JP2001083270A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
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- JP2001083270A JP2001083270A JP26321599A JP26321599A JP2001083270A JP 2001083270 A JP2001083270 A JP 2001083270A JP 26321599 A JP26321599 A JP 26321599A JP 26321599 A JP26321599 A JP 26321599A JP 2001083270 A JP2001083270 A JP 2001083270A
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- uranium
- fuel rod
- mox
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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】燃焼中の燃料体上部からの中性子の漏れを抑制
しかつ燃料棒中の押さえバネの押し付け力のばらつきを
抑え健全性を確保した燃料集合体の提供。 【解決手段】ウラン燃料棒とＭＯＸ燃料棒により構成さ
れる燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみペレッ
トと押さえバネの間に部材を有すること、あるいは、Ｍ
ＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中に部材を有する。
しかつ燃料棒中の押さえバネの押し付け力のばらつきを
抑え健全性を確保した燃料集合体の提供。 【解決手段】ウラン燃料棒とＭＯＸ燃料棒により構成さ
れる燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみペレッ
トと押さえバネの間に部材を有すること、あるいは、Ｍ
ＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中に部材を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は原子炉用の燃料集合
体に関する。
体に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉用の燃料集合体は、ウランやプル
トニウムなどの核燃料物質の酸化物を焼結したペレット
と押さえバネが装填され上部を端栓で密封された燃料棒
と、燃料棒を相隔てた状態に保持するための支持格子
と、燃料棒の上部を支持するための上部支持板と、燃料
棒の下部を支持するための下部支持板とで構成されてい
る。
トニウムなどの核燃料物質の酸化物を焼結したペレット
と押さえバネが装填され上部を端栓で密封された燃料棒
と、燃料棒を相隔てた状態に保持するための支持格子
と、燃料棒の上部を支持するための上部支持板と、燃料
棒の下部を支持するための下部支持板とで構成されてい
る。
【０００３】ウランとプルトニウムの混合酸化物（以下
ＭＯＸという）を核燃料として使用する場合、燃料集合
体内のすべての燃料棒をＭＯＸ燃料棒とはせず、反応度
や局所出力ピ−キングなどの調整のために一部の燃料棒
をウラン燃料棒にすることがある。
ＭＯＸという）を核燃料として使用する場合、燃料集合
体内のすべての燃料棒をＭＯＸ燃料棒とはせず、反応度
や局所出力ピ−キングなどの調整のために一部の燃料棒
をウラン燃料棒にすることがある。
【０００４】ウラン燃料棒では、燃料棒内にペレット装
填するさい、軸方向にウランの濃縮度を複数の領域に分
けて装填することがあり、そのさいは、燃焼中の燃料体
の上部から外への中性子の漏れを抑えるために最上端領
域を天然ウランとすることがある。一方、ＭＯＸ燃料棒
は、プルトニウムを含むためペレットの取り扱いがグロ
ーブボックス内で行われるので、取扱性上からプルトニ
ウムの富化度を燃料棒内で複数領域に分けることは困難
なため、１本のＭＯＸ燃料棒内はすべて同一な富化度の
ペレットが装填されるのが一般的である。
填するさい、軸方向にウランの濃縮度を複数の領域に分
けて装填することがあり、そのさいは、燃焼中の燃料体
の上部から外への中性子の漏れを抑えるために最上端領
域を天然ウランとすることがある。一方、ＭＯＸ燃料棒
は、プルトニウムを含むためペレットの取り扱いがグロ
ーブボックス内で行われるので、取扱性上からプルトニ
ウムの富化度を燃料棒内で複数領域に分けることは困難
なため、１本のＭＯＸ燃料棒内はすべて同一な富化度の
ペレットが装填されるのが一般的である。
【０００５】燃料の燃焼中にウランやプルトニウムの核
分裂によりペレットから核分裂生成ガスが発生するの
で、燃料棒内上部にはこの核分裂生成ガスを溜めるため
の空間（以下プレナムという）を設けており、燃料の輸
送や取扱中にペレットがこの空間方向に移動しないよ
う、押さえバネによって下方向に押さえつけている。
分裂によりペレットから核分裂生成ガスが発生するの
で、燃料棒内上部にはこの核分裂生成ガスを溜めるため
の空間（以下プレナムという）を設けており、燃料の輸
送や取扱中にペレットがこの空間方向に移動しないよ
う、押さえバネによって下方向に押さえつけている。
【０００６】ＭＯＸペレットは、その中に含まれるプル
トニウムの放射性崩壊により熱を発生する。この熱はペ
レットの上端に接している押さえバネに直接伝わる。
トニウムの放射性崩壊により熱を発生する。この熱はペ
レットの上端に接している押さえバネに直接伝わる。
【０００７】燃料棒は、被覆管にペレットを装填し上記
の長さ調整の後、押さえバネを装填し押さえつけながら
上部端栓をはめ込み、被覆管と上部端栓を溶接密封する
ことにより製造される。
の長さ調整の後、押さえバネを装填し押さえつけながら
上部端栓をはめ込み、被覆管と上部端栓を溶接密封する
ことにより製造される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】炉内構造物の中性子照
射による材料特性変化を極力抑えるためには、燃料体上
部から外部への中性子の漏れを抑制するのが望ましい
が、従来のＭＯＸ燃料棒を含む燃料体では、ＭＯＸ燃料
棒の最上端領域は天然ウランでないので、上部から外へ
の中性子の漏れを抑制するのは困難である。
射による材料特性変化を極力抑えるためには、燃料体上
部から外部への中性子の漏れを抑制するのが望ましい
が、従来のＭＯＸ燃料棒を含む燃料体では、ＭＯＸ燃料
棒の最上端領域は天然ウランでないので、上部から外へ
の中性子の漏れを抑制するのは困難である。
【０００９】燃料の輸送や取扱い時のペレット移動防止
の観点からは、燃料棒内部の押さえバネの押し付け力は
大きいことが望ましい。一方、燃料棒製造時にバネを押
さえつけるさいの取扱いや、上部端栓溶接後に装置側バ
ネ押さえつけを外し溶接部にバネ反力を負荷させるまで
の冷却時間の短縮すなわち効率向上を考えると、このバ
ネ押し付け力は小さいことが望ましい。これらを満たす
ためには、燃料棒毎の押さえバネの押し付け力のばらつ
きをできるだけ小さくすることが要求される。従来のＭ
ＯＸ燃料棒では、押さえバネがペレットに直接接触して
いるため、プルトニウムの崩壊熱が押さえバネに伝わ
り、バネの押し付け力を変化させたりバネ材の降伏応力
を低下させるなどの影響がある。
の観点からは、燃料棒内部の押さえバネの押し付け力は
大きいことが望ましい。一方、燃料棒製造時にバネを押
さえつけるさいの取扱いや、上部端栓溶接後に装置側バ
ネ押さえつけを外し溶接部にバネ反力を負荷させるまで
の冷却時間の短縮すなわち効率向上を考えると、このバ
ネ押し付け力は小さいことが望ましい。これらを満たす
ためには、燃料棒毎の押さえバネの押し付け力のばらつ
きをできるだけ小さくすることが要求される。従来のＭ
ＯＸ燃料棒では、押さえバネがペレットに直接接触して
いるため、プルトニウムの崩壊熱が押さえバネに伝わ
り、バネの押し付け力を変化させたりバネ材の降伏応力
を低下させるなどの影響がある。
【００１０】本発明の目的は、燃焼中の燃料体上部から
の中性子の漏れを抑制しかつ燃料棒中の押さえバネの押
し付け力のばらつきを抑え健全性を確保した燃料集合体
を提供することである。
の中性子の漏れを抑制しかつ燃料棒中の押さえバネの押
し付け力のばらつきを抑え健全性を確保した燃料集合体
を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ウラン燃料棒とＭＯＸ燃料棒により構成
される燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみペレ
ットと押さえバネの間に部材を有すること、あるいは、
ＭＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中に部材を有するこ
ととしたものである。
め、本発明は、ウラン燃料棒とＭＯＸ燃料棒により構成
される燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみペレ
ットと押さえバネの間に部材を有すること、あるいは、
ＭＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中に部材を有するこ
ととしたものである。
【００１２】ウラン燃料棒とＭＯＸ燃料棒により構成さ
れる燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみペレッ
トと押さえバネの間に部材を有すること、あるいは、Ｍ
ＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中に部材を有すること
により、燃焼中の燃料体上部からの中性子の漏れを抑制
しかつ燃料棒中の押さえバネの押し付け力のばらつきを
抑え健全性を確保した燃料集合体を提供することができ
る。
れる燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみペレッ
トと押さえバネの間に部材を有すること、あるいは、Ｍ
ＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中に部材を有すること
により、燃焼中の燃料体上部からの中性子の漏れを抑制
しかつ燃料棒中の押さえバネの押し付け力のばらつきを
抑え健全性を確保した燃料集合体を提供することができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例を図面
により説明する。
により説明する。
【００１４】まず、本発明の実施例１の燃料集合体を図
３に示す。図３において、燃料集合体３は、ＭＯＸペレ
ット１ａの複数個と押さえバネ９とＭＯＸペレットと押
さえバネの間の部材１１ａが装填され上部端栓１０によ
り密封されたＭＯＸ燃料棒２ａと、ウランペレット１ｂ
の複数個と押さえバネ９が装填され上部端栓１０により
密封されたウラン燃料棒２ｂと、ＭＯＸ燃料棒２ａとウ
ラン燃料棒２ｂを相隔てた状態に保持するための支持格
子４と、燃料棒２の上部を支持するための上部支持板６
と、燃料棒の下部を支持するための下部支持板７と、内
部に減速材である水を流すための水ロッド８により構成
される。
３に示す。図３において、燃料集合体３は、ＭＯＸペレ
ット１ａの複数個と押さえバネ９とＭＯＸペレットと押
さえバネの間の部材１１ａが装填され上部端栓１０によ
り密封されたＭＯＸ燃料棒２ａと、ウランペレット１ｂ
の複数個と押さえバネ９が装填され上部端栓１０により
密封されたウラン燃料棒２ｂと、ＭＯＸ燃料棒２ａとウ
ラン燃料棒２ｂを相隔てた状態に保持するための支持格
子４と、燃料棒２の上部を支持するための上部支持板６
と、燃料棒の下部を支持するための下部支持板７と、内
部に減速材である水を流すための水ロッド８により構成
される。
【００１５】本発明の実施例１の燃料集合体の軸方向断
面部分拡大図を図１に、また横断面図を図４に示す。本
実施例は、ＭＯＸ燃料棒２ａ中のＭＯＸペレット１ａと
押さえバネ９との間に部材１１ａを有したものである。
このとき、隣接するウラン燃料棒２ｂの天然ウラン領域
１２の下端と同様な位置に部材１１ａを有することで、
この部材が下側から出てくる中性子を吸収あるいは反射
することにより燃料体上部から外側に漏れる中性子の量
を抑制することができる。ＭＯＸ燃料棒２ａは照射時の
核分裂生成ガス放出量がウラン燃料に比べ大きいので、
ウラン燃料棒２ｂよりＭＯＸ燃料棒のプレナム長さを大
きくすることがあるが、本実施例はこれを示している。
プレナム長さやペレット装填長さを調整するときは、解
析に用いるノードという単位で調整されるので、プレナ
ム長さは最適値にある程度の余裕をもった長さに設定さ
れる。このため、部材１１ａの体積をこの余裕の範囲に
抑えることにより、ＭＯＸ燃料棒の内圧に影響を与える
ことなく本発明を実施することが可能である。ウラン燃
料棒２ｂ内には天然ウラン領域１２があり中性子漏洩抑
制効果を備えているので、コスト低減のためにウラン燃
料棒内へのペレットと押さえバネ間部材は装填していな
い。また、この部材１１ａの断熱効果によりＭＯＸペレ
ット１ａから押さえバネ９への伝熱も抑制されるので、
押さえバネ９の押し付け力のばらつきを抑えバネ自身の
健全性を確保できるとともに、上部端栓１０の溶接部へ
の荷重も一定化できるので、溶接パラメータの設定も容
易になる。
面部分拡大図を図１に、また横断面図を図４に示す。本
実施例は、ＭＯＸ燃料棒２ａ中のＭＯＸペレット１ａと
押さえバネ９との間に部材１１ａを有したものである。
このとき、隣接するウラン燃料棒２ｂの天然ウラン領域
１２の下端と同様な位置に部材１１ａを有することで、
この部材が下側から出てくる中性子を吸収あるいは反射
することにより燃料体上部から外側に漏れる中性子の量
を抑制することができる。ＭＯＸ燃料棒２ａは照射時の
核分裂生成ガス放出量がウラン燃料に比べ大きいので、
ウラン燃料棒２ｂよりＭＯＸ燃料棒のプレナム長さを大
きくすることがあるが、本実施例はこれを示している。
プレナム長さやペレット装填長さを調整するときは、解
析に用いるノードという単位で調整されるので、プレナ
ム長さは最適値にある程度の余裕をもった長さに設定さ
れる。このため、部材１１ａの体積をこの余裕の範囲に
抑えることにより、ＭＯＸ燃料棒の内圧に影響を与える
ことなく本発明を実施することが可能である。ウラン燃
料棒２ｂ内には天然ウラン領域１２があり中性子漏洩抑
制効果を備えているので、コスト低減のためにウラン燃
料棒内へのペレットと押さえバネ間部材は装填していな
い。また、この部材１１ａの断熱効果によりＭＯＸペレ
ット１ａから押さえバネ９への伝熱も抑制されるので、
押さえバネ９の押し付け力のばらつきを抑えバネ自身の
健全性を確保できるとともに、上部端栓１０の溶接部へ
の荷重も一定化できるので、溶接パラメータの設定も容
易になる。
【００１６】図４は、白丸で示す位置をＭＯＸ燃料棒２
ａ、黒丸で示す位置をウラン燃料棒２ｂとしたものであ
る。
ａ、黒丸で示す位置をウラン燃料棒２ｂとしたものであ
る。
【００１７】本発明の実施例２の燃料集合体の軸方向断
面部分拡大図を図１に、また横断面図を図４に示す。本
実施例は、ＭＯＸ燃料棒２ａ中の押さえバネ９の中に部
材１１ｂを有したものである。このとき、隣接するウラ
ン燃料棒２ｂの天然ウラン領域１２の下端と同様な位置
に部材１１ｂを有することで、実施例１と同様に、この
部材がＭＯＸ燃料棒側から出てくる中性子を吸収あるい
は反射することにより燃料体上部から外側に漏れる中性
子の量を抑制することができる。また実施例１と同様、
ウラン燃料棒２ｂ内には天然ウラン領域１２があり中性
子漏洩抑制効果を備えているので、コスト低減のために
ウラン燃料棒２ｂ内の押さえバネ９の中の部材は装填し
ていない。
面部分拡大図を図１に、また横断面図を図４に示す。本
実施例は、ＭＯＸ燃料棒２ａ中の押さえバネ９の中に部
材１１ｂを有したものである。このとき、隣接するウラ
ン燃料棒２ｂの天然ウラン領域１２の下端と同様な位置
に部材１１ｂを有することで、実施例１と同様に、この
部材がＭＯＸ燃料棒側から出てくる中性子を吸収あるい
は反射することにより燃料体上部から外側に漏れる中性
子の量を抑制することができる。また実施例１と同様、
ウラン燃料棒２ｂ内には天然ウラン領域１２があり中性
子漏洩抑制効果を備えているので、コスト低減のために
ウラン燃料棒２ｂ内の押さえバネ９の中の部材は装填し
ていない。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ウラン燃料棒とＭＯＸ
燃料棒により構成される燃料集合体において、ＭＯＸ燃
料棒中にのみペレットと押さえバネの間に部材を有する
こと、あるいは、ＭＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中
に部材を有することにより、燃焼中の燃料体上部からの
中性子の漏れを抑制しかつ燃料棒中の押さえバネの押し
付け力のばらつきを抑え健全性を確保した燃料集合体を
提供することができる。
燃料棒により構成される燃料集合体において、ＭＯＸ燃
料棒中にのみペレットと押さえバネの間に部材を有する
こと、あるいは、ＭＯＸ燃料棒中にのみ押さえバネの中
に部材を有することにより、燃焼中の燃料体上部からの
中性子の漏れを抑制しかつ燃料棒中の押さえバネの押し
付け力のばらつきを抑え健全性を確保した燃料集合体を
提供することができる。
【図１】本発明の実施例１の燃料集合体の軸方向断面部
分拡大図である。
分拡大図である。
【図２】本発明の実施例２の燃料集合体の軸方向断面部
分拡大図である。
分拡大図である。
【図３】本発明の実施例１の燃料集合体図である。
【図４】本発明の実施例１及び２の燃料集合体の横断面
図である。
図である。
１…ペレット、２…燃料棒、３…燃料集合体、４…支持
格子、６…上部支持板、７…下部支持板、８…水ロッ
ド、９…押さえバネ、１０…上部端栓、１１…部材、１
２…天然ウラン領域。
格子、６…上部支持板、７…下部支持板、８…水ロッ
ド、９…押さえバネ、１０…上部端栓、１１…部材、１
２…天然ウラン領域。
Claims (2)
- 【請求項１】 ウラン酸化物あるいはウランとガドリニ
ウムの混合酸化物を焼結したペレットと押さえバネが装
填され上部を端栓で密封された燃料棒（以下「ウラン燃
料棒」という）と、ウランとプルトニウムの混合酸化物
を焼結したペレットと押さえバネが装填され上部を端栓
で密封された燃料棒（以下「ＭＯＸ燃料棒」という）
と、これら燃料棒を相隔てた状態に保持するための支持
格子と、燃料棒の上部を支持するための上部支持板と、
燃料棒の下部を支持するための下部支持板により構成さ
れる燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみペレッ
トと押さえバネの間に部材を有することを特徴とする燃
料集合体。 - 【請求項２】 ウラン酸化物あるいはウランとガドリニ
ウムの混合酸化物を焼結したペレットと押さえバネが装
填され上部を端栓で密封された燃料棒（以下「ウラン燃
料棒」という）と、ウランとプルトニウムの混合酸化物
を焼結したペレットと押さえバネが装填され上部を端栓
で密封された燃料棒（以下「ＭＯＸ燃料棒」という）
と、これら燃料棒を相隔てた状態に保持するための支持
格子と、燃料棒の上部を支持するための上部支持板と、
燃料棒の下部を支持するための下部支持板により構成さ
れる燃料集合体において、ＭＯＸ燃料棒中にのみ押さえ
バネの中に部材を有することを特徴とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26321599A JP2001083270A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26321599A JP2001083270A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083270A true JP2001083270A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17386387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26321599A Pending JP2001083270A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001083270A (ja) |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26321599A patent/JP2001083270A/ja active Pending
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