JP3062548B2 - Fuel assembly for boiling water reactor - Google Patents

Fuel assembly for boiling water reactor

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JP3062548B2
JP3062548B2 JP7337660A JP33766095A JP3062548B2 JP 3062548 B2 JP3062548 B2 JP 3062548B2 JP 7337660 A JP7337660 A JP 7337660A JP 33766095 A JP33766095 A JP 33766095A JP 3062548 B2 JP3062548 B2 JP 3062548B2
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gadolinia
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術】本発明は、D格子配列の炉心構造
の沸騰水型原子炉に用いる燃料集合体に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel assembly used for a boiling water reactor having a core structure of a D lattice arrangement.

【0002】[0002]

【従来の技術】沸騰水型原子炉(以後、BWRと記
す。)の炉心構造には、C格子炉心構造とD格子炉心構
造とがある。これらC格子炉心構造とD格子炉心構造と
について、図6を参照して簡単に説明する。図6
(a)、図6(b)に示した燃料集合体は、燃料棒11
の配列が8行8列の構成のもので、中心部分に2本のウ
ォーターロッドを有している。尚、図6及び以下に説明
するすべての図において同一又は相当する部所には同一
の符号を付している。
2. Description of the Related Art The core structure of a boiling water reactor (hereinafter referred to as BWR) includes a C lattice core structure and a D lattice core structure. The C lattice core structure and the D lattice core structure will be briefly described with reference to FIG. FIG.
(A), the fuel assembly shown in FIG.
Has an 8 × 8 configuration, and has two water rods at the center. In FIG. 6 and all the drawings described below, the same or corresponding parts are denoted by the same reference characters.

【0003】C格子炉心構造は、図6(a)に示したよ
うに、燃料集合体のチャンネルボックス12と、この燃
料集合体に隣接する燃料集合体のチャンネルボックス1
2との間隔、即ち水ギャップ幅a,bが、制御棒14の
配置にかかわらず同じ幅(即ち、a=b)となるように
構成されたものであり、D格子炉心構造は、図6(b)
に示したように、制御棒14が配置された水ギャップの
幅aが制御棒14が配置されていない水ギャップの幅b
よりも広く(即ち、a>b)なるように配置された構造
のものである。
As shown in FIG. 6A, a C lattice core structure has a fuel assembly channel box 12 and a fuel assembly channel box 1 adjacent to the fuel assembly.
2, that is, the water gap widths a and b have the same width (ie, a = b) regardless of the arrangement of the control rods 14. The D lattice core structure is shown in FIG. (B)
As shown in the figure, the width a of the water gap in which the control rods 14 are disposed is equal to the width b of the water gap in which the control rods 14 are not disposed.
The structure is arranged so as to be wider (ie, a> b).

【0004】燃料集合体内部の熱中性子束の分布は水ギ
ャップ側において高くなるので、熱中性子とウランの核
分裂反応が燃料集合体の内奥側よりも外周寄りの水ギャ
ップ側において活発となる。そのため、燃料集合体を構
成する全ての燃料棒の濃縮度、即ち、燃料ペレットに含
まれるウランの重量に対する核分裂性同位体(典型的に
235 U)の重量割合を同じとすると、燃料集合体最外
周の燃料棒において大きなピーキング(局所ピーキン
グ)が発生する。
Since the distribution of the thermal neutron flux inside the fuel assembly becomes higher on the water gap side, the fission reaction of thermal neutrons and uranium becomes more active on the water gap side closer to the outer periphery than the inner side of the fuel assembly. Therefore, assuming that the enrichment of all fuel rods constituting the fuel assembly, that is, the weight ratio of fissile isotopes (typically 235 U) to the weight of uranium contained in the fuel pellets is the same, Large peaking (local peaking) occurs in the outermost fuel rods.

【0005】この局所ピーキングは、燃料棒の平均出力
に対する個々の燃料棒の実際の出力を示す相対値であ
り、この値が大きくなり過ぎると燃料棒の熱・機械的健
全性が損なわれ、最悪の場合、燃料棒が破損してしま
う。
[0005] The local peaking is a relative value indicating the actual output of each fuel rod with respect to the average output of the fuel rod. If this value is too large, the thermal and mechanical integrity of the fuel rod is impaired, and in the worst case. In this case, the fuel rod will be damaged.

【0006】従って、一般に、個々の燃料棒の濃縮度を
その場所の中性子の減速状態に合わせて変え、燃料集合
体に濃縮度分布を持たせることにより、局所ピーキング
の増大を抑えている。
Therefore, generally, the enrichment of each fuel rod is changed in accordance with the deceleration state of the neutron at the place, and the increase in local peaking is suppressed by giving the enrichment distribution to the fuel assembly.

【0007】例えば、図7(a)は、72本の燃料棒と
1本の太径水チャンネル(図中W)を有する平均濃縮度
約3.7wt% のC格子炉心構造の燃料集合体の濃縮度分
布の一例である。この場合、太径水チャンネルは9行9
列の燃料棒のうち、中央の3行3列分の領域に亙る大き
さとしている。また、燃料棒11の濃縮度レベルは最高
がレベル1、最低がレベル5の5段階となっている。
For example, FIG. 7A shows a fuel assembly having a C lattice core structure having an average enrichment of about 3.7 wt% and having 72 fuel rods and one large-diameter water channel (W in the figure). It is an example of a concentration distribution. In this case, the large diameter water channel is 9 rows and 9
The size of the fuel rods in the column covers the area of three rows and three columns at the center. The enrichment levels of the fuel rods 11 are five levels, with the highest being level 1 and the lowest being level 5.

【0008】この場合は、炉心がC格子構造であるの
で、水ギャップ幅は全周で同じであり、燃料集合体内部
の最外郭の4面領域に亙って中性子の減速状態は均等で
あるため、内部に配置する燃料棒の最高濃縮度と最低濃
縮度の差は小さくなっている。
In this case, since the core has a C lattice structure, the width of the water gap is the same over the entire circumference, and the deceleration state of the neutrons is uniform over the four outermost regions inside the fuel assembly. Therefore, the difference between the maximum enrichment and the minimum enrichment of the fuel rods arranged inside is small.

【0009】また、図7(b)は、72本の燃料棒と1
本の太径水チャンネル(図中W)を有する平均濃縮度約
3.8wt% のD格子炉心構造の燃料集合体の濃縮度分布
の一例である。この場合も、太径水チャンネルは9行9
列の燃料棒のうち、中央の3行3列分の領域に亙る大き
さとし、燃料棒11の濃縮度レベルを最高がレベル1、
最低がレベル6の6段階としている。
FIG. 7B shows 72 fuel rods and one fuel rod.
It is an example of the enrichment distribution of a fuel assembly having a D lattice core structure having an average enrichment of about 3.8 wt% and having a large diameter water channel (W in the figure). Also in this case, the large-diameter water channel has 9 rows and 9 rows.
Among the fuel rods in the column, the size of the fuel rod 11 is set to the size of the central three rows and three columns.
The minimum is six levels of level 6.

【0010】この場合は、炉心がD格子構造であるた
め、制御棒が配置された側の二辺で水ギャップ幅が広
く、制御棒が配置されていない側の別の二辺では水ギャ
ップ幅が狭くなっているため、燃料集合体内部の熱中性
子の分布は制御棒側では高く、制御棒が配置されていな
い側では低くなっている。
In this case, since the core has a D lattice structure, the water gap width is wide on the two sides on which the control rods are arranged, and the water gap width is on the other two sides on which the control rods are not arranged. The distribution of thermal neutrons inside the fuel assembly is high on the control rod side and low on the side where no control rods are arranged.

【0011】そのため、濃縮度の低い燃料棒を制御棒側
に配置し、濃縮度の高い燃料棒を制御棒が配置されてい
ない側に配置するという偏りのある濃縮度分布とするこ
とによって、燃料棒ごとの出力を平坦化している。従っ
て、D格子炉心構造の燃料集合体では、内部に配置する
燃料棒の最高濃縮度と最低濃縮度の差は前述のC格子炉
心構造用の燃料集合体に比べて大きくなっている。
[0011] For this reason, the fuel enrichment distribution is biased such that fuel rods with low enrichment are arranged on the control rod side and fuel rods with high enrichment are arranged on the side where no control rods are arranged. The output for each bar is flattened. Therefore, in the fuel assembly having the D-lattice core structure, the difference between the highest enrichment and the lowest enrichment of the fuel rods disposed inside is larger than that of the fuel assembly for the C-lattice core structure.

【0012】一般に、原子炉施設には、地震が発生した
場合の安全性を確保するための地震感知器が設けられて
いる。この地震感知器は、大地震が発生した場合に原子
炉を自動的に停止(自動スクラム)させて安全性を確保
している。同時に、深刻な問題のない中小規模の地震で
は、不要のスクラムを避けて原子炉運転の信頼性を確保
することを目標としている。
[0012] Generally, a nuclear reactor facility is provided with an earthquake detector for ensuring safety in the event of an earthquake. This earthquake detector ensures safety by automatically shutting down the reactor (automatic scram) when a large earthquake occurs. At the same time, the goal is to avoid unnecessary scrum and ensure the reliability of reactor operation in small and medium-sized earthquakes without serious problems.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】燃料集合体は縦方向の
長さが4m程であり、その上下端が炉心に固定される構
成である。そのため、中小規模の地震が発生した際に
も、その地震に起因する水平振動が燃料集合体の中間部
を水平方向に数mm程度変位させ、燃料集合体と燃料集
合体との間の水ギャップ幅を1mm前後変動させること
がある。
The fuel assembly has a length in the vertical direction of about 4 m, and upper and lower ends thereof are fixed to the core. Therefore, even when a small-to-medium-scale earthquake occurs, the horizontal vibration caused by the earthquake displaces the middle part of the fuel assembly by about several mm in the horizontal direction, and the water gap between the fuel assemblies The width may fluctuate around 1 mm.

【0014】このような水ギャップ幅の変動は、C格子
炉心構造の燃料集合体では、燃料集合体外部の水ギャッ
プ幅が全周に亙って均一であり、炉心内に最適配列され
ているため水ギャップ幅の変動に対して投入反応度(反
応度変化量)が負となる。しかしながら、D格子炉心構
造では、燃料集合体周囲の水ギャップ幅が制御棒側とそ
の反対側の各二辺部分で異なり、水ギャップ幅が狭い方
の二辺部分に比較的濃縮度の高い燃料棒を配置した従来
の燃料集合体の場合は、狭ギャップ側の熱中性子束がも
ともと低いにも拘らず、地震時にこの狭い方の水ギャッ
プ幅が拡がると、その部分における熱中性子束が増加
し、投入反応度が正となり易いという問題がある。
Such a variation in the water gap width is such that in the fuel assembly having the C lattice core structure, the water gap width outside the fuel assembly is uniform over the entire circumference and is optimally arranged in the core. Therefore, the input reactivity (reactivity change amount) becomes negative with respect to the fluctuation of the water gap width. However, in the D-lattice core structure, the water gap width around the fuel assembly is different between the control rod side and each of the two sides on the opposite side, and the relatively high enrichment fuel is provided on the two sides with the smaller water gap width. In the case of a conventional fuel assembly with rods, the thermal neutron flux at the narrow gap side increases when the narrow water gap widens during an earthquake, despite the fact that the thermal neutron flux at the narrow gap side is originally low. However, there is a problem that the input reactivity is likely to be positive.

【0015】ここで、従来のD格子炉心構造の燃料集合
体について、中小規模の地震とほぼ同等の振動による集
合体の変位量に対する投入反応度との関係を、燃焼度が
0GWd/t 、20GWd/t 、40GWd/t のそれぞれに
ついて調べた結果を図8に示す。図8において、縦軸が
投入反応度(%ΔK)、横軸が集合体間隔変位量(m
m)を示している。
Here, for a conventional fuel assembly having a D-lattice core structure, the relationship between the injection reactivity and the displacement of the assembly due to the vibration substantially equivalent to that of a small-to-medium-scale earthquake is shown in terms of the burnup of 0 GWd / t and 20 GWd. FIG. 8 shows the results obtained by examining each of / GW and 40 GWd / t. In FIG. 8, the vertical axis represents the input reactivity (% ΔK), and the horizontal axis represents the aggregate spacing displacement (m).
m).

【0016】この解析結果は、制御棒と反対側の二辺部
分の水ギャップ幅、即ち、制御棒が配置されていない側
の水ギャップの幅が同時に同量変化するときのものであ
る。これは、地震の水平振動の方向は一律ではないこと
を考慮して、最も反応度の変化が大きくなる状態、言い
換えると、制御棒と反対側の二辺部分の水ギャップ幅が
同時に同量変化したときを解析した。
This analysis result is obtained when the width of the water gap on the two sides opposite to the control rod, that is, the width of the water gap on the side where the control rod is not arranged, changes simultaneously by the same amount. This is due to the fact that the direction of the horizontal vibration of the earthquake is not uniform, and the change in the reactivity becomes the largest, in other words, the water gap width on the two sides opposite to the control rod changes simultaneously by the same amount We analyzed when we did.

【0017】また、地震によって炉心全体の体積が膨れ
る又は縮むことは考えられないため、水ギャップ全体の
面積は変化しないものとし、解析では制御棒と反対側の
水ギャップが拡大すると、同時に制御棒側の水ギャップ
が同量だけ縮小するとした。即ち、水ギャップ全体の面
積は変化しないものとした。
Further, since the volume of the entire core is not expected to expand or shrink due to the earthquake, the area of the entire water gap is not changed. In the analysis, when the water gap on the opposite side of the control rod is expanded, the control rod is simultaneously opened. The water gap on the side shrinks by the same amount. That is, the area of the entire water gap did not change.

【0018】図8より、燃焼度の大きさにかかわらず、
水ギャップ変化が大きくなればなるほど、核分裂反応が
増加して投入反応度が大きくなることがわかる。
FIG. 8 shows that regardless of the degree of burnup,
It can be seen that the greater the change in the water gap, the greater the fission reaction and the greater the input reactivity.

【0019】また、この投入反応度の増大は、燃料集合
体が有する燃料棒の行列数に依らず燃料集合体同士間の
水ギャップ幅の拡大量に応じているので、9行9列のD
格子炉心構造の燃料集合体に限らず、すべてのD格子炉
心構造の燃料集合体において発生するといえる。
The increase in the input reactivity depends on the expansion amount of the water gap width between the fuel assemblies regardless of the number of rows of fuel rods included in the fuel assemblies.
It can be said that this occurs not only in the fuel assemblies having the lattice core structure, but also in all the fuel assemblies having the D lattice core structure.

【0020】このような投入反応度の増大は、原子炉が
不要に停止(スクラム)する確率を高くする。例えば、
定格出力(100%)で運転されている原子炉におい
て、水平振動によって30セント程度の投入反応度が印
加された場合、即発跳躍近似を用いて中性子束の増加を
見積もると約140%のレベルとなる。
Such an increase in the input reactivity increases the probability that the reactor is unnecessarily shut down (scrum). For example,
In a reactor operating at the rated power (100%), when a throwing reactivity of about 30 cents is applied by horizontal vibration, the increase in neutron flux is estimated to be about 140% by using the quick jump approximation. Become.

【0021】この値は、通常の原子炉の中性子束増加に
よる自動スクラム機能の設定レベルである120%を越
えているので、自動スクラム機能が働いて原子炉を停止
させてしまい、従って、原子炉の運転の信頼性が低下し
てしまう。
Since this value exceeds the set level of the automatic scram function due to the increase of the neutron flux of the normal reactor, which is 120%, the automatic scram function operates to shut down the reactor. The operation reliability of the vehicle is reduced.

【0022】以上のことから、本発明は、中小規模の地
震の発生時に水平方向の振動により印加される投入反応
度を軽減して不要な原子炉停止(スクラム)に至る確率
を下げ、原子炉運転の信頼性を高めたD格子配列用の沸
騰水型原子炉用燃料集合体を得ることを目的とする。
From the above, the present invention reduces the probability of an unnecessary reactor shutdown (scram) by reducing the input reactivity applied by horizontal vibration when a small-to-medium-scale earthquake occurs, It is an object of the present invention to obtain a fuel assembly for a boiling water reactor for a D lattice arrangement with improved operation reliability.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項1の発明は、太径水チャンネルと、格子状に配列
された複数の燃料棒とを有し、 前記太径水チャンネル
は、前記格子配列中で前記燃料集合体の中心よりも制御
棒から遠い方向にずれた位置に配置され、 前記格子状配
列の最外周縁領域に配置された燃料棒のうち、前記制御
棒と反対側の二辺部分に配置された燃料棒の本数の75
%以上は、核分裂性物質の重量割合が全燃料棒中の最大
値よりも低い値の燃料物質からなるD格子配列の炉心構
造に用いる沸騰水型原子炉用燃料集合体において、 前記
太径水チャンネルと前記二辺部分との間の第1領域に配
置されたガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度が、前
記最外周縁領域のうちの制御棒に隣接する他の二辺部分
と前記太径水チャンネルとの間の第2領域に配置された
ガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度に比べて相対的
に高いことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object,
The invention according to claim 1 is arranged in a lattice shape with a large-diameter water channel.
A plurality of fuel rods, and the large-diameter water channel
Is more controlled than the center of the fuel assembly in the grid array.
Is arranged at a position displaced from the rod far direction, the grid-like distribution
Out of the fuel rods arranged in the outermost peripheral region of the row,
75 of the number of fuel rods arranged on the two sides opposite to the rod
% Or more indicates that the weight fraction of fissile material is
Core structure of D lattice array composed of fuel material of lower value
In a boiling water reactor fuel assembly for use in forming the
Arranged in the first area between the large-diameter water channel and the two sides.
Gadolinia concentration of the fuel rods containing gadolinia
Other two sides of the outermost peripheral area adjacent to the control rod
And in the second region between the large-diameter water channel and
Relative to gadolinia concentration of fuel rods containing gadolinia
It is characterized by being high .

【0024】即ち、請求項1の発明では、太径水チャン
ネルの配置を燃料集合体の格子状配列中の中心よりも制
御棒から遠い方向にずらした位置とすることにより、太
径水チャンネルと燃料集合体の外側の狭い方の水ギャッ
プとで挟まれた領域の中性子の減速能を高めて、熱中性
子とウランの核分裂反応とを活発にさせている。
In other words, according to the first aspect of the present invention, the large-diameter water channel is arranged at a position farther from the control rods than the center of the fuel assembly in the lattice-like arrangement, so that the large-diameter water channel can be disposed. The neutron moderation of the region sandwiched between the narrow water gap outside the fuel assembly is enhanced, and the thermal neutrons and the uranium fission reaction are activated.

【0025】それに加えて、燃料集合体の最外周縁領域
に配置された燃料棒のうち、前記制御棒と反対側の二辺
部分に配置された燃料棒は、その本数の75%以上を集
合体中の全燃料棒中の最高濃縮度よりも低レベルのもの
とすることにより、制御棒と反対側の水ギッャプ幅が水
平振動で増大した場合にもそれによる投入反応度の増大
を低く抑制するようにしている。
In addition, among the fuel rods arranged in the outermost peripheral region of the fuel assembly, the fuel rods arranged on the two sides opposite to the control rods collectively account for 75% or more of the number of fuel rods. By setting the enrichment level lower than the maximum enrichment of all fuel rods in the body, even if the width of the water gap on the opposite side of the control rod increases due to horizontal vibration, the increase in the input reactivity due to it will be suppressed low. I am trying to do it.

【0026】これにより、水ギャップ幅の変動による熱
中性子束の変化が、特に反制御棒側の二辺部分において
小さくなるので、集合体が水平振動しても投入反応度は
比較的低く抑えられる。そのため、中性子束が急増する
ことなく、自動スクラム機能の設定レベル(例えば、1
20%)を越えない程度に留まるので、原子炉の不要な
スクラム動作を防いで運転の信頼性を確保することがで
きる。
As a result, the change of the thermal neutron flux due to the fluctuation of the water gap width becomes small especially at the two sides on the side opposite to the control rod, so that the input reactivity can be suppressed to a relatively low level even if the assembly vibrates horizontally. . Therefore, the setting level of the automatic scram function (for example, 1
20%), it is possible to prevent unnecessary scram operation of the nuclear reactor and secure the reliability of operation.

【0027】ここで、請求項1の発明の燃料集合体にお
いて、中小規模の地震とほぼ同等の振動による集合体の
変位量と投入反応度との関係について、燃焼度が0GW
d/t、20GWd/t 、40GWd/t のそれぞれについて
調べた結果を図3に示す。
Here, in the fuel assembly according to the first aspect of the present invention, as for the relationship between the displacement of the assembly caused by vibration substantially equivalent to that of a small-to-medium-scale earthquake and the injection reactivity, the burn-up is 0 GW.
FIG. 3 shows the results of investigation on d / t, 20 GWd / t and 40 GWd / t.

【0028】尚、原子炉には燃焼度の異なる燃料集合体
が混在しており、平均取り出し燃焼度約45GWd/t で
1運転サイクルが約1年の連続運転を条件とした場合、
平衡炉心のサイクル初期の炉心平均燃焼度は約20GW
d/t 、サイクル末期の炉心平均燃焼度は約30GWd/t
となる。
It is to be noted that fuel assemblies having different burnups are mixed in the nuclear reactor, and when an average take-up burnup is about 45 GWd / t and one operation cycle is a continuous operation for about one year,
The average core burnup of the equilibrium core at the beginning of the cycle is about 20 GW
d / t, average core burnup at the end of the cycle is about 30 GWd / t
Becomes

【0029】図3と図8において、炉心平均の燃焼度の
範囲、即ち、約20GWd/t 〜30GWd/t の範囲に着
目して従来の燃料集合体と本発明の燃料集合体とを比較
すると、本発明の場合の反応度変化量は従来の場合の反
応度変化量の1/2程度に抑制されていることがわか
る。
3 and 8, a comparison is made between the conventional fuel assembly and the fuel assembly of the present invention by focusing on the range of the average burnup of the core, that is, the range of about 20 GWd / t to 30 GWd / t. It can be seen that the reactivity change in the case of the present invention is suppressed to about 1/2 of the reactivity change in the conventional case.

【0030】また、燃焼度の低い新燃料(図中の0GW
d/t )における相対的な反応度の低減量は、前述の約2
0GWd/t 〜30GWd/t の範囲のように1/2程度に
はなっていないが、燃焼初期はガドリニアの中性子吸収
効果があるために、反応度変化量の絶対値そのものは小
さい。従って、反応度変化量を炉心平均でみた時、本発
明の燃料集合体は従来の燃料集合体と比較して反応度変
化量が約1/2以下に小さくなると考えることができ
る。
Further, a new fuel having a low burnup (0 GW in the figure)
d / t), the relative reduction in reactivity is about 2
Although it is not reduced to about 1/2 as in the range of 0 GWd / t to 30 GWd / t, the absolute value of the change in reactivity itself is small at the beginning of combustion because of the gadolinia neutron absorption effect. Therefore, it can be considered that the fuel assembly of the present invention has a reactivity change smaller than about one half of the conventional fuel assembly when the reactivity change is viewed as a core average.

【0031】例えば、定格出力(100%)で運転され
ている原子炉に、中小規模の地震により水平振動が生じ
た場合、従来では反応度の増加が30セント程度であっ
たものが、本発明では15セント程度に留められる。従
って、即発跳躍近似を用いて中性子束の増加を見積もる
と中性子束の増加は約118%となり、これは通常の原
子炉の中性子束高による自動スクラム機能の設定レベル
の120%を越えないため、自動スクラム機能が無暗に
働くことなく、原子炉の不要な停止が回避される。
For example, when horizontal vibrations occur in a reactor operating at a rated output (100%) due to a small-to-medium-scale earthquake, the increase in reactivity was about 30 cents in the past, but the present invention Then it is only about 15 cents. Therefore, when the increase of the neutron flux is estimated using the quick jump approximation, the increase of the neutron flux becomes about 118%, which does not exceed 120% of the set level of the automatic scram function by the neutron flux of the normal reactor. Unnecessary shutdown of the reactor is avoided without the automatic scram function working in the dark.

【0032】尚、この場合、自動スクラム機能の設定レ
ベルの120%に相当する反応度の増加量は、即発跳躍
近似により算出すると約17セントとなる。従って、従
来の燃料集合体では、17セントの反応度の増加を与え
る規模の地震までが、自動スクラム機能が働かない限界
となる。
In this case, the amount of increase in the reactivity corresponding to 120% of the set level of the automatic scrum function is approximately 17 cents when calculated by the quick jump approximation. Therefore, the conventional fuel assembly is at a limit where the automatic scram function does not work up to an earthquake of a magnitude that provides an increase in reactivity of 17 cents.

【0033】請求項1の発明によれば、従来、自動スク
ラム機能が働かない限界であった17セントの反応度の
増加を与える規模の地震であっても、本発明の燃料集合
体に対しては半分の8.5セントの反応度しか与えず、
実質的な自動スクラム機能の非作動限界範囲が広くなっ
ているので、従来では不要な自動スクラム機能が働いて
いた規模の地震に対して、原子炉を無暗にスクラム動作
させることはなく、したがって原子炉運転の信頼性を向
上させることができる。
According to the first aspect of the present invention, even in the case of an earthquake of a magnitude giving a reactivity increase of 17 cents, which was the limit where the automatic scram function does not work conventionally, the fuel assembly of the present invention can be used. Gives only half of 8.5 cents of reactivity,
As the non-operational limit range of the substantial automatic scram function has been widened, the reactor will not be operated in the dark in the event of an earthquake of a scale where an unnecessary automatic scram function was conventionally operated, and The reliability of reactor operation can be improved.

【0034】このように、請求項1の発明の燃料集合体
は、中小規模の地震の発生時に水平方向の振動により制
御棒と反対側の狭い方の水ギャップ幅が拡大しても、そ
の領域における核分裂反応が急増しないので、結果とし
て印加される投入反応度が抑制されるため、不要な原子
炉の停止(スクラム)を避けることが可能となり、原子
炉運転の信頼性を高めることが可能である。
As described above, the fuel assembly according to the first aspect of the present invention can provide a fuel assembly having a small area even if the width of the narrow water gap on the opposite side to the control rod is widened due to horizontal vibration when a small-to-medium-scale earthquake occurs. Since the nuclear fission reaction does not increase rapidly, the applied reactivity is suppressed as a result, and unnecessary reactor shutdown (scram) can be avoided, and the reliability of reactor operation can be improved. is there.

【0035】更に、請求項1の発明は、前記二辺部分に
配置されたすべての燃料棒を、核分裂性物質の重量割合
が全燃料棒中の最大値よりも低い値の燃料物質で構成す
Further, according to the first aspect of the present invention , all the fuel rods arranged on the two side portions are made of a fuel material having a weight ratio of fissile material lower than the maximum value in all the fuel rods .
You .

【0036】即ち、燃料集合体の最外周縁領域に配置さ
れた燃料棒のうち、制御棒と反対側の二辺部分に配置さ
れた燃料棒の濃縮度レベルを、集合体の全燃料棒の最高
濃縮度よりも低レベルのものとすることにより、制御棒
と反対側の水ギャップ幅の増大による投入反応度の増大
を更に抑制している。
That is, among the fuel rods arranged in the outermost peripheral region of the fuel assembly, the enrichment levels of the fuel rods arranged on the two sides opposite to the control rods are determined by the enrichment level of all the fuel rods of the assembly. By making the level lower than the maximum enrichment, the increase in the input reactivity due to the increase in the water gap width on the side opposite to the control rod is further suppressed.

【0037】従って、実質的な自動スクラム機能の非作
動限界範囲が広くなり、原子炉運転の信頼性を更に一層
向上させることができる。
Therefore, the practical operation of the automatic scrum function is not performed.
The dynamic limit range is widened, and the reliability of reactor operation can be further improved.

【0038】上述の請求項1による沸騰水型原子炉用燃
料集合体は、太径水チャンネルの配置を燃料集合体の中
心よりも制御棒から遠い方向にずらした構成としている
ため、前記太径水チャンネルと前記二辺部分との間の第
1領域における熱中性子の減速能が高く、熱中性子とウ
ランの核分裂反応とが活発になるので、この領域に配置
したガドリニア入り燃料棒は、最外周縁領域のうちの制
御棒に隣接する他の二辺部分と前記太径水チャンネルと
の間の第2領域に配置されたガドリニア入り燃料棒より
も燃焼が促進されることとなる。
In the fuel assembly for a boiling water reactor according to the first aspect of the present invention, the arrangement of the large-diameter water channel is shifted in a direction farther from the control rod than the center of the fuel assembly. Since the moderating power of thermal neutrons in the first region between the water channel and the two side portions is high and the fission reaction of thermal neutrons and uranium becomes active, the gadolinia-containing fuel rods arranged in this region are the outermost. The combustion is promoted more than the gadolinia-containing fuel rod arranged in the second area between the other two sides of the peripheral area adjacent to the control rod and the large-diameter water channel.

【0039】そこで、更に、請求項1発明は、前記太径
水チャンネルと前記二辺部分との間の第1領域に配置さ
れたガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度を、前記最
外周縁領域のうちの制御棒に隣接する他の二辺部分と前
記太径水チャンネルとの間の第2領域に配置されたガド
リニア入り燃料棒のガドリニア濃度に比べて相対的に高
くしたことを特徴としている。
Therefore, the present invention further provides the gadolinia concentration of the gadolinia-containing fuel rod arranged in the first region between the large-diameter water channel and the two sides, and The gadolinia concentration of the gadolinia-containing fuel rod disposed in the second region between the other two sides adjacent to the control rod and the large-diameter water channel is relatively high.

【0040】ここで、本発明の燃料集合体において、す
べてのガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度を同じと
した場合の水ギャップ変化に対する反応度変化を表した
グラフを図4に示す。比較例として、従来の燃料集合体
おいて、すべてのガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃
度を同じとした場合の水ギャップ変化に対する反応度変
化を表したグラフを図9に示す。両図とも縦軸を投入反
応度(%ΔK)、横軸に燃焼度(GWd/t )とし、水ギ
ャップ幅変化が−0.5mm、+0.5mm、1.0m
m、1.5mmとなる4状態についてそれぞれ調べた。
Here, in the fuel assembly of the present invention, FIG. 4 is a graph showing the reactivity change with respect to the water gap change when the gadolinia concentration of all the gadolinia-containing fuel rods is the same. As a comparative example, FIG. 9 is a graph showing a change in reactivity with respect to a change in water gap when the gadolinia concentration of all gadolinia-containing fuel rods is the same in a conventional fuel assembly. In both figures, the vertical axis is the input reactivity (% ΔK), the horizontal axis is the burnup (GWd / t), and the water gap width change is -0.5 mm, +0.5 mm, 1.0 m
The four states of m and 1.5 mm were examined.

【0041】図4より、本発明の燃料集合体では燃焼度
10GWd/t 程度まではガドリニアの効果によって反応
が抑えられているので水ギャップ幅の変化に対する投入
反応度の大きさもあまり変化しないが、燃焼度10GW
d/t を越えると急に投入反応度の変化が少し大きくな
り、その後、燃焼度が15GWd/t 程度を越えると、再
び投入反応度の変化が徐々に少なくなっていき、いずれ
にしても全燃焼期間に亙って水ギャップ幅の変化に対す
る投入反応度の増大は有効に抑制されていることがわか
る。
FIG. 4 shows that in the fuel assembly of the present invention, the reaction is suppressed by the effect of gadolinia up to a burnup of about 10 GWd / t, so that the input reactivity with respect to the change of the water gap width does not change much. Burnup 10 GW
When the burnout exceeds 15 GWd / t, the change in the injection reactivity suddenly decreases a little again. It can be seen that the increase in the charging reactivity with respect to the change in the water gap width over the combustion period is effectively suppressed.

【0042】これに対して、従来の燃料集合体では、図
9に明らかなように燃焼初期から水ギャップの変化に対
する投入反応度が本発明の場合よりも少し高く、燃焼度
が10GWd/t 程度で投入反応度が最小値となる傾向を
示すが、燃焼度が10GWd/t を越えると水ギャップの
変化に対する投入反応度の急増が認められ、これは燃焼
度が40GWd/t 程度になるまで低下しないことがわか
る。
On the other hand, in the conventional fuel assembly, as apparent from FIG. 9, the input reactivity to the change of the water gap from the initial stage of combustion is slightly higher than that of the present invention, and the burnup is about 10 GWd / t. , The input reactivity tends to be the minimum value. However, when the burnup exceeds 10 GWd / t, a sharp increase in the input reactivity with respect to the change in the water gap is observed, which decreases until the burnup reaches about 40 GWd / t. It turns out that it does not.

【0043】ここで、全てのガドリニア入り燃料棒のガ
ドリニア濃度が同じとしたときの本発明の燃料集合体と
従来の燃料集合体の無限倍増率(反応度の絶対値)と、
燃焼度との関係を図5に示す。図5により、ガドリニア
の効果が消滅するのは、燃焼度10GWd/t 程度の時で
あることがわかる。
Here, the infinite doubling rate (absolute value of the reactivity) of the fuel assembly of the present invention and the conventional fuel assembly when all the gadolinia-containing fuel rods have the same gadolinia concentration,
FIG. 5 shows the relationship with the burnup. FIG. 5 shows that the gadolinia effect disappears when the burnup is about 10 GWd / t.

【0044】これら図4、図9及び図5により、ガドリ
ニアの効果が消滅する燃焼度10GWd/t 近傍において
は水ギャップ量の変化に対する投入反応度の変化量は、
本発明の場合も従来の場合も大差ないことがわかる。と
ころで、本発明の燃料集合体による場合は、従来と比べ
て前記第1領域で熱中性子が減速される確率が高いた
め、その分だけガドリニア入り燃料棒の燃焼が促進さ
れ、ガドリニアの効果が消滅する近傍の燃焼度でのガド
リニアの残留効果が小さい。このことは、図5の無限倍
増率、即ち、反応度のピーク値を見ると従来の燃料集合
体に比べて本発明の燃料集合体の方が高いことに現れて
いる。
According to FIGS. 4, 9 and 5, near the burnup of 10 GWd / t at which the gadolinia effect disappears, the change in the input reactivity with respect to the change in the water gap amount is as follows.
It can be seen that there is not much difference between the present invention and the conventional case. By the way, in the case of the fuel assembly of the present invention, since the probability of thermal neutrons being decelerated in the first region is higher than in the conventional case, the combustion of the gadolinia-containing fuel rod is promoted by that much, and the gadolinia effect disappears. The residual effect of gadolinia is small at the burnup near. This is apparent from the infinite doubling rate in FIG. 5, that is, the peak value of the reactivity, which is higher in the fuel assembly of the present invention than in the conventional fuel assembly.

【0045】従って、図5、図9より、水ギャップの拡
大は、燃料棒の核分裂を高めるにもかかわらず、熱中性
子が残留ガドリニアに吸収されることによる反応抑制効
果の存在を示していることがわかる。このことからも、
前記第1領域に配置されたガドリニア入り燃料棒のガド
リニア濃度を、前記第2領域に配置されたガドリニア入
り燃料棒のガドリニア濃度に比べて相対的に高いものと
することは、ガドニリアの中性子吸収効果が消滅する燃
焼度までの期間において制御棒と反対側の水ギャップが
増大した時の投入反応度の増加を抑制するという効果を
達成するのに有効である。
Therefore, from FIGS. 5 and 9, it can be seen from FIG. 5 and FIG. 9 that the expansion of the water gap has the effect of suppressing the reaction due to the absorption of thermal neutrons into the residual gadolinia, despite the increased fission of the fuel rods. I understand. From this,
The gadolinia concentration of the gadolinia-containing fuel rods arranged in the first region is made relatively higher than the gadolinia concentration of the gadolinia-containing fuel rods arranged in the second region. This is effective for achieving the effect of suppressing an increase in the input reactivity when the water gap on the side opposite to the control rod increases in the period up to the burnup in which disappears.

【0046】また、請求項2の発明は、請求項1の沸騰
水型原子炉用燃料集合体において、9行9列の燃料棒配
置と、少なくとも1本の太径水チャンネルとを有し、前
記太径水チャンネルを、前記燃料集合体の中心よりも制
御棒から遠い方向に1列1行分以上ずれた燃料棒複数本
分の領域内に配置したことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the fuel assembly for a boiling water reactor according to the first aspect , comprising a fuel rod arrangement of 9 rows and 9 columns and at least one large-diameter water channel. The large-diameter water channel is disposed in a region of a plurality of fuel rods, which is shifted by one or more rows and one row in a direction farther from the control rod than the center of the fuel assembly.

【0047】なお、以上述べたいずれの請求項にかかる
発明においても、用いる核分裂性物質はウランに限定さ
れるものではない。例えば、プルトニウムとウランを混
合した混合酸化物燃料(いわゆるMOX燃料)でも本発
明は同様の効果を奏する。この場合、以上の説明におけ
る濃縮度( 235Uの重量割合)は、核分裂性プルトニウ
ム同位体( 239Pu及び 241Pu)の重量割合である富
化度と読み換えればよい。
In any of the above-mentioned inventions, the fissile substance to be used is not limited to uranium. For example, the present invention has a similar effect even with a mixed oxide fuel in which plutonium and uranium are mixed (a so-called MOX fuel). In this case, the enrichment ( 235 U weight ratio) in the above description may be read as the enrichment which is the weight ratio of fissile plutonium isotopes ( 239 Pu and 241 Pu).

【0048】同様に、前記太径水チャンネルの断面形状
についても、太径の水チャンネルであれば、その断面形
状が円形や、矩形、楕円等であっても良く、特に限定さ
れるものではない。
Similarly, the cross-sectional shape of the large-diameter water channel is not particularly limited as long as it is a large-diameter water channel. .

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を更に詳
しく説明するが、すべての図において同一又は相当する
部分は同一の符号を付している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. In all the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals.

【0050】図1は、本発明による沸騰水型原子炉用燃
料集合体の一実施形態を示す説明図である。図1に示し
た燃料集合体は、9行9列の燃料棒配置を持ち、72本
の燃料棒1と1本の太径水チャンネルWとを有する平均
濃縮度約3.8wt% のものである。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a fuel assembly for a boiling water reactor according to the present invention. The fuel assembly shown in FIG. 1 has a fuel rod arrangement of 9 rows and 9 columns, and has an average enrichment of about 3.8 wt% having 72 fuel rods 1 and one large-diameter water channel W. is there.

【0051】この太径水チャンネルWは3行3列分の領
域に亙る大きさの矩形状の断面を持ち、格子状配列の中
央より1行1列分だけ制御棒4から離れる方向にずれた
位置に配置されている。また、燃料棒1の濃縮度レベル
は最高がレベル1、最低がレベル6の6段階となってい
る。
This large-diameter water channel W has a rectangular cross-section having a size of three rows and three columns, and is shifted away from the control rod 4 by one row and one column from the center of the lattice arrangement. Is located in the position. The enrichment levels of the fuel rods 1 are six levels, with the highest being level 1 and the lowest being level 6.

【0052】中性子の減速は、チャンネルボックス2の
全周に亙る水ギャップ側と燃料集合体内の太径水チャン
ネルW周囲とにおいて優勢であるので、この実施形態例
においては格子状配列の中央の3行3列分の領域に太径
水チャンネルを配置した燃料集合体と比較して制御棒4
が配置されていない水ギャップの二辺2a、2bと太径
水チャンネルWとの間の領域Dにおいて中性子の減速が
より促進される。
Since the neutron deceleration is predominant on the water gap side around the entire circumference of the channel box 2 and around the large diameter water channel W in the fuel assembly, in this embodiment, the center 3 of the grid-like arrangement is used. The control rod 4 is compared with the fuel assembly in which the large-diameter water channel is arranged in the region of three rows.
The neutron deceleration is further promoted in a region D between the two sides 2a and 2b of the water gap where no is disposed and the large-diameter water channel W.

【0053】本例において、太径水チャンネルWが比較
的広範囲に亙って前記二辺2a、2bに沿っているの
で、前記二辺2a、2bに対して広範囲に亙って熱中性
子とウランの核分裂反応を促進させている。そのため、
この例では、領域D内において前記二辺2a、2bに沿
って配置された燃料棒1の濃縮度レベルをレベル2以下
としている。
In the present embodiment, since the large-diameter water channel W extends along the two sides 2a and 2b over a relatively wide range, the thermal neutrons and uranium over a wide range with respect to the two sides 2a and 2b. Promotes the fission reaction. for that reason,
In this example, the enrichment level of the fuel rods 1 arranged along the two sides 2a and 2b in the region D is set to level 2 or less.

【0054】これにより、水ギャップ幅の変動による熱
中性子束の変化が、特に反制御棒側の二辺部分において
小さくなるので、反制御棒側の二辺部分に隣接する水ギ
ャップが地震などで拡大してもその部分ではあまり熱中
性子束が増加せず、逆に制御棒側の水ギャップが狭くな
ってその部分の反応が低下するので、全体としては中性
子束は自動スクラム機能の設定レベルの120%を越え
ない程度に留まり、これにより、自動スクラム機能が無
暗に働くことはなく、原子炉の不要なスクラム動作を防
ぐことが可能である。
As a result, the change of the thermal neutron flux due to the fluctuation of the water gap width becomes small particularly at the two sides of the anti-control rod side. Even if it expands, the thermal neutron flux does not increase much in that part, and conversely, the water gap on the control rod side becomes narrower and the reaction in that part decreases, so the neutron flux as a whole is at the set level of the automatic scram function. This does not exceed 120%, so that the automatic scram function does not work in the dark and unnecessary scram operation of the reactor can be prevented.

【0055】図2は、本発明による沸騰水型原子炉用燃
料集合体の別の実施形態を示す説明図である。図2に示
した燃料集合体は、9行9列の燃料棒配置を持ち、74
本の燃料棒1と2本の太径水ロッドW1、W2とを有す
る平均濃縮度約3.8wt% のものである。
FIG. 2 is an explanatory view showing another embodiment of the fuel assembly for a boiling water reactor according to the present invention. The fuel assembly shown in FIG. 2 has a fuel rod arrangement of 9 rows and 9 columns,
It has one fuel rod 1 and two large diameter water rods W1 and W2 and has an average enrichment of about 3.8 wt%.

【0056】これらの太径水ロッドW1、W2は、それ
ぞれ直径が燃料集合体内の燃料棒のほぼ2本分の寸法を
持ち、燃料集合体の制御棒に最も近い一角と制御棒と最
も離れた一角とを結ぶ対角線上に並んで配置されると共
に、この2本を1組とした場合の水ロッド中心位置が集
合体の中心から1行1列分制御棒4から離れる方向にず
れた位置に配置されている。また、燃料棒1の濃縮度レ
ベルは最高がレベル1、最低がレベル6の6段階となっ
ている。
Each of these large-diameter water rods W1 and W2 has a diameter substantially equal to the diameter of two fuel rods in the fuel assembly, and has one end closest to the control rod of the fuel assembly and the furthest from the control rod. The two rods are arranged side by side on a diagonal line connecting the corners, and the center position of the water rod when the two rods are set as a set is shifted from the center of the assembly in a direction away from the control rod 4 by one row and one column. Are located. The enrichment levels of the fuel rods 1 are six levels, with the highest being level 1 and the lowest being level 6.

【0057】この例では、太径水チャンネルの断面形状
が円形であるので、前記二辺2a、2bに対してロッド
の周面が平行対面しておらず、前述の図1に示した場合
ほど前記二辺2a、2bの広範囲に亙ってその影響を与
えていないが、従来のようにロッドを中心に配置した時
よりも前記領域Dに対して熱中性子とウランの核分裂反
応を促進させている。
In this example, since the cross-sectional shape of the large-diameter water channel is circular, the peripheral surface of the rod does not face the two sides 2a and 2b in parallel, and is not as large as the case shown in FIG. Although the influence is not exerted over a wide range of the two sides 2a and 2b, the fission reaction of thermal neutrons and uranium is promoted in the region D as compared with the conventional case where the rod is disposed at the center. I have.

【0058】更にこの例では、前記二辺2a、2bに沿
って配置された燃料棒1の濃縮度レベルについては集合
体中の全燃料棒中の最高濃縮度よりも低レベルのものが
その本数の75%以上となるように選択して配置する。
即ち、前記二辺2a、2bに沿って配置された燃料棒の
うち最高濃縮度の燃料棒の本数は25%以下となるよう
選択配置したものとする。
Further, in this example, the enrichment level of the fuel rods 1 arranged along the two sides 2a, 2b is lower than the highest enrichment level of all the fuel rods in the assembly. Is selected and arranged so as to be 75% or more of the above.
That is, it is assumed that the fuel rods having the highest enrichment among the fuel rods arranged along the two sides 2a and 2b are selectively arranged so that the number thereof is 25% or less.

【0059】尚、本発明は、図1及び図2で示したよう
な燃料集合体に限らず、例えば、太径水ロッドの断面形
状が楕円状や長方形状あるいはその他の異型断面形状で
あるような別の構成の燃料集合体にも応用できることは
言うまでもない。
The present invention is not limited to the fuel assembly as shown in FIGS. 1 and 2, and for example, the cross section of the large diameter water rod may be elliptical, rectangular or any other irregular cross section. It goes without saying that the present invention can be applied to a fuel assembly having another configuration.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、水ギャッ
プ幅の変動による熱中性子束の変化が特に反制御棒側の
二辺部分において小さいので、中小規模の地震による振
動で燃料集合体に揺れが生じても投入反応度が低く抑え
られる。そのため、中性子束があまり増加せず、自動ス
クラム機能の設定レベル(例えば、120%)を越えな
い程度に留まるので、自動スクラム機能が無暗に働くこ
とを防止し、原子炉の不要なスクラム動作を防ぐことが
できる。
As described above, according to the present invention, since the change of the thermal neutron flux due to the fluctuation of the water gap width is small especially at the two sides on the side opposite to the control rod, the fuel assembly is vibrated by a small-scale earthquake. , The input reactivity can be kept low. As a result, the neutron flux does not increase so much that the neutron flux does not exceed the set level of the automatic scram function (for example, 120%). Can be prevented.

【0061】また、実質的な自動スクラム機能の非作動
限界範囲を広くすることができ、従来では不要な自動ス
クラム機能が働いていた規模の地震に対しても、原子炉
が無暗にスクラム動作することがなく、原子炉運転の信
頼性を向上させることができる。
Further, the non-operation limit range of the substantial automatic scram function can be widened, and the reactor can operate the scram in a dark state even in the case of an earthquake of a scale where an unnecessary automatic scram function has conventionally been operated. And the reliability of the operation of the reactor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の一例であり、72本の燃料
棒と燃料集合体の中心よりも制御棒から遠い方向にずれ
た位置に配置された1本の太径水チャンネルWとを有す
る9行9列のD格子炉心構造に用いる燃料集合体の構成
を示す説明図である。
FIG. 1 is an example of an embodiment of the present invention, in which 72 fuel rods and one large-diameter water channel W arranged at a position farther from a control rod than a center of a fuel assembly are combined. It is explanatory drawing which shows the structure of the fuel assembly used for the 9-row 9-column D lattice core structure.

【図2】本発明の実施形態の別の一例であり、74本の
燃料棒と燃料集合体の中心よりも制御棒から遠い方向に
ずれた位置に配置された2本の太径水チャンネルWとを
有する9行9列のD格子炉心構造に用いる燃料集合体の
構成を示す説明図である。
FIG. 2 shows another example of the embodiment of the present invention, in which 74 large fuel channels and two large-diameter water channels W are arranged in positions farther from the control rods than the center of the fuel assembly. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel assembly used in a 9-row, 9-column D lattice core structure having

【図3】本発明による燃料集合体について、中小規模の
地震とほぼ同等の振動による集合体の変位量と反応度の
増加量(投入反応度)との関係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of displacement of a fuel assembly and the increase in reactivity (input reactivity) due to vibration substantially equivalent to that of a small-to-medium-scale earthquake for a fuel assembly according to the present invention.

【図4】全てのガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度
を同じとした場合の本発明による燃料集合体の水ギャッ
プ変化に対する反応度変化を表した線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change in reactivity of a fuel assembly according to the present invention with respect to a change in water gap when the gadolinia concentration of all gadolinia-containing fuel rods is the same.

【図5】全てのガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度
を同じとしたときの本発明による燃料集合体と従来の燃
料集合体について、無限倍増率(反応度の絶対値)と燃
焼度との関係を示す線図である。
FIG. 5 shows the relationship between the infinite doubling rate (absolute value of the reactivity) and the burnup of the fuel assembly according to the present invention and the conventional fuel assembly when the gadolinia concentration of all gadolinia-containing fuel rods is the same. FIG.

【図6】62本の燃料棒と燃料集合体の中央領域に対称
配置された2本の太径水チャンネルWとを有する8行8
列の燃料集合体を用いたC格子炉心構造(a図)とD格
子炉心構造(b図)との要部の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 6 shows eight rows and eight rows having 62 fuel rods and two large-diameter water channels W symmetrically arranged in the central region of the fuel assembly.
It is explanatory drawing which shows the structure of the principal part of the C lattice core structure (a) and the D lattice core structure (b) which used the fuel assembly of a row.

【図7】72本の燃料棒と燃料集合体の中央領域に対称
配置された2本の太径水チャンネルWとを有する9行9
列の従来の燃料集合体について、C格子炉心構造に用い
られる場合(a図)とD格子炉心構造に用いられる場合
(b図)とのそれぞれの燃料棒の濃縮度分布を示した説
明図である。
FIG. 7 shows a 9-row 9 having 72 fuel rods and two large-diameter water channels W symmetrically arranged in the central region of the fuel assembly.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing enrichment distributions of fuel rods of a conventional fuel assembly in a row when used in a C-lattice core structure (FIG. 7A) and when used in a D-lattice core structure (FIG. 7B). is there.

【図8】従来の燃料集合体について、中小規模の地震と
ほぼ同等の振動による集合体の変位量と反応度の増加量
(投入反応度)との関係を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the amount of displacement of a fuel assembly and the increase in reactivity (input reactivity) due to vibration substantially equivalent to a small-to-medium-scale earthquake, for a conventional fuel assembly.

【図9】全てのガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度
を同じとした場合の従来の燃料集合体の水ギャップ変化
に対する反応度変化を表した線図である。
FIG. 9 is a diagram showing a change in reactivity of a conventional fuel assembly with respect to a change in water gap when all gadolinia-containing fuel rods have the same gadolinia concentration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料棒 2 チャンネルボックス 3 ガドリニア入り燃料棒 4 制御棒 W,W1,W2 太径水チャンネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel rod 2 Channel box 3 Fuel rod containing gadolinia 4 Control rod W, W1, W2 Large diameter water channel

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/30 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G21C 3/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 太径水チャンネルと、格子状に配列され
た複数の燃料棒とを有し、 前記太径水チャンネルは、前記格子配列中で前記燃料集
合体の中心よりも制御棒から遠い方向にずれた位置に配
置され、 前記格子状配列の最外周縁領域に配置された燃料棒のう
ち、前記制御棒と反対側の二辺部分に配置された燃料棒
の本数の75%以上は、核分裂性物質の重量割合が全燃
料棒中の最大値よりも低い値の燃料物質からなるD格子
配列の炉心構造に用いる沸騰水型原子炉用燃料集合体に
おいて、 前記太径水チャンネルと前記二辺部分との間の第1領域
に配置されたガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度
が、前記最外周縁領域のうちの制御棒に隣接する他の二
辺部分と前記太径水チャンネルとの間の第2領域に配置
されたガドリニア入り燃料棒のガドリニア濃度に比べて
相対的に高い ことを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集
合体。
1. A large-diameter water channel and are arranged in a grid.
A plurality of fuel rods, wherein the large-diameter water channel includes
Positioned farther away from the control rod than the center of
Is location, the fuel rods disposed in the outermost peripheral edge region of said lattice array
That is, fuel rods disposed on two sides opposite to the control rod
More than 75% of the number of fissile
D grid consisting of fuel material with a value lower than the maximum value in the rod
For boiling water reactor fuel assemblies used in array core structures
A first region between the large-diameter water channel and the two sides.
Concentration of gadolinia-filled fuel rods located at
Is the other outermost peripheral region adjacent to the control rod.
Arranged in a second area between a side portion and the large-diameter water channel
Gadolinia concentration of the fuel rod containing gadolinia
A fuel assembly for a boiling water reactor, which is relatively high .
【請求項2】 9行9列の燃料棒配置と、少なくとも1
本の太径水チャンネルとを有し、 前記太径水チャンネルは、前記燃料集合体の中心よりも
制御棒から遠い方向に1列1行分以上ずれた燃料棒複数
本分の領域内に配置されている ことを特徴とする請求項
1に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
2. A 9 × 9 fuel rod arrangement with at least one
And a large-diameter water channel, wherein the large-diameter water channel is located closer to the center of the fuel assembly.
Multiple fuel rods that are shifted more than one row and one row away from the control rods
2. The fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1, wherein the fuel assembly is disposed in a main area .
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