JP2988731B2 - 原子炉燃料集合体 - Google Patents
原子炉燃料集合体Info
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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)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉燃料集合体に係
り、特に燃料経済性とスクラム特性がともに向上した沸
騰水型原子炉用燃料集合体に関する。
り、特に燃料経済性とスクラム特性がともに向上した沸
騰水型原子炉用燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉の炉心では、炉心下部か
ら上方に向かう冷却材の流れに沿って冷却材中にボイド
が発生するために、減速材の密度は炉心下部で大きく上
部で小さくなる。このために出力ピーキングが炉心下部
に生じやすく、これを低減することがこれまでの重要な
課題であった。ところが近年では、燃料要素の熱的・機
械的強度の向上に伴ない、出力ピーキングの許容範囲内
で、発電コスト低減のために燃料経済性を向上させるこ
とが要求されるようになってきた。この点からみると、
前記した炉心上下方向の減速材密度分布を燃料経済性の
向上に利用することができる。すなわち、運転の１サイ
クルにおいて、初期から中期にかけては出力分布を下方
ピークで運転し、末期には出力分布を上方ピークとす
る。これにより、運転中には燃料上部のウラン２３５の
燃焼を抑制するとともにプルトニウムを蓄積し、末期に
おいては燃料上部に十分残っているウラン２３５と蓄積
したプルトニウムを効率的に燃焼させることができる。
ら上方に向かう冷却材の流れに沿って冷却材中にボイド
が発生するために、減速材の密度は炉心下部で大きく上
部で小さくなる。このために出力ピーキングが炉心下部
に生じやすく、これを低減することがこれまでの重要な
課題であった。ところが近年では、燃料要素の熱的・機
械的強度の向上に伴ない、出力ピーキングの許容範囲内
で、発電コスト低減のために燃料経済性を向上させるこ
とが要求されるようになってきた。この点からみると、
前記した炉心上下方向の減速材密度分布を燃料経済性の
向上に利用することができる。すなわち、運転の１サイ
クルにおいて、初期から中期にかけては出力分布を下方
ピークで運転し、末期には出力分布を上方ピークとす
る。これにより、運転中には燃料上部のウラン２３５の
燃焼を抑制するとともにプルトニウムを蓄積し、末期に
おいては燃料上部に十分残っているウラン２３５と蓄積
したプルトニウムを効率的に燃焼させることができる。
【０００３】このような効果を十分に発揮するために提
案された燃料集合体は、例えば特開昭５８−１９６４８
３号公報に示されており、このような燃料集合体の構成
を、第１の従来例として図８に示す。この燃料集合体
は、上部のウラン濃縮度を下部よりも大きくし、かつ可
燃性毒物であるガドリニア（Ｇｄ）を含有する燃料棒の
本数を、上部で下部よりも多くしている。このように構
成することにより、図２に第１の従来例として示すよう
に、出力ピークの制限値（この例では１．４）の範囲内
において、サイクル末期の軸方向出力分布を、十分上方
ピークとすることができる。
案された燃料集合体は、例えば特開昭５８−１９６４８
３号公報に示されており、このような燃料集合体の構成
を、第１の従来例として図８に示す。この燃料集合体
は、上部のウラン濃縮度を下部よりも大きくし、かつ可
燃性毒物であるガドリニア（Ｇｄ）を含有する燃料棒の
本数を、上部で下部よりも多くしている。このように構
成することにより、図２に第１の従来例として示すよう
に、出力ピークの制限値（この例では１．４）の範囲内
において、サイクル末期の軸方向出力分布を、十分上方
ピークとすることができる。
【０００４】なお、第１の従来例では、図８に示すよう
に、上端部に全長の２／２４，下端部に全長の１／２４
の長さの天然ウランブランケットが設置されており、こ
れにより、上下端からの中性子の漏洩が少なくなって燃
料経済性の向上が図られている。そして、このような天
然ウランブランケットの設置は、現在の設計では標準的
となっている。
に、上端部に全長の２／２４，下端部に全長の１／２４
の長さの天然ウランブランケットが設置されており、こ
れにより、上下端からの中性子の漏洩が少なくなって燃
料経済性の向上が図られている。そして、このような天
然ウランブランケットの設置は、現在の設計では標準的
となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のごと
く構成した燃料集合体を装荷した炉心では、サイクル末
期におけるスクラム特性が悪化するという問題が生ず
る。すなわち、原子炉内で何らかの異常が発生した場合
には、中性子吸収材であるボロンを含む制御棒をただち
に炉心内に全挿入することによって核分裂連鎖反応を抑
制し原子炉を緊急停止（スクラム）する。サイクルの初
期から末期の少し前までは、原子炉の出力および出力分
布の調整のために、１０本前後の制御棒が炉心に挿入さ
れている。これらの制御棒は、炉心下部からその全長の
２／３〜３／４の部分が炉内に挿入されているため、ス
クラムの際には、運転中制御棒が届いていない炉心中〜
上部の比較的出力の高い部分に、制御棒がただちに挿入
されるために速やかに原子炉を停止することができる。
く構成した燃料集合体を装荷した炉心では、サイクル末
期におけるスクラム特性が悪化するという問題が生ず
る。すなわち、原子炉内で何らかの異常が発生した場合
には、中性子吸収材であるボロンを含む制御棒をただち
に炉心内に全挿入することによって核分裂連鎖反応を抑
制し原子炉を緊急停止（スクラム）する。サイクルの初
期から末期の少し前までは、原子炉の出力および出力分
布の調整のために、１０本前後の制御棒が炉心に挿入さ
れている。これらの制御棒は、炉心下部からその全長の
２／３〜３／４の部分が炉内に挿入されているため、ス
クラムの際には、運転中制御棒が届いていない炉心中〜
上部の比較的出力の高い部分に、制御棒がただちに挿入
されるために速やかに原子炉を停止することができる。
【０００６】ところが、サイクル末期では全ての制御棒
が炉心から引き抜かれている。従って、図２に示すよう
に、燃料経済性の向上のために、サイクル末期の軸方向
出力分布が上方ピークとなっている場合には、制御棒が
有効に核分裂連鎖反応を抑制できるためには、制御棒が
全引き抜きの状態から炉心上部まで到達しなければなら
ず、従って、スクラム開始から原子炉を停止するまでに
サイクル初期に比較してより長い時間が必要となり、安
全上の問題がある。
が炉心から引き抜かれている。従って、図２に示すよう
に、燃料経済性の向上のために、サイクル末期の軸方向
出力分布が上方ピークとなっている場合には、制御棒が
有効に核分裂連鎖反応を抑制できるためには、制御棒が
全引き抜きの状態から炉心上部まで到達しなければなら
ず、従って、スクラム開始から原子炉を停止するまでに
サイクル初期に比較してより長い時間が必要となり、安
全上の問題がある。
【０００７】スクラム特性を向上させるためには、サイ
クル末期の軸方向出力分布が、極端な上方ピークとなら
ないように燃料集合体の濃縮度およびＧｄの軸方向分布
を設定すればよい。そのような燃料集合体を第２の従来
例として図９に示し、またその軸方向出力分布を図２に
示す。この第２の従来例と図８の第１の従来例とについ
て、サイクル末期のスクラム曲線（制御棒のスクラム挿
入に伴なう炉心の実効増倍率の変化）を図１０に示す。
制御棒が全て挿入された時点では実効増倍率の低下はほ
ぼ同程度であるが、実際には制御棒が炉心の１／２付近
に到達するまでが重要であり、明らかに第２の従来例の
方が勝っている。なお、図１０のスクラム曲線を制御棒
挿入深度が１／２まで積分したものをスクラム指標と呼
び、スクラム特性の良否の目安として用いることがあ
る。第２の従来例では、第１の従来例に比べてスクラム
指標は０．１６改善されている。
クル末期の軸方向出力分布が、極端な上方ピークとなら
ないように燃料集合体の濃縮度およびＧｄの軸方向分布
を設定すればよい。そのような燃料集合体を第２の従来
例として図９に示し、またその軸方向出力分布を図２に
示す。この第２の従来例と図８の第１の従来例とについ
て、サイクル末期のスクラム曲線（制御棒のスクラム挿
入に伴なう炉心の実効増倍率の変化）を図１０に示す。
制御棒が全て挿入された時点では実効増倍率の低下はほ
ぼ同程度であるが、実際には制御棒が炉心の１／２付近
に到達するまでが重要であり、明らかに第２の従来例の
方が勝っている。なお、図１０のスクラム曲線を制御棒
挿入深度が１／２まで積分したものをスクラム指標と呼
び、スクラム特性の良否の目安として用いることがあ
る。第２の従来例では、第１の従来例に比べてスクラム
指標は０．１６改善されている。
【０００８】ところが、前記二つの燃料集合体は同一の
期間原子炉を運転できるものであるが、図９の従来例の
方が、スクラム特性を改善するために、サイクル末期に
おける出力分布の上方ピークを押さえたため、平均濃縮
度が相対値で１．５％高くそれだけ燃料経済性が低下し
ている。
期間原子炉を運転できるものであるが、図９の従来例の
方が、スクラム特性を改善するために、サイクル末期に
おける出力分布の上方ピークを押さえたため、平均濃縮
度が相対値で１．５％高くそれだけ燃料経済性が低下し
ている。
【０００９】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、スクラム特性を向上させることができ、しか
も燃料経済性も向上させることができる沸騰水型原子炉
用燃料集合体を提供することを目的とする。
たもので、スクラム特性を向上させることができ、しか
も燃料経済性も向上させることができる沸騰水型原子炉
用燃料集合体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、複数の燃料棒を束ねて構成される沸
騰水型原子炉用燃料集合体において、前記複数の燃料棒
の少なくとも一部に、燃料集合体の下端からその全長の
１２／２４ないし２１／２４の間に属する位置に制御領
域（以下、この領域をスクラムゾーンと称す）を設け、
この制御領域を、その中心位置に応じ、以下の３つの態
様で構成するようにしたことを特徴とする。すなわち、
スクラムゾーンの中心位置が、燃料集合体の下端から１
２／２４ないし１５／２４の間に位置する場合には、ス
クラムゾーンの濃縮度が隣接する他の領域よりも低く、
かつスクラムゾーンの可燃性毒物入り燃料棒本数が隣接
する他の領域よりも多くなるように構成されている。
成する手段として、複数の燃料棒を束ねて構成される沸
騰水型原子炉用燃料集合体において、前記複数の燃料棒
の少なくとも一部に、燃料集合体の下端からその全長の
１２／２４ないし２１／２４の間に属する位置に制御領
域（以下、この領域をスクラムゾーンと称す）を設け、
この制御領域を、その中心位置に応じ、以下の３つの態
様で構成するようにしたことを特徴とする。すなわち、
スクラムゾーンの中心位置が、燃料集合体の下端から１
２／２４ないし１５／２４の間に位置する場合には、ス
クラムゾーンの濃縮度が隣接する他の領域よりも低く、
かつスクラムゾーンの可燃性毒物入り燃料棒本数が隣接
する他の領域よりも多くなるように構成されている。
【００１１】また、燃料集合体全長の１／１２ないし１
／６の長さを有するスクラムゾーンの中心位置が、燃料
集合体の下端から１５／２４ないし１８／２４の間に位
置する場合には、スクラムゾーンの濃縮度が隣接する他
の領域よりも高いとともに、スクラムゾーンの可燃性毒
物入り燃料棒本数が隣接する他の領域よりも多くなるよ
うに構成され、かつスクラムゾーンの上に隣接する領域
の濃縮度がスクラムゾーンより低く、しかも可燃性毒物
入り燃料棒本数が前記他の領域よりも少なくなるように
構成されている。
／６の長さを有するスクラムゾーンの中心位置が、燃料
集合体の下端から１５／２４ないし１８／２４の間に位
置する場合には、スクラムゾーンの濃縮度が隣接する他
の領域よりも高いとともに、スクラムゾーンの可燃性毒
物入り燃料棒本数が隣接する他の領域よりも多くなるよ
うに構成され、かつスクラムゾーンの上に隣接する領域
の濃縮度がスクラムゾーンより低く、しかも可燃性毒物
入り燃料棒本数が前記他の領域よりも少なくなるように
構成されている。
【００１２】さらに、スクラムゾーンの中心位置が、燃
料集合体の下端から１８／２４ないし２１／２４の間に
位置する場合には、スクラムゾーンの濃縮度が隣接する
他の領域よりも低く、かつスクラムゾーンの可燃性毒物
入り燃料棒本数が隣接する他の領域よりも少なくなるよ
うに構成されている。
料集合体の下端から１８／２４ないし２１／２４の間に
位置する場合には、スクラムゾーンの濃縮度が隣接する
他の領域よりも低く、かつスクラムゾーンの可燃性毒物
入り燃料棒本数が隣接する他の領域よりも少なくなるよ
うに構成されている。
【００１３】
【作 用】図３は、運転サイクルを通じて軸方向出力ピ
ーキングが１．４を越えない範囲で、燃料集合体の平均
濃縮度が最も小さくなるように濃縮度、Ｇｄ入り燃料棒
本数、Ｇｄ濃度を軸方向に連続的に分布させたときの、
サイクル末期での軸方向出力分布である。この出力分布
は、本発明者等が数学的な最適化方法を利用して理論的
に導いたもので、先に述べたサイクル初期から中期にか
けて下方ピークで運転し末期に上方ピークとする運転
を、軸方向出力ピーキングの制限値内で最大限に行なっ
た結果である。この図から、炉心下端から全長の９／２
４〜２１／２４の範囲（以下、この範囲を高インポータ
ンス領域と称す）において出力が制限値に一致してお
り、この範囲において出力を高めることが経済性上効果
が高いことがわかる。
ーキングが１．４を越えない範囲で、燃料集合体の平均
濃縮度が最も小さくなるように濃縮度、Ｇｄ入り燃料棒
本数、Ｇｄ濃度を軸方向に連続的に分布させたときの、
サイクル末期での軸方向出力分布である。この出力分布
は、本発明者等が数学的な最適化方法を利用して理論的
に導いたもので、先に述べたサイクル初期から中期にか
けて下方ピークで運転し末期に上方ピークとする運転
を、軸方向出力ピーキングの制限値内で最大限に行なっ
た結果である。この図から、炉心下端から全長の９／２
４〜２１／２４の範囲（以下、この範囲を高インポータ
ンス領域と称す）において出力が制限値に一致してお
り、この範囲において出力を高めることが経済性上効果
が高いことがわかる。
【００１４】一方、スクラム特性を向上させるには、前
記したように、制御棒がほぼ半分挿入されるまでの間に
どれだけ炉心の実効増倍率を下げることができるかが重
要であるから、特に炉心の下半分の平均出力を高める必
要がある。従って燃料経済性の向上とスクラム特性の向
上とは相矛盾する方向にある。この相矛盾する二つの特
性を同時に改善することは、図３の領域Ａの出力を高め
ることによって達成することができる。すなわち、領域
Ａは高インポータンス領域内にあるからその出力を高め
ることによって燃料経済性を向上することができ、同時
に、領域Ａは炉心下部に属しているからその出力を高め
ることによってスクラム特性を向上させることができ
る。
記したように、制御棒がほぼ半分挿入されるまでの間に
どれだけ炉心の実効増倍率を下げることができるかが重
要であるから、特に炉心の下半分の平均出力を高める必
要がある。従って燃料経済性の向上とスクラム特性の向
上とは相矛盾する方向にある。この相矛盾する二つの特
性を同時に改善することは、図３の領域Ａの出力を高め
ることによって達成することができる。すなわち、領域
Ａは高インポータンス領域内にあるからその出力を高め
ることによって燃料経済性を向上することができ、同時
に、領域Ａは炉心下部に属しているからその出力を高め
ることによってスクラム特性を向上させることができ
る。
【００１５】本発明においては、サイクル末期におい
て、図３の領域Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかの領域の出力を低
下させることにより、領域Ａの出力を高めることができ
るようにしている。
て、図３の領域Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかの領域の出力を低
下させることにより、領域Ａの出力を高めることができ
るようにしている。
【００１６】なお、これら以外の領域において、濃縮度
やＧｄを調節しても、燃料経済性の向上とスクラム特性
の向上とを、同時に実現することはできない。すなわ
ち、 (1) 領域Ａよりもさらに下にスクラムゾーンを設置した
場合には、その出力を下げることによって領域Ａの出力
を高めることは可能ではあるが、炉心下半分内での下か
ら上への出力の移動になるからスクラム特性は悪化す
る。 (2) 領域Ａ自身をスクラムゾーンとした場合には、その
出力を高めると、領域Ｂ〜Ｄの出力が相対的に低下して
しまうのでトータルとして燃料経済性が悪化することに
なる。 (3) 領域Ｄよりもさらに上の燃料集合体の上端部には、
現在の設計では全長の１／２４〜２／２４の長さの天然
ウランブランケットが設置されるのが標準である。これ
は上端部の出力を低くして炉心からの中性子の漏れを少
なくすることが主目的であるが、同時に、領域Ａを含む
高インポータンス領域の出力を相対的に高めており、ス
クラムゾーンとしての機能を果たしている。ところが、
図２の第一の従来例でも上端に２／２４の長さの天然ウ
ランブランケットを設置しているが、スクラム特性は十
分ではない。従って、さらに別にスクラムゾーンが必要
である。以上のように、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの全く外側にス
クラムゾーンを設置しても、燃料経済性の向上とスクラ
ム特性の向上とを同時に実現することはできないのであ
る。
やＧｄを調節しても、燃料経済性の向上とスクラム特性
の向上とを、同時に実現することはできない。すなわ
ち、 (1) 領域Ａよりもさらに下にスクラムゾーンを設置した
場合には、その出力を下げることによって領域Ａの出力
を高めることは可能ではあるが、炉心下半分内での下か
ら上への出力の移動になるからスクラム特性は悪化す
る。 (2) 領域Ａ自身をスクラムゾーンとした場合には、その
出力を高めると、領域Ｂ〜Ｄの出力が相対的に低下して
しまうのでトータルとして燃料経済性が悪化することに
なる。 (3) 領域Ｄよりもさらに上の燃料集合体の上端部には、
現在の設計では全長の１／２４〜２／２４の長さの天然
ウランブランケットが設置されるのが標準である。これ
は上端部の出力を低くして炉心からの中性子の漏れを少
なくすることが主目的であるが、同時に、領域Ａを含む
高インポータンス領域の出力を相対的に高めており、ス
クラムゾーンとしての機能を果たしている。ところが、
図２の第一の従来例でも上端に２／２４の長さの天然ウ
ランブランケットを設置しているが、スクラム特性は十
分ではない。従って、さらに別にスクラムゾーンが必要
である。以上のように、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの全く外側にス
クラムゾーンを設置しても、燃料経済性の向上とスクラ
ム特性の向上とを同時に実現することはできないのであ
る。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。図
１は、本発明の第１実施例に係る沸騰水型原子炉用燃料
集合体を示すもので、燃料集合体の上下端部には、従来
と同様、天然ウランブランケットが設置されており、ま
た、燃料集合体の下端から１２／２４ないし１５／２４
の間、すなわち図３における領域Ｂには、燃料集合体全
長の３／２４の長さを有するスクラムゾーンが設置され
ている。このスクラムゾーンは、隣接する他の領域に比
べ、Ｇｄ入り燃料棒本数が多く濃縮度が低くなるように
構成されている。
１は、本発明の第１実施例に係る沸騰水型原子炉用燃料
集合体を示すもので、燃料集合体の上下端部には、従来
と同様、天然ウランブランケットが設置されており、ま
た、燃料集合体の下端から１２／２４ないし１５／２４
の間、すなわち図３における領域Ｂには、燃料集合体全
長の３／２４の長さを有するスクラムゾーンが設置され
ている。このスクラムゾーンは、隣接する他の領域に比
べ、Ｇｄ入り燃料棒本数が多く濃縮度が低くなるように
構成されている。
【００１８】本実施例に係る燃料集合体を装荷した炉心
のサイクル初期および末期での軸方向出力分布を、図２
に第１実施例として示す。図２からも明らかなように、
スクラムゾーンの出力がやや低下し、その分領域Ａの出
力が増大している。このため、第２の従来例に比べ、平
均濃縮度を相対値で１．１％低くすことが可能となる。
なお、スクラム指標は、第２の従来例に比べ０．０２悪
化するが、この程度では特に問題はない。
のサイクル初期および末期での軸方向出力分布を、図２
に第１実施例として示す。図２からも明らかなように、
スクラムゾーンの出力がやや低下し、その分領域Ａの出
力が増大している。このため、第２の従来例に比べ、平
均濃縮度を相対値で１．１％低くすことが可能となる。
なお、スクラム指標は、第２の従来例に比べ０．０２悪
化するが、この程度では特に問題はない。
【００１９】本実施例のように領域Ｂにスクラムゾーン
を設置した場合には、スクラムゾーンの濃縮度を下げる
ことによってサイクル末期におけるスクラムゾーンの出
力を低下させ、相対的に領域Ａの出力を高める。さら
に、Ｇｄ入り燃料棒本数を多くすることによって図４に
示すように領域Ｂとともに領域Ａの出力をもサイクル初
期で低下させて燃焼を遅れさせ、サイクル末期で領域Ａ
の出力を大きくしている。
を設置した場合には、スクラムゾーンの濃縮度を下げる
ことによってサイクル末期におけるスクラムゾーンの出
力を低下させ、相対的に領域Ａの出力を高める。さら
に、Ｇｄ入り燃料棒本数を多くすることによって図４に
示すように領域Ｂとともに領域Ａの出力をもサイクル初
期で低下させて燃焼を遅れさせ、サイクル末期で領域Ａ
の出力を大きくしている。
【００２０】図４は、本発明の第２実施例を示すもの
で、スクラムゾーンを、図３の領域Ｃに設置するように
したものである。すなわち、スクラムゾーンは、図４に
示すように、燃料集合体の下端から１５／２４ないし１
８／２４の間に燃料集合体全長の３／２４の長さで設定
されており、このスクラムゾーンは、隣接する他の領域
に比べ、Ｇｄ入り燃料棒本数が多く、かつ濃縮度が高く
なるように構成されている。
で、スクラムゾーンを、図３の領域Ｃに設置するように
したものである。すなわち、スクラムゾーンは、図４に
示すように、燃料集合体の下端から１５／２４ないし１
８／２４の間に燃料集合体全長の３／２４の長さで設定
されており、このスクラムゾーンは、隣接する他の領域
に比べ、Ｇｄ入り燃料棒本数が多く、かつ濃縮度が高く
なるように構成されている。
【００２１】本実施例に係る燃料集合体を装荷した炉心
のサイクル初期および末期での軸方向出力分布を、図２
に第２実施例として示すが、高インポータンス領域の範
囲内で、出力分布が全体的に下方にシフトされている。
そして、第２の従来例に比べ、スクラム指標で０．０４
改善することができ、また平均濃縮度は、相対値で１．
２％低くすることができる。
のサイクル初期および末期での軸方向出力分布を、図２
に第２実施例として示すが、高インポータンス領域の範
囲内で、出力分布が全体的に下方にシフトされている。
そして、第２の従来例に比べ、スクラム指標で０．０４
改善することができ、また平均濃縮度は、相対値で１．
２％低くすることができる。
【００２２】なお、本実施例のように領域Ｃにスクラム
ゾーンを設置する場合には、スクラムゾーンのＧｄ入り
燃料棒本数を多くして燃焼を遅らせ、さらに濃縮度を高
めることにより、サイクル末期におけるスクラムゾーン
の出力を増加させることが好ましい。そして、この場合
にはさらに、スクラムゾーンの上の領域のＧｄ入り燃料
棒本数を少なくしてこの領域の燃焼を促進させ、もって
この領域のサイクル末期での出力を低下させることが効
果的である。
ゾーンを設置する場合には、スクラムゾーンのＧｄ入り
燃料棒本数を多くして燃焼を遅らせ、さらに濃縮度を高
めることにより、サイクル末期におけるスクラムゾーン
の出力を増加させることが好ましい。そして、この場合
にはさらに、スクラムゾーンの上の領域のＧｄ入り燃料
棒本数を少なくしてこの領域の燃焼を促進させ、もって
この領域のサイクル末期での出力を低下させることが効
果的である。
【００２３】図５は、本発明の第３実施例を示すもの
で、スクラムゾーンを、その中心が図３の領域Ｄに位置
するように設置したものである。すなわち、本実施例に
係るスクラムゾーンは、図５に示すように、燃料集合体
の下端から１９／２４ないし２２／２４の間に設置さ
れ、その長さは、燃料集合体全長の３／２４に設定され
ている。
で、スクラムゾーンを、その中心が図３の領域Ｄに位置
するように設置したものである。すなわち、本実施例に
係るスクラムゾーンは、図５に示すように、燃料集合体
の下端から１９／２４ないし２２／２４の間に設置さ
れ、その長さは、燃料集合体全長の３／２４に設定され
ている。
【００２４】このスクラムゾーンは、その下方の領域に
比べ、濃縮度が低くＧｄ入り燃料棒本数も少なく設定さ
れており、Ｇｄ入り燃料棒本数を少なくすることにより
燃焼を速め、かつ濃縮度を低くすることによりサイクル
末期におけるスクラムゾーンの出力を低下させるように
している。
比べ、濃縮度が低くＧｄ入り燃料棒本数も少なく設定さ
れており、Ｇｄ入り燃料棒本数を少なくすることにより
燃焼を速め、かつ濃縮度を低くすることによりサイクル
末期におけるスクラムゾーンの出力を低下させるように
している。
【００２５】本実施例に係る燃料集合体を装荷した炉心
のサイクル初期および末期の軸方向出力分布を、図２に
第３実施例として示すが、サイクル末期での軸方向出力
分布は、第２の実施例とほとんど等しい分布であり、高
インポータンス領域の範囲内での出力分布が、全体的に
下方にシフトしている。このように、第２の従来例に比
べ、スクラム指標を０．０４改善することができ、また
平均濃縮度は、相対値で０．７％低下させることができ
る。
のサイクル初期および末期の軸方向出力分布を、図２に
第３実施例として示すが、サイクル末期での軸方向出力
分布は、第２の実施例とほとんど等しい分布であり、高
インポータンス領域の範囲内での出力分布が、全体的に
下方にシフトしている。このように、第２の従来例に比
べ、スクラム指標を０．０４改善することができ、また
平均濃縮度は、相対値で０．７％低下させることができ
る。
【００２６】なお、スクラムゾーンは、前記第３実施例
のように、その全部が領域Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかに完全
に含まれている必要はなく、その中心がどの領域に属し
ているかによって、前記各実施例で示したように、その
濃縮度およびＧｄの設計を決定すればよい。
のように、その全部が領域Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかに完全
に含まれている必要はなく、その中心がどの領域に属し
ているかによって、前記各実施例で示したように、その
濃縮度およびＧｄの設計を決定すればよい。
【００２７】図６および図７は、スクラムゾーンの長さ
が異なる本発明の第４実施例および第５実施例をそれぞ
れ示すもので、いずれもスクラムゾーンの中心が領域Ｃ
となっている。図６に示す燃料集合体は、そのスクラム
ゾーンが、燃料集合体の下端から１５／２４ないし１７
／２４の間に設置され、その長さは、燃料集合体全長の
２／２４に設定されている。このスクラムゾーンは、隣
接する領域に比べ、濃縮度が高くＧｄ入り燃料棒本数も
多くなるように構成され、第２の従来例に比べ、スクラ
ム指標が０．０３改善され、平均濃縮度は、相対値で
０．９％低くできるようになっている。
が異なる本発明の第４実施例および第５実施例をそれぞ
れ示すもので、いずれもスクラムゾーンの中心が領域Ｃ
となっている。図６に示す燃料集合体は、そのスクラム
ゾーンが、燃料集合体の下端から１５／２４ないし１７
／２４の間に設置され、その長さは、燃料集合体全長の
２／２４に設定されている。このスクラムゾーンは、隣
接する領域に比べ、濃縮度が高くＧｄ入り燃料棒本数も
多くなるように構成され、第２の従来例に比べ、スクラ
ム指標が０．０３改善され、平均濃縮度は、相対値で
０．９％低くできるようになっている。
【００２８】また、図７に示す燃料集合体は、そのスク
ラムゾーンが、燃料集合体の下端から１５／２４ないし
１９／２４の間に設置され、その長さは、燃料集合体全
長の４／２４に設定されている。このスクラムゾーン
も、前記第４実施例と同様、隣接する領域に比べ、濃縮
度が高くＧｄ入り燃料棒本数も多くなるように構成さ
れ、第２の従来例に比べ、スクラム指標が０．０３改善
され、平均濃縮度は、相対値で１．４％低くできるよう
になっている。
ラムゾーンが、燃料集合体の下端から１５／２４ないし
１９／２４の間に設置され、その長さは、燃料集合体全
長の４／２４に設定されている。このスクラムゾーン
も、前記第４実施例と同様、隣接する領域に比べ、濃縮
度が高くＧｄ入り燃料棒本数も多くなるように構成さ
れ、第２の従来例に比べ、スクラム指標が０．０３改善
され、平均濃縮度は、相対値で１．４％低くできるよう
になっている。
【００２９】前記第４実施例および第５実施例からも明
らかなように、スクラムゾーンの中心が同じ領域であれ
ば、濃縮度およびＧｄ量の隣接領域との関係は、スクラ
ムゾーンの長さとは無関係である。ただし、濃縮度やＧ
ｄ量の隣接領域間での差は、スクラムゾーンの長さに応
じて若干修正する必要がある。
らかなように、スクラムゾーンの中心が同じ領域であれ
ば、濃縮度およびＧｄ量の隣接領域との関係は、スクラ
ムゾーンの長さとは無関係である。ただし、濃縮度やＧ
ｄ量の隣接領域間での差は、スクラムゾーンの長さに応
じて若干修正する必要がある。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
転サイクルを通じて軸方向の出力分布を適切に制御する
ことにより、サイクル末期において、高インポータンス
領域内の一部の出力を、高インポータンス領域内の下方
にシフトさせることができる。このため、燃料経済性お
よびサイクル末期のスクラム特性を同時に向上させるこ
とができる。
転サイクルを通じて軸方向の出力分布を適切に制御する
ことにより、サイクル末期において、高インポータンス
領域内の一部の出力を、高インポータンス領域内の下方
にシフトさせることができる。このため、燃料経済性お
よびサイクル末期のスクラム特性を同時に向上させるこ
とができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る沸騰水型原子炉用燃
料集合体の軸方向濃縮度およびＧｄ分布を示す説明図。
料集合体の軸方向濃縮度およびＧｄ分布を示す説明図。
【図２】燃料集合体のサイクル初期および末期における
軸方向出力分布を示すグラフ。
軸方向出力分布を示すグラフ。
【図３】運転サイクルを通じて軸方向出力ピーキングが
１．４を越えない範囲で燃料集合体の平均濃縮度が最も
小さくなるように濃縮度、Ｇｄ入り燃料棒本数、Ｇｄ濃
度を軸方向に連続的に分布させたときのサイクル末期で
の軸方向分布を示すグラフ。
１．４を越えない範囲で燃料集合体の平均濃縮度が最も
小さくなるように濃縮度、Ｇｄ入り燃料棒本数、Ｇｄ濃
度を軸方向に連続的に分布させたときのサイクル末期で
の軸方向分布を示すグラフ。
【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図。
【図５】本発明の第３実施例を示す図１相当図。
【図６】本発明の第４実施例を示す図１相当図。
【図７】本発明の第５実施例を示す図１相当図。
【図８】燃料経済性を向上させるための第１の従来例を
示す図１相当図。
示す図１相当図。
【図９】スクラム特性を満足させるための第２の従来例
を示す図１相当図。
を示す図１相当図。
【図１０】両従来例のサイクル末期におけるスクラム曲
線図。
線図。
Claims (4)
- 【請求項１】複数の燃料棒を束ねて構成される沸騰水型
原子炉用燃料集合体において、制御領域が、中心が燃料
集合体の下端からその全長の１２／２４ないし１５／２
４の間に設けられ、核分裂性物質濃度が隣接する他の領
域の少なくとも一方よりも低く、かつ可燃性毒物入り燃
料棒本数が隣接する他の領域の少なくとも一方よりも多
く構成されていることを特徴とする原子炉燃料集合体。 - 【請求項２】複数の燃料棒を束ねて構成される沸騰水型
原子炉用燃料集合体において、燃料集合体全長の１／１
２ないし１／６の長さを有する制御領域が、中心が燃料
集合体の下端からその全長の１５／２４ないし１８／２
４の間に設けられ、核分裂性物質濃度が隣接する他の領
域の少なくとも一方よりも高く、かつ可燃性毒物入り燃
料棒本数が隣接する他の領域の少なくとも一方よりも多
く構成されていることを特徴とする原子炉燃料集合体。 - 【請求項３】複数の燃料棒を束ねて構成される沸騰水型
原子炉用燃料集合体において、制御領域が、中心が燃料
集合体の下端からその全長の１８／２４ないし２１／２
４の間に設けられ、核分裂性物質濃度が隣接する他の領
域の少なくとも一方よりも低く、かつ可燃性毒物入り燃
料棒本数が隣接する他の領域の少なくとも一方よりも少
なく構成されていることを特徴とする原子炉燃料集合
体。 - 【請求項４】前記制御領域の長さが燃料集合体全長の１
／１２ないし１／６であることを特徴とする請求項１ま
たは請求項３に記載の原子炉燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403416A JP2988731B2 (ja) | 1990-12-01 | 1990-12-01 | 原子炉燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403416A JP2988731B2 (ja) | 1990-12-01 | 1990-12-01 | 原子炉燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04208898A JPH04208898A (ja) | 1992-07-30 |
| JP2988731B2 true JP2988731B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=18513153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2403416A Expired - Fee Related JP2988731B2 (ja) | 1990-12-01 | 1990-12-01 | 原子炉燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2988731B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4692969B2 (ja) * | 2006-06-09 | 2011-06-01 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | 特徴点探索装置、画像解析装置、および最近傍特徴点検出方法 |
-
1990
- 1990-12-01 JP JP2403416A patent/JP2988731B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04208898A (ja) | 1992-07-30 |
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Legal Events
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