JP2002350579A - Fuel assembly - Google Patents

Fuel assembly

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JP2002350579A
JP2002350579A JP2001160190A JP2001160190A JP2002350579A JP 2002350579 A JP2002350579 A JP 2002350579A JP 2001160190 A JP2001160190 A JP 2001160190A JP 2001160190 A JP2001160190 A JP 2001160190A JP 2002350579 A JP2002350579 A JP 2002350579A
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reactivity
low
rod
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JP2001160190A
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Japanese (ja)
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Masahiko Kuroki
木 政 彦 黒
Daisuke Goto
藤 大 輔 後
Jun Saeki
伯 潤 佐
Ryoji Masumi
見 亮 司 桝
Hiroko Haraguchi
口 裕 子 原
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Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
Original Assignee
Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
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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

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the allowance of the stop of a boiling water reactor without worsening the economic benefit of a fuel in a fuel assembly which is loaded on the boiling water reactor. SOLUTION: A region in a length of 4/24 to 13/24 of the effective length of the fuel is installed in the upper part in the axial direction as a low-reactivity region 12c having a fuel such as natural uranium. A region directly under it contains upper-part low-reactivity fuel rods U2 whose reactivity in the upper part region of a fuel rod is lowered as a high-reactivity region containing more fissile materials than that in the low-reactivity region. The fuel rods U2 are arranged in the outermost circumference of the fuel assembly. Alternatively, two fuel rods are arranged in positions facing two side faces into which a cross-shaped control rod 11 is not inserted from among the outermost circumference of the fuel assembly or in positions adjacent to the fuel rod in a corner part into which the control rod 11 is not inserted from among the outermost circumference of the fuel assembly, or one fuel rod is arranged in a corner part into which the control rod 11 is not inserted.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の技術的分野】本発明は、沸騰水型原子炉に装荷
する燃料集合体に係わり、特に燃料経済性を悪化させる
こと無く炉停止余裕を改善した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 loaded in a boiling water reactor, and more particularly to a fuel assembly having an improved reactor shutdown margin without deteriorating fuel economy.

【0002】[0002]

【従来技術】原子炉の炉心は多数の燃料集合体と、その
間に挿抜自在に設けられた十字型制御棒とにより形成さ
れており、十字型制御棒1本の周囲に4体の燃料集合体
を配置して構成されている。また、一般に沸騰水型原子
炉に用いられる燃料集合体は、燃料被覆管内に酸化ウラ
ンなどの燃料ペレットを多数充填した複数の燃料棒から
構成されている。
2. Description of the Related Art The core of a nuclear reactor is composed of a large number of fuel assemblies and a cruciform control rod inserted and removed therebetween, and four fuel assemblies are provided around one cruciform control rod. Are arranged. A fuel assembly generally used in a boiling water reactor is composed of a plurality of fuel rods in which a fuel cladding tube is filled with a large number of fuel pellets such as uranium oxide.

【0003】この燃料集合体の一例を図13(a)の縦
断面図と、(b)の(a)におけるB−B矢視断面図、
および(c)の(a)におけるC−C矢視断面図に示
す。
[0003] One example of this fuel assembly is a longitudinal sectional view of FIG. 13 (a), and a sectional view taken along the line BB in FIG. 13 (a).
And (c) is a sectional view taken along the line CC in (a).

【0004】燃料集合体1は、それぞれ複数本の長尺燃
料棒2と短尺燃料棒3、および1本または2本のウォー
タロッド4を、軸方向に配置した複数のスペーサ5で正
方格子状に束ねている。
[0004] The fuel assembly 1 comprises a plurality of long fuel rods 2 and a plurality of short fuel rods 3 and one or two water rods 4 formed in a square lattice by a plurality of spacers 5 arranged in the axial direction. I'm bundling.

【0005】また、この束ねた複数の燃料棒のうちで、
長尺燃料棒2は外部スプリング6と共に上部タイプレー
ト7と下部タイプレート8に、また、短尺燃料棒3は下
部タイプレート8に固定されていて、この燃料棒の束
は、周囲をチャンネルボックス9で包囲されている。
Further, among the bundled fuel rods,
The long fuel rods 2 are fixed to the upper tie plate 7 and the lower tie plate 8 together with the external spring 6, and the short fuel rods 3 are fixed to the lower tie plate 8. Surrounded by

【0006】なお、前記チャンネルボックス9内におけ
る長尺燃料棒2と短尺燃料棒3、およびウォータロッド
4の長さと本数、さらに形状や配置については、それぞ
れ原子炉によって異なることから、上記図13に示す燃
料集合体1に限定されるものではない。
The lengths and number of the long fuel rods 2 and short fuel rods 3 and the water rods 4 in the channel box 9 and the shapes and arrangements thereof differ depending on the nuclear reactor. It is not limited to the fuel assembly 1 shown.

【0007】[0007]

【発明が解決しょうとする課題】ところで、原子炉燃料
の設計における設計条件の一つに、運転サイクルを通じ
て冷温時炉停止余裕を1.0%Δk以上確保するという
条件がある。この炉停止余裕とは、最も反応度制御効果
の大きい制御棒が引き抜かれ、他の制御棒がすべて挿入
された状態における未臨界度を表すもので、原子炉安全
性のために炉停止余裕は確保されなければならない。
Incidentally, one of the design conditions in the design of the reactor fuel is a condition that a cold reactor shutdown margin of 1.0% Δk or more is secured throughout the operation cycle. The reactor shutdown margin indicates the subcriticality when the control rod with the greatest reactivity control effect is pulled out and all the other control rods are inserted.For reactor safety, the reactor shutdown margin is Must be secured.

【0008】また、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。この可燃性毒物は中性子を吸収する能
力を備えていることから、燃焼初期の無限増倍率を低下
させる効果がある。燃焼が進行すると可燃性毒物が燃え
尽きることから無限増倍率抑制効果もなくなるが、燃焼
に伴い燃料中に含まれる核分裂性物質であるウラン−2
35の含有量も低下することから、この可燃性毒物の含
有量を適切に調整することにより、燃焼初期から可燃性
毒物が燃え尽きる期間での冷温時における制御棒挿入状
態および引抜き状態の無限増倍率を抑制し、サイクルを
通じて必要な炉停止余裕を確保することができる。一般
には、可燃性毒物の含有量は、原子炉の運転サイクル末
期において炉心の反応度を最大限確保するという観点か
ら、サイクル末期でほぼ燃え尽きるように調整されてい
る。
Further, in the reactivity control in the BWR, a reactivity suppressing effect by mixing a burnable poison such as gadolinia into the fuel rod is used in addition to the reactivity suppressing effect by the control rod. Since this burnable poison has the ability to absorb neutrons, it has the effect of reducing the infinite multiplication factor at the beginning of combustion. As the burn proceeds, the burnable poison burns out and the effect of suppressing the infinite multiplication factor disappears. However, uranium-2, which is a fissile substance contained in the fuel accompanying the burn, is burned.
Since the content of 35 is also reduced, by appropriately adjusting the content of this burnable poison, the infinite multiplication factor of the control rod insertion state and the withdrawal state at the time of cold temperature from the beginning of combustion to the period when the burnable poison is burned out. And a necessary furnace stop margin can be secured throughout the cycle. Generally, the content of the burnable poison is adjusted so as to almost burn out at the end of the reactor cycle from the viewpoint of maximizing the reactivity of the core at the end of the operation cycle of the reactor.

【0009】一方、燃料の経済性向上のため、燃料の高
燃焼度化を図るというニーズがあり、高燃焼度化に伴
い、燃料のウラン濃縮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濃度が増加する傾向にな
る。可燃性毒物を混入する燃料棒の本数や可燃性毒物濃
度を過剰に増加した場合には、原子炉運転サイクルの末
期において可燃性毒物が残存することから、反応度を損
失してしまうために、結果的に燃料経済性を低下させる
ことになる。また、炉心の周辺部では炉心の中央部近辺
に比べ原子炉の出力が低いために、含有させた可燃性毒
物の燃焼が中心部に比較して進まず、炉心の中央部近辺
で炉停止余裕を確保するのに適した可燃性毒物量を含有
させると炉心の周辺部ではサイクル末期に可燃性毒物が
残存して反応度を損失する。
On the other hand, there is a need to increase the burnup of the fuel in order to improve the economy of the fuel. If the uranium enrichment of the fuel increases with the increase of the burnup, the reactivity of the fuel increases. In order to suppress the reactivity, the number of fuel rods into which the burnable poison is mixed and the burnable poison concentration tend to increase. If the number of fuel rods containing burnable poisons or the concentration of burnable poisons is excessively increased, burnable poisons will remain at the end of the reactor operation cycle, resulting in loss of reactivity. The result is reduced fuel economy. Also, since the power of the reactor is lower in the periphery of the core than in the vicinity of the center of the core, the burning of the burnable poison contained does not proceed as compared with the center, and there is a margin for reactor shutdown near the center of the core. If the burnable poison is contained in an amount suitable for ensuring the fuel, the burnable poison remains in the periphery of the core at the end of the cycle, and the reactivity is lost.

【0010】本発明は、このような点に鑑み、燃料の経
済性を悪化させること無く炉停止余裕を改善した燃料集
合体を提供することを目的とする。
In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a fuel assembly having an improved reactor shutdown margin without deteriorating fuel economy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
複数の燃料棒を正方格子状に束ねて構成する沸騰水型原
子炉用の燃料集合体において、軸方向上部に燃料有効長
の4/24以上13/24以下の長さの低反応度領域を
設けると共に、その直下の領域を前記低反応度領域より
多くの核分裂性物質を含む高反応度領域として燃料棒上
部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒を含む
ことを特徴とする。
The invention according to claim 1 is
In a fuel assembly for a boiling water reactor configured by bundling a plurality of fuel rods in a square lattice, a low reactivity region having a length of 4/24 or more and 13/24 or less of an active fuel length is provided at an upper portion in an axial direction. In addition to the low-reactivity fuel rods, a region immediately below the low-reactivity region is a high-reactivity region containing more fissile material than the low-reactivity region and the reactivity of the fuel rod upper region is reduced. .

【0012】上部低反応度燃料棒を設けることにより、
燃焼を通じて冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率
を低く抑制することができ、炉停止余裕を改善すること
ができる。また、炉停止余裕を改善するために可燃性毒
物の含有量を増加する必要は無いことから、燃料経済性
を損なうことなく炉停止余裕を改善することができる。
あるいは、過剰な炉停止余裕がある場合には、炉停止余
裕を満足できる範囲で可燃性毒物の含有量を少なくする
ことができることから、可燃性毒物残存によるサイクル
末期での反応度損失を無くすることができ、燃料経済性
が向上する。
By providing the upper low-reactivity fuel rod,
Through combustion, the infinite multiplication factor when the control rod is inserted at the time of cold temperature can be suppressed low, and the furnace stop margin can be improved. Further, since it is not necessary to increase the content of the burnable poison in order to improve the furnace shutdown margin, the furnace shutdown margin can be improved without impairing fuel economy.
Alternatively, when there is an excessive furnace shutdown margin, the content of the burnable poison can be reduced within a range that can satisfy the furnace shutdown margin, so that the reactivity loss at the end of the cycle due to the remaining burnable poison is eliminated. Can improve fuel economy.

【0013】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明において、上部低反応度燃料棒は、その低反応度領域
が、冷温時における炉心の軸方向出力分布が最も大きく
なる位置を含む領域に形成されていることを特徴とす
る。しかして、炉心で低温時に軸方向出力分布が最も大
きくなる領域に低反応度領域を配置することから、冷温
時における制御棒挿入時の無限増倍率を効率的に抑制し
て炉停止余裕を改善することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the upper low-reactivity fuel rod has a low-reactivity region including a position where the axial power distribution of the core at the time of cold temperature is the largest. It is characterized in that it is formed in a region. The low reactivity area is located in the area where the axial power distribution is greatest at low temperatures in the core, so the infinite multiplication factor when the control rod is inserted at cold temperatures is efficiently suppressed to improve the furnace stop margin. can do.

【0014】請求項3に係る発明は、請求項1または2
に係る発明において、上部低反応度燃料棒の本数を9本
以下としたことを特徴とする。すなわち、上部低反応度
燃料棒の本数を最小限とすることにより、サイクル末期
の反応度を低下させることなく、炉停止余裕を改善する
ことができる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2
In the invention according to the fifth aspect, the number of upper low-reactivity fuel rods is set to nine or less. That is, by minimizing the number of low-reactivity fuel rods in the upper part, the reactor shutdown margin can be improved without reducing the reactivity at the end of the cycle.

【0015】請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の
いずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒が、
燃料集合体最外周に配置されていることを特徴とする。
すなわち、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最外周に
配置することにより、冷温時における制御棒挿入時の無
限増倍率を効率的に抑制して炉停止余裕を改善すること
ができる。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the upper low-reactivity fuel rod is:
It is characterized by being arranged at the outermost periphery of the fuel assembly.
That is, by arranging the upper low-reactivity fuel rods on the outermost periphery of the fuel assembly, the infinite multiplication factor when the control rods are inserted at the time of cold temperature can be efficiently suppressed, and the furnace stop margin can be improved.

【0016】請求項5に係る発明は、請求項1乃至3の
いずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒を、
燃料集合体最外周のうち十字型制御棒を挿入しない2つ
の側面に面する位置に配置することを特徴とする。この
ように、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最外周のう
ち十字型制御棒の挿入しない2つの側面に面する位置に
配置することにより、冷温時における制御棒挿入時の無
限増倍率を効率的に抑制して炉停止余裕を改善すること
ができる。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the upper low-reactivity fuel rod is
It is characterized in that it is disposed at a position facing two side surfaces of the outermost periphery of the fuel assembly where the cross control rod is not inserted. Thus, by arranging the upper low-reactivity fuel rods at positions on the outermost periphery of the fuel assembly facing the two side surfaces where the cross-shaped control rods are not inserted, the infinite multiplication factor when the control rods are inserted at the time of cold temperature is obtained. Can be efficiently suppressed and the furnace stop margin can be improved.

【0017】請求項6に係る発明は、請求項1または2
に係る発明において、上部低反応度燃料棒を、燃料集合
体最外周のうち十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の
燃料棒に隣接する位置に2本配置することを特徴とす
る。このように、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最
外周のうち十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料
棒に隣接する位置に2本配置することにより、冷温時に
おける制御棒挿入時の無限増倍率を効率的に抑制して炉
停止余裕を改善することができる。
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 1 or 2
In the invention according to the first aspect, two upper low-reactivity fuel rods are arranged at positions on the outermost periphery of the fuel assembly adjacent to the fuel rods at the corner positions where the cross control rods are not inserted. In this way, by arranging two upper low-reactivity fuel rods at positions on the outermost periphery of the fuel assembly adjacent to the fuel rods at the corner positions where the cross-shaped control rods are not inserted, when the control rods are inserted at the time of cold temperature, The infinite multiplication factor can be efficiently suppressed to improve the furnace stop margin.

【0018】請求項7に係る発明は、請求項1または2
に係る発明において、上部低反応度燃料棒を、十字型制
御棒を挿入しないコーナ位置に1本配置することを特徴
とする。このように、上部低反応度燃料棒を、十字型制
御棒を挿入しないコーナ位置に1本配置することによ
り、冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を効率的
に抑制して炉停止余裕を改善することができる。
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 1 or 2
In the invention according to the above, one upper low-reactivity fuel rod is arranged at a corner position where the cross-shaped control rod is not inserted. In this way, by arranging one upper low-reactivity fuel rod at the corner position where the cross-shaped control rod is not inserted, the infinite multiplication factor when the control rod is inserted at the time of cold temperature is efficiently suppressed, and the furnace stop margin is provided. Can be improved.

【0019】請求項8に係る発明は、請求項1乃至7に
係る発明において、上部低反応度燃料棒の低反応度領域
を天然ウランとしたことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is characterized in that, in the invention according to claims 1 to 7, the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is made of natural uranium.

【0020】請求項9に係る発明は、請求項1乃至7に
係る発明において、上部低反応度燃料棒の低反応度領域
のウラン−235の濃縮度を1wt%程度以下としたこ
とを特徴とする。上部低反応度燃料棒の低反応度領域
を、天然ウラン或いはウラン−235の濃縮度を1wt
%程度以下としたものとすることによって、燃焼を通じ
て冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を抑制し、
炉停止余裕を改善することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first to seventh aspects, the enrichment of uranium-235 in the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is set to about 1 wt% or less. I do. The low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is set to 1 wt% of natural uranium or uranium-235 enrichment.
% Or less to suppress the infinite multiplication factor when the control rod is inserted at the time of cold temperature through combustion,
Furnace shutdown margin can be improved.

【0021】請求項10に係る発明は、請求項1乃至7
のいずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒の
低反応度領域を、使用済み燃料の再処理より得られた回
収ウランとしたことを特徴とする。上部低反応度燃料棒
の低反応度領域を、回収ウランとすることによっても、
当該領域を天然ウランとした場合と同様の効果が得ら
れ、燃焼を通じて冷温時における制御棒挿入時の無限増
倍率を抑制し、炉停止余裕を改善することができる。
The invention according to claim 10 is the invention according to claims 1 to 7
In the invention according to any one of the above, the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is made of recovered uranium obtained by reprocessing spent fuel. By making the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod the recovered uranium,
The same effect as when the region is made of natural uranium can be obtained, and the infinite multiplication factor when the control rod is inserted at the time of cold temperature can be suppressed through combustion, and the furnace shutdown margin can be improved.

【0022】請求項11に係る発明は、請求項1乃至7
のいずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒の
低反応度領域を、U−235の濃縮工程における廃棄材
より得られた劣化ウランとしたことを特徴とする。すな
わち、上部低反応度燃料棒の低反応度領域を、劣化ウラ
ンとすることによっても、当該領域を天然ウランとした
場合の同様の効果が得られ、燃焼を通じて冷温時におけ
る制御棒挿入時の無限増倍率を抑制し、炉停止余裕を改
善することができる。
The invention according to claim 11 is the invention according to claims 1 to 7
In the invention according to any one of the above, the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is made of depleted uranium obtained from waste material in the U-235 enrichment step. That is, even if the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is made of depleted uranium, the same effect as when the region is made of natural uranium can be obtained. The multiplication factor can be suppressed, and the furnace stop margin can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と
同じ構成部分については、同一符号を付して詳細な説明
を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the same components as those of the above-described related art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0024】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1実施の形態を示す図であって、(a)は高燃焼度燃料
集合体における燃料棒配置を示す横断面図で、(b)は
燃料棒の燃料および可燃性毒物の軸方向分布図を示す。
(First Embodiment) FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) is a cross-sectional view showing a fuel rod arrangement in a high burnup fuel assembly. (B) shows the axial distribution of fuel and burnable poisons in the fuel rods.

【0025】なお、燃料集合体内では、軸方向や径方向
に燃料である核分裂性物質の濃縮度や、可燃性毒物の濃
度について分布がつけられているが、ここでは詳細な分
布については省略して説明する。また、本第1の実施の
形態については、上記図13に示した燃料集合体1に適
用した場合と同様に、燃料棒配列は9行9列にしてい
る。さらに、この燃料集合体では、燃料棒として、一般
的な長尺燃料棒2より約2/3短くした短尺燃料棒3を
使用している。
In the fuel assembly, the distribution of the concentration of fissile material as a fuel and the concentration of burnable poisons are given in the axial direction and the radial direction, but detailed distribution is omitted here. Will be explained. In the first embodiment, the fuel rods are arranged in nine rows and nine columns as in the case of applying to the fuel assembly 1 shown in FIG. Further, in this fuel assembly, a short fuel rod 3 which is about / shorter than a general long fuel rod 2 is used as a fuel rod.

【0026】すなわち、図1(a)に示す燃料集合体1
0は、炉心内に挿抜自在で断面が十字状の制御棒11の
周囲に配置して、ウラン燃料の燃料棒を9行9列の正方
格子配列とし、66本の長尺燃料棒として長尺燃料棒U
1を41本、長尺燃料棒U2を9本、および可燃性毒物
であるガドリニア(以下、Gdと略称する)を含有した
長尺Gd燃料棒Gの16本がある。
That is, the fuel assembly 1 shown in FIG.
Numeral 0 denotes a control rod 11 which can be inserted into and removed from the reactor core and has a cross-shaped cross section. The uranium fuel rods are arranged in a square lattice of 9 rows and 9 columns, and are 66 long fuel rods. Fuel rod U
1 and nine long fuel rods U2, and 16 long Gd fuel rods G containing gadolinia (hereinafter abbreviated as Gd) as a burnable poison.

【0027】さらに、8本の短尺燃料棒U3と、2本の
太径ウォータロッド4(W)の配置により構成してい
る。
Further, it is constituted by disposing eight short fuel rods U3 and two large diameter water rods 4 (W).

【0028】また、一般的に高燃焼度燃料集合体では、
軸方向の中性子の漏れを少なくして経済性を上げるため
に、軸方向の上下端部に天然ウランブランケット部を設
けているが、図1(b)に示すように、長尺燃料棒U1
とU2、長尺Gd燃料棒Gには、下端部で燃料有効長の
1/24の長さの領域に、下部天然ウランブランケット
部12aを、また長尺燃料棒U1と長尺Gd燃料棒Gに
は、上端部で2/24の長さの領域に、上部天然ウラン
ブランケット12bを形成している。
Generally, in a high burn-up fuel assembly,
Although a natural uranium blanket is provided at the upper and lower ends in the axial direction in order to reduce the leakage of neutrons in the axial direction and increase the economic efficiency, as shown in FIG.
, U2, and the long Gd fuel rod G, the lower natural uranium blanket portion 12a is provided at the lower end in a region of 1/24 of the active fuel length, and the long fuel rod U1 and the long Gd fuel rod G are provided. Has an upper natural uranium blanket 12b in a region of 2/24 length at the upper end.

【0029】さらに、長尺燃料棒U2については、燃料
棒上端より5/24の長さの領域を天然ウランとした低
反応度領域12cを設けると共に、低反応度領域12c
の直下より下部天然ウランブランケット12a直上の領
域を、天然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応度
領域として、長尺燃料棒U2の上部領域の反応度を低く
した、上部低反応度燃料棒U2としてある。
Further, for the long fuel rod U2, a low-reactivity region 12c in which a region 5/24 from the upper end of the fuel rod is made of natural uranium is provided, and a low-reactivity region 12c is provided.
The region immediately above the lower natural uranium blanket 12a than immediately below is a high-reactivity region containing more fissile material than natural uranium, the reactivity of the upper region of the long fuel rod U2 is reduced, and the upper low-reactivity fuel rod U2 There is.

【0030】前記燃料集合体10における集合体平均の
核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、
通常燃料より高い4.2%の高濃縮度としている。
The average of the fissile material enrichment in the fuel assembly 10 is as follows:
The high enrichment of 4.2%, which is higher than that of normal fuel.

【0031】また、燃料集合体10における上記低反応
度燃料棒U2の本数は9本とし、燃料集合体最外周の、
十字型制御棒を挿入しない2つの側面に面する位置に配
置している。
Further, the number of the low-reactivity fuel rods U2 in the fuel assembly 10 is set to nine,
The cross-shaped control rod is disposed at a position facing two side surfaces where the control rod is not inserted.

【0032】このように構成された燃料集合体10を装
荷した炉心における、典型的な冷温時炉停止余裕の燃焼
変化を、図2の冷温時炉停止余裕特性図に示す。
FIG. 2 is a characteristic diagram of a cold-temperature reactor stop margin in a core loaded with the fuel assembly 10 configured as described above in a typical cold-temperature reactor stop margin.

【0033】ここで、曲線13(実線)は、長尺燃料棒
U2の上部に低反応度領域12cを設けた燃料集合体1
0の場合で、曲線14a(2点鎖線)は、燃料集合体1
0の長尺燃料棒U2の上部に低反応度領域を設けず、上
部天然ウランブランケット12bを上端部2/24の長
さの領域に設け、上部天然ウランブランケットの直下の
領域は濃縮ウランとした通常の長尺燃料棒U1と同様の
軸方向領域構成とした場合、さらに曲線14b(点線)
は、平均濃縮度約3.7%とした従来設計の燃料集合体
を装荷した場合を表す。
Here, the curve 13 (solid line) represents the fuel assembly 1 in which the low reactivity region 12c is provided above the long fuel rod U2.
In the case of 0, the curve 14a (two-dot chain line)
No low-reactivity region is provided above the long fuel rod U2, and the upper natural uranium blanket 12b is provided in a region having a length of 2/24 at the upper end, and the region immediately below the upper natural uranium blanket is enriched uranium. In the case of the same axial region configuration as the normal long fuel rod U1, a curve 14b (dotted line) is further obtained.
Represents a case where a fuel assembly of a conventional design having an average enrichment of about 3.7% is loaded.

【0034】この図2に示すように、一般に炉停止余裕
の設計目標は、冷温時停止余裕が1.0%Δk以上であ
り、平均濃縮度約3.7%の従来設計の燃料集合体を装
荷した場合には、曲線14bで示すように、設計目標を
達成することができる。しかしながら、高燃焼度化のた
めさらに濃縮度を高くした場合、一般に濃縮度4%程度
以上にすると炉停止余裕が設計目標を満足することが困
難となる。約4.2%まで上げた場合には、曲線14a
に示すように、サイクル中期以外は冷温時炉停止余裕の
設計目標である1.0%Δkを割り込み、設計目標が達
成できていないことがわかる。
As shown in FIG. 2, the design target of the reactor shutdown margin is generally a fuel assembly of the conventional design having a cold shutdown margin of 1.0% Δk or more and an average enrichment of about 3.7%. When loaded, the design goal can be achieved, as shown by curve 14b. However, when the enrichment is further increased in order to increase the burnup, if the enrichment is generally about 4% or more, it becomes difficult for the furnace stop margin to satisfy the design target. Curve 14a when increasing to about 4.2%
As shown in the figure, it is understood that the design target of 1.0% Δk, which is the design target of the cold shutdown time, is not achieved in the period other than the middle stage of the cycle.

【0035】一方、長尺燃料棒U2の上部に低反応度領
域12cを設けた燃料集合体10の場合の曲線13で
は、長尺燃料棒U2の上部に低反応度領域を設けず長尺
燃料棒U1と同様の軸方向領域構成とした場合(曲線1
4a)と比較して、冷温時炉停止余裕が0.3〜0.4
%Δk増加し、十分に設計目標を達成している。
On the other hand, in the curve 13 in the case of the fuel assembly 10 in which the low reactivity region 12c is provided above the long fuel rod U2, the long fuel is provided without providing the low reactivity region above the long fuel rod U2. In the case of the same axial region configuration as the rod U1 (curve 1
Compared with 4a), the furnace shutdown allowance at cold temperature is 0.3 to 0.4.
% Δk increases, and the design target is sufficiently achieved.

【0036】次に、長尺燃料棒U2の上部に低反応度領
域12cを設けた燃料集合体10の場合、曲線13のよ
うに冷温時炉停止余裕が改善する理由について述べる。
Next, in the case of the fuel assembly 10 in which the low reactivity region 12c is provided on the upper part of the long fuel rod U2, the reason why the cold room shutdown margin improves as shown by the curve 13 will be described.

【0037】冷温時における無限増倍率の、制御棒引抜
状態と制御棒挿入状態の差の燃焼変化を、図3の無限増
倍率特性図に示す。すなわち、図3は冷温時における制
御棒による反応度の抑制効果を示し、図3の曲線の値が
大きいほど、冷温時において制御棒引抜状態での無限増
倍率が同じであっても、制御棒を挿入した場合に反応度
が抑えられることを意味する。
FIG. 3 is a graph showing the infinite multiplication factor characteristic of the infinite multiplication factor at the time of cold temperature. That is, FIG. 3 shows the effect of suppressing the reactivity by the control rod at the time of cold temperature, and the larger the value of the curve of FIG. Means that the reactivity is suppressed when "."

【0038】ここで、曲線15は、長尺燃料棒U2の上
部に低反応度領域12cを設けた燃料集合体10の、低
反応度領域12cを設けた断面(下端より燃料有効長2
0/24から22/24までの断面)における、冷温時
での制御棒引抜状態における無限増倍率から、冷温時で
の制御棒挿入状態における無限増倍率を引いたものの燃
焼変化を示し、曲線16は、燃料集合体10の長尺燃料
棒U2の上部に低反応度領域を設けず、上部天然ウラン
ブランケット12bを上端部2/24の長さの領域に設
け、上部天然ウランブランケットの直下の領域は濃縮ウ
ランとして通常の長尺燃料棒U1と同様の軸方向領域構
成とした場合の、下端より燃料有効長20/24から2
2/24までの断面における同様の燃焼変化を示す。
Here, the curve 15 is a cross section of the fuel assembly 10 in which the low reactivity region 12c is provided above the long fuel rod U2 (where the fuel effective length is 2 from the lower end).
(Cross section from 0/24 to 22/24) shows the combustion change when the infinite multiplication factor when the control rod is inserted at the cold temperature is subtracted from the infinite multiplication factor when the control rod is pulled at the cold temperature. Does not provide a low-reactivity region above the long fuel rod U2 of the fuel assembly 10, provides the upper natural uranium blanket 12b in a region having a length of 2/24 at the upper end, and provides a region immediately below the upper natural uranium blanket. Is the effective fuel length from 20/24 to 2 from the lower end when the enriched uranium has the same axial region configuration as the normal long fuel rod U1.
A similar combustion change in a section up to 2/24 is shown.

【0039】燃料集合体10の、低反応度領域12cを
設けた断面(下端より燃料有効長20/24から22/
24までの断面)においては、制御棒引抜時における反
制御棒側の燃料棒周辺の中性子束が、低反応度領域12
cの天然ウランにより抑えられ、相対的に、十字型制御
棒を挿入する2つの側面(制御棒側)周辺の中性子束が
高くなる。その結果、冷温時において制御棒引抜状態で
の無限増倍率が同じであっても、制御棒を挿入した場合
の無限増倍率は、反制御棒側に天然ウランを配置しない
場合に比べ燃焼を通じて低くなり、図3に示すように、
曲線15の方が曲線16より燃焼初期において2%Δk
程度、燃焼度20GWd/tにおいても1%Δk程度高
くなっている。
The cross section of the fuel assembly 10 provided with the low reactivity region 12c (from the lower end, the active fuel length of 20/24 to 22 /
24, the neutron flux around the fuel rod on the side opposite to the control rod when the control rod is withdrawn is reduced to the low reactivity region 12.
c is suppressed by natural uranium, and the neutron flux around the two side surfaces (control rod side) where the cross-shaped control rod is inserted is relatively increased. As a result, even when the infinite multiplication factor in the control rod withdrawal state at the cold temperature is the same, the infinite multiplication factor when the control rod is inserted is lower through combustion than when no natural uranium is arranged on the non-control rod side. And as shown in FIG.
Curve 15 is 2% Δk at the beginning of combustion compared to curve 16.
And even at a burnup of 20 GWd / t, it is higher by about 1% Δk.

【0040】冷温時炉停止余裕は、炉心のすべての制御
棒が挿入された状態で、最も反応度制御効果の大きい制
御棒が1本引き抜かれた場合の未臨界度を表すものであ
るが、図3の曲線15のように、冷温時における制御棒
による反応度抑制効果の大きい燃料においては、炉心の
全ての制御棒が挿入された状態での炉心の実効増倍率が
低くなるため、最も反応度制御効果の大きい制御棒が1
本引き抜かれた場合においても未臨界度は大きくなり、
炉停止余裕は改善する。なお、図3の曲線は低反応度領
域12cを設けた断面の特性を表すものであり、低反応
度領域12cを設けた断面以外の断面においては冷温時
における制御棒引抜状態と制御棒挿入状態の無限増倍率
の差は改善しないため、図3において曲線15の方が曲
線16より1〜2%Δk高くなっていても、炉心の冷温
時炉停止余裕は1〜2%Δkまで改善することは無く、
図2に示したごとく、0.3〜0.4%Δkの改善とな
っている。
The cold reactor shutdown margin represents the subcriticality when one control rod having the highest reactivity control effect is pulled out with all the control rods of the core inserted. As shown by the curve 15 in FIG. 3, in the case of fuel having a large reactivity suppression effect by the control rods at the time of cold temperature, the effective multiplication factor of the core becomes lower when all the control rods of the core are inserted. One control rod with large degree control effect
Even if this is pulled out, the subcriticality increases,
Furnace shutdown margin is improved. The curves in FIG. 3 show the characteristics of the cross section provided with the low reactivity region 12c. In the cross sections other than the cross section provided with the low reactivity region 12c, the control rod withdrawn state and the control rod inserted state at the time of cold temperature are shown. Since the difference between the infinite multiplication factors is not improved, even if the curve 15 in FIG. 3 is higher than the curve 16 by 1 to 2% Δk, the core shutdown margin at the time of the cold temperature of the core should be improved to 1 to 2% Δk. Is not
As shown in FIG. 2, the improvement is 0.3 to 0.4% Δk.

【0041】以上のような理由により、長尺燃料棒U2
の上部に低反応度領域12cを設けた燃料集合体10の
場合、図2の曲線13のように冷温時炉停止余裕が改善
する。なお、低反応度領域12cを設ける軸方向位置を
長尺燃料棒U2の上部とする理由は、冷温時においては
炉心の上部において出力分布が高くなるため、制御棒に
よる反応度抑制効果が、より効果的に炉心の炉停止余裕
改善に寄与することになるためである。
For the above reasons, the long fuel rod U2
In the case of the fuel assembly 10 in which the low reactivity region 12c is provided on the upper part of the fuel cell, the cold-temperature furnace shutdown margin is improved as shown by the curve 13 in FIG. Note that the reason why the axial position where the low reactivity region 12c is provided is the upper portion of the long fuel rod U2 is that the power distribution is higher in the upper portion of the core at the time of cold temperature, and the reactivity suppression effect by the control rod is more significant. This is because it effectively contributes to improving the reactor shutdown margin of the core.

【0042】なお、図1に示した例では、上部低反応度
燃料棒U2は、燃料集合体の反制御棒側最外周に配置し
ているが、上部低反応度燃料棒U2の配置としては反制
御棒側最外周とは限らない。反制御棒側最外周近辺の燃
料棒位置に配置すれば、制御棒引抜時における制御棒側
の中性子束は高くなり、図3の曲線15と同様の効果が
得られる。図1においては、最も効果的に制御棒引抜時
における制御棒側の中性子束を高くし、炉停止余裕が改
善できる一例として、反制御棒側最外周位置に上部低反
応度燃料棒U2を配置した例を示している。
In the example shown in FIG. 1, the upper low-reactivity fuel rod U2 is disposed on the outermost periphery of the fuel assembly on the side opposite to the control rod. It is not necessarily the outermost circumference on the side opposite to the control rod. If the fuel rod is located near the outermost periphery of the non-control rod side, the neutron flux on the control rod side at the time of control rod withdrawal increases, and the same effect as the curve 15 in FIG. 3 can be obtained. In FIG. 1, as an example that the neutron flux at the control rod side at the time of control rod withdrawal can be increased most effectively and the reactor shutdown margin can be improved, the upper low-reactivity fuel rod U2 is arranged at the outermost peripheral position on the anti-control rod side. An example is shown.

【0043】また、燃料集合体10における上部低反応
度燃料棒U2の本数は、本数を多くするほど制御棒引抜
時における制御棒側の中性子束は高くなり、炉停止余裕
の改善効果は大きくなるが、高燃焼度化の面からは、上
部低反応度燃料棒U2の本数が多くなるほど燃料集合体
平均濃縮度が低くなり、好ましくない。従って、上部低
反応度燃料棒U2の本数は必要以上に多くしないほうが
良く、図1の例では、上部低反応度燃料棒U2の本数を
9本としている。
Further, as the number of the upper low-reactivity fuel rods U2 in the fuel assembly 10 increases, the neutron flux on the control rod side at the time of control rod withdrawal increases, and the effect of improving the reactor shutdown margin increases. However, from the viewpoint of increasing the burnup, as the number of the upper low-reactivity fuel rods U2 increases, the average enrichment of the fuel assembly decreases, which is not preferable. Therefore, it is better not to increase the number of upper low-reactivity fuel rods U2 more than necessary. In the example of FIG. 1, the number of upper low-reactivity fuel rods U2 is nine.

【0044】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒U
2を配置した燃料集合体10を装荷した炉心において
は、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を
増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうこと
なく炉停止余裕が改善される。あるいは、上部低反応度
燃料棒U2を配置することにより過剰な炉停止余裕が得
られた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性
毒物の含有量を少なくすることができることから、可燃
性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くす
ることができ、燃料経済性が向上する。
As described above, the upper low-reactivity fuel rod U
In the core loaded with the fuel assembly 10 in which the fuel cells 2 are arranged, it is not necessary to increase the content of the burnable poison to improve the reactor shutdown margin, so that the reactor shutdown margin is improved without impairing the fuel economy. Is done. Alternatively, if an excessive furnace shutdown margin is obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U2, the content of the burnable poison can be reduced within a range that can satisfy the furnace shutdown margin. Reactivity loss at the end of the cycle due to residual toxicants can be eliminated, and fuel economy is improved.

【0045】なお、燃料集合体10は、高燃焼度を達成
するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であ
り、従って、前記長尺燃料棒U1、長尺Gd燃料棒Gお
よびウォータロッド4の長さと本数や形状および配置位
置と、短尺燃料棒U3や天然ウランブランケット部12
a、12bの有無や長さは設計によって異なる。
The fuel assembly 10 is an example of a high burn-up fuel assembly designed to achieve high burn-up. Therefore, the long fuel rod U1, the long Gd fuel rod G and the water The length, number, shape and arrangement of the rods 4, the short fuel rod U3 and the natural uranium blanket 12
The presence and length of a and 12b vary depending on the design.

【0046】また、本第1の実施の形態は、燃料棒配列
が9行9列で短尺燃料棒U3があり、天然ウランブラン
ケット部12a、12bを設置した燃料に適用した例で
あるが、上記の特性は、これに限定されるものではな
く、燃料棒配列が8行8列や10行10列などの他の設
計においても、上部低反応度燃料棒U2を配置すれば同
様の効果が得られる。
The first embodiment is an example in which the fuel rod arrangement is 9 rows and 9 columns, there is a short fuel rod U3, and the fuel rod arrangement is applied to a fuel in which natural uranium blanket portions 12a and 12b are installed. Is not limited to this, and the same effect can be obtained by arranging the upper low reactivity fuel rod U2 in other designs such as the fuel rod arrangement of 8 rows and 8 columns or 10 rows and 10 columns. Can be

【0047】(第2の実施の形態)図4は本発明の第2
の実施の形態を示す図であって、(a)は高燃焼度燃料
集合体における燃料棒配置を示す横断面図、(b)は燃
料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示
す。なお、前記第1の実施の形態と同様の構成部分につ
いては詳細な説明を省略し、異なる部分について説明す
る。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a cross-sectional view showing a fuel rod arrangement in a high burn-up fuel assembly, and FIG. 3B is an axial distribution diagram of fuel and contained burnable poisons of the fuel rods. Show. The detailed description of the same components as those in the first embodiment will be omitted, and different components will be described.

【0048】燃料集合体17は、前記図13に示した燃
料集合体1に適用した例で、66本の長尺燃料棒として
長尺燃料棒U1を41本、長尺燃料棒U4を9本、およ
び可燃性毒物であるGdを含有した長尺Gd燃料棒Gの
16本がある。
The fuel assembly 17 is an example in which the fuel assembly 17 is applied to the fuel assembly 1 shown in FIG. 13. As the 66 long fuel rods, 41 long fuel rods U1 and 9 long fuel rods U4 are used. , And 16 long Gd fuel rods G containing the burnable poison Gd.

【0049】さらに、8本の短尺燃料棒U3と、2本の
太径ウォータロッド4(W)の配置により構成してい
る。
Further, it is constituted by eight short fuel rods U3 and two large diameter water rods 4 (W).

【0050】また、図4(b)に示すように、長尺燃料
棒U1、U4と長尺Gd燃料棒Gには、下端部で燃料有
効長の1/24の長さの領域に下部天然ウランブランケ
ット部12aを、また上端部で1/24の長さの領域に
上部天然ウランブランケット12bを形成している。
As shown in FIG. 4 (b), the long fuel rods U1, U4 and the long Gd fuel rod G have a lower natural portion at a lower end portion having a length of 1/24 of the active fuel length. A uranium blanket portion 12a is formed, and an upper natural uranium blanket 12b is formed in a region having a length of 1/24 at an upper end portion.

【0051】さらに、長尺燃料棒U4については、燃料
棒下端からの燃料有効長22/24から19/24まで
の4/24の長さの領域を天然ウランとした低反応度領
域12cを設けると共に、低反応度領域12cの直下よ
り下部天然ウランブランケット12a直上の領域を、天
然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応度領域とし
て、長尺燃料棒U4の上部領域の反応度を低くした、上
部低反応度燃料棒U4としている。
Further, for the long fuel rod U4, there is provided a low reactivity region 12c in which a region having a length of 4/24 from an effective fuel length of 22/24 to 19/24 from the lower end of the fuel rod is made of natural uranium. At the same time, the area immediately above the lower natural uranium blanket 12a than immediately below the low reactivity area 12c is defined as a high reactivity area containing more fissile material than natural uranium, and the reactivity of the upper area of the long fuel rod U4 is reduced. The upper low-reactivity fuel rod U4 is used.

【0052】前記燃料集合体17における集合体平均の
核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、
通常燃料より高い4.2%の高濃縮度としている。ま
た、燃料集合体17における上記上部低反応度燃料棒U
4の本数は9本とし、燃料集合体最外周の、十字型制御
棒を挿入しない2つの側面に面する位置に配置してい
る。ここで、燃料集合体17における上部低反応度燃料
棒U4の低反応度領域12cは、冷温時における炉心の
軸方向出力分布が最も大きくなる位置を含む領域に形成
している。
The average fissile material enrichment in the fuel assembly 17 is as follows:
The high enrichment of 4.2%, which is higher than that of normal fuel. The upper low-reactivity fuel rods U in the fuel assembly 17
The number 4 is nine, and it is arranged at the outermost periphery of the fuel assembly at a position facing two side surfaces where the cross-shaped control rod is not inserted. Here, the low-reactivity region 12c of the upper low-reactivity fuel rod U4 in the fuel assembly 17 is formed in a region including a position where the axial power distribution of the core at the time of cold temperature is the largest.

【0053】図5は、軸方向出力分布図であり、曲線1
8は、冷温時における炉心の軸方向出力分布を示してい
る。曲線18が示すとおり、冷温時においては炉心の上
部において出力分布が高くなり、この例では下端より燃
料有効長22/24の位置において最大となっている。
沸騰水型原子炉では出力運転中に炉心において冷却材で
ある水中にボイドが形成されているが、このボイドは上
部ほどボイド率が大きく、従って、形成されたボイドに
よる負の反応度効果により、相対的に上部より下部の出
力が大きくなる傾向がある。そこで、出力運転中の軸方
向出力分布を平坦化するように、軸方向の濃縮度及び可
燃性毒物分布を最適化した設計がされているが、このこ
とは逆にボイドがなくなる冷温時には、上部において出
力分布が大きくなることを招いている。
FIG. 5 is an axial power distribution diagram, in which the curve 1
8 shows the axial power distribution of the core at the time of cold temperature. As shown by the curve 18, at the time of cold temperature, the power distribution is high in the upper part of the core, and in this example, it is maximum at the position of the active fuel length 22/24 from the lower end.
In a boiling water reactor, voids are formed in the water, which is a coolant, in the core during power operation, and the voids have a higher void fraction toward the top, and therefore, due to the negative reactivity effect due to the formed voids, The output of the lower part tends to be relatively larger than that of the upper part. Therefore, a design has been designed to optimize the axial enrichment and burnable poison distribution so as to flatten the axial power distribution during the power operation. In this case, the output distribution is increased.

【0054】このように構成した燃料集合体17でも、
燃料集合体10と同様に、上部低反応度燃料棒U4の低
反応度領域12cを設けた断面における冷温時の制御棒
による反応度抑制効果は、上部低反応度燃料棒U4に低
反応度領域12cを設けない場合に比べ大きくなるた
め、炉停止余裕は改善する。また、上部低反応度燃料棒
U4の低反応度領域12cの長さは、長くなるほど炉停
止余裕の改善効果は大きくなるが、高燃焼度化の面から
は、低反応度領域12cの長さが長くなるほど燃料集合
体平均濃縮度が低くなり、好ましくない。このために
は、図4(b)における上部低反応度燃料棒U4のよう
に、低反応度領域12cを冷温時に最も出力分布が大き
くなる領域のみに設けることによって、燃料経済性を損
なうことなく効果的に炉停止余裕を改善することができ
る。
In the fuel assembly 17 configured as described above,
Similarly to the fuel assembly 10, the reactivity suppression effect of the control rod at the time of cold temperature in the cross section provided with the low reactivity region 12c of the upper low reactivity fuel rod U4 is similar to that of the lower low reactivity fuel rod U4. Since it becomes larger than the case where 12c is not provided, the furnace stop margin is improved. Further, the longer the length of the low-reactivity region 12c of the low-reactivity fuel rod U4, the greater the effect of improving the furnace shutdown margin becomes. However, from the viewpoint of high burnup, the length of the low-reactivity region 12c is reduced. As the fuel cell length becomes longer, the average enrichment of the fuel assembly becomes lower, which is not preferable. For this purpose, the low-reactivity region 12c is provided only in the region where the power distribution is the largest at the time of cold temperature, as in the upper low-reactivity fuel rod U4 in FIG. 4B, without impairing the fuel economy. The furnace shutdown margin can be effectively improved.

【0055】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒U
4を配置した燃料集合体17を装荷した炉心において
は、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を
増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうこと
なく炉停止余裕が改善する。あるいは、上部低反応度燃
料棒U4を配置することにより過剰な炉停止余裕が得ら
れた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒
物の含有量を少なくすることができることから、可燃性
毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くする
ことができ、燃料経済性が向上する。
As described above, the upper low-reactivity fuel rod U
In the core loaded with the fuel assembly 17 in which the fuel cells 4 are arranged, it is not necessary to increase the content of burnable poisons in order to improve the reactor shutdown margin, so that the reactor shutdown margin is improved without impairing fuel economy. I do. Alternatively, if an excessive furnace shutdown margin is obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U4, the content of the burnable poison can be reduced within a range that can satisfy the furnace shutdown margin. Reactivity loss at the end of the cycle due to residual toxicants can be eliminated, and fuel economy is improved.

【0056】なお、燃料集合体17は、高燃焼度を達成
するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であ
り、従って、前記長尺燃料棒U1、長尺Gd燃料棒Gお
よびウォータロッド4の長さと本数や形状および配置位
置と、短尺燃料棒U3や天然ウランブランケット部12
a、12bの有無や長さは設計によって異なる。
The fuel assembly 17 is an example of a high burn-up fuel assembly designed to achieve high burn-up. Therefore, the long fuel rod U1, the long Gd fuel rod G, and the water The length, number, shape and arrangement of the rods 4, the short fuel rod U3 and the natural uranium blanket 12
The presence and length of a and 12b vary depending on the design.

【0057】また、本第2の実施の形態は、燃料棒配列
が9行9列で短尺燃料棒U3があり、天然ウランブラン
ケット部12a、12bを設置した燃料に適用した例で
あるが、上記の特性は、これに限定されるものではな
く、燃料棒配列が8行8列や10行10列などの他の設
計においても、上部低反応度燃料棒U4を配置すれば同
様の効果が得られる。
The second embodiment is an example in which the fuel rod array has 9 rows and 9 columns, has short fuel rods U3, and is applied to a fuel in which natural uranium blanket portions 12a and 12b are installed. Is not limited to this, and the same effect can be obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U4 in other designs such as the fuel rod arrangement of 8 rows and 8 columns or 10 rows and 10 columns. Can be

【0058】(第3の実施の形態)図6は、第3の実施
の形態を示す図であり、(a)は高燃焼度燃料集合体に
おける燃料棒配置を示す横断面図、(b)は燃料棒の燃
料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示す。なお、
前記第1の実施の形態と同様の構成部分については詳細
な説明を省略し、異なる部分について説明する。
(Third Embodiment) FIGS. 6A and 6B are views showing a third embodiment, in which FIG. 6A is a cross-sectional view showing a fuel rod arrangement in a high burn-up fuel assembly, and FIG. 2 shows an axial distribution diagram of the fuel and the burnable poison contained in the fuel rod. In addition,
Detailed description of the same components as those in the first embodiment will be omitted, and different components will be described.

【0059】燃料集合体19は、66本の長尺燃料棒と
して長尺燃料棒U1を48本、長尺燃料棒U5を2本、
可燃性毒物であるGdを含有した長尺Gd燃料棒Gを1
6本、短尺燃料棒U3を8本、および2本の太径ウォー
タロッド4(W)の配置により構成している。
The fuel assembly 19 includes 48 long fuel rods U1 and two long fuel rods U5 as 66 long fuel rods.
One long Gd fuel rod G containing Gd, which is a burnable poison,
Six, eight short fuel rods U3, and two large diameter water rods 4 (W) are arranged.

【0060】また、図6(b)に示すように、長尺燃料
棒U1、U5と長尺Gd燃料棒Gには、下端部で燃料有
効長の1/24の長さの領域に、下部天然ウランブラン
ケット部12aを、また長尺燃料棒U1と長尺Gd燃料
棒Gには、上端部で1/24の長さの領域に、上部天然
ウランブランケット12bを形成している。
As shown in FIG. 6 (b), the long fuel rods U1, U5 and the long Gd fuel rod G have a lower end in an area of 1/24 of the active fuel length. An upper natural uranium blanket 12b is formed on the natural uranium blanket portion 12a, and on the long fuel rod U1 and the long Gd fuel rod G in a region of 1/24 at the upper end.

【0061】さらに、長尺燃料棒U5については、燃料
棒上端より13/24の長さの領域を天然ウランとした
低反応度領域12cを設けると共に、低反応度領域12
cの直下より下部天然ウランブランケット12a直上の
領域を、天然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応
度領域として、長尺燃料棒U5の上部領域の反応度を低
くした、上部低反応度燃料棒U5としている。
Further, as for the long fuel rod U5, a low-reactivity region 12c in which a region having a length of 13/24 from the upper end of the fuel rod is made of natural uranium is provided.
An upper low-reactivity fuel rod in which the area immediately above the lower natural uranium blanket 12a than immediately below c is a high-reactivity area containing more fissile material than natural uranium, and the upper area of the long fuel rod U5 has low reactivity. U5.

【0062】前記燃料集合体19における集合体平均の
核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、
通常燃料より高い4.2%の高濃縮度としている。ま
た、燃料集合体19における上記上部低反応度燃料棒U
5の本数は2本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型
制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置
に配置している。
The assembly-average fissile material enrichment in the fuel assembly 19 is determined in order to achieve a high burnup.
The high enrichment of 4.2%, which is higher than that of normal fuel. Further, the upper low-reactivity fuel rod U in the fuel assembly 19 is
The number of the fuel rods 5 is two, and the fuel rods are arranged at the outermost periphery of the fuel assembly at a position adjacent to the fuel rod at the corner where the cross control rod is not inserted.

【0063】このように構成された燃料集合体19を装
荷した炉心における、典型的な冷温時炉停止余裕の燃焼
変化を、図7の冷温時停止余裕特性図に示す。ここで、
曲線20は、上部低反応度燃料棒U5を、燃料集合体最
外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃
料棒に隣接する位置に2本配置した場合で、曲線14a
は、図2における曲線14aと同じで燃料集合体19の
上部低反応度燃料棒U5は設けず、通常の長尺燃料棒U
1とした場合を表す。
FIG. 7 shows a typical change in combustion of the cold shutdown margin in the core loaded with the fuel assembly 19 configured as described above in a cold shutdown margin. here,
Curve 20 shows a case where two upper low-reactivity fuel rods U5 are arranged at positions on the outermost periphery of the fuel assembly adjacent to the fuel rods at the corner positions where the cross-shaped control rods are not inserted.
Is the same as the curve 14a in FIG. 2 and does not include the upper low-reactivity fuel rod U5 of the fuel assembly 19;
It represents the case where it is set to 1.

【0064】この図7に示すように、上部低反応度燃料
棒U5を設けないで高燃焼度化のため濃縮度を高くし、
約4.2%まで上げた曲線14aの場合には、冷温時炉
停止余裕の設計目標である1.0%を割り込み、設計目
標が達成できていないが、上部低反応度燃料棒U5を、
燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコ
ーナ位置の燃料棒に隣接する位置に2本配置した場合の
曲線20では、曲線14aと比較して、冷温時炉停止余
裕が約0.4%増加し、十分に設計目標を達成してい
る。
As shown in FIG. 7, the enrichment is increased for high burnup without providing the upper low reactivity fuel rod U5,
In the case of the curve 14a raised to about 4.2%, the design target of 1.0%, which is the design target of the cold shutdown time, is not achieved, and the lower low reactivity fuel rod U5 is
In the curve 20 when two fuel rods are arranged adjacent to the fuel rod at the corner position where the cross control rod is not inserted in the outermost periphery of the fuel assembly, the cold / hot furnace stop margin is about 0 in comparison with the curve 14a. .4%, which is well within the design target.

【0065】燃料集合体19では、十字型制御棒を挿入
しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置の2本を上部
低反応度燃料棒U5とすることで、低反応度領域12c
を設けた軸方向断面においては、制御棒挿入位置より最
も離れた反制御棒側燃料棒2本に天然ウランが配置され
ており、制御棒引抜状態における制御棒側周辺の中性子
束が2本の上部低反応度燃料棒U5により効果的に高く
なる。その結果、冷温時において制御棒引抜状態での無
限増倍率が同じであっても、制御棒を挿入した場合の無
限増倍率は、反制御棒側に天然ウランを配置しない場合
に比べ低くなり、炉停止余裕は改善される。
In the fuel assembly 19, two low-reactivity fuel rods U5 at the positions adjacent to the fuel rods at the corners where the cross-shaped control rods are not inserted are used as upper low-reactivity fuel rods U5.
In the axial section provided with uranium, natural uranium is disposed on the two opposite control rod side fuel rods farthest from the control rod insertion position, and two neutron fluxes around the control rod side in the control rod withdrawn state. The upper low reactivity fuel rod U5 effectively increases the fuel rod. As a result, even if the infinite multiplication factor in the control rod withdrawal state at the time of cold temperature is the same, the infinite multiplication factor when the control rod is inserted is lower than when the natural uranium is not arranged on the anti-control rod side, Furnace shutdown margin is improved.

【0066】また、燃料集合体19の上部低反応度燃料
棒U5における低反応度領域12cの長さは、燃料有効
長の13/24とし、第1の実施の形態における図1の
上部低反応度燃料棒U2および第2の実施の形態におけ
る図4の上部低反応度燃料棒U4での低反応度領域12
cより長くしているが、これは上部低反応度燃料棒U5
の本数を2本とし、第1の実施の形態および第2の実施
の形態における9本より少なくしていることによるもの
である。燃料集合体19の、低反応度領域12cを設け
た断面(下端より燃料有効長12/24から23/24
までの断面)における冷温時無限増倍率の、制御棒引抜
状態と制御棒挿入状態の差の燃焼変化を、図8の無限増
倍率特性図に示す。図8において、曲線21は当該断面
の特性であり、曲線16は図3における曲線16と同じ
である。図8に示すとおり、燃料集合体19においては
上部低反応度燃料棒U5の本数を2本としているため、
曲線21と曲線16の差は少なくなっている。しかし上
部低反応度燃料棒U5の本数が少なくても、低反応度領
域12cの長さを長くすることにより、炉心の炉停止余
裕としては第1の実施の形態および第2の実施の形態と
同様の効果を得ることができる。上部低反応度燃料棒U
5の低反応度領域12cの長さをさらに長くすれば、炉
停止余裕の改善効果は大きくなるが、冷温時における出
力分布は炉心の下部では低いため、炉心の下部にまで低
反応度領域12cを伸ばしても炉停止余裕に対する改善
効果は上部において当該領域の長さを伸ばすほどには改
善せず、また、高燃焼度化の面からは、低反応度領域1
2cの長さが長くなるほど燃料集合体平均濃縮度が低く
なり、好ましくない。
The length of the low-reactivity region 12c in the upper low-reactivity fuel rod U5 of the fuel assembly 19 is set to 13/24 of the active fuel length. Low reactivity area 12 at the low fuel rod U2 and the upper low reactivity fuel rod U4 of FIG. 4 in the second embodiment.
c is longer than the upper low-reactivity fuel rod U5.
Is two, which is less than nine in the first and second embodiments. The cross section of the fuel assembly 19 where the low reactivity region 12c is provided (effective fuel length 12/24 to 23/24 from the lower end).
FIG. 8 shows an infinite multiplication factor characteristic diagram of FIG. 8 showing the combustion change of the difference between the control rod withdrawal state and the control rod insertion state in the infinite multiplication factor at the cold temperature in the cross section up to FIG. 8, a curve 21 is the characteristic of the cross section, and a curve 16 is the same as the curve 16 in FIG. As shown in FIG. 8, in the fuel assembly 19, the number of upper low-reactivity fuel rods U5 is set to two,
The difference between the curves 21 and 16 is reduced. However, even if the number of upper low-reactivity fuel rods U5 is small, by increasing the length of the low-reactivity region 12c, the reactor stop margin of the reactor core can be reduced as compared with the first embodiment and the second embodiment. Similar effects can be obtained. Upper low reactivity fuel rod U
When the length of the low-reactivity region 12c of FIG. 5 is further increased, the effect of improving the reactor shutdown margin increases, but the power distribution at the time of cold temperature is low at the lower part of the core, so the low-reactivity region 12c extends to the lower part of the core. The effect of improving the furnace shutdown margin does not improve as the length of the region in the upper part is increased even if the length is increased, and from the viewpoint of increasing the burnup, the low reactivity region 1
As the length of 2c becomes longer, the average enrichment of the fuel assembly becomes lower, which is not preferable.

【0067】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒U
5を配置した燃料集合体19を装荷した炉心において
は、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を
増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうこと
なく炉停止余裕が改善する。あるいは、上部低反応度燃
料棒U5を配置することにより過剰な炉停止余裕が得ら
れた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒
物の含有量を少なくすることができることから、可燃性
毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くする
ことができ、燃料経済性が向上する。
As described above, the upper low-reactivity fuel rod U
In the core loaded with the fuel assembly 19 in which the fuel cell 5 is disposed, it is not necessary to increase the content of the burnable poison in order to improve the reactor shutdown margin, so that the reactor shutdown margin is improved without impairing the fuel economy. I do. Alternatively, if an excessive furnace shutdown margin is obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U5, the content of the burnable poison can be reduced within a range that can satisfy the furnace shutdown margin. Reactivity loss at the end of the cycle due to residual toxicants can be eliminated, and fuel economy is improved.

【0068】なお、燃料集合体19は、高燃焼度を達成
するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であ
り、従って、前記長尺燃料棒U1、長尺Gd燃料棒Gお
よびウォータロッド4の長さと本数や形状および配置位
置と、短尺燃料棒U3や天然ウランブランケット部12
a、12bの有無や長さは設計によって異なる。
The fuel assembly 19 is an example of a high burn-up fuel assembly designed to achieve high burn-up. Therefore, the long fuel rod U1, the long Gd fuel rod G and the water The length, number, shape and arrangement of the rods 4, the short fuel rod U3 and the natural uranium blanket 12
The presence and length of a and 12b vary depending on the design.

【0069】また、本第3の実施の形態は、燃料棒配列
が9行9列で短尺燃料棒U3があり、天然ウランブラン
ケット部12a、12bを設置した燃料に適用した例で
あるが、上記の特性は、これに限定されるものではな
く、燃料棒配列が8行8列や10行10列などの他の設
計においても、上部低反応度燃料棒U5を配置すれば同
様の効果が得られる。
The third embodiment is an example in which the fuel rod array has 9 rows and 9 columns, has short fuel rods U3, and is applied to a fuel in which natural uranium blanket portions 12a and 12b are installed. Is not limited to this, and the same effect can be obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U5 in other designs such as the fuel rod arrangement of 8 rows and 8 columns or 10 rows and 10 columns. Can be

【0070】(第4の実施の形態)図9は、本発明の第
4の実施の形態を示す図であり、(a)は高燃焼度燃料
集合体における燃料棒配置を示す横断面図、(b)は燃
料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示
す。なお、前記第1の実施の形態と同様の構成部分につ
いては詳細な説明を省略し、異なる部分について説明す
る。
(Fourth Embodiment) FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 9A is a cross-sectional view showing the arrangement of fuel rods in a high burnup fuel assembly. (B) shows an axial distribution diagram of the fuel and the burnable poison contained in the fuel rod. The detailed description of the same components as those in the first embodiment will be omitted, and different components will be described.

【0071】燃料集合体22は、66本の長尺燃料棒と
して長尺燃料棒U1を49本、長尺燃料棒U6を1本、
可燃性毒物であるGdを含有した長尺Gd燃料棒Gを1
6本、短尺燃料棒U3を8本、および2本の太径ウォー
タロッド4(W)の配置により構成している。
The fuel assembly 22 has 49 long fuel rods U1 and one long fuel rod U6 as 66 long fuel rods.
One long Gd fuel rod G containing Gd, which is a burnable poison,
Six, eight short fuel rods U3, and two large diameter water rods 4 (W) are arranged.

【0072】また、図9(b)に示すように、長尺燃料
棒U1、U6と長尺Gd燃料棒Gには、下端部で燃料有
効長の1/24の長さの領域に下部天然ウランブランケ
ット部12aを、また長尺燃料棒U1と長尺Gd燃料棒
Gには、上端部で1/24の長さの領域に上部天然ウラ
ンブランケット12bを形成している。
As shown in FIG. 9 (b), the long fuel rods U1, U6 and the long Gd fuel rod G have a lower natural portion at a lower end portion having a length of 1/24 of the active fuel length. An upper natural uranium blanket 12b is formed on the upper end of the uranium blanket portion 12a, and on the long fuel rod U1 and the long Gd fuel rod G in a region of length 1/24.

【0073】さらに、長尺燃料棒U6については、燃料
棒上端より13/24の長さの領域を天然ウランとした
低反応度領域12cを設けると共に、低反応度領域12
cの直下より下部天然ウランブランケット12a直上の
領域を、天然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応
度領域として、長尺燃料棒U6の上部領域の反応度を低
くした、上部低反応度燃料棒U6としている。
Further, as for the long fuel rod U6, a low reactivity region 12c in which a region having a length of 13/24 from the upper end of the fuel rod is made of natural uranium is provided.
An upper low-reactivity fuel rod, in which the area immediately above the lower natural uranium blanket 12a than immediately below c is a high-reactivity area containing more fissile material than natural uranium, the upper area of the long fuel rod U6 has low reactivity. U6.

【0074】前記燃料集合体22における集合体平均の
核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、
通常燃料より高い4.2%の高濃縮度としている。ま
た、燃料集合体22における上記上部低反応度燃料棒U
6の本数は1本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型
制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
The average of the fissile material enrichment of the fuel assembly 22 in the fuel assembly 22 is as follows.
The high enrichment of 4.2%, which is higher than that of normal fuel. The upper low-reactivity fuel rods U in the fuel assembly 22
The number 6 is one, and it is arranged at the corner position where the cross-shaped control rod is not inserted in the outermost periphery of the fuel assembly.

【0075】燃料集合体22では、上部低反応度燃料棒
U6の本数を前記第3の実施の形態(図6)における場
合の2本よりさらに少なくし、1本としているが、その
位置を十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の1本とす
ることで、低反応度領域12cを設けた軸方向断面にお
いては、制御棒挿入位置より最も離れた反制御棒側燃料
棒1本に天然ウランが配置されており、上部低反応度燃
料棒U6の本数を2本とした場合と同様の効果が得られ
る。すなわち、制御棒引抜状態における制御棒側周辺の
中性子束が1本の上部低反応度燃料棒U6により最も効
果的に高くなり、その結果、冷温時において制御棒引抜
状態での無限増倍率が同じであっても、制御棒を挿入し
た場合の無限増倍率は、反制御棒側に天然ウランを配置
しない場合に比べ低くなり、前記第3の実施の形態と同
様に炉停止余裕は改善する。また、上部低反応度燃料棒
U6の本数は最小限の1本であるため、高燃焼度化の面
からは、燃料集合体の平均濃縮度を極力高めることがで
き、燃料経済性の向上に有効である。
In the fuel assembly 22, the number of upper low-reactivity fuel rods U6 is further reduced from two in the third embodiment (FIG. 6) to one, but the position is cross-shaped. By setting one of the corner positions where the mold control rod is not inserted, in the axial cross section provided with the low reactivity region 12c, natural uranium is contained in one of the fuel rods on the opposite side to the control rod farthest from the control rod insertion position. The same effect as in the case where the number of upper low-reactivity fuel rods U6 is two is obtained. That is, the neutron flux around the control rod side in the control rod withdrawal state is most effectively increased by one upper low-reactivity fuel rod U6, and as a result, the infinite multiplication factor in the control rod withdrawal state at the cold temperature is the same. Even in this case, the infinite multiplication factor when the control rod is inserted is lower than when no natural uranium is arranged on the side opposite to the control rod, and the furnace stop margin is improved as in the third embodiment. Further, since the number of upper low-reactivity fuel rods U6 is a minimum of one, the average enrichment of the fuel assembly can be increased as much as possible from the aspect of high burnup, and the fuel economy is improved. It is valid.

【0076】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒U
6を配置した燃料集合体22を装荷した炉心において
は、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を
増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうこと
なく炉停止余裕が改善する。あるいは、上部低反応度燃
料棒U6を配置することにより過剰な炉停止余裕が得ら
れた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒
物の含有量を少なくすることができることから、可燃性
毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くする
ことができ、燃料経済性が向上する。
As described above, the upper low-reactivity fuel rod U
In the core loaded with the fuel assembly 22 in which the fuel cell 6 is disposed, it is not necessary to increase the content of the burnable poison in order to improve the reactor shutdown margin, so that the reactor shutdown margin is improved without impairing the fuel economy. I do. Alternatively, if an excessive furnace shutdown margin is obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U6, the content of the burnable poison can be reduced within a range that can satisfy the furnace shutdown margin. Reactivity loss at the end of the cycle due to residual toxicants can be eliminated, and fuel economy is improved.

【0077】なお、燃料集合体21は、高燃焼度を達成
するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であ
り、従って、前記長尺燃料棒U1、長尺Gd燃料棒Gお
よびウォータロッド4の長さと本数や形状および配置位
置と、短尺燃料棒U3や天然ウランブランケット部12
a、12bの有無や長さは設計によって異なる。
The fuel assembly 21 is an example of a high-burnup fuel assembly designed to achieve a high burnup. Therefore, the long fuel rod U1, the long Gd fuel rod G and the water The length, number, shape and arrangement of the rods 4, the short fuel rod U3 and the natural uranium blanket 12
The presence and length of a and 12b vary depending on the design.

【0078】また、本第4の実施の形態は、燃料棒配列
が9行9列で短尺燃料棒U3があり、天然ウランブラン
ケット部12a、12bを設置した燃料に適用した例で
あるが、上記の特性は、これに限定されるものではな
く、燃料棒配列が8行8列や10行10列などの他の設
計においても、上部低反応度燃料棒U6を配置すれば同
様の効果が得られる。
The fourth embodiment is an example in which the fuel rod array has 9 rows and 9 columns, has short fuel rods U3, and is applied to a fuel in which the natural uranium blanket portions 12a and 12b are installed. Is not limited to this, and the same effect can be obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U6 in other designs such as the fuel rod arrangement of 8 rows and 8 columns or 10 rows and 10 columns. Can be

【0079】(第5の実施の形態)図10は、本発明の
第5の実施の形態を示す図であり、(a)は高燃焼度燃
料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、(b)は
燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示
す。なお、前記第1の実施の形態と同様の構成部分につ
いては詳細な説明を省略し、異なる部分について説明す
る。
(Fifth Embodiment) FIGS. 10A and 10B show a fifth embodiment of the present invention. FIG. 10A is a cross-sectional view showing a fuel rod arrangement in a high burnup fuel assembly. (B) shows an axial distribution diagram of the fuel and the burnable poison contained in the fuel rod. The detailed description of the same components as those in the first embodiment will be omitted, and different components will be described.

【0080】燃料集合体23は、66本の長尺燃料棒と
して長尺燃料棒U1を49本、長尺燃料棒U7を1本、
可燃性毒物であるGdを含有した長尺Gd燃料棒Gを1
6本、短尺燃料棒U3を8本、および2本の太径ウォー
タロッド4(W)の配置により構成している。
The fuel assembly 23 includes 49 long fuel rods U1 and one long fuel rod U7 as 66 long fuel rods.
One long Gd fuel rod G containing Gd, which is a burnable poison,
Six, eight short fuel rods U3, and two large diameter water rods 4 (W) are arranged.

【0081】また、図10(b)に示すように、長尺燃
料棒U1、U7と長尺Gd燃料棒Gには、下端部で燃料
有効長の1/24の長さの領域に下部天然ウランブラン
ケット部12aを、また長尺燃料棒U1と長尺Gd燃料
棒Gには、上端部で1/24の長さの領域に上部天然ウ
ランブランケット12bを形成している。
As shown in FIG. 10 (b), the long fuel rods U1, U7 and the long Gd fuel rod G have a lower natural portion at a lower end portion having a length of 1/24 of the active fuel length. An upper natural uranium blanket 12b is formed on the upper end of the uranium blanket portion 12a, and on the long fuel rod U1 and the long Gd fuel rod G in a region of length 1/24.

【0082】さらに、長尺燃料棒U7については、燃料
棒上端より13/24の長さの領域をウラン−235の
濃縮度が1.0wt%とした低反応度領域12cを設け
ると共に、低反応度領域12cの直下より下部天然ウラ
ンブランケット12a直上の領域のウラン−235の濃
縮度を1.0wt%より高くし、より核分裂性物質を多
く含む高反応度領域として、長尺燃料棒U7の上部領域
の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒U7としてい
る。
Further, as for the long fuel rod U7, a low reactivity region 12c in which the enrichment of uranium-235 is 1.0 wt% is provided in a region 13/24 of the length from the upper end of the fuel rod, and a low reaction region 12c is provided. The uranium-235 enrichment in the region immediately below the lower natural uranium blanket 12a than immediately below the concentration region 12c is higher than 1.0 wt%, and as a high reactivity region containing more fissile material, the upper portion of the long fuel rod U7 The upper low-reactivity fuel rod U7 has a lower reactivity in the region.

【0083】前記燃料集合体23における集合体平均の
核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、
通常燃料より高い4.2%の高濃縮度としている。ま
た、燃料集合体23における上記上部低反応度燃料棒U
7の本数は1本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型
制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
In the fuel assembly 23, the average fissile material enrichment in the assembly is determined in order to achieve a high burnup.
The high enrichment of 4.2%, which is higher than that of normal fuel. The upper low-reactivity fuel rod U in the fuel assembly 23
The number 7 is one, and it is arranged at the corner position where the cross control rod is not inserted in the outermost periphery of the fuel assembly.

【0084】燃料集合体23の上部低濃縮度燃料棒U7
の低反応度領域12cは、ウラン−235の濃縮度を
1.0wt%としており、濃縮度1wt%程度以下であ
れば当該領域を天然ウランとした場合と同様の効果によ
り、炉停止余裕を改善できる。
Fuel rod U7 at the upper part of the fuel assembly 23
In the low reactivity region 12c, the enrichment of uranium-235 is set to 1.0 wt%, and if the enrichment is about 1 wt% or less, the same effect as in the case where the uranium-235 is made of natural uranium is used to improve the furnace shutdown margin. it can.

【0085】なお、燃料集合体23は、高燃焼度を達成
するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であ
り、従って、前記長尺燃料棒U1、長尺Gd燃料棒Gお
よびウォータロッド4の長さと本数や形状および配置位
置と、短尺燃料棒U3や天然ウランブランケット部12
a、12bの有無や長さは設計によって異なる。
The fuel assembly 23 is an example of a high burn-up fuel assembly designed to achieve high burn-up. Therefore, the long fuel rod U1, the long Gd fuel rod G and the water The length, number, shape and arrangement of the rods 4, the short fuel rod U3 and the natural uranium blanket 12
The presence and length of a and 12b vary depending on the design.

【0086】また、本第5の実施の形態は、燃料棒配列
が9行9列で短尺燃料棒U3があり、天然ウランブラン
ケット部12a、12bを設置した燃料に適用した例で
あるが、上記の特性は、これに限定されるものではな
く、燃料棒配列が8行8列や10行10列などの他の設
計においても、上部低反応度燃料棒U7を配置すれば同
様の効果が得られる。
The fifth embodiment is an example in which the fuel rod array has 9 rows and 9 columns, has short fuel rods U3, and is applied to a fuel in which natural uranium blanket portions 12a and 12b are installed. Is not limited to this, and the same effect can be obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U7 in other designs such as the fuel rod arrangement of 8 rows and 8 columns or 10 rows and 10 columns. Can be

【0087】(第6の実施の形態)図11は、本発明の
第6の実施の形態を示す図であり、(a)は高燃焼度燃
料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、(b)は
燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示
す。なお、前記第1の実施の形態と同様の構成部分につ
いては詳細な説明を省略し、異なる部分について説明す
る。
(Sixth Embodiment) FIG. 11 is a view showing a sixth embodiment of the present invention. FIG. 11A is a cross-sectional view showing the arrangement of fuel rods in a high burnup fuel assembly. (B) shows an axial distribution diagram of the fuel and the burnable poison contained in the fuel rod. The detailed description of the same components as those in the first embodiment will be omitted, and different components will be described.

【0088】燃料集合体24は、66本の長尺燃料棒と
して長尺燃料棒U1を49本、長尺燃料棒U8を1本、
可燃性毒物であるGdを含有した長尺Gd燃料棒Gを1
6本、短尺燃料棒U3を8本、および2本の太径ウォー
タロッド4(W)の配置により構成している。
The fuel assembly 24 has 49 long fuel rods U1 and one long fuel rod U8 as 66 long fuel rods.
One long Gd fuel rod G containing Gd, which is a burnable poison,
Six, eight short fuel rods U3, and two large diameter water rods 4 (W) are arranged.

【0089】また、図11(b)に示すように、長尺燃
料棒U1、U8と長尺Gd燃料棒Gには、下端部で燃料
有効長の1/24の長さの領域に下部天然ウランブラン
ケット部12aを、また長尺燃料棒U1と長尺Gd燃料
棒Gには、上端部で1/24の長さの領域に上部天然ウ
ランブランケット12bを形成している。
As shown in FIG. 11 (b), the long fuel rods U1 and U8 and the long Gd fuel rod G have a lower natural portion at a lower end portion having a length of 1/24 of the active fuel length. An upper natural uranium blanket 12b is formed on the upper end of the uranium blanket portion 12a, and on the long fuel rod U1 and the long Gd fuel rod G in a region of length 1/24.

【0090】さらに、長尺燃料棒U8については、燃料
棒上端より13/24の長さの領域を回収ウランとした
低反応度領域12cを設けると共に、低反応度領域12
cの直下より下部天然ウランブランケット12a直上の
領域を、通常の濃縮ウラン領域として、長尺燃料棒U8
の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒U
8としている。
Further, as for the long fuel rod U8, a low reactivity region 12c is provided in which a region having a length of 13/24 from the upper end of the fuel rod is recovered uranium, and the low reactivity region 12c is provided.
The area immediately above the lower natural uranium blanket 12a than immediately below the area c is regarded as a normal enriched uranium area, and the long fuel rod U8 is used.
Low-reactivity fuel rods U having reduced reactivity in the upper region of
It is set to 8.

【0091】前記燃料集合体24における集合体平均の
核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、
通常燃料より高い4.2%の高濃縮度としている。ま
た、燃料集合体24における上記上部低反応度燃料棒U
8の本数は1本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型
制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
In the fuel assembly 24, the average fissile material enrichment in the assembly is determined in order to achieve a high burnup.
The high enrichment of 4.2%, which is higher than that of normal fuel. The upper low-reactivity fuel rods U in the fuel assembly 24
The number 8 is one, and it is arranged at the corner position where the cross control rod is not inserted in the outermost periphery of the fuel assembly.

【0092】燃料集合体24の上部低濃縮度燃料棒U8
の低反応度領域12cは、回収ウランとしており、回収
ウランの反応度は天然ウランと同様に低いため、当該領
域を天然ウランとした場合と同様の効果により、炉停止
余裕を改善できる。
The fuel rod U8 at the upper part of the fuel assembly 24 has a low enrichment.
Is a recovered uranium, and the reactivity of the recovered uranium is as low as that of natural uranium. Therefore, the same effect as when the region is made of natural uranium can improve the furnace shutdown margin.

【0093】なお、燃料集合体24は、高燃焼度を達成
するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であ
り、従って、前記長尺燃料棒U1、長尺Gd燃料棒Gお
よびウォータロッド4の長さと本数や形状および配置位
置と、短尺燃料棒U3や天然ウランブランケット部12
a、12bの有無や長さは設計によって異なる。
The fuel assembly 24 is an example of a high burn-up fuel assembly designed to achieve high burn-up. Therefore, the long fuel rod U1, the long Gd fuel rod G and the water The length, number, shape and arrangement of the rods 4, the short fuel rod U3 and the natural uranium blanket 12
The presence and length of a and 12b vary depending on the design.

【0094】また、本第6の実施の形態は、燃料棒配列
が9行9列で短尺燃料棒U3があり、天然ウランブラン
ケット部12a、12bを設置した燃料に適用した例で
あるが、上記の特性は、これに限定されるものではな
く、燃料棒配列が8行8列や10行10列などの他の設
計においても、上部低反応度燃料棒U8を配置すれば同
様の効果が得られる。
Further, the sixth embodiment is an example in which the fuel rod array has 9 rows and 9 columns, has short fuel rods U3, and is applied to a fuel in which natural uranium blanket portions 12a and 12b are installed. Is not limited to this, and the same effect can be obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rod U8 in other designs such as the fuel rod arrangement of 8 rows and 8 columns or 10 rows and 10 columns. Can be

【0095】(第7の実施の形態)図12は、本発明の
第7の実施の形態を示す図であり、(a)は高燃焼度燃
料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、(b)は
燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示
す。なお、前記第1の実施の形態と同様の構成部分につ
いては詳細な説明を省略し、異なる部分について説明す
る。
(Seventh Embodiment) FIGS. 12A and 12B are diagrams showing a seventh embodiment of the present invention. FIG. 12A is a cross-sectional view showing a fuel rod arrangement in a high burn-up fuel assembly. (B) shows an axial distribution diagram of the fuel and the burnable poison contained in the fuel rod. The detailed description of the same components as those in the first embodiment will be omitted, and different components will be described.

【0096】燃料集合体25は、66本の長尺燃料棒と
して長尺燃料棒U1を49本、長尺燃料棒U9を1本、
可燃性毒物であるGdを含有した長尺Gd燃料棒Gを1
6本、短尺燃料棒U3を8本、および2本の太径ウォー
タロッド4(W)の配置により構成している。
The fuel assembly 25 includes 49 long fuel rods U1 and one long fuel rod U9 as 66 long fuel rods.
One long Gd fuel rod G containing Gd, which is a burnable poison,
Six, eight short fuel rods U3, and two large diameter water rods 4 (W) are arranged.

【0097】また、図12(b)に示すように、長尺燃
料棒U1、U9と長尺Gd燃料棒Gには、下端部で燃料
有効長の1/24の長さの領域に、下部天然ウランブラ
ンケット部12aを、また長尺燃料棒U1と長尺Gd燃
料棒Gには、上端部で1/24の長さの領域に、上部天
然ウランブランケット12bを形成している。
As shown in FIG. 12 (b), the long fuel rods U1, U9 and the long Gd fuel rod G have a lower end in an area of 1/24 of the active fuel length at the lower end. An upper natural uranium blanket 12b is formed on the natural uranium blanket portion 12a, and on the long fuel rod U1 and the long Gd fuel rod G in a region of 1/24 at the upper end.

【0098】さらに、長尺燃料棒U9については、燃料
棒上端より13/24の長さの領域を劣化ウランとした
低反応度領域12cを設けると共に、低反応度領域12
cの直下より下部天然ウランブランケット12a直上の
領域を、通常の濃縮ウラン領域として、長尺燃料棒U9
の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒U
9としている。
Further, with respect to the long fuel rod U9, a low reactivity region 12c in which a region 13/24 from the upper end of the fuel rod is depleted uranium is provided, and the low reactivity region 12c is provided.
The area immediately above the lower natural uranium blanket 12a than immediately below the area c is regarded as a normal enriched uranium area, and the long fuel rod U9 is used.
Low-reactivity fuel rods U having reduced reactivity in the upper region of
Nine.

【0099】前記燃料集合体25における集合体平均の
核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、
通常燃料より高い4.2%の高濃縮度としている。ま
た、燃料集合体25における上記上部低反応度燃料棒U
9の本数は1本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型
制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
In the fuel assembly 25, the average fissile material enrichment in the assembly is determined in order to achieve a high burnup.
The high enrichment of 4.2%, which is higher than that of normal fuel. The upper low-reactivity fuel rods U in the fuel assembly 25
The number 9 is one, and it is arranged at the corner position where the cross control rod is not inserted in the outermost periphery of the fuel assembly.

【0100】燃料集合体25の上部低濃縮度燃料棒U9
の低反応度領域12cは、劣化ウランとしており、劣化
ウランの反応度は天然ウランより低いため、当該領域を
天然ウランとした場合よりさらに効果的に、炉停止余裕
を改善できる。
Fuel rod U9 of the upper low enrichment of fuel assembly 25
The low-reactivity region 12c is made of depleted uranium, and the reactivity of depleted uranium is lower than that of natural uranium. Therefore, the furnace shutdown margin can be more effectively improved than when the region is made of natural uranium.

【0101】なお、燃料集合体25は、高燃焼度を達成
するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であ
り、従って、前記長尺燃料棒U1、長尺Gd燃料棒Gお
よびウォータロッド4の長さと本数や形状および配置位
置と、短尺燃料棒U3や天然ウランブランケット部12
a、12bの有無や長さは設計によって異なる。
The fuel assembly 25 is an example of a high burn-up fuel assembly designed to achieve high burn-up. Therefore, the long fuel rod U1, the long Gd fuel rod G and the water The length, number, shape and arrangement of the rods 4, the short fuel rods U3 and the natural uranium blanket 12
The presence and length of a and 12b vary depending on the design.

【0102】また、本第7実施の形態は、燃料棒配列が
9行9列で短尺燃料棒U3があり、天然ウランブランケ
ット部12a、12bを設置した燃料に適用した例であ
るが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、
燃料棒配列が8行8列や10行10列などの他の設計に
おいても、上部低反応度燃料棒U9を配置すれば同様の
効果が得られる。
The seventh embodiment is an example in which the fuel rod array has 9 rows and 9 columns, has short fuel rods U3, and is applied to a fuel in which natural uranium blanket portions 12a and 12b are installed. The characteristics are not limited to this,
In other designs such as a fuel rod arrangement of 8 rows and 8 columns or 10 rows and 10 columns, the same effect can be obtained by disposing the upper low reactivity fuel rod U9.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
燃料棒を正方格子状に束ねて構成する沸騰水型原子炉用
の燃料集合体において、軸方向上部に燃料有効長の4/
24以上13/24以下の長さの低反応度領域を設ける
と共に、その直下の領域を前記低反応度領域より多くの
核分裂性物質を含む高反応度領域として燃料棒上部領域
の反応度を低くした上部低反応度燃料棒を有するように
したので、高燃焼度を達成すると共に、燃料棒上部の反
応度を低くした上部低反応度燃料棒により、燃料経済性
を損なうことなく冷温時炉停止余裕を改善する。また、
上部低反応度燃料棒を配置することにより過剰な炉停止
余裕が得られた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲
で可燃性毒物の含有量を少なくすることができることか
ら、可燃性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失
を無くすることができ、燃料経済性が向上することがで
きる。
As described above, the present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor, which is constituted by bundling a plurality of fuel rods in a square lattice, and having a fuel active length of 4 /
A low-reactivity region having a length of 24 or more and 13/24 or less is provided, and a region immediately below the low-reactivity region is a high-reactivity region containing more fissile material than the low-reactivity region to lower the reactivity of the fuel rod upper region. The low-reactivity fuel rod has a high reactivity with the upper low-reactivity fuel rod. Improve the margin. Also,
If an excess reactor shutdown margin is obtained by arranging the upper low-reactivity fuel rods, the content of the burnable poison can be reduced within a range that can satisfy the reactor shutdown margin. As a result, the reactivity loss at the end of the cycle can be eliminated, and the fuel economy can be improved.

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

【図1】本発明に係る第1の実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料棒配置の横断面図、(b)は燃料棒の
燃料および可燃性毒物の軸方向分布図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel assembly according to a first embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view of a fuel rod arrangement, and (b) is an axial distribution diagram of fuel and burnable poisons of the fuel rod.

【図2】燃焼度に対する冷温時炉停止余裕特性説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a cold-time furnace stop margin characteristic with respect to a burnup.

【図3】冷温時における無限増倍率の、制御棒引抜状態
と制御棒挿入状態の差の特性説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of characteristics of a difference between a control rod withdrawn state and a control rod inserted state at an infinite multiplication factor at a cold temperature.

【図4】本発明に係る第2の実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料棒配置の横断面図、(b)は燃料棒の
燃料および可燃性毒物の軸方向分布図。
4A and 4B show a fuel assembly according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a cross-sectional view of a fuel rod arrangement, and FIG. 4B is an axial distribution diagram of fuel and burnable poisons of the fuel rod.

【図5】第2の実施の形態における軸方向出力分布説明
図。
FIG. 5 is an explanatory view of an axial output distribution in the second embodiment.

【図6】本発明に係る第3の実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料棒配置の横断面図、(b)は燃料棒の
燃料および可燃性毒物の軸方向分布図。
6A and 6B show a fuel assembly according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a cross-sectional view of a fuel rod arrangement, and FIG. 6B is an axial distribution diagram of fuel and burnable poisons of the fuel rod.

【図7】第3の実施の形態における燃焼度に対する冷温
時炉停止余裕特性図。
FIG. 7 is a diagram showing a furnace stop margin characteristic at a cold temperature with respect to burnup in the third embodiment.

【図8】第3の実施の形態における冷温時における無限
増倍率の、制御棒引抜状態と制御棒挿入状態の差の特性
説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a characteristic of a difference between a control rod pulled-out state and a control rod inserted state at an infinite multiplication factor at a cold temperature in the third embodiment.

【図9】本発明に係る第4の実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料棒配置の横断面図、(b)は燃料棒の
燃料および可燃性毒物の軸方向分布図。
9A and 9B show a fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG. 9A is a cross-sectional view of a fuel rod arrangement, and FIG. 9B is an axial distribution diagram of fuel and burnable poisons of the fuel rod.

【図10】本発明に係る第5の実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料棒配置の横断面図、(b)は燃料棒の
燃料および可燃性毒物の軸方向分布図。
10A and 10B show a fuel assembly according to a fifth embodiment of the present invention, wherein FIG. 10A is a cross-sectional view of a fuel rod arrangement, and FIG. 10B is an axial distribution diagram of fuel and burnable poisons of the fuel rod.

【図11】本発明に係る第6の実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料棒配置の横断面図、(b)は燃料棒の
燃料および可燃性毒物の軸方向分布図。
11A and 11B show a fuel assembly according to a sixth embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a cross-sectional view of a fuel rod arrangement, and FIG. 11B is an axial distribution diagram of fuel and burnable poisons of the fuel rod.

【図12】本発明に係る第7の実施の形態の燃料集合体
で、(a)は燃料棒配置の横断面図、(b)は燃料棒の
燃料および可燃性毒物の軸方向分布図。
12A and 12B show a fuel assembly according to a seventh embodiment of the present invention, wherein FIG. 12A is a cross-sectional view of a fuel rod arrangement, and FIG. 12B is an axial distribution diagram of fuel and burnable poisons of the fuel rod.

【図13】従来の燃料集合体を示す図であり、(a)は
縦断面図、(b)は(a)におけるB−B矢視断面図、
(c)は(a)におけるC−C矢視断面図
13A and 13B are views showing a conventional fuel assembly, wherein FIG. 13A is a longitudinal sectional view, FIG. 13B is a sectional view taken along the line BB in FIG. 13A,
(C) is a sectional view taken along the line CC in (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10,17,19,22,23,24,25 燃料
集合体 2,U1,U2,U4〜U9 長尺燃料棒 3,U3 短尺燃料棒 4 ウォータロッド(W) 5 スペーサ 6 外部スプリング 7 上部タイプレート 8 下部タイプレート 9 チャンネルボックス G 長尺Gd燃料棒 11 制御棒 12a 下部天然ウランブランケット部 12b 上部天然ウランブランケット部 12c 低反応度領域 13,15,16,18,20,21 曲線(実線) 14a 曲線(二点鎖線) 14b 曲線(点線)
1,10,17,19,22,23,24,25 Fuel assembly 2, U1, U2, U4-U9 Long fuel rod 3, U3 Short fuel rod 4 Water rod (W) 5 Spacer 6 External spring 7 Upper part Tie plate 8 Lower tie plate 9 Channel box G Long Gd fuel rod 11 Control rod 12a Lower natural uranium blanket part 12b Upper natural uranium blanket part 12c Low reactivity region 13, 15, 16, 18, 20, 21 Curve (solid line) 14a curve (two-dot chain line) 14b curve (dotted line)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐 伯 潤 神奈川県横須賀市内川二丁目3番1号 日 本ニユクリア・フユエル株式会社内 (72)発明者 桝 見 亮 司 神奈川県横須賀市内川二丁目3番1号 日 本ニユクリア・フユエル株式会社内 (72)発明者 原 口 裕 子 神奈川県横須賀市内川二丁目3番1号 日 本ニユクリア・フユエル株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Jun Saeki 2-3-1 Kawa, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture Inside Niuclear / Fuel Co., Ltd. (72) Inventor Ryoji Masumi 2-chome River, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture No.3-1 Inside Niuclear Huyell Co., Ltd. (72) Inventor Yuko Haraguchi 2-3-1-1, Kawaguchi, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture Inside Niuclear Huyell Japan Co., Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の燃料棒を正方格子状に束ねて構成す
る沸騰水型原子炉用の燃料集合体において、軸方向上部
に燃料有効長の4/24以上13/24以下の長さの低
反応度領域を設けると共に、その直下の領域を前記低反
応度領域より多くの核分裂性物質を含む高反応度領域と
して燃料棒上部領域の反応度を低くした、上部低反応度
燃料棒を有することを特徴とする燃料集合体。
1. A fuel assembly for a boiling water reactor, wherein a plurality of fuel rods are bundled in a square lattice to form a fuel assembly having a length not less than 4/24 and not more than 13/24 of an active fuel length at an upper portion in an axial direction. A low-reactivity fuel rod having an upper low-reactivity fuel rod having a low-reactivity region and having a region immediately below the lower-reactivity region as a high-reactivity region containing more fissile material than the low-reactivity region and having lower reactivity in the fuel rod upper region. A fuel assembly, characterized in that:
【請求項2】前記上部低反応度燃料棒は、前記低反応度
領域が、冷温時における炉心の軸方向出力分布が最も大
きくなる位置を含む領域に形成したことを特徴とする、
請求項1記載の燃料集合体。
2. An upper low-reactivity fuel rod according to claim 1, wherein the low-reactivity region is formed in a region including a position at which the axial power distribution of the core at the time of cold temperature becomes maximum.
The fuel assembly according to claim 1.
【請求項3】前記上部低反応度燃料棒の本数は9本以下
であることを特徴とする、請求項1または請求項2記載
の燃料集合体。
3. The fuel assembly according to claim 1, wherein the number of the upper low-reactivity fuel rods is nine or less.
【請求項4】前記上部低反応度燃料棒は、燃料集合体最
外周に配置されていることを特徴とする、請求項1乃至
3のいずれかに記載の燃料集合体。
4. The fuel assembly according to claim 1, wherein the upper low-reactivity fuel rod is disposed at an outermost periphery of the fuel assembly.
【請求項5】前記上部低反応度燃料棒は、燃料集合体最
外周のうち十字型制御棒の挿入しない2つの側面に面す
る位置に配置されていることを特徴とする、請求項1乃
至3のいずれかに記載の燃料集合体。
5. The upper low-reactivity fuel rod is located at a position facing two side surfaces of the outermost periphery of the fuel assembly where the cross control rod is not inserted. 4. The fuel assembly according to any one of the above items 3.
【請求項6】前記上部低反応度燃料棒は、燃料集合体最
外周のうち十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料
棒に隣接する位置に2本配置されていることを特徴とす
る、請求項1または2記載の燃料集合体。
6. The upper low-reactivity fuel rods are arranged in two positions on the outermost periphery of the fuel assembly adjacent to the fuel rods at the corner positions where the cross control rods are not inserted. The fuel assembly according to claim 1.
【請求項7】前記上部低反応度燃料棒は、十字型制御棒
を挿入しないコーナ位置に1本配置されていることを特
徴とする、請求項1または2記載の燃料集合体。
7. The fuel assembly according to claim 1, wherein one of the upper low-reactivity fuel rods is disposed at a corner position where a cross-shaped control rod is not inserted.
【請求項8】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度領
域は、天然ウランであることを特徴とする、請求項1乃
至7のいずれかに記載の燃料集合体。
8. The fuel assembly according to claim 1, wherein the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is made of natural uranium.
【請求項9】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度領
域は、ウラン−235の濃縮度が1wt%程度以下であ
ることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載
の燃料集合体。
9. The method according to claim 1, wherein the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod has an enrichment of uranium-235 of about 1 wt% or less. Fuel assembly.
【請求項10】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度
領域は、使用済み燃料の再処理より得られた回収ウラン
であることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに
記載の燃料集合体。
10. The method according to claim 1, wherein the low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is recovered uranium obtained by reprocessing spent fuel. Fuel assembly.
【請求項11】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度
領域は、U−235の濃縮工程における廃棄材より得ら
れた劣化ウランであることを特徴とする、請求項1乃至
7のいずれかに記載の燃料集合体。
11. The low-reactivity region of the upper low-reactivity fuel rod is depleted uranium obtained from waste material in a U-235 enrichment step. A fuel assembly according to any of the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005180929A (en) * 2003-12-16 2005-07-07 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Fuel assembly

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