JP2963731B2 - 核燃料集合体 - Google Patents
核燃料集合体Info
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- JP2963731B2 JP2963731B2 JP2168542A JP16854290A JP2963731B2 JP 2963731 B2 JP2963731 B2 JP 2963731B2 JP 2168542 A JP2168542 A JP 2168542A JP 16854290 A JP16854290 A JP 16854290A JP 2963731 B2 JP2963731 B2 JP 2963731B2
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- 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
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、沸騰水型原子炉に装荷され、核燃料物質を
含む燃料棒として一部軸方向の長さの短い燃料棒（短尺
燃料棒）を含む核燃料集合体において、スクラム反応度
特性の低下を防止して原子炉の安全性を高めることがで
きる核燃料集合体に関する。
含む燃料棒として一部軸方向の長さの短い燃料棒（短尺
燃料棒）を含む核燃料集合体において、スクラム反応度
特性の低下を防止して原子炉の安全性を高めることがで
きる核燃料集合体に関する。
（従来の技術） 第４図に、沸騰水型原子炉に装荷される核燃料集合体
１の構造を示す。チャネルボックス２内には、核燃料物
質を納めた燃料棒３と中性子減速棒としてのウォータロ
ッド４が、スペーサ５で互いに離隔されながら、軸方向
を垂直にして行列状に収納される。この核燃料集合体１
においては、燃料棒３の長さはすべて等しい。このた
め、燃料棒３とウォータロッド４の両端をそれぞれ上部
タイプレート６と下部タイプレート７で支持・固定する
ことにより、各燃料棒３の上端と下端の位置（高さ）を
揃えることができる。
１の構造を示す。チャネルボックス２内には、核燃料物
質を納めた燃料棒３と中性子減速棒としてのウォータロ
ッド４が、スペーサ５で互いに離隔されながら、軸方向
を垂直にして行列状に収納される。この核燃料集合体１
においては、燃料棒３の長さはすべて等しい。このた
め、燃料棒３とウォータロッド４の両端をそれぞれ上部
タイプレート６と下部タイプレート７で支持・固定する
ことにより、各燃料棒３の上端と下端の位置（高さ）を
揃えることができる。
ところで、このような核燃料集合体１においては、燃
料の高燃焼度化に伴って、ピーキング係数が上昇して燃
料の健全性が損なわれたり、チャネルボックス２上部に
おける圧力損失の増大によって冷却材を供給するポンプ
の容量が不足するなどの問題が発生してきた。
料の高燃焼度化に伴って、ピーキング係数が上昇して燃
料の健全性が損なわれたり、チャネルボックス２上部に
おける圧力損失の増大によって冷却材を供給するポンプ
の容量が不足するなどの問題が発生してきた。
そこで、こうした問題を解決するため、第５図（Ａ）
に示す従来の軸方向長さの燃料棒（以下「長尺燃料棒」
と呼ぶ）３に対して、第５図（Ｂ）に示す、長尺燃料棒
３より軸方向長さの短い短尺燃料棒８が案出された。長
尺燃料棒３および短尺燃料棒８とも、被覆管９の下端を
下部端栓10で封止し、燃料ペレット11を被覆管９の下方
から順次充填する。そして最上部の燃料ペレット11の上
に、燃焼時に燃料ペレット11の膨張を吸収するエクスパ
ンションスプリング12を配置した後上部端栓13で被覆管
９の上端を封止する。短尺燃料棒８は長尺燃料棒３に比
べ、被覆管９が短く、収納される燃料ペレット11の数が
少ない。
に示す従来の軸方向長さの燃料棒（以下「長尺燃料棒」
と呼ぶ）３に対して、第５図（Ｂ）に示す、長尺燃料棒
３より軸方向長さの短い短尺燃料棒８が案出された。長
尺燃料棒３および短尺燃料棒８とも、被覆管９の下端を
下部端栓10で封止し、燃料ペレット11を被覆管９の下方
から順次充填する。そして最上部の燃料ペレット11の上
に、燃焼時に燃料ペレット11の膨張を吸収するエクスパ
ンションスプリング12を配置した後上部端栓13で被覆管
９の上端を封止する。短尺燃料棒８は長尺燃料棒３に比
べ、被覆管９が短く、収納される燃料ペレット11の数が
少ない。
そして、この短尺燃料棒８を長尺燃料棒３と混在させ
た核燃料集合体を第６図に示す。第４図と対応する箇所
には同一の符号を付す。
た核燃料集合体を第６図に示す。第４図と対応する箇所
には同一の符号を付す。
この核燃料集合体14においては、短尺燃料棒８（斜線
を付した）は、下部タイプレート７には取り付けられる
が、上部タイプレート６には届かない。
を付した）は、下部タイプレート７には取り付けられる
が、上部タイプレート６には届かない。
第７図と第８図は、それぞれ第６図のVII−VII線およ
びVIII−VIII線断面図である。第７図に示すように、短
尺燃料棒８は、太径の２本のウォータロッド４を取り囲
みながら９行９列に計66本配列される長尺燃料棒３の中
にあって、外側から２行目・２列目に計８個配置される
が、短尺燃料棒８が届かないVIII−VIII線断面領域にお
いては、空隙16が生ずる。
びVIII−VIII線断面図である。第７図に示すように、短
尺燃料棒８は、太径の２本のウォータロッド４を取り囲
みながら９行９列に計66本配列される長尺燃料棒３の中
にあって、外側から２行目・２列目に計８個配置される
が、短尺燃料棒８が届かないVIII−VIII線断面領域にお
いては、空隙16が生ずる。
（発明が解決しようとする課題） ところで、核燃料集合体は、燃料の健全性の観点か
ら、核燃料集合体全体として平坦な出力分布を達成する
必要がある。そこで、特開昭61−240193号公報において
は、燃料棒としては長尺燃料棒３だけを含む核燃料集合
体１について、径方向および軸方向においてそれぞれ核
燃料物質、例えばウランの量を異ならせた核設計を提案
している。
ら、核燃料集合体全体として平坦な出力分布を達成する
必要がある。そこで、特開昭61−240193号公報において
は、燃料棒としては長尺燃料棒３だけを含む核燃料集合
体１について、径方向および軸方向においてそれぞれ核
燃料物質、例えばウランの量を異ならせた核設計を提案
している。
第９図（Ａ）はこの核設計における核燃料集合体20の
径方向断面図である。各燃料棒は碁盤の目状に模式化し
て示し、各燃料棒内の数字・記号21〜25およびG5は、含
有される核燃料物質量と可燃性毒物量が異なる燃料棒の
種類を示す参照符号である。記号Ｗはウォータロッドを
表す。また第９図（Ｂ）は、この核燃料集合体20に収納
される長尺燃料棒21〜25およびG5の軸方向のウラン濃縮
度を示す。
径方向断面図である。各燃料棒は碁盤の目状に模式化し
て示し、各燃料棒内の数字・記号21〜25およびG5は、含
有される核燃料物質量と可燃性毒物量が異なる燃料棒の
種類を示す参照符号である。記号Ｗはウォータロッドを
表す。また第９図（Ｂ）は、この核燃料集合体20に収納
される長尺燃料棒21〜25およびG5の軸方向のウラン濃縮
度を示す。
長尺燃料棒21〜25とG5は濃縮度がそれぞれ異なり、燃
料棒21、23、24、25、G5はそれぞれ濃縮度が3.8、3.5、
3.0、1.9および3.5％である。また燃料棒22は軸方向に
おいて濃縮度が異なる（中央部が高く（3.8％）、上部
と下部が低い（2.8％））。その結果、燃料棒全体で軸
方向にみた平均濃縮度は、上下端の天然ウランブランケ
ット26に含まれるウラン量0.71重量％を除外すると、下
部から3.15、3.35、3.15重量％となる。燃料棒G5は軸方
向において下部から順次5.0、4.0および2.5重量％と３
段階で減少する濃度の可燃性毒物（ガトリニウム;Gd）
を含む。可燃性毒物は核燃料の燃焼の際、中性子を吸収
して反応度を低下させる。
料棒21、23、24、25、G5はそれぞれ濃縮度が3.8、3.5、
3.0、1.9および3.5％である。また燃料棒22は軸方向に
おいて濃縮度が異なる（中央部が高く（3.8％）、上部
と下部が低い（2.8％））。その結果、燃料棒全体で軸
方向にみた平均濃縮度は、上下端の天然ウランブランケ
ット26に含まれるウラン量0.71重量％を除外すると、下
部から3.15、3.35、3.15重量％となる。燃料棒G5は軸方
向において下部から順次5.0、4.0および2.5重量％と３
段階で減少する濃度の可燃性毒物（ガトリニウム;Gd）
を含む。可燃性毒物は核燃料の燃焼の際、中性子を吸収
して反応度を低下させる。
この燃料棒によれば、原子炉の運転サイクルを通じて
軸方向に平坦な出力分布が得られる。
軸方向に平坦な出力分布が得られる。
しかし、この核設計を上述の短尺燃料棒を含む核燃料
集合体14に適用すると、次のような問題点が起こる。第
10図は、核燃料集合体14中の中性子無限増倍率を燃焼度
（燃焼時間のパラメータ）との関係でみたものである。
集合体14に適用すると、次のような問題点が起こる。第
10図は、核燃料集合体14中の中性子無限増倍率を燃焼度
（燃焼時間のパラメータ）との関係でみたものである。
この図から、燃焼度の小さい領域（燃焼初期）におい
ては、短尺燃料棒８が存在せず核燃料物質量が（相対的
に）少ない径方向断面（第６図のVIII−VIII線断面；上
部断面）の無限増倍率は、短尺燃料棒８が存在して核燃
料物質が（相対的に）多い径方向断面（第６図のVII−V
II線断面；下部断面）の無限増倍率に比べて少ないこと
が分る。なお、両断面において、断面平均の核燃料物質
および可燃性毒物の量は等しくしてある。
ては、短尺燃料棒８が存在せず核燃料物質量が（相対的
に）少ない径方向断面（第６図のVIII−VIII線断面；上
部断面）の無限増倍率は、短尺燃料棒８が存在して核燃
料物質が（相対的に）多い径方向断面（第６図のVII−V
II線断面；下部断面）の無限増倍率に比べて少ないこと
が分る。なお、両断面において、断面平均の核燃料物質
および可燃性毒物の量は等しくしてある。
核燃料物質と可燃性毒物の量を等しくしてもなお生ず
るこの増倍率の差は、下部断面は上部断面に比べて冷却
材の通過面積が小さいため中性子スペクトルが硬く、可
燃性毒物による反応度低下量が少ないことから起る。
るこの増倍率の差は、下部断面は上部断面に比べて冷却
材の通過面積が小さいため中性子スペクトルが硬く、可
燃性毒物による反応度低下量が少ないことから起る。
なお短尺燃料棒を含む核燃料集合体においては、通常
短尺燃料棒を含む軸方向領域において核燃料物質量が多
いため、この増倍率の差はより顕著になる。
短尺燃料棒を含む軸方向領域において核燃料物質量が多
いため、この増倍率の差はより顕著になる。
燃焼初期においてこのように軸方向の増倍率に差異が
あると、原子炉の運転サイクルを通して軸方向の平坦な
出力分布を得ることは難しく、燃焼初期においては下部
断面の増倍率が高いため、第11図に示すように、軸方向
の下部で出力が高くなる。そして運転サイクルの末期に
なると、第12図に示すように、今度は初期に燃焼があま
り進行せず燃料の残留割合が高い軸方向上部が、サイク
ル初期に燃料の燃焼が進んだ軸方向下部より出力が高く
なる。
あると、原子炉の運転サイクルを通して軸方向の平坦な
出力分布を得ることは難しく、燃焼初期においては下部
断面の増倍率が高いため、第11図に示すように、軸方向
の下部で出力が高くなる。そして運転サイクルの末期に
なると、第12図に示すように、今度は初期に燃焼があま
り進行せず燃料の残留割合が高い軸方向上部が、サイク
ル初期に燃料の燃焼が進んだ軸方向下部より出力が高く
なる。
ところで、沸騰水型原子炉においては、スクラム時に
は、原子炉の底部から制御棒が挿入される。したがっ
て、運転サイクルの末期にスクラムが生じたときは、出
力分布が軸方向の上部に偏っているため、軸方向の下方
から制御棒が挿入されても反応度の低下割合は小さい。
すなわち、サイクル末期にはスクラム反応度特性が劣化
するため、原子炉の安全性確保の上で支障が生ずること
になる。
は、原子炉の底部から制御棒が挿入される。したがっ
て、運転サイクルの末期にスクラムが生じたときは、出
力分布が軸方向の上部に偏っているため、軸方向の下方
から制御棒が挿入されても反応度の低下割合は小さい。
すなわち、サイクル末期にはスクラム反応度特性が劣化
するため、原子炉の安全性確保の上で支障が生ずること
になる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、沸騰水型
原子炉において、短尺燃料棒を含む場合でも、スクラム
反応度特性の劣化を防止して原子炉の安全性を高めるこ
とができる核燃料集合体を提供することを目的とする。
原子炉において、短尺燃料棒を含む場合でも、スクラム
反応度特性の劣化を防止して原子炉の安全性を高めるこ
とができる核燃料集合体を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、核燃料物質を含
有する燃料棒と、核燃料物質のほかに可燃性毒物をも含
有する燃料棒とを束ねて構成し、これら燃料棒は軸方向
長さの異なる長尺燃料棒と短尺燃料棒を含んで軸方向に
おいて核燃料物質量が相違する核燃料集合体において、
前記短尺燃料棒は可燃性毒性を含有せず核燃料物質のみ
を含有し、核燃料物質量の相対的に多い軸方向領域にお
いては、外周より３層目から内側に配置される長尺燃料
棒に添加される可燃性毒物の濃度を、該長尺燃料棒の他
の軸方向領域に添加される可燃性毒物の濃度より多くし
たことを特徴とする核燃料集合体を提供する。
有する燃料棒と、核燃料物質のほかに可燃性毒物をも含
有する燃料棒とを束ねて構成し、これら燃料棒は軸方向
長さの異なる長尺燃料棒と短尺燃料棒を含んで軸方向に
おいて核燃料物質量が相違する核燃料集合体において、
前記短尺燃料棒は可燃性毒性を含有せず核燃料物質のみ
を含有し、核燃料物質量の相対的に多い軸方向領域にお
いては、外周より３層目から内側に配置される長尺燃料
棒に添加される可燃性毒物の濃度を、該長尺燃料棒の他
の軸方向領域に添加される可燃性毒物の濃度より多くし
たことを特徴とする核燃料集合体を提供する。
（作用） 本発明の核燃料集合体においては、短尺燃料棒を含む
ことにより軸方向において核燃料物質量の多い領域と少
ない領域、またこれに対応して冷却材通過面積の少ない
領域と多い領域が生じても、その核燃料物質量の多い領
域には、核燃料物質量の少ない箇所よりも多量の可燃性
毒物を含ませるため、核燃料物質量および冷却材通過面
積の相違による軸方向出力密度の差異を減殺して平坦な
軸方向出力密度分布を実現する。よって運転サイクルの
どの時期においても、燃料棒の軸方向下方から挿入され
る制御棒に対して反応度特性の劣化を生じることがな
く、スクラム時においても原子炉の安全性を高めること
ができる。
ことにより軸方向において核燃料物質量の多い領域と少
ない領域、またこれに対応して冷却材通過面積の少ない
領域と多い領域が生じても、その核燃料物質量の多い領
域には、核燃料物質量の少ない箇所よりも多量の可燃性
毒物を含ませるため、核燃料物質量および冷却材通過面
積の相違による軸方向出力密度の差異を減殺して平坦な
軸方向出力密度分布を実現する。よって運転サイクルの
どの時期においても、燃料棒の軸方向下方から挿入され
る制御棒に対して反応度特性の劣化を生じることがな
く、スクラム時においても原子炉の安全性を高めること
ができる。
なお、軸方向で核燃料物質量が多い断面で相対的に増
加させる可燃性毒物は、燃料集合体外周より３層目から
内側に配置される長尺燃料棒とすることで、核燃料物質
量が多い断面の局所出力分布を平坦化させることができ
る。
加させる可燃性毒物は、燃料集合体外周より３層目から
内側に配置される長尺燃料棒とすることで、核燃料物質
量が多い断面の局所出力分布を平坦化させることができ
る。
（実施例） 以下第１図（Ａ）および（Ｂ）ないし第３図を参照し
て本発明の実施例を説明する。
て本発明の実施例を説明する。
第１図（Ａ）は、本発明の核燃料集合体30の径方向断
面図であり、断面が円形の各燃料棒内の数字・記号31〜
34およびP,G1,G2は、核燃料物質（ウラン）量および可
燃性毒物量の異なる燃料棒の種類を示す参照符号であ
る。記号Ｗはウォータロッドを表す。また第１図（Ｂ）
は、この核燃料集合体30に収納される長尺燃料棒31〜34
およびG1,G2ならびに短尺燃料棒Ｐの軸方向のウラン濃
縮度（核燃料物質量）と可燃性毒物としてのガトリニウ
ム含有量を示す。ウラン濃縮度a,b,c,dの大きさは、ａ
＞ｂ＞ｃ＞ｄであり、ガトリニウム含有量x,y,zの大き
さは、ｘ＞ｙ＞ｚである。
面図であり、断面が円形の各燃料棒内の数字・記号31〜
34およびP,G1,G2は、核燃料物質（ウラン）量および可
燃性毒物量の異なる燃料棒の種類を示す参照符号であ
る。記号Ｗはウォータロッドを表す。また第１図（Ｂ）
は、この核燃料集合体30に収納される長尺燃料棒31〜34
およびG1,G2ならびに短尺燃料棒Ｐの軸方向のウラン濃
縮度（核燃料物質量）と可燃性毒物としてのガトリニウ
ム含有量を示す。ウラン濃縮度a,b,c,dの大きさは、ａ
＞ｂ＞ｃ＞ｄであり、ガトリニウム含有量x,y,zの大き
さは、ｘ＞ｙ＞ｚである。
本実施例の核燃料集合体30は、チャネルボックス２内
に長尺燃料棒31〜34およびG1,G2を計66本、短尺燃料棒
Ｐを８本、そしてウォータロッドＷを２本納める。長尺
燃料棒32は軸方向においてウラン濃縮度が異なり、下部
がｃ、中央部がa,上部がｃである。また長尺燃料棒G2に
おけるガドリニウム含有量も軸方向で異なり、下部が
ｘ、中央部がy,上部がｚである。
に長尺燃料棒31〜34およびG1,G2を計66本、短尺燃料棒
Ｐを８本、そしてウォータロッドＷを２本納める。長尺
燃料棒32は軸方向においてウラン濃縮度が異なり、下部
がｃ、中央部がa,上部がｃである。また長尺燃料棒G2に
おけるガドリニウム含有量も軸方向で異なり、下部が
ｘ、中央部がy,上部がｚである。
また本実施例においては、高さl3の短尺燃料棒Ｐ（ウ
ラン濃縮度ｂ）を含むため、核燃料集合体30の下方部分
（高さl1から高さl3まで）の軸方向領域は、短尺燃料棒
Ｐが存在しない高さl3から高さl6までの軸方向領域に比
べてウラン濃縮度が高い。ここで、短尺燃料棒Ｐは、可
燃性毒物であるガドリニウムを含有していない。
ラン濃縮度ｂ）を含むため、核燃料集合体30の下方部分
（高さl1から高さl3まで）の軸方向領域は、短尺燃料棒
Ｐが存在しない高さl3から高さl6までの軸方向領域に比
べてウラン濃縮度が高い。ここで、短尺燃料棒Ｐは、可
燃性毒物であるガドリニウムを含有していない。
しかし、本実施例においては、長尺燃料棒G1が、軸方
向で均一な濃縮度ｃのウランを含むが、さらに高さl1か
ら高さl3までにガドリニウムをｙだけ含有する。このた
め、高さl1から高さl3までのウラン濃縮度が相対的に高
い軸方向領域においては、ガドリニウム含有量も他の軸
方向領域より相対的に高いことになる。
向で均一な濃縮度ｃのウランを含むが、さらに高さl1か
ら高さl3までにガドリニウムをｙだけ含有する。このた
め、高さl1から高さl3までのウラン濃縮度が相対的に高
い軸方向領域においては、ガドリニウム含有量も他の軸
方向領域より相対的に高いことになる。
すなわち、ウラン濃縮度の相対的に多い軸方向領域に
おいては、核燃料集合体30の外周より３層目から内側に
配置される長尺燃料棒G1に添加されるガドリニウムの濃
度を、長尺燃料棒G1の他の軸方向に添加されるガドリニ
ウムの濃度より多くしてある。
おいては、核燃料集合体30の外周より３層目から内側に
配置される長尺燃料棒G1に添加されるガドリニウムの濃
度を、長尺燃料棒G1の他の軸方向に添加されるガドリニ
ウムの濃度より多くしてある。
第２図は、核燃料集合体の中性子無限増倍率を、第10
図と同様に燃焼度（燃焼時間のパラメータ）との関係で
みたものである。
図と同様に燃焼度（燃焼時間のパラメータ）との関係で
みたものである。
第２図から、本実施例の核燃料集合体30は、運転サイ
クルを通じて、短尺燃料棒Ｐが存在せず核燃料物質量が
少ない径方向断面（第１図（Ｂ）の高さl3からl6までの
領域の断面；上部断面）も、短尺燃料棒Ｐが存在して核
燃料物質量が多い径方向断面（第１図（Ｂ）の高さl1か
らl3までの領域の断面；下部断面）も、無限増倍率がほ
ぼ等しいことが分る。これは、核燃料物質が多い領域に
それに対応して可燃性毒物の含有量も増やしたため、核
燃料物質の増加につれて増大する中性子の増倍率が、可
燃性毒物の含有量増加によって相殺されるためである。
クルを通じて、短尺燃料棒Ｐが存在せず核燃料物質量が
少ない径方向断面（第１図（Ｂ）の高さl3からl6までの
領域の断面；上部断面）も、短尺燃料棒Ｐが存在して核
燃料物質量が多い径方向断面（第１図（Ｂ）の高さl1か
らl3までの領域の断面；下部断面）も、無限増倍率がほ
ぼ等しいことが分る。これは、核燃料物質が多い領域に
それに対応して可燃性毒物の含有量も増やしたため、核
燃料物質の増加につれて増大する中性子の増倍率が、可
燃性毒物の含有量増加によって相殺されるためである。
そして、軸方向で核燃料物質量が多い断面で相対的に
増加させる可燃性毒物は、燃料集合体30外周より３層目
から内側に配置される長尺燃料棒G1とすることで、核燃
料物質量が多い断面の局所出力分布を平坦化させること
ができる。
増加させる可燃性毒物は、燃料集合体30外周より３層目
から内側に配置される長尺燃料棒G1とすることで、核燃
料物質量が多い断面の局所出力分布を平坦化させること
ができる。
このように本実施例の核燃料集合体30における軸方向
の出力密度は、原子炉運転サイクルを通じて軸方向にお
ける燃焼率の差がないため、第３図に示すように、原子
炉運転サイクルの初期と末期を含め、常にほぼ平坦であ
る。
の出力密度は、原子炉運転サイクルを通じて軸方向にお
ける燃焼率の差がないため、第３図に示すように、原子
炉運転サイクルの初期と末期を含め、常にほぼ平坦であ
る。
よって、本実施例においては、スクラムが運転サイク
ルのいかなる時期に発生しても、軸方向下方から挿入さ
れる制御棒に対して良好な反応度特性を示し、原子炉の
安全性が保たれる。
ルのいかなる時期に発生しても、軸方向下方から挿入さ
れる制御棒に対して良好な反応度特性を示し、原子炉の
安全性が保たれる。
なお、本実施例においては、軸方向の長さが２種類、
すなわち長尺燃料棒と短尺燃料棒の長さがそれぞれ１種
類づつの核燃料集合体に限られるものではなく、軸方向
の長さが３種類以上の核燃料集合体でも、軸方向の核燃
料物質量の多寡に対応して均一な軸方向出力密度が得ら
れるように可燃性毒物の含有量を調整したものなら、本
発明の範囲に含まれる。
すなわち長尺燃料棒と短尺燃料棒の長さがそれぞれ１種
類づつの核燃料集合体に限られるものではなく、軸方向
の長さが３種類以上の核燃料集合体でも、軸方向の核燃
料物質量の多寡に対応して均一な軸方向出力密度が得ら
れるように可燃性毒物の含有量を調整したものなら、本
発明の範囲に含まれる。
以上説明したように、本発明な核燃料集合体において
は、短尺燃料棒を含むことにより、軸方向において核燃
料物質量の相違が生じても、核燃料物質量の相対的に多
い軸方向領域においては、外周より３層目から内側に配
置される長尺燃料棒に添加される可燃性毒物の濃度を、
該長尺燃料棒の他の軸方向領域に添加される可燃性毒物
の濃度より多くしたことで、平坦な軸方向出力密度分布
が得られ、運転サイクルのいかなる時期においても、ス
クラム時に挿入される制御棒に対して反応度特性の劣化
を生じることがなく、原子炉の安全性を高めることがで
きる。
は、短尺燃料棒を含むことにより、軸方向において核燃
料物質量の相違が生じても、核燃料物質量の相対的に多
い軸方向領域においては、外周より３層目から内側に配
置される長尺燃料棒に添加される可燃性毒物の濃度を、
該長尺燃料棒の他の軸方向領域に添加される可燃性毒物
の濃度より多くしたことで、平坦な軸方向出力密度分布
が得られ、運転サイクルのいかなる時期においても、ス
クラム時に挿入される制御棒に対して反応度特性の劣化
を生じることがなく、原子炉の安全性を高めることがで
きる。
また、短尺燃料棒は可燃性毒物を含有せず、核燃料物
質量の相対的に多い軸方向領域において、外周より３層
目から内側に配置される長尺燃料棒に添加される可燃性
毒物の濃度を、該長尺燃料棒の他の軸方向領域に添加さ
れる可燃性毒物の濃度より多くしたことにより、核燃料
物質量の相対的に多い軸方向領域における出力に偏りが
少なくなって、断面の局所出力分布を平坦化することが
でき、熱的特性を良好に維持することができる。
質量の相対的に多い軸方向領域において、外周より３層
目から内側に配置される長尺燃料棒に添加される可燃性
毒物の濃度を、該長尺燃料棒の他の軸方向領域に添加さ
れる可燃性毒物の濃度より多くしたことにより、核燃料
物質量の相対的に多い軸方向領域における出力に偏りが
少なくなって、断面の局所出力分布を平坦化することが
でき、熱的特性を良好に維持することができる。
第１図（Ａ）は本発明の一実施例に係る核燃料集合体の
径方向断面図、第１図（Ｂ）はその実施例における各燃
料棒の軸方向における核燃料物質量と可燃性毒物量を示
すグラフ図、第２図はこの実施例に係る核燃料集合体の
上部断面と下部断面における燃焼度と中性子増倍率の関
係を示すグラフ図、第３図はこの実施例に係る核燃料集
合体の原子炉運転サイクル初期と末期の軸方向出力密度
を示すグラフ図、第４図は燃料棒がすべて長尺燃料棒で
ある核燃料集合体の軸方向断面図、第５図（Ａ）と
（Ｂ）はそれぞれ長尺燃料棒と短尺燃料棒の軸方向断面
図、第６図は燃料棒が長尺燃料棒と短尺燃料棒からなる
核燃料集合体の軸方向断面図、第７図と第８図はそれぞ
れ第６図のVII−VII線およびVIII−VIII線断面図、第９
図（Ａ）は燃料棒が長尺燃料棒だけの核燃料集合体に従
来の核設計を適用したときの径方向断面図、第９図
（Ｂ）はこの核設計における各燃料棒の核燃料物質量と
可燃性毒物量を示すグラフ図、第10図はこの核設計を適
用した核燃料集合体の上部断面と下部断面における燃焼
度と中性子増倍率の関係を示すグラフ図、第11図と第12
図はそれぞれこの核設計を適用した核燃料集合体の原子
炉運転サイクル初期と末期の軸方向出力密度を示すグラ
フ図である。 ２……チャネルボックス、５……スペーサ、６……上部
タイプレート、７……下部タイプレート、30……核燃料
集合体、31〜34,G1,G2……長尺燃料棒、Ｐ……短尺燃料
棒。
径方向断面図、第１図（Ｂ）はその実施例における各燃
料棒の軸方向における核燃料物質量と可燃性毒物量を示
すグラフ図、第２図はこの実施例に係る核燃料集合体の
上部断面と下部断面における燃焼度と中性子増倍率の関
係を示すグラフ図、第３図はこの実施例に係る核燃料集
合体の原子炉運転サイクル初期と末期の軸方向出力密度
を示すグラフ図、第４図は燃料棒がすべて長尺燃料棒で
ある核燃料集合体の軸方向断面図、第５図（Ａ）と
（Ｂ）はそれぞれ長尺燃料棒と短尺燃料棒の軸方向断面
図、第６図は燃料棒が長尺燃料棒と短尺燃料棒からなる
核燃料集合体の軸方向断面図、第７図と第８図はそれぞ
れ第６図のVII−VII線およびVIII−VIII線断面図、第９
図（Ａ）は燃料棒が長尺燃料棒だけの核燃料集合体に従
来の核設計を適用したときの径方向断面図、第９図
（Ｂ）はこの核設計における各燃料棒の核燃料物質量と
可燃性毒物量を示すグラフ図、第10図はこの核設計を適
用した核燃料集合体の上部断面と下部断面における燃焼
度と中性子増倍率の関係を示すグラフ図、第11図と第12
図はそれぞれこの核設計を適用した核燃料集合体の原子
炉運転サイクル初期と末期の軸方向出力密度を示すグラ
フ図である。 ２……チャネルボックス、５……スペーサ、６……上部
タイプレート、７……下部タイプレート、30……核燃料
集合体、31〜34,G1,G2……長尺燃料棒、Ｐ……短尺燃料
棒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21C 3/30 - 3/32
Claims (1)
- 【請求項１】核燃料物質を含有する燃料棒と、核燃料物
質のほかに可燃性毒物をも含有する燃料棒とを束ねて構
成し、これら燃料棒は軸方向長さの異なる長尺燃料棒と
短尺燃料棒を含んで軸方向において核燃料物質量が相違
する核燃料集合体において、前記短尺燃料棒は可燃性毒
物を含有せず核燃料物質のみを含有し、核燃料物質量の
相対的に多い軸方向領域においては、外周より３層目か
ら内側に配置される長尺燃料棒に添加される可燃性毒物
の濃度を、該長尺燃料棒の他の軸方向領域に添加される
可燃性毒物の濃度より多くしたことを特徴とする核燃料
集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2168542A JP2963731B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 核燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2168542A JP2963731B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 核燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0458191A JPH0458191A (ja) | 1992-02-25 |
| JP2963731B2 true JP2963731B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=15869949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2168542A Expired - Lifetime JP2963731B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 核燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963731B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5367547A (en) * | 1992-06-22 | 1994-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel assembly for boiling water reactor and core |
| US6141396A (en) * | 1996-09-04 | 2000-10-31 | Hitachi, Ltd. | Initial loading core |
-
1990
- 1990-06-28 JP JP2168542A patent/JP2963731B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0458191A (ja) | 1992-02-25 |
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