JP2942529B2 - 燃料集合体 - Google Patents
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- 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
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉
（ＢＷＲ）における燃料集合体に係り、特に高燃焼度化
に好適なＤ格子炉心対応の燃料集合体に関するものであ
る。
（ＢＷＲ）における燃料集合体に係り、特に高燃焼度化
に好適なＤ格子炉心対応の燃料集合体に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図２は、現在運転中の従来のＢＷＲの燃
料集合体群の部分水平断面図である。すなわち、燃料棒
２を正方格子状に配列して構成した燃料バンドルを単位
格子セル２２の中央に据え、前記燃料バンドルを囲むよ
うにチヤネルボックス２３をおくことで、冷却材の軽水
が沸騰せずに流れる流路となるギャップ水領域を形成す
る。前記ギャップ水領域には、制御棒２４が挿入される
側２５と制御棒２４の出し入れがない側２６の２種類が
ある。
料集合体群の部分水平断面図である。すなわち、燃料棒
２を正方格子状に配列して構成した燃料バンドルを単位
格子セル２２の中央に据え、前記燃料バンドルを囲むよ
うにチヤネルボックス２３をおくことで、冷却材の軽水
が沸騰せずに流れる流路となるギャップ水領域を形成す
る。前記ギャップ水領域には、制御棒２４が挿入される
側２５と制御棒２４の出し入れがない側２６の２種類が
ある。
【０００３】軽水炉の発電コストの低減をはかるには、
燃料サイクルコストを低減することが有効である。その
一方法として燃料集合体の平均取出燃焼度を高くするこ
とが考えられている。一般に、取出燃焼度を高くするに
つれて、燃料集合体の平均濃縮度は増加する。燃料濃縮
度が高くなると、冷温時（約２０℃）の反応度は高くな
り、運転時（約２８０℃）の反応度と、冷温時の反応度
の差が増大する（運転時冷温時反応度差が増大）。反応
度が高い場合、中性子の発生量と消滅量をバランスする
ように制御するのが制御棒である。
燃料サイクルコストを低減することが有効である。その
一方法として燃料集合体の平均取出燃焼度を高くするこ
とが考えられている。一般に、取出燃焼度を高くするに
つれて、燃料集合体の平均濃縮度は増加する。燃料濃縮
度が高くなると、冷温時（約２０℃）の反応度は高くな
り、運転時（約２８０℃）の反応度と、冷温時の反応度
の差が増大する（運転時冷温時反応度差が増大）。反応
度が高い場合、中性子の発生量と消滅量をバランスする
ように制御するのが制御棒である。
【０００４】図２に示すように、運転時でも、冷温時で
も、制御棒２４は、燃料集合体の片側に存在する。制御
棒の中性子吸収材Ｂ4Ｃは、特に熱中性子を吸収するこ
とで反応度を低下させる。燃料集合体の相対的な濃縮度
分布が同じでも、濃縮度が増加すれば、制御棒による中
性子吸収量が減少するため、冷温時の制御棒価値は減少
する。ここで、制御棒価値とは、制御棒の反応度の大き
さであり、簡単には、制御棒の位置の中性子束の２乗に
比例する値である。
も、制御棒２４は、燃料集合体の片側に存在する。制御
棒の中性子吸収材Ｂ4Ｃは、特に熱中性子を吸収するこ
とで反応度を低下させる。燃料集合体の相対的な濃縮度
分布が同じでも、濃縮度が増加すれば、制御棒による中
性子吸収量が減少するため、冷温時の制御棒価値は減少
する。ここで、制御棒価値とは、制御棒の反応度の大き
さであり、簡単には、制御棒の位置の中性子束の２乗に
比例する値である。
【０００５】したがつて、高燃焼度用炉心の場合、冷温
時の炉停止余裕は小さくなる傾向にある。このことは、
原子炉停止時に臨界に達し易くなり、好ましくない。冷
温時の炉停止余裕を向上させるには、（１）制御棒価値
を高めて、制御棒挿入時の冷温時反応度と制御棒未挿入
時の冷温時反応度との差を大きくする方法、および
（２）運転時と冷温時の反応度差を小さくする方法が考
えられる。
時の炉停止余裕は小さくなる傾向にある。このことは、
原子炉停止時に臨界に達し易くなり、好ましくない。冷
温時の炉停止余裕を向上させるには、（１）制御棒価値
を高めて、制御棒挿入時の冷温時反応度と制御棒未挿入
時の冷温時反応度との差を大きくする方法、および
（２）運転時と冷温時の反応度差を小さくする方法が考
えられる。
【０００６】上記（１）の例として、例えば、特開昭６
１−２７５６９６号公報記載の技術が知られている。図
３は、従来技術１の燃料集合体群の水平断面図である。
図３に示す燃料集合体は、十字型制御棒３１に対面して
いる燃料棒３２の濃縮度を、燃料集合体平均濃縮度より
も高くすることで、制御棒価値を高める方法であった。
１−２７５６９６号公報記載の技術が知られている。図
３は、従来技術１の燃料集合体群の水平断面図である。
図３に示す燃料集合体は、十字型制御棒３１に対面して
いる燃料棒３２の濃縮度を、燃料集合体平均濃縮度より
も高くすることで、制御棒価値を高める方法であった。
【０００７】また、例えば、特開昭６３−９８５９０号
公報記載の技術が知られている。図４は、従来技術２の
燃料集合体群の水平断面図である。図４に示す燃料集合
体は、燃料集合体４１の中央部に十字型水路４２を配置
して前記燃料集合体を４つのサブ燃料集合体４３，４４
に分けた時に制御棒４５に最も近いサブ燃料集合体４４
の平均濃縮度を他のサブ燃料集合体４３の平均濃縮度よ
りも高くすることで、冷態時制御棒価値を高くする方法
であった。
公報記載の技術が知られている。図４は、従来技術２の
燃料集合体群の水平断面図である。図４に示す燃料集合
体は、燃料集合体４１の中央部に十字型水路４２を配置
して前記燃料集合体を４つのサブ燃料集合体４３，４４
に分けた時に制御棒４５に最も近いサブ燃料集合体４４
の平均濃縮度を他のサブ燃料集合体４３の平均濃縮度よ
りも高くすることで、冷態時制御棒価値を高くする方法
であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】現在運転中のＢＷＲに
は、図２に示したギャップ水領域２５及び２６の面積が
等しいＣ格子炉心と、制御棒２４が挿入されるギャップ
水領域２５の面積の方が広いＤ格子炉心がある。上記従
来技術１（図３）を前記Ｄ格子炉心に適用する場合、運
転時の局所出力ピーキング係数は制御棒２４が挿入され
るギャップ水領域側で大きくなりやすい。ここで、出力
ピーキング係数とは、出力最高値と平均値の比であり、
この値が小さい炉では、出力が平坦化されている。
は、図２に示したギャップ水領域２５及び２６の面積が
等しいＣ格子炉心と、制御棒２４が挿入されるギャップ
水領域２５の面積の方が広いＤ格子炉心がある。上記従
来技術１（図３）を前記Ｄ格子炉心に適用する場合、運
転時の局所出力ピーキング係数は制御棒２４が挿入され
るギャップ水領域側で大きくなりやすい。ここで、出力
ピーキング係数とは、出力最高値と平均値の比であり、
この値が小さい炉では、出力が平坦化されている。
【０００９】また、従来技術２（図４）では制御棒４５
に最も近いサブ燃料集合体４４の平均濃縮度を他のサブ
燃料集合体４３の平均濃縮度よりも高くするために、サ
ブ燃料集合体の最外周に位置した燃料棒の燃料濃縮度を
高くしていた。すなわち、高濃縮度の燃料棒が十字型水
路４２に隣接するため、特に平均濃縮度が現行に比べて
高くなるべき性質の高燃焼度用燃料集合体では、運転時
の局所出力ピーキング係数は十字型水路４２に隣接した
燃料棒で大きくなりやすい。すなわち、従来技術１およ
び従来技術２は運転時の局所出力ピーキング係数の上昇
について考慮されておらず、それに伴う熱的余裕低減の
点で問題があった。
に最も近いサブ燃料集合体４４の平均濃縮度を他のサブ
燃料集合体４３の平均濃縮度よりも高くするために、サ
ブ燃料集合体の最外周に位置した燃料棒の燃料濃縮度を
高くしていた。すなわち、高濃縮度の燃料棒が十字型水
路４２に隣接するため、特に平均濃縮度が現行に比べて
高くなるべき性質の高燃焼度用燃料集合体では、運転時
の局所出力ピーキング係数は十字型水路４２に隣接した
燃料棒で大きくなりやすい。すなわち、従来技術１およ
び従来技術２は運転時の局所出力ピーキング係数の上昇
について考慮されておらず、それに伴う熱的余裕低減の
点で問題があった。
【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、燃料集合体の軸方向に垂直な横断面における出
力の平坦化を図りつつ、冷温時の炉停止余裕を効果的に
向上できるＤ格子炉心対応の燃料集合体を提供すること
にある。
解決し、燃料集合体の軸方向に垂直な横断面における出
力の平坦化を図りつつ、冷温時の炉停止余裕を効果的に
向上できるＤ格子炉心対応の燃料集合体を提供すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る燃料集合体の構成は、核燃料物質を封入
した複数本の燃料棒と太径水ロッドとを正方格子状に配
置し、前記太径水ロッドを中央部に配置してなるＤ格子
炉心に装荷される燃料集合体であって、前記燃料集合体
の軸方向に垂直な横断面における、制御棒が挿入される
広いギャップ水領域に面した燃料棒群の領域ａ、広いギ
ャップ水領域側の前記領域ａ以外の燃料棒群の領域ｂ、
狭いギャップ水領域に面した燃料棒群の領域ｄ、狭いギ
ャップ水領域側の前記領域ｄ以外の燃料棒群の領域ｃを
設定し、前記４つの各領域に含まれる核分裂性物質の全
領域に含まれる核分裂性物質に対する相対量と、前記４
つの各領域における燃料棒の平均濃縮度とを比較した場
合、前記領域ａの燃料棒群の前記相対量と前記平均濃縮
度を最小とすると共に、前記領域ｂの燃料棒群の前記相
対量と前記平均濃縮度を最大で、かつ前記領域ｃよりも
大きくしたものである。
の本発明に係る燃料集合体の構成は、核燃料物質を封入
した複数本の燃料棒と太径水ロッドとを正方格子状に配
置し、前記太径水ロッドを中央部に配置してなるＤ格子
炉心に装荷される燃料集合体であって、前記燃料集合体
の軸方向に垂直な横断面における、制御棒が挿入される
広いギャップ水領域に面した燃料棒群の領域ａ、広いギ
ャップ水領域側の前記領域ａ以外の燃料棒群の領域ｂ、
狭いギャップ水領域に面した燃料棒群の領域ｄ、狭いギ
ャップ水領域側の前記領域ｄ以外の燃料棒群の領域ｃを
設定し、前記４つの各領域に含まれる核分裂性物質の全
領域に含まれる核分裂性物質に対する相対量と、前記４
つの各領域における燃料棒の平均濃縮度とを比較した場
合、前記領域ａの燃料棒群の前記相対量と前記平均濃縮
度を最小とすると共に、前記領域ｂの燃料棒群の前記相
対量と前記平均濃縮度を最大で、かつ前記領域ｃよりも
大きくしたものである。
【００１２】図５は、一般のＤ格子炉心に装荷される燃
料集合体の水平断面図である。図５に示すように狭いギ
ャップ水領域５２に面する側５４の燃料棒の燃料濃縮度
が高くなる濃縮度分布を採用している。すなわち、広い
ギャップ水領域５１に隣接した、燃料集合体最外周燃料
棒の濃縮度を低くすることで、局所出力ピーキング係数
を抑制している。これを基準ケースとする。
料集合体の水平断面図である。図５に示すように狭いギ
ャップ水領域５２に面する側５４の燃料棒の燃料濃縮度
が高くなる濃縮度分布を採用している。すなわち、広い
ギャップ水領域５１に隣接した、燃料集合体最外周燃料
棒の濃縮度を低くすることで、局所出力ピーキング係数
を抑制している。これを基準ケースとする。
【００１３】いま、燃料集合体の燃料領域を、広いギ
ャップ水領域に面した燃料棒群［領域ａ］、広いギャ
ップ水領域側の以外の燃料棒群［領域ｂ］、狭いギ
ャップ水領域に面した燃料棒群［領域ｄ］、狭いギャ
ップ水領域側の以外の燃料棒群［領域ｃ］の４つに分
割する。基準ケースでは、領域ａの濃縮度が各領域中で
最小となる。前記従来技術１では、領域ａにおける濃縮
度を高めることで、冷温時制御棒価値を向上させてい
た。
ャップ水領域に面した燃料棒群［領域ａ］、広いギャ
ップ水領域側の以外の燃料棒群［領域ｂ］、狭いギ
ャップ水領域に面した燃料棒群［領域ｄ］、狭いギャ
ップ水領域側の以外の燃料棒群［領域ｃ］の４つに分
割する。基準ケースでは、領域ａの濃縮度が各領域中で
最小となる。前記従来技術１では、領域ａにおける濃縮
度を高めることで、冷温時制御棒価値を向上させてい
た。
【００１４】図６は、本発明の原理説明図で、冷温時制
御棒価値の変化を示す線図である。図６は、領域ａに含
まれるＵ−２３５の相対量を各領域中で最小となるよう
に基準ケースと同一とし、領域ｂに含まれているＵ−２
３５の相対量を増加させた時の冷温時制御棒価値の変化
を示している。ここでは、燃料集合体１の中央部に位置
する太径水ロツド３に隣接していない燃料棒の燃料濃縮
度を基準ケースよりも高めることで、領域ｂに含まれる
Ｕ−２３５の相対量を増加させている。
御棒価値の変化を示す線図である。図６は、領域ａに含
まれるＵ−２３５の相対量を各領域中で最小となるよう
に基準ケースと同一とし、領域ｂに含まれているＵ−２
３５の相対量を増加させた時の冷温時制御棒価値の変化
を示している。ここでは、燃料集合体１の中央部に位置
する太径水ロツド３に隣接していない燃料棒の燃料濃縮
度を基準ケースよりも高めることで、領域ｂに含まれる
Ｕ−２３５の相対量を増加させている。
【００１５】ここで、領域に含まれるＵ−２３５の相対
量は、領域に含まれるＵ−２３５の個数／燃料集合体が
もつＵ−２３５の個数で表わされるものとする。図６に
示すように、基準ケースに対し、領域ｂに含まれるＵ−
２３５の相対量を３０％程度増加させ、領域ｃに含まれ
るＵ−２３５の相対量よりも大きくすることで、冷温時
制御棒価値は０．７％Δｋ／ｋ程度高められる。現在の
沸騰水型原子炉の設計基準では、炉停止余裕が1％△ｋ
以上である。したがって、本発明による改善効果は大き
いことがわかる。
量は、領域に含まれるＵ−２３５の個数／燃料集合体が
もつＵ−２３５の個数で表わされるものとする。図６に
示すように、基準ケースに対し、領域ｂに含まれるＵ−
２３５の相対量を３０％程度増加させ、領域ｃに含まれ
るＵ−２３５の相対量よりも大きくすることで、冷温時
制御棒価値は０．７％Δｋ／ｋ程度高められる。現在の
沸騰水型原子炉の設計基準では、炉停止余裕が1％△ｋ
以上である。したがって、本発明による改善効果は大き
いことがわかる。
【００１６】また、図７は、本発明の原理説明図で、運
転時冷温時反応度差の変化を示す線図である。図７に示
すように、領域ｂに含まれるＵ−２３５の相対量を増加
させ、領域ｃに含まれるＵ−２３５の相対量よりも大き
くすると、運転時冷温時反応度差は減少する。
転時冷温時反応度差の変化を示す線図である。図７に示
すように、領域ｂに含まれるＵ−２３５の相対量を増加
させ、領域ｃに含まれるＵ−２３５の相対量よりも大き
くすると、運転時冷温時反応度差は減少する。
【００１７】さらに、図８は、本発明の原理説明図で、
局所出力ピーキング係数の変化を示す線図である。図８
に示すように、領域ｂにおいてＵ−２３５の量を増加さ
せることは局所出力ピーキング係数を増大させることに
対して大きな影響を及ぼさない。基準ケースに対し、領
域ｂに含まれるＵ−２３５の相対量を３０％程度増加し
ても、局所出力ピーキング係数の増加は約３％程度にと
どまる。これは前に述べたように、広いギャップ水領域
に隣接した領域ａでＵ−２３５の相対量を最小にしたか
らである。
局所出力ピーキング係数の変化を示す線図である。図８
に示すように、領域ｂにおいてＵ−２３５の量を増加さ
せることは局所出力ピーキング係数を増大させることに
対して大きな影響を及ぼさない。基準ケースに対し、領
域ｂに含まれるＵ−２３５の相対量を３０％程度増加し
ても、局所出力ピーキング係数の増加は約３％程度にと
どまる。これは前に述べたように、広いギャップ水領域
に隣接した領域ａでＵ−２３５の相対量を最小にしたか
らである。
【００１８】以上説明したように、領域ｂに含まれるＵ
−２３５の相対量を増加させることで、局所出力ピーキ
ング係数の増加を抑制しつつ、冷温時制御棒価値ならび
に運転時冷温時反応度差を改善でき、冷温時の炉停止余
裕を向上できる。すなわち、燃料集合体の中央部に太径
水ロッドを設けることにより出力の平坦化を図りつつ、
さらに領域ｂの濃縮度を増大させることにより、冷温時
の炉停止余裕を効果的に向上できる。
−２３５の相対量を増加させることで、局所出力ピーキ
ング係数の増加を抑制しつつ、冷温時制御棒価値ならび
に運転時冷温時反応度差を改善でき、冷温時の炉停止余
裕を向上できる。すなわち、燃料集合体の中央部に太径
水ロッドを設けることにより出力の平坦化を図りつつ、
さらに領域ｂの濃縮度を増大させることにより、冷温時
の炉停止余裕を効果的に向上できる。
【００１９】領域ｂに含まれるＵ−２３５の相対量を増
加させる具体的な方法は、（１）濃縮度分布をつける、
（２）燃料インベントリーを領域間で変える、がある。
方法（２）では、（ａ）燃料ペレット径を太くする、
（ｂ）領域に含まれる燃料棒本数を多くする、（ｃ）燃
料ペレット密度を大きくする、の他に、燃料集合体内熱
中性子束分布が燃料集合体中央部で非均質になるのを防
ぐために挿入される太径水ロツドを領域ｃの方へ移動さ
せることで、領域ｂに含まれる燃料棒本数を多くするこ
とでも実現できる。
加させる具体的な方法は、（１）濃縮度分布をつける、
（２）燃料インベントリーを領域間で変える、がある。
方法（２）では、（ａ）燃料ペレット径を太くする、
（ｂ）領域に含まれる燃料棒本数を多くする、（ｃ）燃
料ペレット密度を大きくする、の他に、燃料集合体内熱
中性子束分布が燃料集合体中央部で非均質になるのを防
ぐために挿入される太径水ロツドを領域ｃの方へ移動さ
せることで、領域ｂに含まれる燃料棒本数を多くするこ
とでも実現できる。
【００２０】なお、太径水ロッドを減速材の少ない狭い
ギャップ水領域側に移動させることは、燃料集合体内熱
中性子束分布の平坦化を更に向上させることができ、そ
の結果、反応度向上を図ることができる。すなわち、狭
いギャップ水領域における熱中性子束と広いギャップ水
領域における熱中性子束の比を比較すると、基準ケース
では、０．６２６である。
ギャップ水領域側に移動させることは、燃料集合体内熱
中性子束分布の平坦化を更に向上させることができ、そ
の結果、反応度向上を図ることができる。すなわち、狭
いギャップ水領域における熱中性子束と広いギャップ水
領域における熱中性子束の比を比較すると、基準ケース
では、０．６２６である。
【００２１】一方、領域ｂに含まれるＵ−２３５の相対
量を増加させるのに前記方法（１）で極端におこなう
と、領域ｂにおける局所出力ピーキング係数が上昇する
可能性がある。そこで、出力の平坦化を図りつつ、冷温
時の炉停止余裕をより効果的に向上するためには、前記
方法（１）の「燃料棒の濃縮度分布を付ける」ことと前
記方法（２）の「核分裂性物質量（相対量）を領域間で
変える」ことを組み合わせることが望ましい。
量を増加させるのに前記方法（１）で極端におこなう
と、領域ｂにおける局所出力ピーキング係数が上昇する
可能性がある。そこで、出力の平坦化を図りつつ、冷温
時の炉停止余裕をより効果的に向上するためには、前記
方法（１）の「燃料棒の濃縮度分布を付ける」ことと前
記方法（２）の「核分裂性物質量（相対量）を領域間で
変える」ことを組み合わせることが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図１を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示
す燃料集合体の水平断面図である。図１に示す燃料集合
体において、１は燃料集合体であり、燃料棒２を、正方
格子状に配列し、燃料集合体１の中央部に、太径水ロツ
ド３を配設している。本実施の形態例においては、燃料
棒２の濃縮度（ｗ／ｏ）は、Ａ、Ｂ、Ｃ…の順に低くな
るようにし、各燃料棒の濃縮度は、表１に示すとおりで
ある。
参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示
す燃料集合体の水平断面図である。図１に示す燃料集合
体において、１は燃料集合体であり、燃料棒２を、正方
格子状に配列し、燃料集合体１の中央部に、太径水ロツ
ド３を配設している。本実施の形態例においては、燃料
棒２の濃縮度（ｗ／ｏ）は、Ａ、Ｂ、Ｃ…の順に低くな
るようにし、各燃料棒の濃縮度は、表１に示すとおりで
ある。
【００２３】
【表１】 本実施の形態では、濃縮度分布によって、各領域４（領
域ａ）、５（領域ｂ）、６（領域ｃ）、7（領域ｄ）に
含まれるＵ−２３５の量を調整している。本実施例で
は、太径水ロツド３に隣接していない燃料の濃縮度も高
めることで、領域ｂにおけるＵ−２３５の相対量を最大
としている。本実施の形態では、領域ｂにおける前記相
対量は３０．０％であり、図５に示した基準ケースより
もＵ−２３５の量を約２０％増加させている。一方、領
域ａにおけるＵ−２３５の相対量は約１８％であり、基
準ケースと同量である。
域ａ）、５（領域ｂ）、６（領域ｃ）、7（領域ｄ）に
含まれるＵ−２３５の量を調整している。本実施例で
は、太径水ロツド３に隣接していない燃料の濃縮度も高
めることで、領域ｂにおけるＵ−２３５の相対量を最大
としている。本実施の形態では、領域ｂにおける前記相
対量は３０．０％であり、図５に示した基準ケースより
もＵ−２３５の量を約２０％増加させている。一方、領
域ａにおけるＵ−２３５の相対量は約１８％であり、基
準ケースと同量である。
【００２４】一方、現在運転中のＤ格子炉心に装荷され
る燃料集合体で採用している燃料濃縮度分布と同様に、
狭いギャップ水領域に面する領域ｄでは、その平均燃料
濃縮度（ｗｔ％）を３．７５とし、領域ｃの平均濃縮度
３．６７よりも高めておくことで、局所出力ピーキング
係数を抑制できるように構成している。
る燃料集合体で採用している燃料濃縮度分布と同様に、
狭いギャップ水領域に面する領域ｄでは、その平均燃料
濃縮度（ｗｔ％）を３．７５とし、領域ｃの平均濃縮度
３．６７よりも高めておくことで、局所出力ピーキング
係数を抑制できるように構成している。
【００２５】既に説明したように、領域ｂに含まれるＵ
−２３５の相対量を多くした燃料集合体構成により、冷
温時制御棒価値は基準ケースより約０．３％△ｋ／ｋ大
きくなる。また、運転時冷温時反応度差も約０．０２％
Δｋ／ｋ小さくなる。一方、局所出力ピーキング係数の
増加は３％程度に抑制されている。すなわち、本発明で
は局所出力ピーキング係数の増加を抑制しつつ、基準ケ
ースに比べて制御棒側のＵ−２３５の相対量を多くし、
冷温時制御棒価値を増大できる。
−２３５の相対量を多くした燃料集合体構成により、冷
温時制御棒価値は基準ケースより約０．３％△ｋ／ｋ大
きくなる。また、運転時冷温時反応度差も約０．０２％
Δｋ／ｋ小さくなる。一方、局所出力ピーキング係数の
増加は３％程度に抑制されている。すなわち、本発明で
は局所出力ピーキング係数の増加を抑制しつつ、基準ケ
ースに比べて制御棒側のＵ−２３５の相対量を多くし、
冷温時制御棒価値を増大できる。
【００２６】本発明の燃料集合体では、冷温時制御棒価
値および運転時冷温時反応度差を改善できるので、本発
明の燃料集合体を装荷した炉心の炉停止余裕を改善でき
る。また、作用で説明したように、本発明の燃料集合体
では、集合体内中性子束分布を平坦化することができ
る。したがって、本発明に係る燃料集合体に隣接した燃
料集合体を囲むチャンネルボックスヘの照射損傷の度合
を低減することができる。
値および運転時冷温時反応度差を改善できるので、本発
明の燃料集合体を装荷した炉心の炉停止余裕を改善でき
る。また、作用で説明したように、本発明の燃料集合体
では、集合体内中性子束分布を平坦化することができ
る。したがって、本発明に係る燃料集合体に隣接した燃
料集合体を囲むチャンネルボックスヘの照射損傷の度合
を低減することができる。
【００２７】なお、将来プルトニウムの供給が充分とな
り、ＭＯＸ燃料が用いられるようになれば、例えば、実
施形態例における領域ｂのＵ−２３５の相対量のＵ−２
３５に相当する点を、Ｐｕ−２３９に置換えた構成とす
ることにより、本実施例の効果を高めることができる。
り、ＭＯＸ燃料が用いられるようになれば、例えば、実
施形態例における領域ｂのＵ−２３５の相対量のＵ−２
３５に相当する点を、Ｐｕ−２３９に置換えた構成とす
ることにより、本実施例の効果を高めることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、燃料集合体の軸方向に垂直な横断面における出力
の平坦化を図りつつ、冷温時の炉停止余裕を効果的に向
上できるＤ格子炉心対応の燃料集合体を提供することが
できる。
れば、燃料集合体の軸方向に垂直な横断面における出力
の平坦化を図りつつ、冷温時の炉停止余裕を効果的に向
上できるＤ格子炉心対応の燃料集合体を提供することが
できる。
【図１】本発明の一実施の形態を示す燃料集合体の水平
断面図である。
断面図である。
【図２】従来のＢＷＲの燃料集合体群の部分水平断面図
である。
である。
【図３】従来技術１の燃料集合体群の水平断面図であ
る。
る。
【図４】従来技術２の燃料集合体群の水平断面図であ
る。
る。
【図５】一般のＤ格子炉心に装荷される燃料集合体の水
平断面図である。
平断面図である。
【図６】本発明の原理説明図で、冷温時制御棒価値の変
化を示す線図である。
化を示す線図である。
【図７】本発明の原理説明図で、運転時冷温時反応度差
の変化を示す線図である。
の変化を示す線図である。
【図８】本発明の原理説明図で、局所出力ピーキング係
数の変化を示す線図である。
数の変化を示す線図である。
１…燃料集合体、２…燃料棒、３…太径水ロッド、４…
領域ａ、５…領域ｂ、６…領域ｃ、７…領域ｄ。
領域ａ、５…領域ｂ、６…領域ｃ、７…領域ｄ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 淳一 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 平川 博▲将▼ 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 山下 淳一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 林 達男 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−13284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212788（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 3/328 GDB G21C 3/326 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 核燃料物質を封入した複数本の燃料棒と
太径水ロッドとを正方格子状に配置し、前記太径水ロッ
ドを中央部に配置してなるＤ格子炉心に装荷される燃料
集合体であって、 前記燃料集合体の軸方向に垂直な横断面における、制御
棒が挿入される広いギャップ水領域に面した燃料棒群の
領域ａ、広いギャップ水領域側の前記領域ａ以外の燃料
棒群の領域ｂ、狭いギャップ水領域に面した燃料棒群の
領域ｄ、狭いギャップ水領域側の前記領域ｄ以外の燃料
棒群の領域ｃを設定し、 前記４つの各領域に含まれる核分裂性物質の全領域に含
まれる核分裂性物質に対する相対量と、前記４つの各領
域における燃料棒の平均濃縮度とを比較した場合、 前記領域ａの燃料棒群の前記相対量と前記平均濃縮度を
最小とすると共に、 前記領域ｂの燃料棒群の前記相対量と前記平均濃縮度を
最大で、かつ前記領域ｃよりも大きくしたことを特徴と
する燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10000045A JP2942529B2 (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10000045A JP2942529B2 (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 燃料集合体 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1245049A Division JP2772061B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10307196A JPH10307196A (ja) | 1998-11-17 |
| JP2942529B2 true JP2942529B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=11463320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10000045A Expired - Fee Related JP2942529B2 (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2942529B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005004167A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-13 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | 加圧水型原子炉用ｍｏｘ燃料集合体 |
-
1998
- 1998-01-05 JP JP10000045A patent/JP2942529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10307196A (ja) | 1998-11-17 |
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