JP2008215818A - 軽水炉、軽水炉の炉心及び燃料集合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】BWRの炉心流量が、炉心に装荷される新燃料集合体に含まれるTRU中のPu−239の割合に応じて図2に示す特性から定まる設定炉心流量になるように調節される。BWRの各運転サイクルを通して炉心に炉心流量が設定炉心流量に保持される。これによって、BWR炉心から使用済み燃料として取り出された時点で燃料集合体が含んでいるTRUの複数の同位元素の割合が、その燃料集合体がBWR炉心に装荷される新燃料集合体の状態で含んでいるTRUのそれらの同位元素の割合と実質的に同じになる。新燃料集合体に含まれるTRU中のPu−239の割合は、3%以上45%以下である。
【選択図】図2
Description
本発明の目的は、安全上の制約条件を守りつつ核不拡散抵抗性をより大きくし、燃焼度をより高めることができ、かつ多重リサイクルが可能な軽水炉、軽水炉の炉心及び燃料集合体を提供することにある。
冷却材流量制御装置は、運転サイクルにおける冷却材流量を、運転サイクルでの運転が終了したときに炉心内に存在する超ウラン核種の複数の同位元素の割合がその運転サイクルでの運転が開始できる状態における、前記複数の同位元素の割合と実質的に同一になるように、その運転サイクルでの運転が開始される前に炉心に装荷される燃焼度ゼロの燃料集合体に含まれる超ウラン核種中のPu−239の割合によって定まる設定冷却材流量に設定することにある。
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
Claims (46)
- 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上45%以下の範囲にあり、チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にあることを特徴とする軽水炉。 - 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が3%以上50%以下の範囲にあり、かつ、前記全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあり、チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にあることを特徴とする軽水炉。 - 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記炉心に装荷される燃焼度ゼロの前記燃料集合体内に存在する前記複数の同位元素の割合と実質的に同一になることを特徴とする軽水炉。 - 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が3%以上50%以下の範囲にあり、かつ、前記全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記炉心に装荷される燃焼度ゼロの前記燃料集合体内に存在する前記複数の同位元素の割合と実質的に同一になることを特徴とする軽水炉。 - 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置と、前記冷却材供給装置を制御して前記炉心に供給される冷却材の流量を調節する冷却材流量制御装置とを備え、
前記冷却材流量制御装置は、運転サイクルにおける前記冷却材流量を、前記運転サイクルでの運転が終了したときに前記炉心内に存在する前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記運転サイクルでの運転が開始できる状態における、前記複数の同位元素の割合と実質的に同一になるように、前記運転サイクルでの運転が開始される前に前記炉心に装荷される燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる前記超ウラン核種中のPu−239の割合によって定まる設定冷却材流量に設定することを特徴とする軽水炉。 - 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置と、前記冷却材供給装置を制御して前記炉心に供給される冷却材の流量を調節する冷却材流量制御装置とを備え、
前記冷却材流量制御装置は、複数の運転サイクルにおける前記冷却材流量を、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記炉心に装荷される燃焼度ゼロの前記燃料集合体内に存在する前記複数の同位元素の割合と実質的に同一になるように、前記運転サイクルでの運転が開始される前に前記炉心に装荷される燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる前記超ウラン核種中のPu−239の割合によって定まる設定冷却材流量に設定することを特徴とする軽水炉。 - 燃焼度ゼロの前記燃料集合体は、この燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上45%以下の範囲にある請求項5または請求項6に記載の軽水炉。
- 全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が40%以上45%以下の範囲にある請求項1ないし請求項4及び請求項7のいずれか1項に記載の軽水炉。
- 全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上40%未満の範囲にある請求項1ないし請求項4及び請求項7のいずれか1項に記載の軽水炉。
- 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が40%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、40%以上45%以下になることを特徴とする軽水炉。 - 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上15%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、3%以上15%以下になることを特徴とする軽水炉。 - チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にある請求項3ないし請求項7、請求項10及び請求項11のいずれか1項に記載の軽水炉。
- 前記炉心が、上部ブランケット領域、上部燃料領域、内部ブランケット領域、下部燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に上方より配置されたパッフェ型炉心である請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の軽水炉。
- 前記炉心が、上部ブランケット領域、燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に上方より配置された一領域炉心である請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の軽水炉。
- 複数の制御棒と、計測された原子炉出力に基づいて前記制御棒の操作を制御する制御棒駆動制御装置とを備えた請求項5または請求項6に記載の軽水炉。
- チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にあり、
燃焼度ゼロの前記燃料集合体はこの燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上15%以下の範囲にある請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の軽水炉。 - 前記炉心が、上部ブランケット領域、上部燃料領域、内部ブランケット領域、下部燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に上方より配置されたパッフェ型炉心である請求項16に記載の軽水炉。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む複数の燃料集合体が装荷されている軽水炉の炉心において、装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体は、この燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上45%以下の範囲にあることを特徴とする軽水炉の炉心。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む複数の燃料集合体が装荷されている軽水炉の炉心において、装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体は、この燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記炉心に装荷される燃焼度ゼロの前記燃料集合体内に存在する前記複数の同位元素の割合と実質的に同一になることを特徴とする軽水炉の炉心。
- 全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が40%以上45%以下の範囲にある請求項18または請求項19に記載の軽水炉の炉心。
- 全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上40%未満の範囲にある請求項18または請求項19に記載の軽水炉の炉心。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む複数の燃料集合体が装荷されている軽水炉の炉心において、装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体は、この燃料集合体に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が3%以上50%以下の範囲にあり、かつ、全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあることを特徴とする軽水炉の炉心。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む複数の燃料集合体が装荷されている軽水炉の炉心において、装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体は、この燃料集合体に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が3%以上50%以下の範囲にあり、かつ、全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記炉心に装荷される燃焼度ゼロの前記燃料集合体内に存在する前記複数の同位元素の割合と実質的に同一になることを特徴とする軽水炉の炉心。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む複数の燃料集合体が装荷されている軽水炉の炉心において、装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が40%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、40%以上45%以下になることを特徴とする軽水炉の炉心。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む複数の燃料集合体が装荷されている軽水炉の炉心において、装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上15%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、3%以上15%以下になることを特徴とする軽水炉の炉心。
- チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下である請求項18ないし請求項25のいずれか1項に記載の軽水炉の炉心。
- 上部ブランケット領域、上部燃料領域、内部ブランケット領域、下部燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に、上方より配置されている請求項18ないし請求項26のいずれか1項に記載の軽水炉の炉心。
- 上部ブランケット領域、燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に上方より配置されている請求項18ないし請求項26のいずれか1項に記載の軽水炉の炉心。
- チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にあり、
燃焼度ゼロの前記燃料集合体はこの燃料集合体に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上15%以下の範囲にある請求項18、請求項19、請求項22及び請求項23のいずれか1項に記載の軽水炉の炉心。 - 前記炉心が、上部ブランケット領域、上部燃料領域、内部ブランケット領域、下部燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に上方より配置されたパッフェ型炉心である請求項29に記載の軽水炉の炉心。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む核燃料物質を有し、燃焼度ゼロのとき、前記核燃料物質に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上45%以下の範囲にあることを特徴とする燃料集合体。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む核燃料物質を有し、燃焼度ゼロのとき、前記核燃料物質に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出されたときに前記核燃料物質に含まれる前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記炉心に装荷される燃焼度ゼロのときに前記核燃料物質に含まれる前記複数の同位元素の前記割合と実質的に同一になることを特徴とする燃料集合体。
- 燃焼度がゼロのとき、全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が40%以上45%以下の範囲にある請求項31または請求項32に記載の燃料集合体。
- 燃焼度がゼロのとき、全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上40%未満の範囲にある請求項31または請求項32に記載の燃料集合体。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む核燃料物質を有し、燃焼度ゼロのとき、前記核燃料物質に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が3%以上50%以下の範囲にあり、かつ、全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあることを特徴とする燃料集合体。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む核燃料物質を有し、燃焼度ゼロのとき、前記核燃料物質に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が3%以上50%以下の範囲にあり、かつ、全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出されたときに前記核燃料物質に含まれる前記超ウラン核種の複数の同位元素の割合が前記炉心に装荷される燃焼度ゼロのときに前記核燃料物質に含まれる前記複数の同位元素の前記割合と実質的に同一になることを特徴とする燃料集合体。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む核燃料物質を有し、燃焼度ゼロのとき、前記核燃料物質に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が40%以上45%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出されたときに前記核燃料物質に含まれる前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、40%以上45%以下になることを特徴とする燃料集合体。
- 超ウラン核種の複数の同位元素を含む核燃料物質を有し、燃焼度ゼロのとき、前記核燃料物質に含まれる全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上15%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出されたときに前記核燃料物質に含まれる前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、3%以上15%以下になることを特徴とする燃料集合体。
- チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有し、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下である請求項31ないし請求項38のいずれか1項に記載の燃料集合体。
- 上部ブランケット領域、上部燃料領域、内部ブランケット領域、下部燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に上方より燃料有効長の領域に配置されている請求項31ないし請求項39のいずれか1項に記載の燃料集合体。
- 上部ブランケット領域、燃料領域及び下部ブランケット領域が、軸方向において、この順に上方より燃料有効長の領域に配置されている請求項31ないし請求項39のいずれか1項に記載の燃料集合体。
- 燃焼度ゼロの状態では、各前記ブランケット領域は劣化ウランを含み前記超ウラン核種を含んでいなく、各前記燃料領域は前記同位元素を含む前記核燃料物質を含んでいる請求項40または請求項42に記載の燃料集合体。
- 燃焼度がゼロのとき、全ての前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が3%以上15%以下の範囲にある請求項34に記載の燃料集合体。
- 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が40%以上50%以下の範囲にあり、前記全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあり、チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、40%以上50%以下になることを特徴とする軽水炉。 - 原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器内に配置され、超ウラン核種を含む複数の燃料集合体が装荷されている炉心と、前記炉心に冷却材を供給する冷却材供給装置とを備え、
前記炉心に装荷された燃焼度ゼロの前記燃料集合体に含まれる全てのPu中に占めるPu−239の割合が3%以上15%以下の範囲にあり、かつ、前記全てのPu中に占めるPu−240の割合が35%以上45%以下の範囲にあり、チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にあり、前記炉心から取り出された前記燃料集合体内に存在する前記超ウラン核種中に占めるPu−239の割合が、3%以上15%以下になることを特徴とする軽水炉。 - チャンネルボックス及びこのチャンネルボックス内に配置された複数の燃料棒を有する前記燃料集合体は、前記チャンネルボックス内の単位燃料棒格子の横断面積に占める、前記燃料棒内の燃料ペレットの横断面積の割合が30%以上55%以下の範囲にある請求項44または請求項45に記載の軽水炉。
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