JP2018128445A - 軽水炉用燃料集合体、軽水炉炉心設計方法および軽水炉用燃料集合体設計方法 - Google Patents
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Abstract
Description
0.57e−1.8 < p・n/N < 0.57e−0.8 ・・・(1)
で表わされる。
a1・e−b < p・n/N < a2・e−c ・・・(2)
ただし、a1、a2、bおよびcは正の定数であり、a1≧a2である。
Claims (15)
- 軽水炉用燃料集合体の設計方法であって、
前記軽水炉用燃料集合体は複数の平行な燃料棒を有し、
前記燃料棒は長手方向に垂直な方向に互いに間隔をあけて配列され、
前記燃料棒は被覆管と前記被覆管内に封入されて少なくとも一部に濃縮ウランを含む二酸化ウランを主成分とした核燃料物質とを有し、
前記核燃料物質のうち少なくとも一部は可燃性毒物を含むものであり、
当該設計方法は、
前記燃料集合体に含まれる燃料棒の本数をN(Nは2以上の整数)、前記燃料棒のうち可燃性毒物を含む核燃料物質を封入した可燃性毒物入り燃料棒の本数をn(nは1以上かつNより小さい整数)、前記核燃料物質のうちの可燃性毒物の平均質量割合(質量%)をp、前記燃料集合体の全本数にわたる平均ウラン235の濃縮度(質量%)をeとするときに、解析または実験によって、複数のp・n/Nとeのそれぞれの組合せが炉心として成立するか否かを示す炉心判定データを蓄積する炉心判定データ蓄積ステップと、
炉心判定データに基づいて、p・n/Nとeとの組合せが炉心として成立するか否かを判定する判定式を決定する炉心判定式決定ステップと、
前記判定式に基づき、仮に設定された前記燃料集合体の構成が炉心として成立するか否かを判定する炉心成否判定ステップを備えることを特徴とする軽水炉用燃料集合体設計方法。 - 前記eが5%以上であること、を特徴とする請求項1に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。
- 前記判定式は、正の定数a1、a2、bおよびc(ただし、a1≧a2)を用いて、炉心成立の条件を、
a1・e−b < p・n/N < a2・e−c
とするものであること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。 - 前記定数a1およびa2を0.57とし、前記定数bを1.8とし、前記定数cを0.8とすること、を特徴とする請求項3に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。
- 前記可燃性毒物を含む核燃料物質中のウラン235濃縮度は、前記燃料集合体に含まれる核燃料物質のウラン235濃縮度の最高値より低いこと、を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。
- 前記燃料集合体内では、前記燃料棒が正方格子状に配列されており、
少なくとも1本の前記可燃性毒物入り燃料棒が、前記正方格子状の配列方向に対応する4面のうち少なくとも1面で他の燃料棒と隣接しないこと、を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。 - 前記燃料集合体内では、前記燃料棒が正方格子状に配列されており、
少なくとも1本の前記可燃性毒物入り燃料棒が、前記正方格子状の燃料棒配列の配列方向に対応する4面のうち少なくとも1面で他の前記可燃性毒物入り燃料棒と隣接すること、を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。 - 前記核燃料物質に添加される可燃性毒物が、ガドリニウムを含む化合物もしくはエルビウムを含む化合物もしくはホウ素を含む化合物であること、を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。
- 前記核燃料物質に添加される可燃性毒物がガドリニアであって、その最高質量割合が20質量%未満であること、を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。
- 前記核燃料物質に添加される可燃性毒物がガドリニウムを含む化合物であって、奇数質量数のガドリニウムが天然ガドリニウムよりも濃縮されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の軽水炉用燃料集合体設計方法。
- 軽水炉炉心の設計方法であって、
前記軽水炉炉心は複数の燃料集合体を有し、
前記燃料集合体は長手方向に垂直な方向に互いに集合体間隙を介して隣接して正方格子状に配列され、
前記集合体間隙内には複数の反応度制御装置が配置され、
前記軽水炉用燃料集合体は複数の平行な燃料棒を有し、
前記燃料棒は長手方向に垂直な方向に互いに間隔をあけて配列され、
前記燃料棒は被覆管と前記被覆管内に封入されて少なくとも一部に濃縮ウランを含む二酸化ウランを主成分とした核燃料物質とを有し、
前記核燃料物質のうち少なくとも一部は可燃性毒物を含むものであり、
当該設計方法は、前記複数の燃料集合体のうちの少なくとも一部の前記燃料集合体について、前記燃料集合体に含まれる燃料棒の本数をN(Nは2以上の整数)、前記燃料棒のうち可燃性毒物を含む核燃料物質を封入した可燃性毒物入り燃料棒の本数をn(nは1以上かつNより小さい整数)、前記核燃料物質のうちの可燃性毒物の平均質量割合(質量%)をp、前記燃料集合体の全本数にわたる平均ウラン235の濃縮度(質量%)をeとするときに、解析または実験によって、複数のp・n/Nとeのそれぞれの組合せが炉心として成立するか否かを示す炉心判定データを蓄積する炉心判定データ蓄積ステップと、
炉心判定データに基づいて、p・n/Nとeとの組合せが炉心として成立するか否かを判定する判定式を決定する炉心判定式決定ステップと、
前記判定式に基づき、仮に設定された前記燃料集合体の構成が炉心として成立するか否かを判定する炉心成否判定ステップを備えることを特徴とする軽水炉炉心設計方法。 - 前記可燃性毒物入り燃料棒が、前記燃料集合体中で前記反応度制御装置と隣接しない位置に配置されること、を特徴とする請求項11に記載の軽水炉炉心設計方法。
- 前記軽水炉炉心は、核計装装置をさらに備え、前記核計装装置は前記反応度制御装置が配置される前記集合体間隙とは異なる前記集合体間隙内に配置され、
前記可燃性毒物入り燃料棒は前記核計装装置と隣接しない位置に配置されること、を特徴とする請求項11または請求項12に記載の軽水炉炉心設計方法。 - 前記複数の燃料集合体の一部の燃料集合体は、前記反応度制御装置に隣接して当該反応度制御装置を囲むコントロールセルを構成し、
前記炉心成否判定ステップは、前記コントロールセルを構成する前記燃料集合体で、仮に設定された前記燃料集合体の構成について、前記炉心判定式決定ステップで決定された判定式に基づいて、炉心の成否を判定すること、を特徴とする請求項11ないし請求項13のいずれか一項に記載の軽水炉炉心設計方法。 - 長手方向に互いに平行に延びる複数の燃料棒が長手方向に垂直な方向に互いに間隔をあけて平行に配列されて結束される軽水炉用燃料集合体であって、
前記複数の燃料棒はそれぞれが、
長手方向に延びる被覆管と、
前記被覆管内に封入されて少なくとも一部に濃縮ウランを含む二酸化ウランを主成分とした核燃料物質と、
を有するものであって、
前記核燃料物質のうち少なくとも一部は可燃性毒物を含むものであり、
前記燃料集合体に含まれる燃料棒の本数をN(Nは2以上の整数)、前記燃料棒のうち可燃性毒物を含む核燃料物質を封入した燃料棒の本数をn(nは1以上かつNより小さい整数)、前記核燃料物質のうちの可燃性毒物の平均質量割合(質量%)をp、前記燃料集合体の全本数にわたる平均ウラン235の濃縮度(質量%)をeとするときに、
0.57e−1.8 < p・n/N < 0.57e−0.8
の関係を満たすことを特徴とする軽水炉用燃料集合体。
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