JP2003185776A - Method of loading fuel into boiling water reactor - Google Patents
Method of loading fuel into boiling water reactorInfo
- Publication number
- JP2003185776A JP2003185776A JP2001384233A JP2001384233A JP2003185776A JP 2003185776 A JP2003185776 A JP 2003185776A JP 2001384233 A JP2001384233 A JP 2001384233A JP 2001384233 A JP2001384233 A JP 2001384233A JP 2003185776 A JP2003185776 A JP 2003185776A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- fuel assembly
- core
- reactivity
- burnup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉
(以下適宜、BWRと称する)の燃料装荷方法に係わ
り、特に、反応度の燃焼変化が異なる複数の燃料集合体
を一つの原子炉の炉心に混在して装荷する原子炉の燃料
装荷方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel loading method for a boiling water reactor (hereinafter referred to as "BWR" as appropriate), and in particular, a plurality of fuel assemblies having different combustion changes in reactivity are combined into one reactor. The present invention relates to a fuel loading method for a nuclear reactor which is mixedly loaded in the core of the reactor.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、BWRの炉心に装荷される燃料
は、種々の異なった形状の燃料集合体や異なった組成の
燃料集合体が使用される。これらの複数の種類の燃料集
合体を装荷した炉心を混在炉心と呼ぶ。2. Description of the Related Art Generally, as a fuel loaded in a core of a BWR, fuel assemblies having various different shapes and fuel assemblies having different compositions are used. A core loaded with these multiple types of fuel assemblies is called a mixed core.
【0003】このような混在炉心における燃料装荷方法
に関する従来技術としては、例えば、特開平2-232595号
公報や特開昭60-262090号公報がある。Prior arts relating to the fuel loading method in such a mixed core include, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-232595 and Japanese Patent Laid-Open No. 60-262090.
【0004】特開平2-232595号公報に記載の沸騰水型原
子炉の燃料装荷方法においては、制御棒による制御性を
向上させることを目的に、長期間挿入する制御棒に隣接
する燃料セル(以下、コントロールセルと記す)に対し
ては必ずウラン燃料集合体を装荷している。In the boiling water reactor fuel loading method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-232595, a fuel cell adjacent to a control rod to be inserted for a long period of time (for the purpose of improving controllability by the control rod, The uranium fuel assembly is always loaded in the control cell).
【0005】また、特開昭60-262090号公報に記載の原
子炉燃料装荷方法においては、MOX燃料集合体の新燃
料としての装荷体数を低減することを目的に、MOX燃
料集合体を炉心の外周領域に、ウラン燃料集合体を炉心
の中央領域に装荷している。Further, in the reactor fuel loading method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-262090, the MOX fuel assembly is used for the purpose of reducing the number of the MOX fuel assemblies as new fuel. A uranium fuel assembly is loaded in the central region of the core in the outer peripheral region of.
【0006】ところで、燃料集合体の形状が異なると、
燃料集合体内における水と燃料の体積割合が異なること
がある。水対燃料割合(いわゆる水素対ウラン原子数
比、H/U比にもほぼ対応する)が小さい場合、一般に
燃焼の初期においては水の量が少なく中性子の減速効果
が不足するため、燃料集合体としての反応度が低いが、
燃焼が進むにつれて中性子のエネルギスペクトルが硬く
なることによりPuの蓄積が図られ、燃料集合体として
の反応度低下が抑制される。By the way, when the shapes of the fuel assemblies are different,
The volume ratio of water to fuel in the fuel assembly may differ. When the water-to-fuel ratio (so-called hydrogen-to-uranium atom number ratio and H / U ratio) is small, the amount of water is generally small at the early stage of combustion, and the neutron moderating effect is insufficient. Is less reactive,
As the combustion progresses, the energy spectrum of the neutron becomes harder, so that Pu is accumulated and the decrease in the reactivity of the fuel assembly is suppressed.
【0007】この結果、水対燃料割合が小さい燃料集合
体と水対燃料割合が大きい燃料集合体を比較すると、前
者は反応度の燃焼変化が相対的に緩慢な燃料集合体とな
り、後者は反応度の燃焼変化が相対的に急峻な燃料集合
体となる。As a result, when comparing a fuel assembly having a low water-to-fuel ratio with a fuel assembly having a high water-to-fuel ratio, the former is a fuel assembly in which the combustion change in reactivity is relatively slow, and the latter is a reaction. The fuel assembly has a relatively steep combustion change.
【0008】また一方、燃料集合体の組成がウラン燃料
と異なるもので、いわゆるプルサーマル計画に関連して
近年脚光を浴びつつあるものとして、使用済燃料再処理
によって取り出されたプルトニウムをウランと混合した
ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料(以下適宜、MO
X燃料という)がある。燃料集合体にこのMOX燃料を
装荷すると、核分裂核種であるプルトニウム−239やプ
ルトニウム−241の熱中性子吸収断面積がウラン−235よ
り大きいこと及びプルトニウム−240による中性子吸収
がウラン−238より大きいことにより中性子のエネルギ
スペクトルが硬くなることに基づき、ウラン燃料集合体
に比べてプルトニウムの蓄積が促進され、この結果、燃
焼の進行に伴う反応度低下が抑制される。On the other hand, it is assumed that the composition of the fuel assembly is different from that of uranium fuel, and that it is in the limelight in recent years in connection with the so-called pluthermal project. Plutonium extracted by spent fuel reprocessing was mixed with uranium. Uranium-plutonium mixed oxide fuel (hereinafter referred to as MO
There is X fuel). When this MOX fuel is loaded in the fuel assembly, the thermal neutron absorption cross section of fission nuclides plutonium-239 and plutonium-241 is larger than uranium-235, and the neutron absorption by plutonium-240 is larger than uranium-238. Based on the fact that the energy spectrum of neutron becomes harder, the accumulation of plutonium is promoted as compared with the uranium fuel assembly, and as a result, the decrease in reactivity due to the progress of combustion is suppressed.
【0009】したがって、MOX燃料集合体とウラン燃
料集合体を比較した場合には、前者は反応度の燃焼変化
が相対的に緩慢な燃料集合体となり、後者は反応度の燃
焼変化が相対的に急峻な燃料集合体となる。特に、MO
X燃料の高燃焼度化を図る場合には、燃料の持つ反応度
を高める必要があることから、MOX燃料のプルトニウ
ム富化度を増加させることとなるため、上記の傾向が一
層強められる。Therefore, when the MOX fuel assembly and the uranium fuel assembly are compared, the former is a fuel assembly in which the combustion change in reactivity is relatively slow, and the latter is a fuel assembly in which the combustion change in reactivity is relatively slow. The fuel assembly becomes steep. Especially MO
In order to increase the burnup of the X fuel, it is necessary to increase the reactivity of the fuel, so that the plutonium enrichment of the MOX fuel is increased, and the above tendency is further strengthened.
【0010】以上のような事情に基づき、異なった形状
の燃料集合体や異なった組成の燃料集合体を混在して炉
心に装荷する場合には、燃料集合体の反応度の燃焼変化
が相互に異なることから、それらの特性を考慮した燃料
装荷方法が種々提唱されており、一例としては、例えば
特開昭63-16292号公報がある。Based on the above circumstances, when fuel assemblies having different shapes and fuel assemblies having different compositions are mixed and loaded into the core, the combustion changes in the reactivity of the fuel assemblies are mutually affected. Since they are different, various fuel loading methods have been proposed in consideration of those characteristics, and one example is JP-A-63-16292.
【0011】この従来技術においては、燃焼の初期にお
いてはMOX燃料集合体の反応度がウラン燃料集合体の
反応度より低いという点を改善することを目的として、
MOX燃料集合体を炉心の周辺領域に、ウラン燃料集合
体を炉心の中央領域に装荷率を高めて装荷している。The purpose of this prior art is to improve that the reactivity of the MOX fuel assembly is lower than that of the uranium fuel assembly in the early stage of combustion.
The MOX fuel assemblies are loaded in the peripheral region of the core, and the uranium fuel assemblies are loaded in the central region of the core with a high loading rate.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭63-16292号公報においては、以下の課題が存在す
る。However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-16292 has the following problems.
【0013】すなわち、今後の技術動向として、ウラン
燃料装荷炉心の高燃焼度化、あるいは異種類燃料(ウラ
ン燃料及びMOX燃料)の混在装荷、さらにはMOX燃
料の部分装荷などが増大することが予想されており、上
述したような燃料集合体による反応度の燃焼変化特性を
利用し、燃料混在装荷時における反応度利得上の向上を
図る必要性がますます高まっている。That is, as future technical trends, it is expected that the burnup of the core loaded with uranium fuel will be increased, the mixed loading of different types of fuels (uranium fuel and MOX fuel), and the partial loading of MOX fuel will increase. Therefore, it is becoming more and more necessary to improve the reactivity gain in mixed fuel loading by utilizing the combustion variation characteristic of the reactivity by the fuel assembly as described above.
【0014】ここで、一般に、発電用原子炉の炉心の場
合、その目的は、所定のエネルギを発生させることであ
るから、エネルギの時間積分値である燃焼度について、
運転サイクル末期においてある一定値の達成が要求され
る。そして、この炉心全体平均の達成すべき燃焼度を炉
心を構成する個々の燃料がどのように負担するかは、炉
心内の燃料装荷パターンによって異なることとなる。上
記のように反応度利得上の向上を図る場合にも、運転サ
イクル全体でみたトータル的な反応度利得として考える
必要がある。Here, in general, in the case of a core of a power generation reactor, its purpose is to generate a predetermined amount of energy.
Achieving a certain value is required at the end of the operating cycle. Then, how each individual fuel composing the core bears the burnup to be achieved by the average of the whole core depends on the fuel loading pattern in the core. In order to improve the reactivity gain as described above, it is necessary to consider it as a total reactivity gain in the entire operation cycle.
【0015】しかしながら、上記特開昭63-16292号公報
においては、反応度の燃焼変化特性を反応度利得向上に
生かすときに、運転サイクルの初期における反応度利得
のみを図るものとなっており、運転サイクル全体(特に
運転サイクル末期)でみた反応度利得については配慮さ
れておらず、改善の余地があった。However, in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-16292, when the combustion change characteristic of the reactivity is utilized for improving the reactivity gain, only the reactivity gain in the initial stage of the operation cycle is aimed at, There was room for improvement because no consideration was given to the reactivity gain in the entire driving cycle (especially at the end of the driving cycle).
【0016】本発明の目的は、種々の異なった形状ある
いは組成の燃料集合体を装荷した混在炉心である場合
に、運転サイクル全体でみた反応度利得向上を図ること
ができる沸騰水型原子炉の燃料装荷方法を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide a boiling water reactor capable of improving the reactivity gain in the entire operation cycle in the case of a mixed core loaded with fuel assemblies of various different shapes or compositions. It is to provide a fuel loading method.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明は、反応度の燃焼変化が異なる2種類
以上の燃料集合体を沸騰水型原子炉の炉心に混在して装
荷する沸騰水型原子炉の燃料装荷方法において、反応度
の燃焼変化が相対的に緩慢な第1燃料集合体を、炉心平
均出力密度より平均出力が相対的に高い領域に装荷し、
反応度の燃焼変化が相対的に急峻な第2燃料集合体を、
炉心平均出力密度より平均出力が相対的に低い領域に装
荷する。[Means for Solving the Problems] (1) In order to achieve the above object, the present invention mixes two or more types of fuel assemblies having different combustion changes of reactivity in the core of a boiling water reactor. In a fuel loading method for a boiling water reactor to be loaded, a first fuel assembly having a relatively slow combustion change in reactivity is loaded in a region where the average power is relatively higher than the core average power density,
The second fuel assembly, in which the combustion change in reactivity is relatively sharp,
The area where the average power is relatively lower than the core average power density is loaded.
【0018】一般に、発電用沸騰水型原子炉の炉心の場
合、その目的は、所定のエネルギを発生させることであ
るから、エネルギの時間積分値である燃焼度は、運転サ
イクル末期において一定値が要求される。炉心に装荷さ
れる燃料集合体は、炉心全体平均の運転サイクル末期の
その所定の燃焼度において反応度がちょうど0となるよ
うに設計される。Generally, in the case of a boiling water reactor core for power generation, the purpose is to generate a predetermined amount of energy, so the burnup, which is the time integral value of energy, has a constant value at the end of the operating cycle. Required. The fuel assembly loaded in the core is designed so that the reactivity becomes exactly 0 at the predetermined burnup at the end of the operating cycle of the entire core average.
【0019】このとき、形状や組成が異なる燃料を混在
して炉心に装荷する場合、各燃料集合体の燃焼挙動は互
いに異なり、反応度の燃焼変化が相対的に緩慢な第1燃
料集合体では、上記所定の燃焼度より低い燃焼度では反
応度は0より大きいが、上記所定の燃焼度に近づくに連
れて緩やかに減少し、上記所定の燃焼度で上述のように
反応度0となった後さらに燃焼度が増大するにつれて反
応度はゆるやかに0よりも減少していく。At this time, when fuels having different shapes and compositions are mixed and loaded in the core, the combustion behaviors of the fuel assemblies are different from each other, and in the first fuel assembly in which the combustion change of reactivity is relatively slow. At a burnup lower than the predetermined burnup, the reactivity is greater than 0, but gradually decreases as the burnup approaches the predetermined burnup, and the reactivity becomes 0 as described above at the predetermined burnup. After that, the reactivity gradually decreases from 0 as the burnup further increases.
【0020】一方反応度の燃焼変化が相対的に急峻な第
2燃料集合体では、上記所定の燃焼度より低い燃焼度で
は反応度は0よりはるかに大きいが、上記所定の燃焼度
に近づくに連れて急激に減少し、上記所定の燃焼度で上
述のように反応度0となった後さらに燃焼度が増大する
につれて反応度は急激に0よりも大きく減少していく。On the other hand, in the second fuel assembly in which the combustion change of the reactivity is relatively steep, the reactivity is much higher than 0 at the burnup lower than the predetermined burnup, but it approaches the predetermined burnup. Along with this, the reactivity decreases sharply, and after the reactivity reaches 0 as described above at the predetermined burnup, the reactivity sharply decreases more than 0 as the burnup further increases.
【0021】以上のような特性の結果、上記所定の燃焼
度より低い燃焼度の場合には第1燃料集合体及び第2燃
料集合体のいずれの反応度も0より大きい正の値とな
り、第2燃料集合体のほうが第1燃料集合体よりもその
絶対値が大きくなる。また上記所定の燃焼度より高い燃
焼度の場合には、第1燃料集合体及び第2燃料集合体の
いずれの反応度も0より小さい負の値となるが、第2燃
料集合体のほうが第1燃料集合体よりもその絶対値が大
きくなる。As a result of the above characteristics, when the burnup is lower than the predetermined burnup, the reactivity of both the first fuel assembly and the second fuel assembly becomes a positive value greater than 0, The absolute value of the two fuel assemblies is larger than that of the first fuel assemblies. Further, when the burnup is higher than the predetermined burnup, the reactivity of both the first fuel assembly and the second fuel assembly becomes a negative value smaller than 0, but the second fuel assembly is Its absolute value is larger than that of one fuel assembly.
【0022】ここで、上記炉心全体平均の燃焼度所定の
燃焼度を、炉心を構成する個々の燃料集合体がどのよう
に負担するかは、炉心内の燃料装荷パターンに依存する
こととなる。そこで、第1及び第2燃料集合体につい
て、それぞれを上記所定の燃焼度より高い燃焼度及び上
記所定の燃焼度より低い燃焼度のいずれかに振り分けて
負担するように炉心内に配置することにより、上記特性
線の挙動を利用して正の反応度利得を得ることができ
る。Here, how each individual fuel assembly constituting the core bears the above-mentioned predetermined burnup of the entire core depends on the fuel loading pattern in the core. Therefore, by allocating the first and second fuel assemblies to the burnup higher than the predetermined burnup and the burnup lower than the predetermined burnup, respectively, and arranging them in the core, A positive reactivity gain can be obtained by using the behavior of the characteristic line.
【0023】すなわち、緩やかな右下がり特性直線で表
される第1燃料集合体を例えば炉心の中央側領域等、炉
心平均出力密度より平均出力が相対的に高い領域に装荷
し、急激な右下がり特性直線で表される第2燃料集合体
を中性子の漏れが大きい炉心の周辺側領域等、炉心平均
出力密度より平均出力が相対的に低い領域に装荷する。
この場合、第1燃料集合体の運転サイクル末期での燃焼
度は上記所定の燃焼度より大きくなってその反応度は負
の値となるが、前述のように緩やかな右下がり特性であ
ることからその絶対値は小さい。一方第2燃料集合体の
運転サイクル末期での燃焼度は上記所定の燃焼度より小
さくなってその反応度は正の値となり、しかも前述のよ
うに急激な右下がり特性であることからその絶対値は大
きい。That is, the first fuel assembly represented by a gradual downward-sloping characteristic line is loaded in a region where the average power is relatively higher than the average power density of the core, such as the central region of the core, and a sharp downward slope is made. The second fuel assembly represented by the characteristic straight line is loaded in a region where the average power is relatively lower than the core average power density, such as a region around the core where neutron leakage is large.
In this case, the burnup at the end of the operation cycle of the first fuel assembly becomes larger than the above-mentioned predetermined burnup and its reactivity becomes a negative value, but as described above, it has a gradual right-down characteristic. Its absolute value is small. On the other hand, the burnup at the end of the operation cycle of the second fuel assembly becomes smaller than the above-mentioned predetermined burnup, the reactivity becomes a positive value, and the absolute value of the absolute value is obtained because of the sharp right-down characteristic as described above. Is big.
【0024】このとき、炉心平均としての反応度は、
(第1燃料集合体の炉心装荷割合)×(第1燃料集合体
の最終燃焼度における反応度)と(第2燃料集合体の炉
心装荷割合)×(第2燃料集合体の最終燃焼度における
反応度)で表され、上記のように、(第1燃料集合体の
最終燃焼度における反応度)は負の値となり、(第2燃
料集合体の最終燃焼度における反応度)は正の値となる
が、前述のように絶対値どうしの比較では前者の絶対値
は後者の絶対値よりも小さくなっている。したがって、
炉心全体で見た場合には、その炉心平均反応度は、炉心
平均の上記所定の燃焼度よりも燃焼の進んだ第1燃料集
合体による負の反応度の効果よりも、上記所定の燃焼度
に達していない第2燃料集合体による正の反応度の効果
のほうが大きくなる。この結果、運転サイクル全体(特
にサイクル末期)で見て、上記のように燃焼挙動の差を
利用した正の反応度利得を得ることができる。At this time, the reactivity as the core average is
(Core loading ratio of the first fuel assembly) x (reactivity at the final burnup of the first fuel assembly) and (core loading ratio of the second fuel assembly) x (at the final burnup of the second fuel assembly) As described above, (reactivity at the final burnup of the first fuel assembly) is a negative value, and (reactivity at the final burnup of the second fuel assembly) is a positive value. However, as described above, the absolute value of the former is smaller than the absolute value of the latter when comparing absolute values. Therefore,
When viewed from the whole core, the core average reactivity is above the predetermined burnup rather than the effect of the negative reactivity due to the first fuel assembly in which the combustion progressed more than the core average above the predetermined burnup. The effect of the positive reactivity due to the second fuel assembly which has not reached the value becomes larger. As a result, a positive reactivity gain utilizing the difference in combustion behavior as described above can be obtained in the entire operation cycle (particularly at the end of the cycle).
【0025】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記第1燃料集合体を、前記炉心平均出力密度より平均
出力が相対的に高い領域として炉心の中央側領域に装荷
し、前記第2燃料集合体を、前記炉心平均出力密度より
平均出力が相対的に低い領域として炉心の周辺側領域に
装荷する。(2) In the above item (1), preferably,
The first fuel assembly is loaded in the central region of the core as an area having a relatively higher average power than the core average power density, and the second fuel assembly has a relative average power from the core average power density. It is loaded in the peripheral region of the core as a relatively low region.
【0026】(3)上記(1)又は(2)において、ま
た好ましくは、前記第1燃料集合体はウラン・プルトニ
ウム混合酸化物燃料を備え、前記第2燃料集合体はウラ
ン燃料を備える。(3) In the above (1) or (2), and preferably, the first fuel assembly comprises a uranium-plutonium mixed oxide fuel, and the second fuel assembly comprises a uranium fuel.
【0027】(4)上記(1)又は(2)において、ま
た好ましくは、前記第1燃料集合体の水対燃料割合は相
対的に小さく、前記第2燃料集合体の水対燃料割合は相
対的に大きい。(4) In the above (1) or (2), and preferably, the water-fuel ratio of the first fuel assembly is relatively small, and the water-fuel ratio of the second fuel assembly is relatively small. Large.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0029】本発明の第1の実施形態を図1〜図5によ
り説明する。本実施形態は、反応度の燃焼変化が相対的
に急峻な燃料集合体としてウラン燃料集合体を、反応度
の燃焼変化が相対的に緩慢な燃料集合体としてMOX燃
料集合体を沸騰水型原子炉炉心に混在装荷する場合の実
施形態である。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a uranium fuel assembly is used as a fuel assembly having a relatively steep change in reactivity and a MOX fuel assembly is used as a fuel assembly having a relatively slow change in reactivity as a boiling water atom. It is an embodiment in the case of mixed loading in the reactor core.
【0030】図2は、本実施形態の燃料装荷方法により
装荷される燃料集合体11U,11Mの全体構造を表す
縦断面図であり、図3は後述のようにウラン燃料集合体
11Uの横断面図であり、図4は後述のようにMOX燃
料集合体11Mの横断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the overall structure of the fuel assemblies 11U and 11M loaded by the fuel loading method of this embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the uranium fuel assembly 11U as described later. FIG. 4 is a cross-sectional view of the MOX fuel assembly 11M as described later.
【0031】これら図2、及び図3又は図4において、
本実施形態の燃料集合体11U,11Mは、燃料棒12、チ
ャンネルボックス13、水ロッド14、上部タイプレート1
5、下部タイプレート16及び燃料スペーサ17等から構成
されている。In these FIG. 2 and FIG. 3 or FIG.
The fuel assemblies 11U and 11M of this embodiment include a fuel rod 12, a channel box 13, a water rod 14, and an upper tie plate 1.
5, the lower tie plate 16 and the fuel spacer 17 and the like.
【0032】燃料棒12及び水ロッド14の上下端部は、上
部タイプレート15及び下部タイプレート16で保持され
る。スペーサ17は、燃料棒12の軸方向に幾つか配置さ
れ、燃料棒12及び水ロッド14の相互間の間隙を適切に保
持している。チャンネルボックス13は、上部タイプレー
ト15に取り付けられ、スペーサ17で保持された燃料棒12
の束の外周を取り囲んでいる。横断面十字型の制御棒19
は、チャンネルボックス13に隣接する。燃料棒12は、上
部端栓及び下部端栓により両端を密封された被覆管内に
多数の燃料ペレットを充填したものである。水ロッド14
は、燃料物質を充填せず、内部を沸騰しない冷却水が通
過するようになっている。水ロッドの大きさは燃料棒7
本分に相当している。短尺燃料棒(部分長燃料棒)18
(燃料棒記号P)は、水平方向位置が、燃料棒配列にお
ける外層から2層目にコーナ部を含む8本が設けられて
いる。The upper and lower ends of the fuel rod 12 and the water rod 14 are held by an upper tie plate 15 and a lower tie plate 16. Several spacers 17 are arranged in the axial direction of the fuel rods 12 and appropriately maintain the gap between the fuel rods 12 and the water rods 14. The channel box 13 is attached to the upper tie plate 15 and the fuel rods 12 held by the spacers 17
It surrounds the outer circumference of the bundle. Cross-shaped control rod 19
Is adjacent to the channel box 13. The fuel rod 12 is made by filling a large number of fuel pellets in a cladding tube whose both ends are sealed by an upper end plug and a lower end plug. Water rod 14
The cooling water does not fill the fuel substance and does not boil inside. The size of the water rod is fuel rod 7
It is equivalent to the main amount. Short fuel rod (partial length fuel rod) 18
Eight (fuel rod symbol P) are provided in the horizontal direction at the second position from the outer layer in the fuel rod array, including the corner portion.
【0033】図3において、燃料集合体11Uは、燃料
棒12を構成する全ての燃料ペレットが燃料物質である
UO2にて構成され、核分裂物質である235Uを含んで
いるが、PuO2を含んでいない。一部の燃料ペレット
はガドリニア入りウラン燃料ペレットとして、燃料物質
であるUO2及びこれに含有した可燃性毒物であるガド
リニア(Gd2O3)にて構成される。使用されている
ガドリニア入りウラン燃料棒(燃料棒記号G)の本数
は、12本である。In FIG. 3, in the fuel assembly 11U, all the fuel pellets constituting the fuel rods 12 are composed of UO2 which is a fuel substance, and contain 235U which is a fission material, but does not contain PuO2. . Some of the fuel pellets are uranium fuel pellets containing gadolinia and are composed of UO2 which is a fuel substance and gadolinia (Gd2O3) which is a burnable poison contained therein. The number of gadolinia-containing uranium fuel rods (fuel rod symbol G) used is twelve.
【0034】図4において、燃料集合体11Mは、燃料
ペレットが燃料物質であるUO2及びPuO2の混合酸
化物にて構成され、核分裂物質である239Pu、241P
u、及び235Uを含んでいる。一部の燃料ペレットはガ
ドリニア入りウラン燃料ペレットとして、燃料物質であ
るUO2及びこれに含有した可燃性毒物であるガドリニ
ア(Gd2O3)にて構成される。使用されているガド
リニア入りウラン燃料棒(燃料棒記号G)の本数は、1
8本である。In FIG. 4, in the fuel assembly 11M, the fuel pellet is composed of a mixed oxide of UO2 and PuO2 which are fuel substances, and 239Pu and 241P which are fission substances.
u and 235U. Some of the fuel pellets are uranium fuel pellets containing gadolinia and are composed of UO2 which is a fuel substance and gadolinia (Gd2O3) which is a burnable poison contained therein. The number of uranium fuel rods with gadolinia (fuel rod symbol G) used is 1
Eight.
【0035】図1は、上記2種類の燃料集合体11U,
11Mを用いて構成した沸騰水型原子炉炉心(1/4回
転対称炉心)の一つの象限を示す燃料集合体配置図であ
る。FIG. 1 shows the two types of fuel assemblies 11U,
It is a fuel assembly layout drawing which shows one quadrant of the boiling water reactor core (1/4 rotation symmetrical core) comprised using 11M.
【0036】図1において、この炉心では、反応度の燃
焼変化が相対的に急峻な第2燃料集合体としての図3に
示したウラン燃料集合体11Uと、反応度の燃焼変化が
相対的に緩慢な第1燃料集合体としての図4に示したM
OX燃料集合体11Mとを混在して装荷している。詳細
には、図1に示すように、ウラン燃料集合体11Uを主
として炉心の周辺側(外周側)領域及び長期間挿入する
制御棒に隣接する燃料セル(いわゆるコントロールセ
ル)領域等、平均出力が相対的に低い領域(詳細には炉
心平均出力密度よりも低い領域)に装荷し、MOX燃料
集合体11Mを主として炉心の中央側領域等、平均出力
が相対的に高い領域(詳細には炉心平均出力密度よりも
高い領域)に装荷している(但しこの例では、MOX燃
料集合体11Mは、出力分布特性を考慮して最外周領域
にも若干数装荷している)。In FIG. 1, in this core, the combustion change in reactivity is relatively different from that of the uranium fuel assembly 11U shown in FIG. 3 as the second fuel assembly in which the combustion change in reactivity is relatively sharp. M shown in FIG. 4 as a slow first fuel assembly
The OX fuel assembly 11M is mixed and loaded. More specifically, as shown in FIG. 1, the average output of the uranium fuel assembly 11U is mainly the peripheral side (outer peripheral side) region of the core and the fuel cell (so-called control cell) region adjacent to the control rod for a long period of time. A relatively low region (specifically, a region lower than the core average power density) is loaded, and the MOX fuel assembly 11M is mainly a region on the center side of the core, etc., where the average power is relatively high (specifically, the core average). It is loaded in a region higher than the power density) (however, in this example, the MOX fuel assemblies 11M are also loaded in the outermost circumferential region in some numbers in consideration of the power distribution characteristics).
【0037】なお、図1中の数字は、炉心滞在サイクル
数を示しており、明確化のために上記ウラン燃料集合体
11Uについては○囲数字で表し、上記MOX燃料集合
体1Mについては無囲数字で表している。The numbers in FIG. 1 indicate the number of core stay cycles. For clarity, the uranium fuel assembly 11U is represented by a circle, and the MOX fuel assembly 1M is not enclosed. It is represented by numbers.
【0038】次に、以上のように構成した本実施形態の
作用を以下に説明する。Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described below.
【0039】図5は、一般的な沸騰水型燃料集合体にお
ける反応度と燃焼度の関係について、横軸に燃焼度、縦
軸に反応度をとって示したものである。FIG. 5 shows the relationship between the reactivity and the burnup in a general boiling water type fuel assembly, with the horizontal axis representing burnup and the vertical axis representing reactivity.
【0040】一般に、発電用沸騰水型原子炉の炉心の場
合、その目的は、所定のエネルギを発生させることであ
るから、エネルギの時間積分値である燃焼度は、運転サ
イクル末期において一定値が要求される。図5における
点E0はその炉心全体平均の運転サイクル末期の燃焼度を
表しており、炉心に装荷される燃料集合体は、この燃焼
度E0において反応度がちょうど0となるように設計さ
れる。Generally, in the case of the core of a boiling water reactor for power generation, its purpose is to generate a predetermined amount of energy, so the burnup, which is the time integral value of energy, has a constant value at the end of the operating cycle. Required. The point E0 in FIG. 5 represents the burnup at the end of the operating cycle of the entire core average, and the fuel assembly loaded in the core is designed so that the reactivity becomes exactly 0 at this burnup E0.
【0041】このとき、形状や組成が異なる燃料を混在
して炉心に装荷する場合、各燃料集合体の燃焼挙動は互
いに異なることとなる。図5において、記号aは反応度
の燃焼変化が相対的に緩慢な例えば上記第1燃料集合体
11Mを示しており、上記E0を通る比較的緩やかな右
下がり直線で表される。上記E0より低い燃焼度では反
応度は0より大きいが、E0に近づくに連れて緩やかに
減少し、燃焼度E0で上述のように反応度0となり、さ
らにE0を超えて燃焼度が増大するにつれて反応度はゆ
るやかに0よりもさらに減少していく。At this time, when fuels having different shapes and compositions are mixed and loaded into the core, the combustion behavior of each fuel assembly is different from each other. In FIG. 5, a symbol a indicates, for example, the first fuel assembly 11M in which the combustion change in reactivity is relatively slow, and is represented by a relatively gentle straight line to the right passing through E0. At a burnup lower than the above E0, the reactivity is greater than 0, but gradually decreases as it approaches E0, the reactivity becomes 0 at the burnup E0 as described above, and as the burnup exceeds E0 and the burnup increases. The reactivity gradually decreases further than 0.
【0042】図5において、記号bは反応度の燃焼変化
が相対的に急峻な例えば上記第2燃料集合体11Uを表
しており、上記E0を通る比較的急激な右下がり直線で
表される。上記E0より低い燃焼度では反応度は0より
はるかに大きいが、E0に近づくに連れて急激に減少
し、燃焼度E0で上述のように反応度0となり、さらに
E0を超えて燃焼度が増大するにつれて反応度は急激に
0よりも大きく減少していく。In FIG. 5, the symbol b represents, for example, the second fuel assembly 11U in which the combustion change in reactivity is relatively steep, and is represented by a relatively steep straight line passing through E0. At a burnup lower than the above E0, the reactivity is much higher than 0, but it rapidly decreases as it approaches E0, the reactivity becomes 0 as described above at the burnup E0, and the burnup increases further beyond E0. As the temperature increases, the reactivity sharply decreases to more than 0.
【0043】以上のような2つの特性線の結果、図5に
示されるように、上記E0より低い燃焼度の場合には第
1燃料集合体11M及び第2燃料集合体11Uのいずれ
の反応度も0より大きい正の値となり、第2燃料集合体
11Uのほうが第1燃料集合体11Mよりもその絶対値
が大きくなる。また上記E0より高い燃焼度の場合に
は、第1燃料集合体11M及び第2燃料集合体11Uの
いずれの反応度も0より小さい負の値となるが、第2燃
料集合体11Uのほうが第1燃料集合体11Mよりもそ
の絶対値が大きくなる結果、反応度としては第1燃料集
合体11Mのほうが大きくなる。As a result of the above two characteristic lines, as shown in FIG. 5, when the burnup is lower than E0, the reactivity of either the first fuel assembly 11M or the second fuel assembly 11U is detected. Also becomes a positive value larger than 0, and the absolute value of the second fuel assembly 11U is larger than that of the first fuel assembly 11M. Further, when the burnup is higher than E0, the reactivity of both the first fuel assembly 11M and the second fuel assembly 11U becomes a negative value smaller than 0, but the second fuel assembly 11U is As a result of the absolute value thereof being larger than that of the first fuel assembly 11M, the reactivity of the first fuel assembly 11M becomes larger.
【0044】ここで、上記炉心全体平均の燃焼度E0
を、炉心を構成する個々の燃料集合体がどのように負担
するかは、炉心内の燃料装荷パターンに依存することと
なる。炉心の中央領域のような高出力の領域に装荷され
た燃料集合体は図5中点E2のような点E0よりも高い燃焼
度までに達するが、炉心の周辺領域のような低出力の領
域に装荷された燃料集合体は図5中点E1のように点E0よ
りも低い燃焼度にとどまることとなる。言い換えれば、
上記の炉心全体平均の運転サイクル末期の燃焼度E0と
いう条件にあっても、そのE0より高い燃焼度となる燃
料もあれば、低い燃焼度となる燃料も存在している。Here, the average burnup E0 of the whole core
How the individual fuel assemblies constituting the core bear the load depends on the fuel loading pattern in the core. A fuel assembly loaded in a high power region such as the central region of the core reaches a higher burnup than a point E0 such as point E2 in Fig. 5, but a low power region such as the peripheral region of the core. The fuel assembly loaded in the fuel cell has a lower burnup than the point E0 as shown by the point E1 in FIG. In other words,
Even under the condition of the burnup E0 at the end of the operating cycle of the average of the entire core, some fuels have a burnup higher than E0 and some have a burnup lower than E0.
【0045】そこで、前述した2種類の燃料集合体11
M,11Uについて、それぞれを上記E0より高い燃焼
度及び上記E0より低い燃焼度のいずれかに振り分け配
置した場合、上記特性線の挙動に応じ、正の反応度利得
又は負の反応度利得が生じることとなる。Therefore, the two types of fuel assemblies 11 described above are used.
When the M and 11U are arranged so as to be distributed to either a burnup higher than the E0 or a burnup lower than the E0, a positive reactivity gain or a negative reactivity gain occurs depending on the behavior of the characteristic line. It will be.
【0046】まず比較例として、急激な右下がり特性直
線で表される第2燃料集合体11Uを炉心の高出力領域
に装荷し、緩やかな右下がり特性直線で表される第1燃
料集合体11Mを炉心の低出力領域に装荷した場合を考
える。この場合、第2燃料集合体11Uの運転サイクル
末期での燃焼度はE0より大きいE2となってその反応度
K2bは負の値となり、前述のように急激な右下がり特性
であることからその絶対値|K2b|は大きく、K2bは0
よりもかなり小さくなる。一方第1燃料集合体11Mの
運転サイクル末期での燃焼度はE0より小さいE1となっ
てその反応度K1aは正の値となるが、前述のように緩や
かな右下がり特性であることからその絶対値|K1a|は
小さく、K1aは0よりそれほど大きな値とはならない。First, as a comparative example, a second fuel assembly 11U represented by a sharp right-down characteristic straight line is loaded in a high power region of the core, and a first fuel assembly 11M represented by a gentle right-down characteristic straight line. Let us consider the case where is loaded in the low power region of the core. In this case, the burnup at the end of the operation cycle of the second fuel assembly 11U becomes E2, which is larger than E0, and its reactivity K2b becomes a negative value. The value | K2b | is large and K2b is 0.
Much smaller than On the other hand, the burnup at the end of the operation cycle of the first fuel assembly 11M becomes E1 which is smaller than E0, and its reactivity K1a becomes a positive value, but since it has the gradual right-down characteristic as described above, its absolute value is absolute. The value | K1a | is small, and K1a does not become much larger than 0.
【0047】このとき、第1燃料集合体11M及び第2
燃料集合体11Uの炉心における装荷割合をそれぞれW
a,Wb(Wa+Wb=1)とすると、炉心平均燃焼度E0=
E2×Wa+E1×Wbであることから、炉心平均としての
反応度はK2a×Wa+K1b×Wbで表される。ここで、上
記のように、K2bは負の値、K1aは正の値となるが、前
述のように絶対値どうしの比較では|K2b|>|K1a|
となっている。したがって、炉心全体で見た場合には、
その炉心平均反応度は、炉心平均燃焼度E0よりも燃焼
の進んだ第2燃料集合体11Uによる負の反応度の効果
のほうが炉心平均燃焼度E0に達していない第1燃料集
合体11Mによる正の反応度の効果よりも大きくなり、
この結果反応度利得としては負となってしまう。At this time, the first fuel assembly 11M and the second fuel assembly 11M
The loading rate in the core of the fuel assembly 11U is W, respectively.
a, Wb (Wa + Wb = 1), the core average burnup E0 =
Since E2 × Wa + E1 × Wb, the reactivity as a core average is represented by K2a × Wa + K1b × Wb. Here, as described above, K2b is a negative value and K1a is a positive value. However, as described above, in comparing absolute values, | K2b |> | K1a |
Has become. Therefore, when viewed from the whole core,
As for the core average reactivity, the effect of the negative reactivity by the second fuel assembly 11U, which has advanced combustion more than the core average burnup E0, is more positive by the first fuel assembly 11M which has not reached the core average burnup E0. Is greater than the effect of
As a result, the reactivity gain becomes negative.
【0048】これに対し、本実施形態においては、緩や
かな右下がり特性直線で表される第1燃料集合体11M
を炉心の高出力領域に装荷し、急激な右下がり特性直線
で表される第2燃料集合体11Uを炉心の低出力領域に
装荷している。この場合、第1燃料集合体11Mの運転
サイクル末期での燃焼度はE0より大きいE2となってそ
の反応度K2aは負の値となるが、前述のように緩やかな
右下がり特性であることからその絶対値|K2a|は小さ
く、K2aは0よりもそれほど大きくは小さくならない。
一方第2燃料集合体11Uの運転サイクル末期での燃焼
度はE0より小さいE1となってその反応度K1bは正の値
となり、しかも前述のように急激な右下がり特性である
ことからその絶対値|K1b|は大きく、K1bは0よりも
かなり大きな値となる。On the other hand, in the present embodiment, the first fuel assembly 11M represented by a gentle downward-sloping characteristic straight line
Is loaded in the high power region of the core, and the second fuel assembly 11U represented by a sharp downward-sloping characteristic line is loaded in the low power region of the core. In this case, the burnup of the first fuel assembly 11M at the end of the operation cycle becomes E2 which is larger than E0 and the reactivity K2a becomes a negative value, but as described above, it has a gentle right-down characteristic. The absolute value | K2a | is small, and K2a does not become much smaller than 0.
On the other hand, the burnup at the end of the operation cycle of the second fuel assembly 11U becomes E1, which is smaller than E0, and its reactivity K1b becomes a positive value. Moreover, as mentioned above, the absolute value of the absolute value is | K1b | is large, and K1b is a value considerably larger than 0.
【0049】このとき、第1燃料集合体11M及び第2
燃料集合体11Uの炉心における装荷割合をそれぞれW
a,Wb(Wa+Wb=1)とすると、炉心平均燃焼度E0=
E2×Wa+E1×Wbであることから、炉心平均としての
反応度はK2a×Wa+K1b×Wbで表される。ここで、上
記のように、K2aは負の値、K1bは正の値となるが、前
述のように絶対値どうしの比較では|K2a|<|K1b|
となっている。したがって、炉心全体で見た場合には、
その炉心平均反応度は、炉心平均燃焼度E0よりも燃焼
の進んだ第1燃料集合体11Mによる負の反応度の効果
よりも炉心平均燃焼度E0に達していない第2燃料集合
体11Uによる正の反応度の効果のほうが大きくなる。
以上の結果、本実施形態においては、上記のような燃焼
挙動の差を利用した正の反応度利得を得ることができ
る。At this time, the first fuel assembly 11M and the second fuel assembly 11M
The loading rate in the core of the fuel assembly 11U is W, respectively.
a, Wb (Wa + Wb = 1), the core average burnup E0 =
Since E2 × Wa + E1 × Wb, the reactivity as a core average is represented by K2a × Wa + K1b × Wb. Here, as described above, K2a has a negative value and K1b has a positive value. However, as described above, when comparing absolute values, | K2a | <| K1b |
Has become. Therefore, when viewed from the whole core,
The core average reactivity is positive by the second fuel assembly 11U which has not reached the core average burnup E0 due to the effect of the negative reactivity by the first fuel assembly 11M which has burned more than the core average burnup E0. The effect of the reactivity of becomes larger.
As a result, in the present embodiment, it is possible to obtain the positive reactivity gain utilizing the difference in combustion behavior as described above.
【0050】また、この正の反応度利得を利用すれば、
ウラン燃料集合体11Uを、通常の沸騰水型原子炉の炉
心(形状あるいは組成の異なる複数の燃料集合体を装荷
した混在炉心ではない、単一の燃料集合体を装荷した炉
心)に装荷されるウラン燃料集合体に比べて平均濃縮度
を減少させたり、またMOX燃料集合体11Mについて
も、通常のMOX燃料単一炉心に装荷されるいるMOX
燃料集合体に比べて平均プルトニウム富化度を減少さ
せ、燃料経済性を向上させることもできる。Further, if this positive reactivity gain is utilized,
The uranium fuel assembly 11U is loaded into a core of a normal boiling water reactor (not a mixed core loaded with a plurality of fuel assemblies having different shapes or compositions, a core loaded with a single fuel assembly) The average enrichment of the MOX fuel assembly is reduced as compared with the uranium fuel assembly, and the MOX fuel assembly 11M is also loaded in a normal MOX fuel single core.
It can also reduce the average plutonium enrichment compared to fuel assemblies and improve fuel economy.
【0051】あるいは同様の考え方で、上記正の反応度
利得を利用し、ウラン燃料集合体11Uのサイクル終了
時の取替え体数を減らして、通常のウラン燃料単一炉心
に装荷される場合より取り出し平均燃焼度を増加させた
り、またMOX燃料集合体11Mについても通常のMO
X燃料単一炉心に装荷される場合よりサイクル終了時の
取替え体数を減らして取り出し平均燃焼度を増大させ、
燃料経済性を向上させることもできる。In a similar way, the positive reactivity gain described above is used to reduce the number of replacements of the uranium fuel assembly 11U at the end of the cycle so that the uranium fuel assembly 11U can be taken out more than when it is loaded in a normal uranium fuel single core. The average burnup is increased, and the MOX fuel assembly 11M has a normal MO
The number of replacements at the end of the cycle is reduced to increase the average burnup of the fuel taken out, compared with the case where the X-fuel single core is loaded.
It can also improve fuel economy.
【0052】本発明の第2の実施形態を図6、及び前述
の図1並びに図3を用いて説明する。本実施形態は、反
応度の燃焼変化が相対的に急峻な第2燃料集合体として
水対燃料割合が相対的に大きいウラン燃料集合体11
U′を、反応度の燃焼変化が相対的に緩慢な第1燃料集
合体として水対燃料割合が相対的に小さい前述のウラン
燃料集合体11Uを沸騰水型原子炉炉心に混在装荷する
場合の実施形態である。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 and the above-mentioned FIGS. 1 and 3. In this embodiment, the uranium fuel assembly 11 having a relatively large water-to-fuel ratio is used as the second fuel assembly having a relatively steep change in reactivity.
U ′ is a first fuel assembly having a relatively slow change in the reactivity and a uranium fuel assembly 11U having a relatively small water-to-fuel ratio is mixedly loaded in the boiling water reactor core. It is an embodiment.
【0053】図6は、上記第2燃料集合体としてのウラ
ン燃料集合体11U′の要部構造を表す横断面図であ
り、上記第1の実施形態における図3や図4に対応する
図である。FIG. 6 is a transverse cross-sectional view showing the structure of the main part of the uranium fuel assembly 11U 'as the second fuel assembly, which corresponds to FIGS. 3 and 4 in the first embodiment. is there.
【0054】図6において、ウラン燃料集合体11U′
は、前述の図3に示したウラン燃料集合体11Uと同
様、全ての燃料ペレットが燃料物質であるUO2にて構
成され、核分裂物質である235Uを含んでいるが、Pu
O2を含んでいない。一部の燃料ペレットはガドリニア
入りウラン燃料ペレットとして、燃料物質であるUO2
及びこれに含有した可燃性毒物であるガドリニア(Gd
2O3)にて構成される。使用されているガドリニア入
りウラン燃料棒(燃料棒記号G)の本数は、12本とな
っている。なお短尺燃料棒は配置していない。In FIG. 6, the uranium fuel assembly 11U '
Is similar to the uranium fuel assembly 11U shown in FIG. 3 above, all the fuel pellets are composed of UO2 which is a fuel substance, and contain 235U which is a fission substance.
Does not contain O2. Some of the fuel pellets are uranium fuel pellets with gadolinia, which is the fuel material UO2.
And gadolinia (Gd) which is a burnable poison contained in this
2O3). The number of uranium fuel rods containing gadolinia (fuel rod symbol G) used is 12. No short fuel rods are arranged.
【0055】またこのウラン燃料集合体11U′は、燃
料物質を充填せず、内部を沸騰しない冷却水が通過する
水ロッドとして、いわゆる角形の水ロッド(ウォータチ
ャンネル)14′を備えている。この水ロッド14′の大
きさは、燃料棒12の9本分に相当しており、図3に示
したウラン燃料集合体11Uの水ロッド14,14の大
きさ(燃料棒12の7本分)に比べて大きくなってい
る。The uranium fuel assembly 11U 'is provided with a so-called rectangular water rod (water channel) 14' as a water rod which is not filled with a fuel substance and through which cooling water which does not boil inside passes. The size of the water rods 14 ′ corresponds to nine fuel rods 12, and the size of the water rods 14 and 14 of the uranium fuel assembly 11U shown in FIG. 3 (for seven fuel rods 12). ) Is larger than.
【0056】上記の構成で分かるように、本実施形態の
ように上記ウラン燃料集合体11U′とウラン燃料集合
体11Uとを混在して炉心に装荷する場合、水対燃料割
合が相対的に大きいウラン燃料集合体11U′は反応度
の燃焼変化が相対的に急峻な第2燃料集合体となって前
述の第1の実施形態のウラン燃料集合体11Uに対応す
る。一方、水対燃料割合が相対的に小さい前述のウラン
燃料集合体11Uは反応度の燃焼変化が相対的に緩慢な
第1燃料集合体となって前述の第1の実施形態のMOX
燃料集合体11Mに対応する。本実施形態では、このよ
うな対応関係に基づき、前述の図1に示す炉心配置構成
において、前述の第1の実施形態のウラン燃料集合体1
1Uの配置されていた位置に水対燃料割合が相対的に大
きいウラン燃料集合体11U′を配置するとともに、前
述の第1の実施形態のMOX燃料集合体11Mの配置さ
れていた位置に水対燃料割合が相対的に小さいウラン燃
料集合体11Uを配置する。As can be seen from the above configuration, when the uranium fuel assembly 11U 'and the uranium fuel assembly 11U are mixed and loaded in the core as in the present embodiment, the ratio of water to fuel is relatively large. The uranium fuel assembly 11U 'is a second fuel assembly having a relatively steep combustion change in reactivity, and corresponds to the uranium fuel assembly 11U of the first embodiment described above. On the other hand, the above-mentioned uranium fuel assembly 11U having a relatively small water-to-fuel ratio becomes the first fuel assembly in which the combustion change of the reactivity is relatively slow, and becomes the MOX of the above-described first embodiment.
It corresponds to the fuel assembly 11M. In the present embodiment, based on such a correspondence relationship, in the core arrangement configuration shown in FIG. 1 described above, the uranium fuel assembly 1 of the first embodiment described above is used.
The uranium fuel assembly 11U 'having a relatively large water-to-fuel ratio is arranged at the position where 1U was arranged, and the water pair was arranged at the position where the MOX fuel assembly 11M of the above-described first embodiment was arranged. A uranium fuel assembly 11U having a relatively small fuel ratio is arranged.
【0057】本実施形態においても、上記第1実施形態
と同様の原理で、同様の効果を得ることができる。Also in this embodiment, the same effect can be obtained based on the same principle as that of the first embodiment.
【0058】すなわち、燃焼特性が緩やかな右下がり直
線で表される第1燃料集合体(本実施形態ではウラン燃
料集合体11U)を炉心の高出力領域に装荷し、急激な
右下がり直線で表される第2燃料集合体(本実施形態で
はウラン燃料集合体11U′)を炉心の低出力領域に装
荷する。これにより、前述と同様にして、炉心平均反応
度は、炉心平均燃焼度よりも燃焼の進んだ第1燃料集合
体11Uによる負の反応度の効果よりも炉心平均燃焼度
に達していない第2燃料集合体11U′による正の反応
度の効果のほうが大きくなり、正の反応度利得を得るこ
とができる。That is, the first fuel assembly (the uranium fuel assembly 11U in this embodiment) whose combustion characteristic is represented by a straight line descending to the lower right is loaded in the high power region of the core, and is represented by the straight line descending to the right. The second fuel assembly (uranium fuel assembly 11U 'in this embodiment) is loaded in the low power region of the core. As a result, in the same manner as described above, the core average reactivity does not reach the core average burnup more than the effect of the negative reactivity due to the first fuel assembly 11U that has burned more than the core average burnup. The effect of the positive reactivity by the fuel assembly 11U 'becomes larger, and the positive reactivity gain can be obtained.
【0059】なお、図1を用いて前述したように、上記
第1及び第2実施形態では、基本的に、反応度の燃焼変
化が相対的に急峻な第2燃料集合体を主として炉心の周
辺側(外周側)領域及び長期間挿入する制御棒に隣接す
る燃料セル(いわゆるコントロールセル)領域等に装荷
する一方、反応度の燃焼変化が相対的に緩慢な第1燃料
集合体を主として炉心の中央側領域に装荷し、さらに例
外的に、第1燃料集合体について、出力分布特性を考慮
して最外周領域にも若干数装荷したが、これに限られな
い。As described above with reference to FIG. 1, in the first and second embodiments, basically, the second fuel assembly whose combustion change in reactivity is relatively steep is mainly provided around the core. Side (outer peripheral side) region and a fuel cell (so-called control cell) region adjacent to a control rod to be inserted for a long period of time, etc., while the first fuel assembly whose combustion change in reactivity is relatively slow is mainly used in the core. Although it was loaded in the central region and, in exceptional cases, the first fuel assembly was also loaded in the outermost peripheral region in consideration of the power distribution characteristics, it is not limited to this.
【0060】すなわち、種々の異なった形状あるいは組
成の燃料集合体を装荷した混在炉心である場合に、運転
サイクル全体でみた反応度利得向上を図るという本発明
の基本的効果を得る限りにおいては、第1燃料集合体の
最外周領域への装荷を行わなくてもよい。この場合、第
1燃料集合体は中央側領域にのみ装荷されるため、周辺
側領域の第1燃料集合体と明確な境界が形成されること
となる。本願発明者等の検討によれば、大きな原子炉で
は炉心の中央領域の出力分布は平坦に近く、出力が低下
する周辺領域の範囲として、この中央側領域と周辺側領
域との境界の位置は、炉心の中心からの距離が炉心半径
の約7/10以上となる位置であることが分かった。図
1に示す配置についても、上述の最外周の第1燃料集合
体を除いて考えれば、この条件を満たしている。That is, in the case of mixed cores loaded with fuel assemblies having various different shapes or compositions, as long as the basic effect of the present invention, that is, the improvement of the reactivity gain over the entire operation cycle, is obtained, It is not necessary to load the outermost peripheral region of the first fuel assembly. In this case,
Since one fuel assembly is loaded only in the central region, a clear boundary is formed with the first fuel assembly in the peripheral region. According to the study by the inventors of the present application, in a large reactor, the power distribution in the central region of the core is nearly flat, and the position of the boundary between the central region and the peripheral region is the range of the peripheral region where the power decreases. It was found that the distance from the center of the core is about 7/10 or more of the core radius. The arrangement shown in FIG. 1 also satisfies this condition, excluding the outermost first fuel assembly.
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明によれば、反応度の燃焼変化が相
対的に緩慢な第1燃料集合体を炉心平均出力密度より平
均出力が相対的に高い領域に装荷し、反応度の燃焼変化
が相対的に急峻な第2燃料集合体を炉心平均出力密度よ
り平均出力が相対的に低い領域に装荷する。これによ
り、炉心全体で見た場合には、炉心平均反応度は、炉心
平均の所定の燃焼度よりも燃焼の進んだ第1燃料集合体
による負の反応度の効果よりも、その所定の燃焼度に達
していない第2燃料集合体による正の反応度の効果のほ
うが大きくなる。この結果、運転サイクル全体(特にサ
イクル末期)で見て、上記のように燃焼挙動の差を利用
した正の反応度利得を得ることができる。According to the present invention, the first fuel assembly whose combustion change in reactivity is relatively slow is loaded in a region where the average power is relatively higher than the core average power density, and the combustion change in reactivity is changed. Is loaded in a region where the average power is relatively lower than the core average power density. As a result, when viewed from the entire core, the core average reactivity is higher than the predetermined average burnup than the predetermined average burnup due to the negative reactivity of the first fuel assembly that has advanced combustion. The effect of the positive reactivity due to the unreachable second fuel assembly is greater. As a result, a positive reactivity gain utilizing the difference in combustion behavior as described above can be obtained in the entire operation cycle (particularly at the end of the cycle).
【図1】本発明の第1の実施形態の適用対象である、2
種類の燃料集合体を用いて構成した沸騰水型原子炉混在
炉心(1/4回転対称炉心)の一つの象限を示す配置図
である。FIG. 1 is a target to which the first embodiment of the present invention is applied;
It is a layout drawing which shows one quadrant of the boiling water reactor mixed core (1/4 rotation symmetrical core) comprised using the kind of fuel assembly.
【図2】本発明の第1の実施形態の燃料装荷方法により
装荷される燃料集合体の全体構造を表す縦断面図であ
る。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the overall structure of a fuel assembly loaded by the fuel loading method according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図1及び図2に示したウラン燃料集合体の横断
面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the uranium fuel assembly shown in FIGS. 1 and 2.
【図4】図1及び図2に示したMOX燃料集合体の横断
面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the MOX fuel assembly shown in FIGS. 1 and 2.
【図5】一般的な沸騰水型燃料集合体における反応度と
燃焼度の関係について、横軸に燃焼度、縦軸に反応度を
とって示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between reactivity and burnup in a general boiling water fuel assembly, with the horizontal axis representing burnup and the vertical axis representing reactivity.
【図6】本発明の第2の実施形態の燃料装荷方法により
装荷される燃料集合体のうちのひとつの要部構造を表す
横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a main part of one of the fuel assemblies loaded by the fuel loading method according to the second embodiment of the present invention.
11M MOX燃料集合体 11U,U´ ウラン燃料集合体 12 燃料棒 11M MOX fuel assembly 11U, U'Uranium fuel assembly 12 fuel rods
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 靖 神奈川県横須賀市内川二丁目3番1号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 (72)発明者 藤巻 真吾 神奈川県横須賀市内川二丁目3番1号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 (72)発明者 吉田 学 神奈川県横須賀市内川二丁目3番1号 株 式会社グローバル・ニュークリア・フュエ ル・ジャパン内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yasushi Hirano Kanagawa Prefecture Yokosuka City 23-13-1 Kawa Ceremony company Global Nuclear Fue Within Le Japan (72) Inventor Shingo Fujimaki Kanagawa Prefecture Yokosuka City 23-13-1 Kawa Ceremony company Global Nuclear Fue Within Le Japan (72) Inventor Manabu Yoshida Kanagawa Prefecture Yokosuka City 23-13-1 Kawa Ceremony company Global Nuclear Fue Within Le Japan
Claims (4)
料集合体を沸騰水型原子炉の炉心に混在して装荷する沸
騰水型原子炉の燃料装荷方法において、 反応度の燃焼変化が相対的に緩慢な第1燃料集合体を、
炉心平均出力密度より平均出力が相対的に高い領域に装
荷し、 反応度の燃焼変化が相対的に急峻な第2燃料集合体を、
炉心平均出力密度より平均出力が相対的に低い領域に装
荷することを特徴とする沸騰水型原子炉の燃料装荷方
法。1. A fuel loading method for a boiling water nuclear reactor in which two or more kinds of fuel assemblies having different burning changes in reactivity are mixedly loaded in the core of a boiling water nuclear reactor, and the burning changes in reactivity are The relatively slow first fuel assembly,
The second fuel assembly, which is loaded in a region where the average power is relatively higher than the core average power density and in which the combustion change in reactivity is relatively sharp,
A fuel loading method for a boiling water reactor characterized by loading in a region where the average power is relatively lower than the core average power density.
方法において、前記第1燃料集合体を、前記炉心平均出
力密度より平均出力が相対的に高い領域として炉心の中
央側領域に装荷し、前記第2燃料集合体を、前記炉心平
均出力密度より平均出力が相対的に低い領域として炉心
の周辺側領域に装荷することを特徴とする沸騰水型原子
炉の燃料装荷方法。2. A fuel loading method for a boiling water reactor according to claim 1, wherein the first fuel assembly is provided in a central region of the core as a region having a relatively higher average power than the core average power density. A fuel loading method for a boiling water nuclear reactor, comprising loading and loading the second fuel assembly in a peripheral side region of a core as a region having an average power relatively lower than the core average power density.
料装荷方法において、前記第1燃料集合体はウラン・プ
ルトニウム混合酸化物燃料を備え、前記第2燃料集合体
はウラン燃料を備えることを特徴とする沸騰水型原子炉
の燃料装荷方法。3. A fuel loading method for a boiling water reactor according to claim 1 or 2, wherein the first fuel assembly comprises a uranium-plutonium mixed oxide fuel and the second fuel assembly comprises a uranium fuel. A method for loading fuel into a boiling water reactor, comprising:
料装荷方法において、前記第1燃料集合体の水対燃料割
合は相対的に小さく、前記第2燃料集合体の水対燃料割
合は相対的に大きいことを特徴とする沸騰水型原子炉の
燃料装荷方法。4. A fuel loading method for a boiling water reactor according to claim 1 or 2, wherein the water-fuel ratio of the first fuel assembly is relatively small, and the water-fuel of the second fuel assembly is relatively small. Fuel loading method for boiling water reactors, characterized in that the proportion is relatively large.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001384233A JP3894784B2 (en) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | Fuel loading method for boiling water reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001384233A JP3894784B2 (en) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | Fuel loading method for boiling water reactor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003185776A true JP2003185776A (en) | 2003-07-03 |
JP3894784B2 JP3894784B2 (en) | 2007-03-22 |
Family
ID=27594011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001384233A Expired - Fee Related JP3894784B2 (en) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | Fuel loading method for boiling water reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3894784B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011128103A (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Core of boiling water reactor |
-
2001
- 2001-12-18 JP JP2001384233A patent/JP3894784B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011128103A (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Nuclear Fuel Ind Ltd | Core of boiling water reactor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3894784B2 (en) | 2007-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6445759B1 (en) | Fuel assembly and nuclear reactor | |
JP4161486B2 (en) | Initial loading core of boiling water reactor | |
JP2007225624A (en) | Reactor core | |
JP3514869B2 (en) | Fuel assemblies for boiling water reactors | |
JP4351798B2 (en) | Fuel assemblies and reactors | |
JP2003185776A (en) | Method of loading fuel into boiling water reactor | |
JPH1082879A (en) | Nuclear reactor core | |
JP3075749B2 (en) | Boiling water reactor | |
JP4198397B2 (en) | Nuclear reactor core | |
JP2966877B2 (en) | Fuel assembly | |
JP2563287B2 (en) | Fuel assembly for nuclear reactor | |
JP2972917B2 (en) | Fuel assembly | |
JP3596831B2 (en) | Boiling water reactor core | |
JP2005098924A (en) | Mox fuel assembly | |
JP3880696B2 (en) | Reactor core and fuel assembly | |
JP3943624B2 (en) | Fuel assembly | |
JP2852101B2 (en) | Reactor core and fuel loading method | |
JP4308940B2 (en) | Fuel assembly | |
JP2958856B2 (en) | Fuel assembly for boiling water reactor | |
JP3788170B2 (en) | Fuel assemblies and reactor cores | |
JPH04122888A (en) | Fuel assembly and core of nuclear reactor | |
JPS61147184A (en) | Fuel aggregate | |
JP2004333432A (en) | Fuel loading method for nuclear reactor | |
JP2003185775A (en) | Fuel assembly | |
JPH1068789A (en) | Mox fuel assembly and reactor core |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040831 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041101 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20041126 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20050415 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061212 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091222 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131222 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |