮度が3.8wt%で、下部濃縮度が2.2wt%
である。燃料棒タイプ2は外周から2層目に16本配置
されており、上部濃縮度が3.0wt%で、下部濃縮度が
1.7wt%である。燃料棒タイプ3はウォータロッドに
隣接して2本、最外周に22本配置されており、上部濃
縮度が2.6wt%で、下部濃縮度が2.2wt%である。燃
料棒タイプ4は各コーナーに隣接して8本配置されてお
り、濃縮度が2.2wt%である。燃料棒タイプ5は各コ
ーナーに1本ずつ配置されて4本で、濃縮度が1.7wt
%である。
In FIG. 3, 1, 2, 3, 4, 5 and P, G indicate fuel rod types, and the axial design of each fuel rod is as shown in FIG. Here, the fuel rod types 1, 2, 3, 4, 5 and P, G in FIG. 3 correspond to the fuel rod types 1, 2, 3, 4, 5, and P, G shown in FIG. 4, respectively. I have. Numerical values described in parentheses in FIG. 4 indicate the total number of fuel rods of each fuel rod type. Twelve fuel rod types are arranged inside the fuel assembly, and the upper enrichment is 3.8 wt% and the lower enrichment is 2.2 wt%
It is. The 16 fuel rod types 2 are arranged in the second layer from the outer periphery, and the upper enrichment is 3.0 wt% and the lower enrichment is 1.7 wt%. Two fuel rod types 3 are arranged adjacent to the water rod and 22 at the outermost periphery, and the upper enrichment is 2.6 wt% and the lower enrichment is 2.2 wt%. Eight fuel rod types 4 are arranged adjacent to each corner, and the enrichment is 2.2 wt%. Fuel rod type 5 has four fuel rods, one at each corner, with an enrichment of 1.7 wt.
%.

【0023】Pで示された部分長燃料棒23は8本配置
され、濃縮度が1.7wt%である。Gで示された、ガド
リニアを装墳している燃料棒24は4本配置され、濃縮
度が1.7wt%で、さらに上部のガドリニア濃度が9G
d、下部のガドリニア濃度が10Gdとなっている。この
ように各タイプの燃料棒を配置したとき、この低濃縮度
燃料の燃料集合体平均濃縮度は、2.2wt%である。ま
た、炉心上部と下部の濃縮度差は、最大0.8wt%であ
る。
Eight partial length fuel rods 23 indicated by P are arranged, and the enrichment is 1.7 wt%. Four fuel rods 24 with gadolinia, indicated by G, are arranged, have an enrichment of 1.7 wt%, and a gadolinia concentration of 9 G above.
d, the lower gadolinia density is 10 Gd. When the fuel rods of each type are arranged in this manner, the average enrichment of the fuel assembly of this low enrichment fuel is 2.2 wt%. The difference in enrichment between the upper part and the lower part of the core is 0.8 wt% at the maximum.

【0024】図5は、図1に示した低濃縮度燃料及び高
濃縮度燃料を炉心に装荷した初装荷炉心の燃料装荷パタ
ーン例である。低濃縮度燃料8は、コントロールセル3
2と呼ばれる原子炉運転中に制御棒を挿入して、反応度
調整を行うことが多い場所と、残りの領域のうち炉心外
周部31以外に高濃縮度燃料と混在させながら装荷して
ある。図5では、コントロールセル32は13個である
が、さらに多くする場合もある。図に示すように、低濃
縮度燃料と高濃縮度燃料を装荷することで、炉心平均の
濃縮度を3.0wt%以上にすることができる。これは、
炉心外周部31とコントロールセル32以外の領域の約
52%に高濃縮度燃料を装荷した場合である。高濃縮度
燃料の濃縮度が3.7wt%であるので、炉心平均の濃縮
度は、3.0wt%から3.6wt%の範囲になる。炉心平均
濃縮度の下限値3.0wt%は、経済性を向上させるため
に最低でも必要な炉心平均濃縮度として設定した。これ
ほどまで、初装荷炉心の濃縮度を増加させることができ
ると初装荷炉心燃料集合体平均の取出燃焼度は、35GW
d/tから42GWd/tの範囲まで増加させることができる。
FIG. 5 shows an example of the fuel loading pattern of the initially loaded core in which the low-enrichment fuel and the high-enrichment fuel shown in FIG. 1 are loaded in the core. The low-enrichment fuel 8 is supplied to the control cell 3
Control rods are inserted during the operation of the reactor called No. 2 and the reactivity is often adjusted, and the remaining regions other than the core outer peripheral portion 31 are loaded while being mixed with the highly enriched fuel. In FIG. 5, the number of control cells 32 is thirteen, but the number may be further increased. As shown in the figure, by loading the low enrichment fuel and the high enrichment fuel, the core average enrichment can be made 3.0 wt% or more. this is,
In this case, approximately 52% of the area other than the core outer peripheral portion 31 and the control cell 32 is loaded with the highly enriched fuel. Since the enrichment of the highly enriched fuel is 3.7 wt%, the core average enrichment ranges from 3.0 wt% to 3.6 wt%. The lower limit of the core average enrichment of 3.0 wt% was set as the minimum core average enrichment required to improve economic efficiency. Up to this point, if the enrichment of the initially loaded core could be increased, the average unloaded burnup of the initially loaded core fuel assembly would be 35 GW
It can be increased from d / t to the range of 42 GWd / t.

【0025】図5の燃料装荷パターン例において、図1
に示した、高濃縮度燃料及び天然ウランを除く上下濃縮
度が0.5wt%以上1.0wt%の低濃縮度燃料を装荷する
ことにより、熱的特性を満足でき、初装荷炉心の経済性
向上を図ることができる。
In the example of the fuel loading pattern shown in FIG.
By loading low-enrichment fuel with an upper and lower enrichment of 0.5 wt% or more and 1.0 wt% excluding high-enrichment fuel and natural uranium as shown in the above, the thermal characteristics can be satisfied and the economics of the first loading core Improvement can be achieved.

【0026】図6は、本発明の燃料集合体を初装荷炉心
に装荷する場合の、他の燃料装荷パターン例である。図
6では、炉心外周部31に装荷していた高濃縮度燃料の
代わりに、低濃縮度燃料9を装荷している。炉心外周部
31を低濃縮度燃料9とすることで、炉心の特性、運用
方法が変わる。このような装荷パターンにおいても、コ
ントロールセル32を配置し、そのコントロールセル3
2は低濃縮度燃料8で構成している。炉心平均の濃縮度
が3.0wt%以上となるのは、炉心外周部31とコント
ロールセル32以外の領域の約64%に高濃縮度燃料を
装荷した場合である。なお、図6において、低濃縮度燃
料8,9は平均濃縮度が共に2.2wt%で同じである
が、内部の燃料棒の配列は互いに異なっている。
FIG. 6 shows another example of a fuel loading pattern when the fuel assembly of the present invention is loaded on the initially loaded core. In FIG. 6, a low enrichment fuel 9 is loaded instead of the high enrichment fuel loaded on the core outer peripheral portion 31. By using the low enrichment fuel 9 in the core outer peripheral portion 31, the characteristics and operation method of the core change. Also in such a loading pattern, the control cell 32 is arranged and the control cell 3
Reference numeral 2 denotes a low-enrichment fuel 8. The core average enrichment becomes 3.0 wt% or more when a high enrichment fuel is loaded in about 64% of the area other than the core outer peripheral part 31 and the control cell 32. In FIG. 6, the low enrichment fuels 8 and 9 have the same average enrichment of 2.2% by weight, but the arrangement of the internal fuel rods is different from each other.

【0027】図5の燃料装荷パターン例において、図1
に示した、高濃縮度燃料及び天然ウランを除く上下濃縮
度が0.5wt%以上1.0wt%ある低濃縮度燃料を装荷す
ることにより、熱的特性を満足でき、初装荷炉心の経済
性向上を図ることができる。
In the fuel loading pattern example of FIG. 5, FIG.
By loading low-enrichment fuel with an upper and lower enrichment of 0.5 wt% or more and 1.0 wt% excluding high-enrichment fuel and natural uranium as shown in the above, the thermal characteristics can be satisfied and the economical efficiency of the first loaded core Improvement can be achieved.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低濃縮度燃料のウラン平均濃縮度の差を0.5wt%以上
1.0wt%以下とすることにより、軸方向出力分布を平
坦化して熱的特性を満足することができ、初装荷炉心の
高燃焼度化を図ることができる。
As described above, according to the present invention,
By making the difference of the average uranium enrichment of the low enrichment fuel 0.5 wt% or more and 1.0 wt% or less, the axial power distribution can be flattened and the thermal characteristics can be satisfied, and the height of the first loaded core can be improved. Burnup can be achieved.

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

【図1】本発明に係る燃料集合体の軸方向濃縮度分布を
示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing an axial enrichment distribution of a fuel assembly according to the present invention.

【図2】燃料集合体の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a fuel assembly.

【図3】本発明に係る低濃縮度燃料の燃料棒配置図であ
る。
FIG. 3 is a fuel rod arrangement diagram of the low enrichment fuel according to the present invention.

【図4】本発明に係る低濃縮度燃料棒毎の濃縮度及びガ
ドリニア分布を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing enrichment and gadolinia distribution for each low enrichment fuel rod according to the present invention.

【図5】本発明に係る低濃縮度燃料を炉心に装荷した初
装荷炉心の燃料装荷パターン例を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a fuel loading pattern of an initially loaded core in which a low enrichment fuel according to the present invention is loaded in the core.

【図6】本発明に係る低濃縮度燃料を炉心に装荷した初
装荷炉心の他の燃料装荷パターン例を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of a fuel loading pattern of the initially loaded core in which the low enrichment fuel according to the present invention is loaded in the core.

【図7】燃料集合体の上下濃縮度差と軸方向ピーキング
との関係を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a difference between the upper and lower enrichment levels of a fuel assembly and axial peaking.

【図8】従来技術による低濃縮度燃料の軸方向濃縮度分
布を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing an axial enrichment distribution of a low enrichment fuel according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料棒タイプ1 2 燃料棒タイプ2 3 燃料棒タイプ3 4 燃料棒タイプ4 5 燃料棒タイプ5 7 炉心外周部に装荷する高濃縮度燃料 8 低濃縮度燃料 9 炉心外周部に装荷する低濃縮度燃料 21 制御棒 23 部分長燃料棒 24 ガドリニア燃料棒 25 ウォータロッド 31 炉心外周部 32 コントロールセル 41〜60 燃料領域 61 燃料棒 62 上部タイプレート 63 下部タイプレート 64 スペーサ 65 チャンネルボックス 66 チャンネルファスナ REFERENCE SIGNS LIST 1 fuel rod type 1 2 fuel rod type 2 3 fuel rod type 3 4 fuel rod type 4 5 fuel rod type 5 7 high enrichment fuel loaded on core outer periphery 8 low enrichment fuel 9 low enrichment fuel loaded on core outer periphery Degree fuel 21 Control rod 23 Partial length fuel rod 24 Gadolinia fuel rod 25 Water rod 31 Outer core 32 Control cell 41-60 Fuel area 61 Fuel rod 62 Upper tie plate 63 Lower tie plate 64 Spacer 65 Channel box 66 Channel fastener 66

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に複数の燃料棒が配列され且つ濃縮
度が異なる多種類の燃料集合体を、複数装荷して構成さ
れた初装荷炉心において、前記燃料集合体のうちで平均
濃縮度が最も低い燃料集合体は、軸方向に垂直な面内で
のウラン平均濃縮度の差が、天然ウラン部分を除いて、
上部と下部で0.5wt%以上1.0wt%以下であることを
特徴とする初装荷炉心。
In an initial loading core configured by loading a plurality of fuel assemblies having a plurality of fuel rods arranged therein and having different enrichments, an average enrichment among the fuel assemblies is obtained. The lowest fuel assemblies have a difference in average uranium enrichment in a plane perpendicular to the axial direction, except for natural uranium.
An initially loaded core characterized in that the upper and lower portions are not less than 0.5 wt% and not more than 1.0 wt%.
【請求項2】 内部に複数の燃料棒が配列され且つ濃縮
度が異なる多種類の燃料集合体を、複数装荷して構成さ
れた初装荷炉心において、前記燃料集合体のうちで平均
濃縮度が最も低い燃料集合体は、軸方向に垂直な面内で
のウラン平均濃縮度の差が、天然ウラン部分を除いて、
軸方向に沿って最も高い所と最も低い所で0.5wt%以
上1.0wt%以下であることを特徴とする初装荷炉心。
2. An initially loaded core comprising a plurality of fuel assemblies having a plurality of fuel rods arranged therein and having different enrichments loaded therein, wherein the average enrichment of the fuel assemblies is at least one. The lowest fuel assemblies have a difference in average uranium enrichment in a plane perpendicular to the axial direction, except for natural uranium.
An initially loaded core characterized by being at least 0.5 wt% and not more than 1.0 wt% at the highest and lowest points along the axial direction.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の初装荷炉心にお
いて、炉心全体の平均濃縮度が3.0wt%以上であるこ
とを特徴とする初装荷炉心。
3. The initially loaded core according to claim 1, wherein the average enrichment of the entire core is 3.0% by weight or more.
【請求項4】 請求項3に記載の初装荷炉心において、
炉心外周部には、前記燃料集合体のうちで平均濃縮度が
最も高い燃料集合体が装荷されていることを特徴とする
初装荷炉心。
4. The initially loaded core according to claim 3, wherein
An initially loaded core, wherein a fuel assembly having the highest average enrichment among the fuel assemblies is loaded on the outer periphery of the core.
【請求項5】 内部に複数の燃料棒が配列され初装荷炉
心に装荷される燃料集合体において、軸方向に垂直な面
内でのウラン平均濃縮度は、天然ウランの部分を除い
て、上部と下部で0.5wt%以上1.0wt%以下の差があ
ることを特徴とする燃料集合体。
5. An average uranium enrichment in a plane perpendicular to the axial direction of a fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged and initially loaded in a core, excluding a portion of natural uranium, And a lower portion having a difference of 0.5 wt% or more and 1.0 wt% or less.
【請求項6】 内部に複数の燃料棒が配列され初装荷炉
心に装荷される燃料集合体において、軸方向に垂直な面
内でのウラン平均濃縮度は、天然ウランの部分を除い
て、軸方向に沿って最も高い所と最も低い所で0.5wt
%以上1.0wt%以下の差があることを特徴とする燃料
集合体。
6. An average uranium enrichment in a plane perpendicular to the axial direction of a fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged and loaded in an initially loaded core, except for a natural uranium portion. 0.5wt at the highest and lowest points along the direction
%. A fuel assembly having a difference of not less than 1.0% by weight.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103474101A (en) * 2012-06-08 2013-12-25 中国核动力研究设计院 Nuclear reactor core arrangement of nuclear power station

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