JP2002055187A - 高速炉用燃料集合体 - Google Patents
高速炉用燃料集合体Info
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- 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
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- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉心性能の低下と、燃料集合体製作費用増加
を抑制しつつ、溶融燃料流出能力を有し再臨界を回避で
きるようにする。 【解決手段】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体を前提とするものである。これらの燃
料集合体１０において、大部分の燃料ピンは、燃料被覆
管２２内の中央に燃料部２４、その上下に上部軸ブラン
ケット燃料部２６と下部軸ブランケット燃料部２８がそ
れぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料部の下方又は
上部軸ブランケットの上方にガスプレナム領域３０が存
在する通常燃料ピン２０であり、一部の燃料ピンとし
て、上記通常燃料ピンで下部軸ブランケット燃料部を有
しない、あるいは短尺化した構造、中空ペレットを用い
る構造などとした特殊燃料ピン４０を用い、それによっ
て溶融燃料排出機能をもたせている。
を抑制しつつ、溶融燃料流出能力を有し再臨界を回避で
きるようにする。 【解決手段】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体を前提とするものである。これらの燃
料集合体１０において、大部分の燃料ピンは、燃料被覆
管２２内の中央に燃料部２４、その上下に上部軸ブラン
ケット燃料部２６と下部軸ブランケット燃料部２８がそ
れぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料部の下方又は
上部軸ブランケットの上方にガスプレナム領域３０が存
在する通常燃料ピン２０であり、一部の燃料ピンとし
て、上記通常燃料ピンで下部軸ブランケット燃料部を有
しない、あるいは短尺化した構造、中空ペレットを用い
る構造などとした特殊燃料ピン４０を用い、それによっ
て溶融燃料排出機能をもたせている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融燃料排出能力
を有する高速炉用燃料集合体に関し、更に詳しく述べる
と、高速炉の炉心損傷時に溶融燃料の集中に起因する再
臨界による核的な暴走の発生を回避するために、溶融燃
料を早期に炉心外へ流出させることができるような構造
にした燃料集合体に関するものである。
を有する高速炉用燃料集合体に関し、更に詳しく述べる
と、高速炉の炉心損傷時に溶融燃料の集中に起因する再
臨界による核的な暴走の発生を回避するために、溶融燃
料を早期に炉心外へ流出させることができるような構造
にした燃料集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高速中性子を利用する原子炉（例えば高
速増殖炉、あるいは増殖を目的としない高速中性子炉な
どの高速炉）では、高速炉用燃料集合体は、多数本の燃
料ピンを束ねることで構成されている。燃料集合体は、
六角筒状のラッパ管内に収容する構成が一般的である
が、ダクトレス集合体と呼ばれるラッパ管を有しない概
念もある。
速増殖炉、あるいは増殖を目的としない高速中性子炉な
どの高速炉）では、高速炉用燃料集合体は、多数本の燃
料ピンを束ねることで構成されている。燃料集合体は、
六角筒状のラッパ管内に収容する構成が一般的である
が、ダクトレス集合体と呼ばれるラッパ管を有しない概
念もある。
【０００３】このような高速炉では、炉心損傷時に溶融
した燃料が集中すると即発臨界を超過して核的暴走に至
る（この現象は再臨界と呼ばれる）可能性がある。そこ
で、この再臨界を回避する対策として、燃料集合体の中
に燃料排出用の流路となる内部ダクトを設けた構造（所
謂「内部ダクト型燃料集合体」）が、従来、何例か提案
されている。
した燃料が集中すると即発臨界を超過して核的暴走に至
る（この現象は再臨界と呼ばれる）可能性がある。そこ
で、この再臨界を回避する対策として、燃料集合体の中
に燃料排出用の流路となる内部ダクトを設けた構造（所
謂「内部ダクト型燃料集合体」）が、従来、何例か提案
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような内
部ダクト型の燃料集合体は、 （１）燃料集合体の中の燃料ピンを削除して中空（ガス
又はナトリウム）のダクトに置換するため、炉心内の燃
料量が減少し、炉心の性能が低下する （２）燃料集合体の構造が複雑になって製作費用が高く
なる （３）燃料集合体内の熱流動が複雑になる などの問題点が指摘されている。
部ダクト型の燃料集合体は、 （１）燃料集合体の中の燃料ピンを削除して中空（ガス
又はナトリウム）のダクトに置換するため、炉心内の燃
料量が減少し、炉心の性能が低下する （２）燃料集合体の構造が複雑になって製作費用が高く
なる （３）燃料集合体内の熱流動が複雑になる などの問題点が指摘されている。
【０００５】本発明の目的は、炉心性能を低下させた
り、製作費用が高くなること無しに、溶融燃料流出能力
を有し再臨界を回避できるように工夫した高速炉用燃料
集合体を提供することである。
り、製作費用が高くなること無しに、溶融燃料流出能力
を有し再臨界を回避できるように工夫した高速炉用燃料
集合体を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、多数本の燃料
ピンを束ねて構成される高速炉用燃料集合体を前提とす
るものである。これらの燃料集合体において、大部分の
燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、その上下に
上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケット燃料部
がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料部の下方
又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム領域が存
在する通常燃料ピンであり、一部の燃料ピンとして、上
記通常燃料ピンで下部軸ブランケット燃料部を有しない
構造の特殊燃料ピンを用い、それによって溶融燃料排出
機能をもたせており、その点に本発明の特徴がある。
ピンを束ねて構成される高速炉用燃料集合体を前提とす
るものである。これらの燃料集合体において、大部分の
燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、その上下に
上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケット燃料部
がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料部の下方
又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム領域が存
在する通常燃料ピンであり、一部の燃料ピンとして、上
記通常燃料ピンで下部軸ブランケット燃料部を有しない
構造の特殊燃料ピンを用い、それによって溶融燃料排出
機能をもたせており、その点に本発明の特徴がある。
【０００７】一部の燃料ピンとして、上記通常燃料ピン
で下部軸ブランケット燃料部を短尺化した構造の特殊燃
料ピンを用いてもよいし、上記通常燃料ピンで下部軸ブ
ランケット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料
ペレットを用いた構造としてもよい。
で下部軸ブランケット燃料部を短尺化した構造の特殊燃
料ピンを用いてもよいし、上記通常燃料ピンで下部軸ブ
ランケット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料
ペレットを用いた構造としてもよい。
【０００８】また、一部の燃料ピンとして、上記通常燃
料ピンで上部軸ブランケット燃料部を有しない構造ある
いは上部軸ブランケット燃料部を短尺化した構造の特殊
燃料ピンを用いてもよいし、上記通常燃料ピンで上部軸
ブランケット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃
料ペレットを用いる構造としてもよい。
料ピンで上部軸ブランケット燃料部を有しない構造ある
いは上部軸ブランケット燃料部を短尺化した構造の特殊
燃料ピンを用いてもよいし、上記通常燃料ピンで上部軸
ブランケット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃
料ペレットを用いる構造としてもよい。
【０００９】このように本発明は、燃料ピン束部の軸方
向上方部もしくは下方部の熱抵抗となるブランケット部
を削減することにより溶融燃料を排出させる高速炉用燃
料集合体である。
向上方部もしくは下方部の熱抵抗となるブランケット部
を削減することにより溶融燃料を排出させる高速炉用燃
料集合体である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明における高速炉用燃料集合
体は、多数本の燃料ピンを束ねることで構成され、ラッ
パ管内に収容する構造でもよいし、ラッパ管を用いない
ダクトレス集合体でもよい。大部分の燃料ピンは、燃料
被覆管内の中央に燃料部、その上下に上部軸ブランケッ
ト燃料部と下部軸ブランケット燃料部がそれぞれ配設さ
れ、下部軸ブランケット燃料部の下方又は上部軸ブラン
ケットの上方にガスプレナム領域が存在する通常燃料ピ
ンであるが、一部の燃料ピンとして通常燃料ピンとは構
造が異なる特殊燃料ピンを用いる。
体は、多数本の燃料ピンを束ねることで構成され、ラッ
パ管内に収容する構造でもよいし、ラッパ管を用いない
ダクトレス集合体でもよい。大部分の燃料ピンは、燃料
被覆管内の中央に燃料部、その上下に上部軸ブランケッ
ト燃料部と下部軸ブランケット燃料部がそれぞれ配設さ
れ、下部軸ブランケット燃料部の下方又は上部軸ブラン
ケットの上方にガスプレナム領域が存在する通常燃料ピ
ンであるが、一部の燃料ピンとして通常燃料ピンとは構
造が異なる特殊燃料ピンを用いる。
【００１１】特殊燃料ピンは、例えば上記通常燃料ピン
で下部軸ブランケット燃料部を有しない構造、下部軸ブ
ランケット燃料部を短尺化した構造、下部軸ブランケッ
ト燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料ペレット
を用いた構造などとする。それらにおいて、燃料部は、
その下端を切りつめて短尺化したものでもよい。
で下部軸ブランケット燃料部を有しない構造、下部軸ブ
ランケット燃料部を短尺化した構造、下部軸ブランケッ
ト燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料ペレット
を用いた構造などとする。それらにおいて、燃料部は、
その下端を切りつめて短尺化したものでもよい。
【００１２】その他、特殊燃料ピンは、上記通常燃料ピ
ンで上部軸ブランケット燃料部を有しない構造、上部軸
ブランケット燃料部を短尺化した構造、上部軸ブランケ
ット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料ペレッ
トを用いた構造などとする。それらにおいて、燃料部
は、その上端を切りつめて短尺化したものでもよい。
ンで上部軸ブランケット燃料部を有しない構造、上部軸
ブランケット燃料部を短尺化した構造、上部軸ブランケ
ット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料ペレッ
トを用いた構造などとする。それらにおいて、燃料部
は、その上端を切りつめて短尺化したものでもよい。
【００１３】更には、上記のような下部軸ブランケット
に関する変更と上部軸ブランケットに関する変更とを組
み合わせて特殊燃料ピンを構成してもよい。
に関する変更と上部軸ブランケットに関する変更とを組
み合わせて特殊燃料ピンを構成してもよい。
【００１４】本発明は、燃料ピン束部の軸方向上下端の
熱抵抗となるブランケット部分を削除することによって
溶融燃料を排出させようとするものである。従って、特
殊燃料ピンの割合は、評価の結果によって得られる溶融
燃料の排出能力と炉心に要求される出力、増殖比等の性
能によって決まる設計条件によって左右される。
熱抵抗となるブランケット部分を削除することによって
溶融燃料を排出させようとするものである。従って、特
殊燃料ピンの割合は、評価の結果によって得られる溶融
燃料の排出能力と炉心に要求される出力、増殖比等の性
能によって決まる設計条件によって左右される。
【００１５】軸ブランケット燃料部の短尺化の程度も、
評価や設計に依存する。つまり、燃料の流出性と炉心設
計条件に依存して、軸ブランケット燃料部を全く無くし
てしまうのか、少しは残すのか、あるいは中空にするの
か、を選択する。更に、燃料部を切り詰めるか否かも決
定する。
評価や設計に依存する。つまり、燃料の流出性と炉心設
計条件に依存して、軸ブランケット燃料部を全く無くし
てしまうのか、少しは残すのか、あるいは中空にするの
か、を選択する。更に、燃料部を切り詰めるか否かも決
定する。
【００１６】高速増殖原型炉「もんじゅ」の燃料ペレッ
トは細径の中実燃料ペレットで外径５．４mmであるが、
やや太径の中空燃料ペレットで内径／外径を２mm／７．
３２mmとした設計例もある。本発明におけるブランケッ
ト燃料ペレットの中空化の程度は、燃料の流出性や炉心
設計条件に依存するが、少なくとも内径２mm程度以上と
することが望ましい。
トは細径の中実燃料ペレットで外径５．４mmであるが、
やや太径の中空燃料ペレットで内径／外径を２mm／７．
３２mmとした設計例もある。本発明におけるブランケッ
ト燃料ペレットの中空化の程度は、燃料の流出性や炉心
設計条件に依存するが、少なくとも内径２mm程度以上と
することが望ましい。
【００１７】また、燃料部の上端あるいは下端を切り詰
めることにより、出力分担率の低い燃料、即ち遅れて燃
料破損する低温燃料ペレットを排除することが容易にな
る。破損燃料は、ピン束間を通って炉心燃料領域から流
出する量は微小であり、上下ピン束部の被覆管を溶融浸
食して流出する割合が大きいことが解析から分かってい
る。従って、破損し難い燃料部上端あるいは下端を切り
詰めることは、燃料の排出促進の観点から有効である。
一例として、熱出力１６００ＭＷクラスの炉心では、出
力分担率が比較的低い０〜３０cmを切り詰める。
めることにより、出力分担率の低い燃料、即ち遅れて燃
料破損する低温燃料ペレットを排除することが容易にな
る。破損燃料は、ピン束間を通って炉心燃料領域から流
出する量は微小であり、上下ピン束部の被覆管を溶融浸
食して流出する割合が大きいことが解析から分かってい
る。従って、破損し難い燃料部上端あるいは下端を切り
詰めることは、燃料の排出促進の観点から有効である。
一例として、熱出力１６００ＭＷクラスの炉心では、出
力分担率が比較的低い０〜３０cmを切り詰める。
【００１８】このような特殊燃料ピンは、集合体中心部
にまとめて束ねられている配置でもよいし、集合体中に
必要本数を分散配置する構成でもよい。一般に集合体壁
面側の燃料は、サブチャンネルが広く流量が大きいた
め、周辺集合体での冷却材温度が低くなることから、集
合体中心部の方が燃料温度が高くなる。集合体内出力分
布が平坦な炉心中心側領域では、集合体中心部に特殊ピ
ンを設置する方が効果的と考えられる。しかし径方向出
力分布の大きな炉心外側領域では、燃料集合体内でも炉
心中心側の出力が大きく炉心外側が小さくなるため、燃
料流出の観点からは、集合体中心よりもやや炉心中心側
にずらせた領域に設置する方が効果的と考えられる。従
って、燃料集合体の構造や出力分布に依存して、特殊燃
料ピンを燃料溶融が集合体の中で早期に生じる部分に設
置するのが効果的であるということになる。
にまとめて束ねられている配置でもよいし、集合体中に
必要本数を分散配置する構成でもよい。一般に集合体壁
面側の燃料は、サブチャンネルが広く流量が大きいた
め、周辺集合体での冷却材温度が低くなることから、集
合体中心部の方が燃料温度が高くなる。集合体内出力分
布が平坦な炉心中心側領域では、集合体中心部に特殊ピ
ンを設置する方が効果的と考えられる。しかし径方向出
力分布の大きな炉心外側領域では、燃料集合体内でも炉
心中心側の出力が大きく炉心外側が小さくなるため、燃
料流出の観点からは、集合体中心よりもやや炉心中心側
にずらせた領域に設置する方が効果的と考えられる。従
って、燃料集合体の構造や出力分布に依存して、特殊燃
料ピンを燃料溶融が集合体の中で早期に生じる部分に設
置するのが効果的であるということになる。
【００１９】分散配置か集中配置かに関しては、通常は
集中配置とするのがよいが、燃料集合体の成立性の観点
からは、分散配置も考えられる。つまり、特殊燃料ピン
は、通常燃料ピンに比べて発熱が少なくなるので、これ
を集中配置した場合、通常燃料ピンとの境界において、
冷却材温度差がついて燃料の長期的な健全性に影響を与
える可能性があり、これを緩和するために特殊燃料ピン
を分散配置することも考えられる。
集中配置とするのがよいが、燃料集合体の成立性の観点
からは、分散配置も考えられる。つまり、特殊燃料ピン
は、通常燃料ピンに比べて発熱が少なくなるので、これ
を集中配置した場合、通常燃料ピンとの境界において、
冷却材温度差がついて燃料の長期的な健全性に影響を与
える可能性があり、これを緩和するために特殊燃料ピン
を分散配置することも考えられる。
【００２０】
【実施例】図１は本発明に係る高速炉用燃料集合体の一
実施例を示す説明図であり、図２はそのＡ−Ａ断面及び
Ｂ−Ｂ断面を示している。各燃料集合体１０は、多数本
の燃料ピンを束ねて六角筒状のラッパ管１２内に収納し
た構成であり、多数の燃料集合体１０が原子炉容器内に
おいて規則的に配列され、エントランスノズル部１４で
炉心支持板１６によって支えられている。
実施例を示す説明図であり、図２はそのＡ−Ａ断面及び
Ｂ−Ｂ断面を示している。各燃料集合体１０は、多数本
の燃料ピンを束ねて六角筒状のラッパ管１２内に収納し
た構成であり、多数の燃料集合体１０が原子炉容器内に
おいて規則的に配列され、エントランスノズル部１４で
炉心支持板１６によって支えられている。
【００２１】ここでは燃料集合体１０は、合計３３１本
の燃料ピンを束ねて構成される。大部分（２９４本）の
燃料ピンは通常燃料ピン２０であり、燃料被覆管２２内
の中央に燃料部２４（核分裂性燃料）が位置し、その上
下に上部軸ブランケット燃料部２６と下部軸ブランケッ
ト燃料部２８がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット
燃料部２８の下方にガスプレナム領域３０が存在する構
造である。一部（３７本）の燃料ピンは特殊燃料ピン４
０であり、燃料被覆管２２内の中央に燃料部２４（核分
裂性燃料）が位置し、その上に上部軸ブランケット燃料
部２６が配設されているが、下部軸ブランケット燃料部
は無く、燃料部の下方にガスプレナム領域３０が存在す
る構造である。なお、特殊燃料ピン４０は、ここでは燃
料集合体の中心軸近傍に集中配置されている。
の燃料ピンを束ねて構成される。大部分（２９４本）の
燃料ピンは通常燃料ピン２０であり、燃料被覆管２２内
の中央に燃料部２４（核分裂性燃料）が位置し、その上
下に上部軸ブランケット燃料部２６と下部軸ブランケッ
ト燃料部２８がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット
燃料部２８の下方にガスプレナム領域３０が存在する構
造である。一部（３７本）の燃料ピンは特殊燃料ピン４
０であり、燃料被覆管２２内の中央に燃料部２４（核分
裂性燃料）が位置し、その上に上部軸ブランケット燃料
部２６が配設されているが、下部軸ブランケット燃料部
は無く、燃料部の下方にガスプレナム領域３０が存在す
る構造である。なお、特殊燃料ピン４０は、ここでは燃
料集合体の中心軸近傍に集中配置されている。
【００２２】万一、燃料の溶融が生じるような過酷な事
故が生じた場合には、溶融した燃料はフィッションガス
の圧力などによって上下方向に分散しようとする。従来
の燃料集合体では軸ブランケット領域の冷却材流路に浸
入した溶融燃料は軸ブランケット燃料の熱容量によって
固化してしまい、炉心部から燃料が流出することが困難
となる。しかし本発明の燃料集合体では、特殊燃料ピン
４０については下部軸ブランケット燃料部が無いため
に、溶融燃料は特殊燃料ピン４０のガスプレナム部（熱
容量としては被覆材が存在するのみである）の被覆材を
容易に溶融浸食して浸入することができ、早期に燃料ピ
ン束の下方へ排出される。典型的な解析例では、燃料の
溶融破損後１〜２秒で燃料の４０％が炉心外へ流出する
と解析されている。
故が生じた場合には、溶融した燃料はフィッションガス
の圧力などによって上下方向に分散しようとする。従来
の燃料集合体では軸ブランケット領域の冷却材流路に浸
入した溶融燃料は軸ブランケット燃料の熱容量によって
固化してしまい、炉心部から燃料が流出することが困難
となる。しかし本発明の燃料集合体では、特殊燃料ピン
４０については下部軸ブランケット燃料部が無いため
に、溶融燃料は特殊燃料ピン４０のガスプレナム部（熱
容量としては被覆材が存在するのみである）の被覆材を
容易に溶融浸食して浸入することができ、早期に燃料ピ
ン束の下方へ排出される。典型的な解析例では、燃料の
溶融破損後１〜２秒で燃料の４０％が炉心外へ流出する
と解析されている。
【００２３】特殊燃料ピンの本数は、多いほど燃料の流
出は容易であるので、炉心性能として増殖率の低下が許
容されるのであれば３７本よりも多くする。他方、燃料
ピン数の少ない小さな燃料集合体では、３７本より少な
くてもよい。
出は容易であるので、炉心性能として増殖率の低下が許
容されるのであれば３７本よりも多くする。他方、燃料
ピン数の少ない小さな燃料集合体では、３７本より少な
くてもよい。
【００２４】燃料ピン束の条件（冷却材流路断面積が広
いなど）によっては、特殊燃料ピンにおいて下部軸ブラ
ンケット燃料部を削除せずに、数cm程度短尺化しても、
燃料の流出は可能である。上部軸ブランケット燃料部を
削除すると上方向への溶融燃料の流出が可能である。燃
料部の下端を切り詰めた短尺燃料とし、下部軸ブランケ
ット燃料部を削除すれば、溶融燃料の流出は更に促進さ
れる。同様に、燃料部の上端を切り詰めた短尺燃料と
し、上部軸ブランケット燃料部を削除すれば、溶融燃料
の流出は更に促進される。
いなど）によっては、特殊燃料ピンにおいて下部軸ブラ
ンケット燃料部を削除せずに、数cm程度短尺化しても、
燃料の流出は可能である。上部軸ブランケット燃料部を
削除すると上方向への溶融燃料の流出が可能である。燃
料部の下端を切り詰めた短尺燃料とし、下部軸ブランケ
ット燃料部を削除すれば、溶融燃料の流出は更に促進さ
れる。同様に、燃料部の上端を切り詰めた短尺燃料と
し、上部軸ブランケット燃料部を削除すれば、溶融燃料
の流出は更に促進される。
【００２５】本発明では、軸ブランケット燃料部あるい
は燃料部を短尺化、あるいは削除した特殊燃料ピンを製
作する必要がある。これらの特殊燃料ピンは、通常燃料
ピンをより簡易な構造とすものであるので製作は容易で
ある。特殊燃料ピンを通常燃料ピンと共にピン束として
組み立てる方法は、従来の燃料集合体の製作方法と全く
同様である。
は燃料部を短尺化、あるいは削除した特殊燃料ピンを製
作する必要がある。これらの特殊燃料ピンは、通常燃料
ピンをより簡易な構造とすものであるので製作は容易で
ある。特殊燃料ピンを通常燃料ピンと共にピン束として
組み立てる方法は、従来の燃料集合体の製作方法と全く
同様である。
【００２６】なお本発明は、燃料の集中によって臨界体
系となるような燃料を使用する原子炉に適用できる。従
って、高速炉のみならず、熱中性子炉であっても比較的
高い核分裂性燃料ウラン濃縮度またはプルトニウム富化
度を有する原子炉であり、燃料として酸化物、金属、窒
化物、炭化物などの形態を有し、冷却材としてナトリウ
ムを用いるもの、あるいは鉛、鉛ビスマスなどの液体金
属を用いるもの、あるいは炭酸ガス、ヘリウムなどの気
体を用いるもの、あるいは軽水、重水を用いるものに適
用できる。
系となるような燃料を使用する原子炉に適用できる。従
って、高速炉のみならず、熱中性子炉であっても比較的
高い核分裂性燃料ウラン濃縮度またはプルトニウム富化
度を有する原子炉であり、燃料として酸化物、金属、窒
化物、炭化物などの形態を有し、冷却材としてナトリウ
ムを用いるもの、あるいは鉛、鉛ビスマスなどの液体金
属を用いるもの、あるいは炭酸ガス、ヘリウムなどの気
体を用いるもの、あるいは軽水、重水を用いるものに適
用できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上記のように、一部の燃料ピン
として、通常燃料ピンにおける下部軸ブランケット燃料
部を有しない、又は短尺化した、あるいは中空ペレット
を用いた構造などの特殊燃料ピンを用いた高速炉用燃料
集合体であるから、万一の炉心損傷時においっても、溶
融した燃料が早期に（典型的な解析例では燃料破損後１
〜２秒で）炉心外に流出してしまい、炉心全体での大規
模な溶融燃料プールの運動によって駆動される再臨界現
象は生じない。
として、通常燃料ピンにおける下部軸ブランケット燃料
部を有しない、又は短尺化した、あるいは中空ペレット
を用いた構造などの特殊燃料ピンを用いた高速炉用燃料
集合体であるから、万一の炉心損傷時においっても、溶
融した燃料が早期に（典型的な解析例では燃料破損後１
〜２秒で）炉心外に流出してしまい、炉心全体での大規
模な溶融燃料プールの運動によって駆動される再臨界現
象は生じない。
【００２８】このような再臨界現象は各燃料集合体の中
で生じるものであるので、集合体規模での炉外試験、炉
内試験によって比較的容易にその効果を確認することが
できる。炉心全体での大規模な溶融燃料プールの３次元
的挙動を実験的に調べることは事実上不可能であるの
で、本発明は、実験的に確認が困難である大規模溶融燃
料プールの運動による再臨界という問題を、極めて安価
な方法で解決できるものである。
で生じるものであるので、集合体規模での炉外試験、炉
内試験によって比較的容易にその効果を確認することが
できる。炉心全体での大規模な溶融燃料プールの３次元
的挙動を実験的に調べることは事実上不可能であるの
で、本発明は、実験的に確認が困難である大規模溶融燃
料プールの運動による再臨界という問題を、極めて安価
な方法で解決できるものである。
【００２９】更に、本発明の燃料集合体は、炉心性能へ
の悪影響は極めて小さくて済み、製作コストも従来の燃
料集合体と殆ど変わらない。
の悪影響は極めて小さくて済み、製作コストも従来の燃
料集合体と殆ど変わらない。
【図１】本発明に係る高速炉用燃料集合体の一実施例を
示す説明図。
示す説明図。
【図２】そのＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示す説明図。
１０ 燃料集合体 １２ ラッパ管 ２０ 通常燃料ピン ２２ 燃料被覆管 ２４ 燃料部 ２６ 上部軸ブランケット燃料部 ２８ 下部軸ブランケット燃料部 ３０ 下部ガスプレナム領域 ４０ 特殊燃料ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 朋子 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002 核燃料 サイクル開発機構大洗工学センター内 (72)発明者 久保 重信 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002 核燃料 サイクル開発機構大洗工学センター内
Claims (12)
- 【請求項１】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体において、 大部分の燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、そ
の上下に上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケッ
ト燃料部がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料
部の下方又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム
領域が存在する通常燃料ピンであり、 一部の燃料ピンとして、上記通常燃料ピンで下部軸ブラ
ンケット燃料部を有しない構造の特殊燃料ピンを用い、
それによって溶融燃料排出機能をもたせたことを特徴と
する高速炉用燃料集合体。 - 【請求項２】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体において、 大部分の燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、そ
の上下に上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケッ
ト燃料部がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料
部の下方又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム
領域が存在する通常燃料ピンであり、 一部の燃料ピンとして、上記通常燃料ピンで下部軸ブラ
ンケット燃料部を短尺化した構造の特殊燃料ピンを用
い、それによって溶融燃料排出機能をもたせたことを特
徴とする高速炉用燃料集合体。 - 【請求項３】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体において、 大部分の燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、そ
の上下に上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケッ
ト燃料部がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料
部の下方又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム
領域が存在する通常燃料ピンであり、 一部の燃料ピンを、上記通常燃料ピンで下部軸ブランケ
ット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料ペレッ
トを用いた構造とし、それによって溶融燃料排出機能を
もたせたことを特徴とする高速炉用燃料集合体。 - 【請求項４】 特殊燃料ピンは、燃料部が、下端を切り
つめて短尺化されている請求項１乃至３のいずれかに記
載の高速炉用燃料集合体。 - 【請求項５】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体において、 大部分の燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、そ
の上下に上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケッ
ト燃料部がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料
部の下方又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム
領域が存在する通常燃料ピンであり、 一部の燃料ピンとして、上記通常燃料ピンで上部軸ブラ
ンケット燃料部を有しない構造の特殊燃料ピンを用い、
それによって溶融燃料排出機能をもたせたことを特徴と
する高速炉用燃料集合体。 - 【請求項６】 特殊燃料ピンは、上部軸ブランケット燃
料部を有しない構造である請求項１乃至４のいずれかに
記載の高速炉用燃料集合体。 - 【請求項７】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体において、 大部分の燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、そ
の上下に上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケッ
ト燃料部がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料
部の下方又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム
領域が存在する通常燃料ピンであり、 一部の燃料ピンとして、上記通常燃料ピンで上部軸ブラ
ンケット燃料部を短尺化した構造の特殊燃料ピンを用
い、それによって溶融燃料排出機能をもたせたことを特
徴とする高速炉用燃料集合体。 - 【請求項８】 特殊燃料ピンは、上部軸ブランケット燃
料部を短尺化した構造である請求項１乃至４のいずれか
に記載の高速炉用燃料集合体。 - 【請求項９】 多数本の燃料ピンを束ねて構成される高
速炉用燃料集合体において、 大部分の燃料ピンは、燃料被覆管内の中央に燃料部、そ
の上下に上部軸ブランケット燃料部と下部軸ブランケッ
ト燃料部がそれぞれ配設され、下部軸ブランケット燃料
部の下方又は上部軸ブランケットの上方にガスプレナム
領域が存在する通常燃料ピンであり、 一部の燃料ピンを、上記通常燃料ピンで上部軸ブランケ
ット燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料ペレッ
トを用いた構造とし、それによって溶融燃料排出機能を
もたせたことを特徴とする高速炉用燃料集合体。 - 【請求項１０】 特殊燃料ピンは、上部軸ブランケット
燃料部に内径の大きな中空ブランケット燃料ペレットを
用いた構造である請求項１乃至４のいずれかに記載の高
速炉用燃料集合体。 - 【請求項１１】 特殊燃料ピンは、燃料部が、上端を切
りつめて短尺化されている請求項１乃至１０のいずれか
に記載の高速炉用燃料集合体。 - 【請求項１２】 特殊燃料ピンが集合体中心部にまとめ
て束ねられている請求項１乃至１１のいずれかに記載の
高速炉用燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241040A JP2002055187A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 高速炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241040A JP2002055187A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 高速炉用燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002055187A true JP2002055187A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=18732303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000241040A Pending JP2002055187A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 高速炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002055187A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014081333A1 (ru) * | 2012-11-26 | 2014-05-30 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Ядерный реактор |
| JP2015064261A (ja) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 核変換用集合体およびそれを用いた高速炉原子力発電システム |
| JP2016125837A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 高速炉の制御棒案内管 |
| KR20230102869A (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-07 | 한국과학기술원 | 무교체 핵연료 집합체 |
-
2000
- 2000-08-09 JP JP2000241040A patent/JP2002055187A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014081333A1 (ru) * | 2012-11-26 | 2014-05-30 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Ядерный реактор |
| RU2558152C2 (ru) * | 2012-11-26 | 2015-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Ядерный реактор |
| JP2015535606A (ja) * | 2012-11-26 | 2015-12-14 | ジョイント ストック カンパニー“アクメ−エンジニアリング” | 原子炉 |
| JP2015064261A (ja) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 核変換用集合体およびそれを用いた高速炉原子力発電システム |
| JP2016125837A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 高速炉の制御棒案内管 |
| KR20230102869A (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-07 | 한국과학기술원 | 무교체 핵연료 집합체 |
| KR102601294B1 (ko) | 2021-12-30 | 2023-11-14 | 한국과학기술원 | 무교체 핵연료 집합체 |
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