JP2004301831A - 沸騰水型軽水炉炉心及び燃料集合体 - Google Patents
沸騰水型軽水炉炉心及び燃料集合体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004301831A JP2004301831A JP2004075509A JP2004075509A JP2004301831A JP 2004301831 A JP2004301831 A JP 2004301831A JP 2004075509 A JP2004075509 A JP 2004075509A JP 2004075509 A JP2004075509 A JP 2004075509A JP 2004301831 A JP2004301831 A JP 2004301831A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- core
- water
- fuel assembly
- average
- 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
Images
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
Abstract
熱的余裕や安全性を現在運転中のBWRと同程度に保ちつつ、(1)炉心の高さを大幅に低減し発電所の建設コスト低減でき、(2)運転中のプルトニウム生産量を増加させ、燃料集合体の寿命を延長して燃料サイクルコスト低減でき、(3)プラントの連続運転期間を増加させプラント利用率を向上させ発電コスト低減できる炉心,燃料集合体を提供する。
【解決手段】
炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上である。燃料集合体は、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を含んでいる。この燃料集合体が装荷されたバーナー型BWR炉心では、炉心領域の単位体積に含まれるウラン,プルトニウム,マイナーアクチニドの平均重量が未燃焼時の値に換算して2.1〜3.4kg/lである。
【選択図】図1
Description
BWR炉心で、かつ制御棒が挿入される側のチャンネルボックス平均間隙が、制御棒が挿入されない側のチャンネルボックス平均間隙よりも大きいことを特徴とするBWR炉心を提供する。
BWR炉心で、かつ制御棒が挿入される側のチャンネルボックス平均間隙が、制御棒が挿入されない側のチャンネルボックス平均間隙よりも大きいことを特徴とするBWR炉心を提供する。
(Vm/Vf)eff=F×(Vm/Vf)geo
の関係がある。またFは炉心平均ボイド率[V(%)]を用いて次の関係式で表わされる。
ここで、fは飽和水密度に対する飽和蒸気密度の比である。
(1)炉心に装荷する燃料集合体数を増やす。
(2)燃料集合体1体当たりの燃料棒本数を増やす。
の2つが考えられる。前者を実施すると、炉心の大きさ、すなわち炉心外接半径が大きくなるので、原子炉圧力容器の径が増大し発電所の建設コストが増大する。従って、できるだけ(2)の方法を採用することが望ましい。
PWRではほぼ燃料棒と水は均質に配置されている。一方、直接サイクルであるBWRでは炉心中に蒸気が存在し二相流状態になり、蒸気相の炉心横方向のクロスフローをなくすためチャンネルボックスが設けられ十字型制御棒をチャンネルボックス間のすきまに挿入する構造になっていたり、高燃焼度用燃料については燃料集合体中央部に水ロッドが設けられており一見非均質に見えるが、これらの非均質性はチャンネルボックスと十字型制御棒という構造からやむをえず生じたもので、できるだけ均質化をめざすという基本的な考え方はPWRと同じである。その結果、二相流で十分な減速効果を得るために燃料集合体格子ピッチ約155mmのABWR炉心では炉心の貴重な空間の40%以上が二相流で占められており、肝心の燃料物質領域の体積割合(以下、本発明では燃料ペレット領域の体積割合を示す)はわずか20%で、炉心の単位体積に含まれるウラン,プルトニウム,マイナーアクチニドの重量(以下、重金属重量密度と略記する)を積極的に増大する検討は実施されなかった。
mmで燃料棒外径を9.5mm より太くすると、燃料有効長の低減効果は減少するが重金属重量密度を3.4kg/lまで増大できる。重金属重量密度2.1〜3.4kg/l で燃料有効長を1.0m まで短尺にすれば原子炉建屋を2階層低くすることが可能である。さらに、前述(1)の炉心に装荷する燃料集合体数を増やす方法を併用することで、連続運転期間や燃料経済性を向上することが可能となる。
kg/lと3.4kg/l の場合の、冷温時反応度上昇と隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均の関係を示す。なお隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均は図5に示すように、四角形燃料集合体からなる炉心の場合4方向のチャンネルボックス間距離(a,b,c,d)の平均値、また六角形燃料集合体からなる炉心の場合6方向のチャンネルボックス間距離(e,f,g,h,i,j)の平均値を意味する。隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均をABWRの約16mmよりも広い17〜40mmとすることで、燃料集合体平均濃縮度が8wt%の高燃焼度燃料集合体においても冷温時反応度上昇をABWR以下にすることが可能となる。特に、飽和水の層の厚さが19mmを超えると中性子の減速が急激に進むので、制御棒挿入のために設けられたギャップ水の幅を制御棒に必要な量より厚く、同時に燃料集合体の中央部の水ロッド領域を大きくする。燃料集合体の外と中央部で中性子を減速させ、減速された熱中性子を拡散により燃料棒格子に供給する考え方を採用することにより、燃料棒格子の二相流を中性子減速の役割から開放し、燃料棒格子の二相流を燃料棒冷却の役割に限ることが可能となる。その結果、炉心領域の40%以上を占めていた二相流の体積割合を18〜39%(チャンネルボックス内領域に対しては24〜52%)に減らすことができ、ギャップ水や水ロッドの体積割合を少し増加させても、核分裂エネルギー発生の主役である燃料物質領域の体積割合を23〜37%(チャンネルボックス内領域に対しては30〜49%)に大幅に増加させることができる。チャンネルボックス間の平均間隙増大効果は燃料集合体の形状や大きさによらず得られる一般的な知見であるが、従来のBWR炉心燃料設計では、中性子減速と除熱という軽水の二つの機能を同時に達成する構成にとらわれたため着目されてこなかった。軽水の機能を徹底的に分離する設計概念に基づく本発明ではその効果を有効に活用することが出来た。このとき炉心領域における未飽和及び飽和水領域の体積割合は26〜38%、炉心領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水領域の体積割合は4%以上、特に6〜9%(チャンネルボックス内領域に対しては5%以上、特に8〜12%)、炉心領域並びにチャンネルボックス内領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積対燃料物質領域の体積割合の比は0.5〜1.8、燃料集合体チャンネルボックス外幅対平均燃料集合体格子幅の比は0.80〜0.89である。なお本発明では、平均燃料集合体格子幅を燃料集合体格子セル面積と等面積の正方形、あるいは正六角形とした場合の対辺間隔で定義する。また、燃料棒間隙は燃料集合体の製作や熱的余裕の確保などの点からの必要最小値である0.7 以上とし、正方格子の場合の最大値を2.6mm (三角格子の場合には燃料棒格子セルでの重金属重量密度が正方格子と同等となる3.6mm )とする。さらに、燃料集合体の内側に、燃料棒よりも太くかつ飽和水を内包する大型水ロッドを1本以上設置すれば、燃料集合体チャンネルボックスの外側と内部に未飽和及び飽和水領域を集中して設けることが出来る。これにより十分な中性子減速効果を得ることができ、冷温時反応度上昇を更に小さく抑えることが可能となる。
ABWRよりも大きくした本発明の燃料集合体では、チャンネルボックス内領域の単位体積あたりの重金属重量密度をABWRの約2.6kg/l に対して、2.8〜4.5kg/lと大きくできる。このため、燃料集合体チャンネルボックス内部の水対燃料体積比が小さくなり、ウラン238からプルトニウムへの転換量を増大出来る構成となっている。一方、プルトニウム生成量を増大するためには、従来のABWRよりも広いチャンネルボックス間間隙に存在する飽和水が問題となる。そこで、この飽和水を排除するための水排除棒、さらには制御棒上端に設置されたフォロアをチャンネルボックス間間隙等の飽和水領域に挿入することで、ウラン238からプルトニウムへの転換を増大させることが可能となり、同じウラン濃縮度の燃料を使用する時には、従来の燃料集合体に比べて高い燃焼度を実現することが出来る。これが第1の作用である。さらに、水排除棒を挿入することで水対燃料体積比を自在に調整できるので、可燃性毒物を用いることなく燃焼初期の余剰反応度の制御が可能となる。これにより、従来は可燃性毒物に吸収されていた中性子を、プルトニウムの生成に転用できるので、更に高い燃焼度を実現することが出来る。これが第2の作用である。
本発明の第1の実施例を図1及び図6により説明する。図6に、本実施例の電気出力
1356MWeの水平断面を示す。720体の燃料集合体5と、燃料集合体3体に1体の割合で223体のY字型制御棒4が示されている。図1に燃料集合体格子の断面を示す。燃料集合体格子は燃料棒2,6,7と水ロッド3を内包する正六角形状のチャンネルボックス1,チャンネルボックス間のギャップ領域とチャンネルボックス1の外側に配置されるY字型制御棒4から構成される。燃料集合体格子は正六角形状をしており、チャンネルボックス間距離は22.5mmである。チャンネルボックス1内には外径9.5mmの燃料棒2が燃料棒間隙1.8mmで三角格子状に配置され、燃料棒列9列の正六角形燃料集合体を形成している。燃料集合体中心部には、燃料棒列3列分、すなわち燃料棒単位格子セル19個分の領域に水ロッド3が配置されている。チャンネルボックス1内の燃料棒の本数は
198本である。Y字型制御棒4の翼には、B4C が充填されたステンレス管の吸収棒が配置されており、翼の間隔はそれぞれ120度である。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒6にはウラン濃縮度4.0wt% の燃料物質を、その他の燃料棒2にはウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置してある。また、コーナー部燃料棒6以外でも燃焼初期に出力が大きくなる傾向があるチャンネルボックス及び水ロッドに隣接している燃料棒7には4.5wt%の可燃性毒物を添加したウラン濃縮度4.9wt%の燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。このような燃料配置を採用することにより、ペレット最高濃縮度5wt%の制約下で、局所出力ピーキングを過度に増大させることなく燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度を4.87wt%まで高めることが可能となる。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.87wt%の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図6の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は194cm、出力密度は83
kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は27%、水ロッド中の水の体積割合は5%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は26%、燃料物質の体積割合は31%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は
0.88である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.8kg/lである。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.89 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は36%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は41%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.88 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.8kg/l である。
ABWR(炉心に装荷されている全燃料集合体が9×9格子燃料集合体の場合)の172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第2の実施例を以下に説明する。本実施例は、実施例1の構成をベースに、高濃縮度燃料を用い高燃焼度化を達成しプラント利用率を増大したものである。
B4C が充填されたステンレス管の吸収棒が配置されており、翼の間隔はそれぞれ120度である。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒9にはウラン濃縮度6.5wt%の燃料物質を、その他の燃料棒8にはウラン濃縮度7.5wt%の燃料物質を配置してある。また、コーナー部燃料棒9以外でも燃焼初期に出力が大きくなる傾向があるチャンネルボックス及び水ロッドに隣接している燃料棒10には4.5wt% の可燃性毒物を添加したウラン濃縮度7.5wt% の燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は7.47wt%である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度7.47wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図6と同じ構成の炉心に装荷したときの炉心外接半径は3.2m 、燃料有効長は194cm、出力密度は71kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は23%、水ロッド中の水の体積割合は4%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は37%、燃料物質の体積割合は26%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.88 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.4kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.82 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は36%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は41%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.88 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.8kg/lである。
7.47wt% として取り出し燃焼度を増加させることにより、実施例1と比較してプラント利用率が増大した軽水炉が実現する。
ABWRの16mmより広い39.0mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができる。また、本実施例においても実施例1と同様に、外径9.5mm の燃料棒を燃料棒間隙1.8mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第3の実施例を図8,図9により説明する。本実施例は、実施例1,2と異なり燃料集合体格子水平断面が正六角形でない場合に適用したものである。電気出力1356
MWeで、炉心は実施例1と同様に720体の燃料集合体と、燃料集合体3体に1体の割合で223体のY字型制御棒から構成されている。
22.4mm である。チャンネルボックス1及びチャンネルボックス1内の燃料棒2,6,7と水ロッド3の形状,配置は図8と同一である。
2.8kg/l である。チャンネルボックスの外幅と縦長の六角形状燃料集合体の3つの格子幅を平均して得られる平均の燃料集合体格子幅の比は0.89 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は36%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は41%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.88 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.8kg/l である。燃料集合体内の燃料物質配置は、実施例1と同じであり、燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.87wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。
ABWRの1.9kg/lより約47%増大した2.8kg/lとすることにより、燃料有効長がABWRの3.7mより約1.8m低い1.94m の軽水炉が実現する。また、チャンネルボックス間の平均距離をABWRの16mmより広い22.4mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えるとともに、ボイド係数が−6.0×10-4Δk/k%void とABWRより絶対値が小さい軽水炉を実現できる。また、本実施例においても実施例1と同様に、外径9.5mm の燃料棒を燃料棒間隙1.8mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第4の実施例を図10により説明する。本実施例は、実施例1の構成をベースに、低濃縮ウラン燃料のかわりに、濃縮ウラン製造時にその残渣として発生する劣化ウランに使用済み燃料を再処理して得られるプルトニウムを富化した混合酸化物燃料を採用したものである。
13には核分裂性Pu富化度5.0wt% の燃料物質を、その他の燃料棒12には核分裂性Pu富化度5.9wt% の燃料物質を配置してある。また、コーナー部燃料棒13以外でも燃焼初期に出力が大きくなる傾向があるチャンネルボックス及び水ロッドに隣接している燃料棒14には4.5wt%の可燃性毒物を添加した核分裂性Pu富化度5.9wt%に燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。本実施例では燃料集合体横断面平均核分裂性Pu富化度5.87wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。本実施例の炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は194cm、出力密度は83kW/l、炉心領域の単位体積に含まれるウランとプルトニウムの合計重量は2.8kg/l である。また、チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウランとプルトニウムの合計重量は3.8kg/l である。
kg/lとすることにより、燃料有効長がABWRの3.7mより約1.8m 低い1.94mの軽水炉が実現する。また、チャンネルボックス間距離をABWRの16mmより広い22.5mmとすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができ、炉停止余裕を1.0%Δk 以上とすることができる。また、本実施例においても実施例1と同様に、外径9.5mm の燃料棒を燃料棒間隙1.8mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR
1.3以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第5の実施例を図11,図12により説明する。本実施例は、実施例1の構成をベースに、チャンネルボックス間間隙に配置されたY字型制御棒のかわりに、燃料集合体中心部に太径丸棒制御棒を配置したものである。
ABWRの1.9kg/lより約47%増大した2.8kg/lとすることにより、燃料有効長がABWRの3.7m より約1.8m低い1.94mの軽水炉が実現する。また、チャンネルボックス間距離をABWRの16mmより広い22.5mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えるとともに、ボイド係数が−6.0×10-4Δk/k%void とABWRより絶対値が小さい軽水炉を実現できる。また、本実施例においても実施例1と同様に、外径9.5mm の燃料棒を燃料棒間隙1.8mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第6の実施例を図13,図14により説明する。本実施例は、実施例5の構成をベースに、燃料の装荷量を増大したものである。
0.90 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は33%、水ロッド中の水の体積割合は9%、燃料物質の体積割合は42%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.80 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.9kg/l である。
ABWRより絶対値が小さい軽水炉を実現できる。また、本実施例では、外径9.5mm の燃料棒を燃料棒間隙1.7mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約20%低い137W/cmとすることにより、MCPR
1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第7の実施例を図15,図16により説明する。本実施例は、実施例1の構成をベースに、燃料の装荷量を増大したものである。
16に燃料集合体格子の断面を示す。燃料集合体格子は燃料棒2,6,7と水ロッド3を内包する正六角形状のチャンネルボックス1,チャンネルボックス間のギャップ領域とチャンネルボックス1の外側に配置されるY字型制御棒4から構成される。チャンネルボックス間距離は26.8mm である。チャンネルボックス1内には外径9.6mm の燃料棒2が燃料棒間隙1.4mm で三角格子状に配置され、燃料棒列12列の正六角形燃料集合体を形成している。燃料集合体中心部には、燃料棒列4列分、すなわち、燃料棒単位格子セル
37個分の領域に水ロッド3が配置されている。チャンネルボックス1内の燃料棒の本数は360本である。Y字型制御棒4の翼には、B4C が充填されたステンレス管の吸収棒が配置されており、翼の間隔はそれぞれ120度である。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒6にはウラン濃縮度4.0wt% の燃料物質を、その他の燃料棒2にはウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置してある。また、コーナー部燃料棒6以外でも燃焼初期に出力が大きくなる傾向があるチャンネルボックス及び水ロッドに隣接している燃料棒7には4.5wt%の可燃性毒物を添加したウラン濃縮度4.9wt%の燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は4.89wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.89wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図15の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は194
cm、出力密度は85kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は23%、水ロッド中の水の体積割合は6%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は26%、燃料物質の体積割合は34%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.69である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.2kg/lである。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.89 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は31%、水ロッド中の水の体積割合は8%、燃料物質の体積割合は45%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.69 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は4.1kg/l である。
1.4mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの
172W/cmより約23%低い132W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第8の実施例を図17により説明する。本実施例は、実施例7の構成をベースに、自然循環炉心としたものである。
mmの燃料棒2が燃料棒間隙1.3mm で三角格子状に配置され、燃料棒列8列の正六角形燃料集合体を形成している。燃料集合体中心部には、燃料棒列3列分、すなわち、燃料棒単位格子セル19個分の領域に水ロッド3が配置されている。チャンネルボックス1内の燃料棒の本数は150本である。Y字型制御棒4の翼には、B4C が充填されたステンレス管の吸収棒が配置されており、翼の間隔はそれぞれ120度である。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒6にはウラン濃縮度4.0wt% の燃料物質を、その他の燃料棒2にはウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置してある。また、コーナー部燃料棒6以外でも燃焼初期に出力が大きくなる傾向があるチャンネルボックス及び水ロッドに隣接している燃料棒7には4.5wt% の可燃性毒物を添加したウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は4.86wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.86wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図15の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は131cm、出力密度は53kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は18%、水ロッド中の水の体積割合は7%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は28%、燃料物質の体積割合は36%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.50 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.3kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.89である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は24%、水ロッド中の水の体積割合は9%、燃料物質の体積割合は
48%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.50 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は4.5kg/l である。
本発明の第9の実施例を図18により説明する。本実施例は、実施例1の構成をベースに、燃料集合体の寿命を延長して燃料サイクルコストを低減したものである。
ABWRの1.9kg/l より約47%増大した2.8kg/l とすることにより、燃料有効長がABWRの3.7m より約1.8m 低い1.94m の軽水炉が実現する。また、チャンネルボックス間距離をABWRの16mmより広い22.5mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができる。また、本実施例においても実施例1と同様に、外径
9.5mm の燃料棒を燃料棒間隙1.8mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第10の実施例を図19により説明する。本実施例は、実施例5の構成をベースに、燃料集合体の寿命を延長して燃料サイクルコストを低減したものである。
9.5mm の燃料棒2が燃料棒間隙1.8mm で三角格子状に配置され、燃料棒列9列の正六角形燃料集合体を形成している。燃料集合体中心部には、燃料棒列3列分、すなわち、燃料棒単位格子セル19個分の領域に、制御棒挿入時に太径丸棒制御棒16が入る水ロッド3が配置されている。チャンネルボックス1内の燃料棒の本数は198本である。太径丸棒制御棒16はB4C が充填されたステンレス管の吸収棒で構成されている。太径丸棒制御棒16の先端には、脱着可能で運転中に引き抜き可能な水排除棒を有している。また、チャンネルボックス間のギャップ領域には、運転中に引き抜き可能な水排除板18が配置されている。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒6にはウラン濃縮度4.0wt% の燃料物質を、その他の燃料棒2にはウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置する。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は4.87wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.87wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図11の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は194cm、出力密度は83kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は27%、水ロッド中の水の体積割合は5%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は26%、燃料物質の体積割合は31%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.88 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.8kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.89 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は36%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は41%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.88 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.8kg/l である。
ABWRの1.9kg/l より約47%増大した2.8kg/l とすることにより、燃料有効長がABWRの3.7m より約1.8m 低い1.94m の軽水炉が実現する。また、チャンネルボックス間距離をABWRの16mmより広い22.5mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができる。また、本実施例においても実施例1と同様に、外径
9.5mm の燃料棒を燃料棒間隙1.8mm の三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第11の実施例を図20により説明する。本実施例は、実施例3と同様に燃料集合体格子水平断面が正六角形でない場合に適用したものである。電気出力1356MWeで、炉心は実施例1と同様に720体の燃料集合体と、燃料集合体3体に1体の割合で
223体のY字型制御棒から構成されている。
wt%の燃料物質を配置してある。また、コーナー部燃料棒6以外でも燃焼初期に出力が大きくなる傾向があるチャンネルボックス及び水ロッドに隣接している燃料棒7には4.5wt%の可燃性毒物を添加したウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は
4.85wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.85wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図8の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は266cm、出力密度は61kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は38%、水ロッド中の水の体積割合は5%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は24%、燃料物質の体積割合は24%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は1.61 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.2kg/l である。チャンネルボックスの外幅と縦長の六角形状燃料集合体の3つの格子幅を平均して得られる平均の燃料集合体格子幅の比は0.90 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は50%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は31%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は
1.61 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.9kg/lである。
本発明の第12の実施例を図21により説明する。本実施例は、燃料集合体・炉心を大型化し、炉心の高さを実施例1よりさらに低減したものである。
mmの三角格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約10%低い155W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第13の実施例を以下に説明する。本実施例は、燃料集合体・炉心を大型化し、炉心の高さを実施例1よりさらに低減したものである。
本発明の第14の実施例を以下に説明する。本実施例は、燃料集合体・炉心を大型化し、炉心の高さを実施例1よりさらに低減したものである。
本発明の第15の実施例を図22により説明する。本実施例は、燃料有効長を実施例1よりも長くして高燃焼度化によるプラント利用率向上を実現したものである。
wt%の燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は4.86wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.86wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図6の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は223cm、出力密度は72kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は27%、水ロッド中の水の体積割合は6%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は32%、燃料物質の体積割合は27%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は1.01 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は
2.5kg/lである。チャンネルボックスの外幅と平均の燃料集合体格子幅の比は0.86である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は39%、水ロッド中の水の体積割合は8%、燃料物質の体積割合は
38%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は1.01 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.5kg/l である。
本発明の第16の実施例を以下に説明する。本実施例は燃料有効長を実施例15よりさらに長くして高燃焼度化によるプラント利用率向上を実現したものである。
本発明の第17の実施例を図23,図24により説明する。本実施例は、本発明の構成をABWR炉心に適用した例であるが、ABWR炉心以前の既存炉炉心に適用しても同様の効果が得られる。
22を内包するチャンネルボックス21とチャンネルボックス間のギャップ領域とチャンネルボックス21の外側に配置される十字型制御棒20から構成される。チャンネルボックス間距離は21.8mm である。チャンネルボックス21内には外径10.2mm の燃料棒2が燃料棒ピッチ11.5mm で正方格子状に配置され、燃料棒列11列の正方形燃料集合体を形成している。燃料集合体中心部には、燃料棒単位格子セル13個分の領域に水ロッド22が配置されている。チャンネルボックス21内の燃料棒の本数は108本である。十字型制御棒20の翼には、B4C が充填されたステンレス管の吸収棒が配置されている。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒6にはウラン濃縮度4.0wt%の燃料物質を、その他の燃料棒2にはウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置してある。また、コーナー部燃料棒6以外でも燃焼初期に出力が大きくなる傾向があるチャンネルボックスに隣接している燃料棒7には4.5wt% の可燃性毒物を添加したウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置することで燃焼初期の局所出力ピーキングを抑制している。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は4.87wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.87wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図23の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.7m、燃料有効長は371cmであり、ABWRと同一である。出力密度は51kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は26%、水ロッド中の水の体積割合は5%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は31%、燃料物質の体積割合は27%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.95 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.5kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.86 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は38%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は40%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.95 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.7kg/l である。
ABWRの16mmより広い21.8mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができ、炉停止余裕を1.0%Δk 以上にするとともに、ボイド係数の絶対値がABWRより小さい軽水炉を実現できる。また、本実施例では、ABWR炉心の燃料集合体格子に外径10.2mm の燃料棒を燃料棒ピッチ11.5mm の正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約35%低い112W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第18の実施例を以下に説明する。本実施例は、実施例17の更なる変形例であり、本実施例をABWR炉心以前の既存のBWR炉心に適用しても同様の効果が得られる。
kg/l である。
本発明の第19の実施例を以下に説明する。本実施例は、実施例17の更なる変形例であり、本実施例をABWR炉心以前の既存のBWR炉心に適用しても同様の効果が得られる。
kg/lである。
mmの正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約35%低い112W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第20の実施例を図25により説明する。本実施例は、実施例17をベースに平均線出力密度をより低減したものである。
10.6mm の正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約47%低い92W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第21の実施例を図26により説明する。本実施例は、実施例17の構成をベースに、チャンネルボックス間間隙に配置された十字型制御棒のかわりに、燃料集合体中心部に太径丸棒制御棒を配置したものである。
本発明の第22の実施例を図27により説明する。本実施例は、実施例20の構成をベースに、チャンネルボックス間間隙に配置された十字型制御棒のかわりに、燃料集合体中心部に太径丸棒制御棒を配置したものである。
mmの燃料棒を、燃料棒ピッチ10.6mm の正方格子状に配置することにより、単位体積に含まれるウラン重量を炉心平均でABWRの約1.9kg/l より約32%増大した2.5
kg/l の軽水炉が実現する。
本発明の第23の実施例を以下に説明する。本実施例は燃料有効長を実施例17より短尺にしたものである。
本発明の第24の実施例を図28により説明する。本実施例は、実施例23の構成をベースに、燃料集合体の寿命を延長して燃料サイクルコストを低減したものである。
21内には外径10.2mm の燃料棒2が燃料棒ピッチ11.5mm で正方格子状に配置され、燃料棒列11列の正方形燃料集合体を形成している。燃料集合体中心部には、燃料棒単位格子セル13個分の領域に運転中に引き抜き可能な水排除棒17が入る水ロッド22が配置されている。チャンネルボックス21内の燃料棒の本数は108本である。十字型制御棒20の翼には、B4C が充填されたステンレス管の吸収棒が配置されている。また、十字型制御棒20の先端部には、脱着可能で運転中に引き抜き可能な水排除板を有している。チャンネルボックス21の十字型制御棒20が配置されないギャップ領域には、運転中に引き抜き可能な水排除板18が配置されている。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒6にはウラン濃縮度4.0wt% の燃料物質を、その他の燃料棒2にはウラン濃縮度4.9wt% の燃料物質を配置する。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は4.87wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.87
wt%の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図23の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.7m 、燃料有効長は236cmである。出力密度は79kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は26%、水ロッド中の水の体積割合は5%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は31%、燃料物質の体積割合は27%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.95 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.5kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.86 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は38%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は40%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.95 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.7kg/lである。
本発明の第25の実施例を図29,図30により説明する。
11.3mm の正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第26の実施例を以下に説明する。本実施例は、実施例25の構成をベースに高濃縮度燃料を用い高燃焼度化を達成しプラント利用率を増大したものである。
424体の燃料集合体と、燃料集合体2体に1体の割合で197体の十字型制御棒を配置している。
0.92 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.5kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.84 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は37%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は40%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.92 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.7kg/l である。
7.49wt%として取り出し燃焼度を増加させることにより、実施例25と比較してプラント利用率が増大した軽水炉が実現する。
本発明の第27の実施例を図32により説明する。本実施例は、実施例25の構成をベースに、燃料集合体の寿命を延長して燃料サイクルコストを低減したものである。
4.89wt% である。本実施例では燃料集合体横断面平均ウラン濃縮度4.89wt% の燃料物質を燃料集合体軸方向に一様に配置している。この燃料集合体を図28の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.9m 、燃料有効長は217cm、出力密度は79kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は29%、水ロッド中の水の体積割合は5%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は24%、燃料物質の体積割合は32%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.92 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.9kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.90 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は37%、水ロッド中の水の体積割合は7%、燃料物質の体積割合は40%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は0.92 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.7kg/l である。
11.3mm の正方格子状に配置することにより、単位体積に含まれるウラン重量を炉心平均でABWRの約1.9kg/lより53%増大した2.9kg/lとすることにより、燃料有効長がABWRの3.7mより約1.5m 低い2.17mの軽水炉が実現する。また、実施例25と同様に、チャンネルボックス間距離をABWRの16mmより広い22.5mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができ、炉停止余裕を1.0%Δk 以上にすることができる。また、本実施例においても実施例25と同様に、外径10.0mm の燃料棒を燃料棒ピッチ11.3mm の正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約17%低い142W/cmとすることにより、MCPR1.3以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第28の実施例を以下に説明する。本実施例は燃料有効長を実施例25より長くして高燃焼度化によるプラント利用率向上を実現したものである。本実施例は、電気出力1356MWeで、炉心の水平断面は実施例25の図29と同じであり、燃料集合体格子は実施例25の図30と同じである。本実施例では燃料有効長をABWRと同一の371
cmとした。本実施例では、外径10.0mm の燃料棒を、燃料棒ピッチ11.3mm の正方格子状に配置することにより、単位体積に含まれるウラン重量を炉心平均でABWRの約
1.9kg/l より約53%増大した2.9kg/l の軽水炉が実現する。以上より、本実施例では、出力をABWRと同じ1356MWe、燃料有効長がABWRと同一の軽水炉において、取り出し燃焼度50Gd/tで連続運転期間30ヶ月とすることができる。また、チャンネルボックス間距離をABWRの16mmより広い21.8mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができ、炉停止余裕を1.0%Δk以上 にするとともに、ボイド係数の絶対値がABWRより小さい軽水炉を実現できる。また、本実施例では、外径10.0mm の燃料棒を燃料棒ピッチ11.3mm の正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約52%低い83W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第29の実施例を図33により説明する。本実施例は、実施例25をベースとして電気出力を増大したものである。
ABWRの16mmより広い22.5mm とすることにより、冷温時反応度上昇を抑えることができ、炉停止余裕を1.0%Δk 以上にするとともに、ボイド係数の絶対値がABWRより小さい軽水炉を実現できる。また、本実施例では、外径10.1mm の燃料棒を燃料棒ピッチ12.5mm の正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をABWRの172W/cmより約21%低い136W/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第30の実施例を図34により説明する。電気出力1356MWeの本実施例は実施例25の変形例であり、炉心の水平断面は実施例25の図29と同じである。
MCPR1.3以上を確保することができ、ABWRと同程度の除熱性能を確保できる。
本発明の第31の実施例を図35及び図36により説明する。本実施例は、実施例20の燃料集合体に部分長燃料部棒を採用した場合である。燃料集合体図35の燃料集合体格子は燃料棒2,6,7と水ロッド23を内包するチャンネルボックス21とチャンネルボックス間のギャップ領域とチャンネルボックス21の外側に配置される十字型制御棒20から構成される。チャンネルボックス間距離は19.2mm である。チャンネルボックス間距離は従来燃料集合体より増大しており、炉心上部格子板との間隙を従来と同等にするため、図36に示したように燃料集合体上端部のチャンネルバック外幅がそれ以外より大きくなっている。このようなチャンネルボックスの構成は本実施例に限定されるものでなく、他の実施例においても適用可能である。チャンネルボックス21内には外径9.3mm の燃料棒2が燃料棒ピッチ10.8mm で正方格子状に配置され、燃料棒列12列の正方形燃料集合体を形成している。燃料棒30は部分長燃料棒である。燃料集合体中心部には、燃料棒単位格子セル12個分の領域に水ロッド23が配置されている。チャンネルボックス21内の燃料棒の本数は部分長燃料棒の有る下部断面は132本、部分長燃料棒の無い上部断面は116本である。十字型制御棒20の翼には、B4C が充填されたステンレス管の吸収棒が配置されている。燃焼初期に局所的に燃料棒出力が大きくなるコーナー部燃料棒6にはウラン濃縮度4.0wt%の燃料物質を、その他の燃料棒2にはウラン濃縮度4.9wt%の燃料物質を配置してある。燃料集合体横断面平均のウラン濃縮度は4.87wt%である。この燃料集合体を図23の炉心に装荷したときの炉心外接半径は2.7m、燃料有効長は381cmである。出力密度は49kW/lである。炉心領域における、チャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は32%、水ロッド中の水の体積割合は4%、チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップと水ロッド中の水の体積割合は28%、燃料物質の体積割合は26%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は1.22 である。炉心領域の単位体積に含まれるウラン重量は2.4kg/l である。チャンネルボックスの外幅と燃料集合体格子幅の比は0.88 である。チャンネルボックス内領域における、燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合は44%、水ロッド中の水の体積割合は6%、燃料物質の体積割合は36%、二相流冷却水の体積割合と燃料物質の体積割合の比は1.22 である。チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン重量は3.3kg/lである。
本発明の第32の実施例を図37〜図43により説明する。本実施例は、本発明の構成をBWR/5炉心に適用した例である。
13mmより広い16.7mm としつつ、部分長燃料棒を採用することにより、冷温時反応度上昇を抑えることができ、炉停止余裕を1.0%Δk 以上にするとともに、ボイド係数の絶対値がBWR/5より小さい軽水炉を実現できる。また、BWR/5炉心の燃料集合体格子に外径9.3mmの燃料棒を、燃料棒ピッチ10.8mmの正方格子状に配置し、燃料棒総本数を増やして平均線出力密度をBWR/5の164W/cmより約44%低い92/cmとすることにより、MCPR1.3 以上を確保することができ、BWR/5と同程度の除熱性能を確保できる。
Claims (84)
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域の単位体積に含まれるウラン,プルトニウム,マイナーアクチニドの平均重量が未燃焼時の値に換算して2.1〜3.4kg/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が
18〜39%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。 - 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等の未飽和及び飽和水の体積割合が26〜38%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス内側の制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が6〜9%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料物質領域の体積割合が23〜37%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積対燃料物質領域の体積割合の比が0.5〜1.8であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、出力密度が63〜140kW/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均が17〜40mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.6mm、三角格子配列の場合0.7〜3.6mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、燃料集合体チャンネルボックス外幅対平均燃料集合体格子幅の比が0.80〜0.89であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、燃料有効長の長さが1.0m〜3.0mであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域の単位体積に含まれるウラン,プルトニウム,マイナーアクチニドの平均重量が未燃焼時の値に換算して2.8〜4.5kg/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が24〜49%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上の炉心に装荷され、かつ平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が24〜52%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が9〜12%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上の炉心に装荷され、かつ平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が8〜12%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域における燃料物質領域の体積割合が30〜49%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上の炉心に装荷され、かつ平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合対燃料物質領域の体積割合の比が0.5〜1.6であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合対燃料物質領域の体積割合の比が0.5〜1.8であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.3mm、三角格子配列の場合0.7 〜3.3mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上の炉心に装荷され、かつ平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.6mm、三角格子配列の場合0.7〜3.6mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とする燃料集合体において、燃料有効長が1.0m〜3.0mであることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、炉心領域の単位体積に含まれるウラン,プルトニウム,マイナーアクチニドの平均重量が未燃焼時の値に換算して2.1〜3.4kg/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が18〜
39%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。 - 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等の未飽和及び飽和水の体積割合が26〜38%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス内側の制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が6〜9%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料物質領域の体積割合が23〜37%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積対燃料物質領域の体積割合の比が0.5〜1.8であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、出力密度が63〜140kW/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均が17〜40mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.6mm、三角格子配列の場合0.7〜3.6mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、燃料集合体チャンネルボックス外幅対平均燃料集合体格子幅の比が0.80〜0.89であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3以上で、定格出力の50%以上で運転されている時の実効的な水対燃料体積比が1以上であるバーナー型BWR炉心において、燃料有効長が1.0m〜3.0mであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が18〜39%であることを特徴とするBWR炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等の未飽和及び飽和水の体積割合が26〜38%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス内部の制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が4〜9%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、炉心領域における燃料物質領域の体積割合が23〜37%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積対燃料物質領域の体積割合の比が0.5〜1.8であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、出力密度が50〜140kW/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均が17〜40mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.6mm、三角格子配列の場合0.7〜3.6mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、燃料集合体チャンネルボックス外幅対平均燃料集合体格子幅の比が0.80〜0.89であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、燃料有効長が1.0m〜3.0mであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、制御棒を燃料集合体チャンネルボックス間隙に挿入する方式の沸騰水型軽水炉炉心であり、かつ制御棒が挿入される側のチャンネルボックス平均間隙が、制御棒が挿入されない側のチャンネルボックス平均間隙よりも大きいことを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1乃至23の何れかにおいて、断面積が燃料棒単位格子セルの断面積より大きな1本以上の水ロッドを有する燃料集合体で構成されたことを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項12において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が24〜52%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 請求項12において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が5〜12%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 請求項12において、チャンネルボックス内領域における燃料物質領域の体積割合が
30〜49%であることを特徴とするBWR燃料集合体。 - 請求項12において、チャンネルボックス内領域における制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合対燃料物質領域の体積割合の比が0.5 〜1.8 であることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 請求項12において、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.6mm、三角格子配列の場合0.7〜3.6mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 請求項12において、燃料有効長が1.0m〜3.0mであることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 請求項12において、断面積が燃料棒単位格子セルの断面積より大きな1本以上の水ロッドを設けることを特徴とする沸騰水型軽水炉燃料集合体。
- 請求項1〜11,23〜45の何れかにおいて、四角形の燃料集合体と、燃料集合体4体に1体の割合で燃料集合体間に挿入される十字型制御棒で構成される沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1〜11,23〜45の何れかにおいて、四角形の燃料集合体と、燃料集合体1体当たり少なくとも1本以上挿入される丸形制御棒で構成される沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1〜11,23〜45の何れかにおいて、六角形の燃料集合体と、燃料集合体間に挿入されるY字型制御棒で構成される沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項1〜11,23〜45の何れかにおいて、六角形の燃料集合体と、燃料集合体1体当たり少なくとも1本以上挿入される丸形又は六角形制御棒で構成される沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項53〜56の何れかにおいて、燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,水ロッドの中等の所に、運転中に引き抜き可能な水排除板,水排除棒の少なくとも一方を設けることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項53,55の何れかにおいて、制御棒先端部に脱着可能で運転中に炉心から引き抜き可能な水排除板を設けることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項54,56において、制御棒先端部に脱着可能で運転中に炉心から引き抜き可能な丸形又は六角形の水排除棒を設けることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域の単位体積に含まれるウラン,プルトニウム,マイナーアクチニドの平均重量が未燃焼時の値に換算して2.3〜3.4kg/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が
18〜39%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。 - 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等の未飽和及び飽和水の体積割合が23〜38%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス内側の制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が7〜9%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料物質領域の体積割合が25〜37%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積対燃料物質領域の体積割合の比が0.5〜1.6であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、出力密度が63〜140kW/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均が19〜40mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.3mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、燃料集合体チャンネルボックス外幅対平均燃料集合体格子幅の比が0.82から0.91であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 炉心に装荷されている燃料集合体体数の制御棒駆動機構基数に対する比が3未満で、燃料集合体平均濃縮度が3wt%〜8wt%の低濃縮ウランの酸化物または燃料集合体平均核分裂性プルトニウム富化度が2wt%以上6wt%未満である混合酸化物を燃料とするバーナー型BWR炉心において、燃料有効長が1.0m〜3.0mであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積割合が18〜39%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等の未飽和及び飽和水の体積割合が23〜38%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス内側の制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中の未飽和及び飽和水の体積割合が4〜9%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、炉心領域における燃料物質領域の体積割合が25〜37%であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、炉心領域における燃料集合体チャンネルボックス外側のチャンネルボックス間のギャップ,制御棒挿入用のガイド棒の中,水ロッドの中等を除くチャンネルボックス内の燃料棒冷却用のサブクール水を含む二相流冷却水の体積対燃料物質領域の体積割合の比が0.5〜1.6であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、出力密度が50〜140kW/lであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、隣接する燃料集合体の対面するチャンネルボックス間距離の平均が19〜40mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、燃料棒間の間隙が正方格子配列の場合0.7〜2.3mmであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、燃料集合体チャンネルボックス外幅対平均燃料集合体格子幅の比が0.82〜0.91であることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、燃料有効長が1.0m〜3.0mであることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、制御棒を燃料集合体チャンネルボックス間隙に挿入する方式の沸騰水型軽水炉炉心であり、かつ制御棒が挿入される側のチャンネルボックス平均間隙が、制御棒が挿入されない側のチャンネルボックス平均間隙よりも大きいことを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60において、断面積が燃料棒単位格子セルの断面積より大きな1本以上の水ロッドを有する燃料集合体で構成されたことを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項60〜82の何れかにおいて、四角形の燃料集合体と、燃料集合体2体に1体の割合で燃料集合体間に挿入される十字型制御棒で構成される沸騰水型軽水炉炉心。
- 請求項83において、制御棒先端部に脱着可能で運転中に炉心から引き抜き可能な水排除板を設けることを特徴とする沸騰水型軽水炉炉心。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004075509A JP4984375B2 (ja) | 2003-03-20 | 2004-03-17 | 沸騰水型軽水炉炉心 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003076769 | 2003-03-20 | ||
JP2003076769 | 2003-03-20 | ||
JP2004075509A JP4984375B2 (ja) | 2003-03-20 | 2004-03-17 | 沸騰水型軽水炉炉心 |
Related Child Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009136811A Division JP4985711B2 (ja) | 2003-03-20 | 2009-06-08 | 沸騰水型軽水炉炉心及び燃料集合体 |
JP2009136809A Division JP4985709B2 (ja) | 2003-03-20 | 2009-06-08 | 沸騰水型軽水炉炉心及び燃料集合体 |
JP2009136810A Division JP4985710B2 (ja) | 2003-03-20 | 2009-06-08 | 沸騰水型軽水炉炉心及び燃料集合体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004301831A true JP2004301831A (ja) | 2004-10-28 |
JP4984375B2 JP4984375B2 (ja) | 2012-07-25 |
Family
ID=33421900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004075509A Expired - Fee Related JP4984375B2 (ja) | 2003-03-20 | 2004-03-17 | 沸騰水型軽水炉炉心 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4984375B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008045874A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Hitachi Ltd | 沸騰水型軽水炉炉心 |
EP2088600A1 (en) | 2008-02-07 | 2009-08-12 | Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd. | Core of a boiling water reactor |
CN101241772B (zh) * | 2007-09-26 | 2011-07-27 | 大亚湾核电运营管理有限责任公司 | 压水堆核电站百万千瓦机组18个月换料方法 |
US8311180B2 (en) | 2007-12-13 | 2012-11-13 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly |
WO2014105801A2 (en) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Petroski Robert C | Fuel assembly |
EP3948898A4 (en) * | 2019-04-01 | 2023-03-22 | BWXT Advance Technologies, LLC | FUNCTIONAL GRADUATED CERMET FUEL STRUCTURE |
Citations (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61129594A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-17 | 株式会社日立製作所 | 軽水減速型原子炉 |
JPS62168091A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | 株式会社日立製作所 | 原子炉 |
JPS62276491A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | 株式会社東芝 | 高転換・バ−ナ型原子炉用燃料集合体 |
JPS62284290A (ja) * | 1986-06-02 | 1987-12-10 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
JPS6353490A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | 株式会社日立製作所 | 核燃料集合体 |
JPS6382392A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-13 | 株式会社日立製作所 | 原子炉 |
JPS63231293A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | 株式会社日立製作所 | 原子炉の炉心 |
JPS63250587A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | 株式会社日立製作所 | 原子炉の燃料集合体 |
JPH01191093A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Hitachi Ltd | 原子炉 |
JPH04143694A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-18 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JPH04286989A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-12 | Hitachi Ltd | 稼動式短尺燃料棒クラスタ,燃料集合体および原子炉の炉心 |
JPH04301592A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JPH04301792A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Toshiba Corp | 原子炉の炉心 |
JPH04303799A (ja) * | 1991-03-30 | 1992-10-27 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
JPH04370792A (ja) * | 1991-06-20 | 1992-12-24 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JPH07167988A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-07-04 | Hitachi Ltd | 沸騰水型熱中性子炉及び沸騰水型熱中性子炉の運転方法 |
JPH0821890A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Hitachi Ltd | 軽水炉炉心及び燃料集合体並びに制御棒 |
JPH09159777A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
JP2001215290A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-08-10 | Hitachi Ltd | 軽水炉炉心及び燃料集合体 |
JP2002303692A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軽水炉用燃料集合体、軽水炉およびその炉心 |
JP2003004884A (ja) * | 1993-09-20 | 2003-01-08 | Hitachi Ltd | 沸騰水型熱中性子炉 |
-
2004
- 2004-03-17 JP JP2004075509A patent/JP4984375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61129594A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-17 | 株式会社日立製作所 | 軽水減速型原子炉 |
JPS62168091A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | 株式会社日立製作所 | 原子炉 |
JPS62276491A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | 株式会社東芝 | 高転換・バ−ナ型原子炉用燃料集合体 |
JPS62284290A (ja) * | 1986-06-02 | 1987-12-10 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
JPS6353490A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | 株式会社日立製作所 | 核燃料集合体 |
JPS6382392A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-13 | 株式会社日立製作所 | 原子炉 |
JPS63231293A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | 株式会社日立製作所 | 原子炉の炉心 |
JPS63250587A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 | 株式会社日立製作所 | 原子炉の燃料集合体 |
JPH01191093A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Hitachi Ltd | 原子炉 |
JPH04143694A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-18 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JPH04286989A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-12 | Hitachi Ltd | 稼動式短尺燃料棒クラスタ,燃料集合体および原子炉の炉心 |
JPH04301592A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JPH04301792A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-26 | Toshiba Corp | 原子炉の炉心 |
JPH04303799A (ja) * | 1991-03-30 | 1992-10-27 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
JPH04370792A (ja) * | 1991-06-20 | 1992-12-24 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
JPH07167988A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-07-04 | Hitachi Ltd | 沸騰水型熱中性子炉及び沸騰水型熱中性子炉の運転方法 |
JP2003004884A (ja) * | 1993-09-20 | 2003-01-08 | Hitachi Ltd | 沸騰水型熱中性子炉 |
JPH0821890A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Hitachi Ltd | 軽水炉炉心及び燃料集合体並びに制御棒 |
JPH09159777A (ja) * | 1995-12-04 | 1997-06-20 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
JP2001215290A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-08-10 | Hitachi Ltd | 軽水炉炉心及び燃料集合体 |
JP2002303692A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軽水炉用燃料集合体、軽水炉およびその炉心 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008045874A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Hitachi Ltd | 沸騰水型軽水炉炉心 |
CN101241772B (zh) * | 2007-09-26 | 2011-07-27 | 大亚湾核电运营管理有限责任公司 | 压水堆核电站百万千瓦机组18个月换料方法 |
US8311180B2 (en) | 2007-12-13 | 2012-11-13 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly |
EP2088600A1 (en) | 2008-02-07 | 2009-08-12 | Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd. | Core of a boiling water reactor |
WO2014105801A2 (en) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Petroski Robert C | Fuel assembly |
CN104981877A (zh) * | 2012-12-28 | 2015-10-14 | 泰拉能源公司 | 燃料组件 |
EP2939244A4 (en) * | 2012-12-28 | 2016-07-27 | Terrapower Llc | COMBUSTIBLE ASSEMBLY |
US10128003B2 (en) | 2012-12-28 | 2018-11-13 | Terrapower, Llc | Fuel assembly |
US11289210B2 (en) | 2012-12-28 | 2022-03-29 | Terrapower, Llc | Method of making a nuclear reactor fuel duct |
EP3948898A4 (en) * | 2019-04-01 | 2023-03-22 | BWXT Advance Technologies, LLC | FUNCTIONAL GRADUATED CERMET FUEL STRUCTURE |
US11817225B2 (en) | 2019-04-01 | 2023-11-14 | BWXT Advanced Technologies LLC | Functionally graded lattice cermet fuel structure with shape corresponding to a mathematically-based periodic solid, particularly for nuclear thermal propulsion |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4984375B2 (ja) | 2012-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4985709B2 (ja) | 沸騰水型軽水炉炉心及び燃料集合体 | |
US6925138B2 (en) | Reactor core and method for operating nuclear reactor | |
US4285769A (en) | Control cell nuclear reactor core | |
EP1085525B1 (en) | Light water reactor core and fuel assembly | |
JP3428150B2 (ja) | 軽水炉炉心及び燃料集合体 | |
US4629599A (en) | Burnable absorber arrangement for fuel bundle | |
US10020079B2 (en) | Core of light water reactor and fuel assembly | |
Hibi et al. | Conceptual designing of reduced-moderation water reactor with heavy water coolant | |
JP4970871B2 (ja) | 沸騰水型軽水炉炉心 | |
JP4984375B2 (ja) | 沸騰水型軽水炉炉心 | |
JPH0379678B2 (ja) | ||
JP3847701B2 (ja) | 軽水炉炉心及び燃料集合体並びに制御棒 | |
JP3828345B2 (ja) | 軽水炉炉心及び燃料集合体 | |
JP2610254B2 (ja) | 沸騰水型原子炉 | |
JP4351798B2 (ja) | 燃料集合体および原子炉 | |
JP4800659B2 (ja) | 増殖炉になり得る高転換比のabwr炉心 | |
JP2004333432A (ja) | 原子炉の燃料装荷方法 | |
JPS62182694A (ja) | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 | |
JP2510565C (ja) | ||
JPS62148885A (ja) | 燃料集合体 | |
JP2510559C (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060329 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060427 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090407 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090608 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100713 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100910 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110830 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120403 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120416 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4984375 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |