JP3318210B2 - MOX fuel assembly and core - Google Patents

MOX fuel assembly and core

Info

Publication number
JP3318210B2
JP3318210B2 JP22636496A JP22636496A JP3318210B2 JP 3318210 B2 JP3318210 B2 JP 3318210B2 JP 22636496 A JP22636496 A JP 22636496A JP 22636496 A JP22636496 A JP 22636496A JP 3318210 B2 JP3318210 B2 JP 3318210B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
mox
fuel assembly
region
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22636496A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1068789A (en
Inventor
肇男 青山
秀充 嶋田
邦和 金戸
定幸 井筒
聡志 藤田
淳一 小山
貞夫 内川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP22636496A priority Critical patent/JP3318210B2/en
Publication of JPH1068789A publication Critical patent/JPH1068789A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3318210B2 publication Critical patent/JP3318210B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉の
炉心に装荷されるウランとプルトニウムの混合酸化物
(MOX)燃料棒を有するMOX燃料集合体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOX fuel assembly having a mixed oxide (MOX) fuel rod of uranium and plutonium loaded in a core of a boiling water reactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、沸騰水型原子炉の炉心において
は、所定の期間(1サイクル)運転を実施した後原子炉
が停止され、装荷された燃料の一部が取り出されて新し
い燃料と交換される。通常、交換される燃料の数は、炉
心全体の1/4〜1/3程度である。一度装荷された燃
料は、炉心から取り出されるまでに3〜4サイクルの期
間炉内に滞在する。
2. Description of the Related Art Generally, in a core of a boiling water reactor, the reactor is shut down after a predetermined period (one cycle) of operation, and a part of loaded fuel is taken out and replaced with new fuel. Is done. Usually, the number of fuels to be exchanged is about 1/4 to 1/3 of the whole core. Once loaded, the fuel stays in the furnace for a period of 3-4 cycles before being removed from the core.

【0003】各運転サイクルで交換される燃料の数が一
定である炉心を平衡炉心といい、滞在期間に応じて燃焼
度の異なる燃料が炉内に滞在する。一方、新燃料だけか
ら構成される初装荷炉心においては、はじめの1サイク
ルの間運転を実施した後、燃料の一部が取り出されて新
燃料と交換される。第1サイクル後に取り出される燃料
は、平衡炉心の燃料に比べて燃焼度が低く、発生エネル
ギーが小さい。このため、一般に初装荷炉心において
は、炉内滞在期間に応じてウラン濃縮度を変えた複数の
燃料からなる構成が採用され、燃料経済性の向上が計ら
れている。
[0003] A core in which the number of fuels exchanged in each operation cycle is constant is called an equilibrium core, and fuels having different burnups stay in the furnace in accordance with the stay period. On the other hand, in the initially loaded core composed only of new fuel, after operation is performed for the first cycle, a part of the fuel is taken out and replaced with new fuel. The fuel taken out after the first cycle has lower burnup and lower energy generation than the fuel in the equilibrium core. For this reason, the initially loaded core generally employs a configuration including a plurality of fuels with different uranium enrichments depending on the length of stay in the furnace, thereby improving fuel economy.

【0004】このような初装荷炉心に関する従来技術と
して、例えば、特開平5−249270 号公報がある。同公報
には、燃料集合体の平均濃縮度が3.4 重量%の高濃縮
度燃料,2.3重量%の中濃縮度燃料、及び1.1重量%
の低濃縮度燃料を装荷した炉心が記載されている。ま
た、平均濃縮度の低い燃料集合体から順に炉心から取り
出し、平均濃縮度の高い燃料集合体ほど炉内に長く滞在
させることが記載されている。
[0004] As a prior art relating to such an initially loaded core, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-249270. The publication discloses a high enrichment fuel with an average enrichment of 3.4% by weight of fuel assemblies, a medium enrichment fuel of 2.3% by weight, and a 1.1% by weight of a fuel assembly.
A low-enriched fuel core is described. It also describes that fuel assemblies with lower average enrichment are taken out of the core in order, and fuel assemblies with higher average enrichment stay longer in the furnace.

【0005】一方、日本では、MOX燃料を軽水炉に利
用することが計画されている。図2に示すように、熱中
性子領域や共鳴吸収領域において、プルトニウムの中性
子吸収断面積は大きい。同図のように、MOX燃料に含
まれるプルトニウムは、ウランと比べて中性子を吸収し
易い。MOX燃料を用いる場合、従来から、この特徴を
考慮した設計がされている。MOX燃料においても、燃
料経済性を向上させるためには、プルトニウム富化度を
高めることによる高燃焼度化が有効である。この場合、
上記したMOX燃料とウラン燃料の中性子の吸収特性の
差は大きくなる。
On the other hand, in Japan, it is planned to use MOX fuel for light water reactors. As shown in FIG. 2, the neutron absorption cross section of plutonium is large in the thermal neutron region and the resonance absorption region. As shown in the figure, plutonium contained in MOX fuel is easier to absorb neutrons than uranium. In the case of using MOX fuel, a design has conventionally been made in consideration of this feature. For MOX fuel, it is effective to increase the burnup by increasing the plutonium enrichment in order to improve fuel economy. in this case,
The difference between the neutron absorption characteristics of the MOX fuel and the uranium fuel described above increases.

【0006】特に、前述したような平均濃縮度の異なる
複数の燃料集合体を初装荷炉心に装荷する場合、低濃縮
ウラン燃料とMOX燃料の核特性の差が大きくなる。核
特性の差が大きい燃料集合体が隣接する場合、隣接する
燃料集合体の中性子スペクトルが異なるので、中性子の
やり取りが生じる。このため、運転サイクル初期の熱的
余裕(最大線出力密度,最小限界出力比)の改善が課題
とされていた。
In particular, when a plurality of fuel assemblies having different average enrichments as described above are loaded in the initially loaded core, the difference in nuclear properties between the low-enriched uranium fuel and the MOX fuel increases. When fuel assemblies having a large difference in nuclear properties are adjacent to each other, neutron exchange occurs because the neutron spectra of adjacent fuel assemblies are different. For this reason, improvement of the thermal margin (maximum linear power density, minimum critical power ratio) at the beginning of the operation cycle has been a challenge.

【0007】この熱的余裕を改善する従来技術として
は、水ロッドの数又はプルトニウム富化度の種類を増加
して、局所出力ピーキングを減少する方法がある。しか
し、前者は燃料装荷量を減少させ、後者は製造コストを
増加させる。
Prior art techniques for improving this thermal margin include increasing the number of water rods or types of plutonium enrichment to reduce local output peaking. However, the former reduces fuel loading and the latter increases manufacturing costs.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、MO
X燃料集合体とウラン燃料集合体が炉心に混在した場合
でも、熱的余裕を改善できるMOX燃料集合体及び炉心
を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an MO
An object of the present invention is to provide a MOX fuel assembly and a core that can improve the thermal margin even when the X fuel assembly and the uranium fuel assembly are mixed in the core.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】 本発明のMOX燃料集合
体は、 可燃性毒物入り燃料棒の可燃性毒物が充填された
領域の平均のウラン濃縮度Uと、MOX燃料棒の平均の
核分裂性プルトニウム富化度Eとが、U/E≧1.3 の
関係を満足するように構成する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The MOX fuel assembly of the present invention
The body has an average uranium enrichment U of the burnable poison-filled region of the burnable poisoned fuel rod and an average fissile plutonium enrichment E of the MOX fuel rod of U / E ≧ 1.3. Is configured to satisfy the relationship of

【0012】[0012]

【0013】燃料集合体設計において熱的余裕を増大さ
せるためには、(1) 注目している燃料棒の出力ピーキン
グ(局所出力ピーキング)を低減すること、さらに、(2)
注目している燃料棒の周辺の燃料棒の出力ピーキングを
低減することが有効である。
In order to increase the thermal margin in the fuel assembly design, (1) reducing the output peaking (local output peaking) of the fuel rod of interest, and (2)
It is effective to reduce the output peaking of the fuel rods around the fuel rod of interest.

【0014】以下、本願発明者らによる解析結果に基づ
いて、図3〜図5を用いて、本発明の作用を説明する。
The operation of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 5 based on the results of analysis by the present inventors.

【0015】核特性の異なる燃料集合体が混在した炉心
において、注目している燃料棒が燃料集合体の最外周に
ある場合、その局所出力ピーキングは、燃料集合体内の
富化度分布とともに、隣接した燃料集合体の種類により
決定される。初装荷炉心においてコントロールセルに装
荷される低濃縮度燃料集合体と隣接した場合を想定し、
MOX燃料集合体の局所出力ピーキングとB/A比
(A:最外層領域のMOX燃料棒平均の核分裂性プルト
ニウム富化度,B:内層領域のMOX燃料棒平均の核分
裂性プルトニウム富化度)との関係を求めた解析例を図
3に示す。図より燃料寿命初期(BOL)の局所出力ピ
ーキングを燃料寿命末期(EOL)の1.1以下とするに
は、B/Aを2.2 以上とすることが有効である。上記
の局所出力ピーキング比を1.1 以下にすることで、燃
焼を通じて熱的余裕を向上することが可能となる。
In a core in which fuel assemblies having different nuclear characteristics coexist, if the fuel rod of interest is located at the outermost periphery of the fuel assembly, the local power peaking is determined by the distribution of enrichment in the fuel assembly and adjacent fuel rods. It is determined by the type of the fuel assembly. Assuming the case where it is adjacent to the low-enrichment fuel assembly loaded in the control cell in the first loading core,
Local power peaking and B / A ratio of MOX fuel assembly (A: average fissionable plutonium enrichment of MOX fuel rod in outermost layer region, B: average fissile plutonium enrichment of MOX fuel rod in innermost region) FIG. 3 shows an analysis example in which the relationship is obtained. From the figure, it is effective to set B / A to 2.2 or more in order to make the local output peaking at the early fuel life (BOL) 1.1 or less at the end of fuel life (EOL). By setting the local output peaking ratio to 1.1 or less, it is possible to improve the thermal margin through combustion.

【0016】図4は、コントロールセルに装荷される低
濃縮度燃料集合体に隣接したMOX燃料集合体におい
て、富化度分布を一様とした場合の(低濃縮度に面し
た)最外層領域の局所出力ピーキングの解析例である。
出力の最も高いコーナー部燃料棒は、最外層領域平均の
2倍以上の出力ピーキングとなっている。したがって、
最外層領域内での局所出力ピーキングを平坦化するため
には、C/A比(A:最外層領域のMOX燃料棒平均の
核分裂性プルトニウム富化度,C:コーナー部燃料棒平
均の核分裂性プルトニウム富化度)を0.5 以下とする
ことが有効である。これは、MOX燃料集合体内での富
化度分布差を拡大することに相当しており、D/C比
(D:燃料集合体のMOX燃料棒のうち最大の核分裂性
プルトニウム富化度,C:コーナー部燃料棒平均の核分
裂性プルトニウム富化度)を4.5 以上とすることが有
効である。
FIG. 4 shows the outermost layer region (facing low enrichment) when the enrichment distribution is uniform in the MOX fuel assembly adjacent to the low enrichment fuel assembly loaded in the control cell. 7 is an example of analysis of local output peaking of FIG.
The corner fuel rod with the highest output has output peaking twice or more the average of the outermost layer region. Therefore,
In order to flatten the local power peaking in the outermost layer region, the C / A ratio (A: the average fissionable plutonium enrichment of the MOX fuel rods in the outermost region, C: the fissile average of the fuel rods in the corner region) It is effective to set the plutonium enrichment to 0.5 or less. This corresponds to enlarging the enrichment distribution difference in the MOX fuel assembly, and the D / C ratio (D: the largest fissile plutonium enrichment of the MOX fuel rods of the fuel assembly, C : Average fissile plutonium enrichment in the corner fuel rods) is 4.5 or more.

【0017】MOX燃料集合体には余剰反応度を制御す
るため、可燃性毒物とウランが充填された可燃性毒物燃
料棒が配置されている。可燃性毒物が燃焼後の局所出力
ピーキングを減少させるためには、可燃性毒物棒とMO
X燃料棒の出力を同等にする必要がある。軽水炉のスペ
クトルでは、MOX燃料は同じ核分裂性物質重量割合を
有するウラン燃料より熱群の核分裂断面積が30%以上
となる。したがって、可燃性毒物棒とMOX燃料棒の出
力を同等にするためには、可燃性毒物燃料棒の可燃性毒
物を有する領域の平均ウラン濃縮度をMOX燃料棒の平
均の核分裂性プルトニウム富化度の1.3 以上とするこ
とが有効である。
In the MOX fuel assembly, a burnable poison fuel rod filled with burnable poison and uranium is disposed to control the excess reactivity. For burnable poisons to reduce local power peaking after combustion, burnable poison rods and MO
It is necessary to make the output of the X fuel rod equal. In the spectrum of the light water reactor, the MOX fuel has a fission cross section of 30% or more of the heat group as compared with the uranium fuel having the same fissile material weight ratio. Therefore, in order to equalize the output of the burnable poison rod and the MOX fuel rod, the average uranium enrichment of the burnable poison fuel rod in the region having the burnable poison is determined by the average fissile plutonium enrichment of the MOX fuel rod. It is effective to set 1.3 or more.

【0018】MOX燃料集合体が、初装荷炉心において
コントロールセル1に装荷される低濃縮度燃料集合体2
と隣接した場合を図5に示している。隣接する低濃縮燃
料の影響を最も強く受けるのは、MOX燃料集合体を制
御棒3と平行な十字で4等分したとき、制御棒の一翼の
みに隣接する領域(X)である。富化度分布の対称性を
崩さず、この領域の熱的余裕を向上するためには、最外
層領域(X領域)に隣接する2層目領域の局所出力ピー
キングを低減することが有効である。具体的には、2層
目に配置される前記可燃性毒物燃料棒本数を、(制御棒
の一翼のみに隣接する領域)>(左記以外の領域)とす
ることが有効である。
The MOX fuel assembly is loaded into the control cell 1 in the initially loaded core.
5 is shown in FIG. The region (X) adjacent to only one wing of the control rod when the MOX fuel assembly is divided into four equal parts by a cross parallel to the control rod 3 is most strongly affected by the adjacent low enrichment fuel. In order to improve the thermal margin of this area without breaking the symmetry of the enrichment distribution, it is effective to reduce the local output peaking of the second layer area adjacent to the outermost layer area (X area). . Specifically, it is effective that the number of the burnable poison fuel rods arranged in the second layer is (region adjacent to only one wing of the control rod)> (region other than the one on the left).

【0019】なお、以上の説明は、燃料棒の格子配列数
を従来の8×8とした場合を取り上げたが、より高燃焼
度化に適した9×9,10×10等、格子配列数を増加
させた燃料集合体に対しても同様である。
In the above description, the case where the number of grids of fuel rods is 8 × 8 in the related art is taken up. However, the number of grids such as 9 × 9, 10 × 10, etc., which is more suitable for higher burnup, is taken. The same applies to a fuel assembly with increased.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面によ
り詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】(実施例1)本発明の第1の実施例は、M
OX炉心の燃料集合体として図1に示した燃料集合体を
用いたものである。燃料集合体4は、8×8の格子状に
配列された燃料棒と、中央部の1本の太径ウォーターロ
ッド5と、これら燃料棒,ウォーターロッドを取り囲む
チャンネルボックス6から構成されている。燃料棒に示
す番号は富化度の違いを示しており、次のとおりであ
る。MOX燃料棒7,8,9,10の核分裂性Pu富化
度は、それぞれ5.4wt%,2.8wt%,2.1wt
%,1.1wt%であり、燃料棒60本のうち12本が、
ウラン濃縮度4.5 wt%の可燃性毒物燃料棒11であ
る。したがって、この集合体のBは5.4、Aは2.36
であり、B/Aは2.29となっている。また、Cは1.
1、Dは5.4 であり、C/Aは0.47、D/Cは4.
9となっている。
(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention
The fuel assembly of the OX core uses the fuel assembly shown in FIG. The fuel assembly 4 includes fuel rods arranged in an 8 × 8 grid, a single large-diameter water rod 5 at the center, and a channel box 6 surrounding these fuel rods and the water rod. The numbers shown on the fuel rods indicate the differences in the enrichment levels and are as follows. The fissionable Pu enrichment of the MOX fuel rods 7, 8, 9, 10 is 5.4 wt%, 2.8 wt%, 2.1 wt%, respectively.
%, 1.1 wt%, and 12 of the 60 fuel rods
This is a burnable poison fuel rod 11 having a uranium enrichment of 4.5 wt%. Therefore, B of this aggregate is 5.4 and A is 2.36.
And B / A is 2.29. C is 1.
1, D is 5.4, C / A is 0.47, D / C is 4.
It is 9.

【0022】その結果、本実施例をコントロールセルに
装荷されるウラン濃縮度1.5wt%程度の低濃縮度燃料
集合体に隣接配置しても、運転サイクル初期の局所出力
ピーキングを低減でき、運転サイクルを通じて熱的余裕
を確保することができる。
As a result, even if the present embodiment is disposed adjacent to a low-enrichment fuel assembly with a uranium enrichment of about 1.5 wt% loaded in the control cell, local output peaking at the beginning of an operation cycle can be reduced, and Thermal margin can be secured throughout the cycle.

【0023】(実施例2)本発明の第2の実施例は、M
OX炉心の燃料集合体として図6に示した燃料集合体を
用いたものである。燃料集合体14は、実施例1と同様
8×8の格子状に配列された燃料棒と、中央部の1本の
太径ウォーターロッド15と、これら燃料棒,ウォータ
ーロッドを取り囲むチャンネルボックス16から構成さ
れている。燃料棒に示す番号は富化度の違いを示してお
り、次のとおりである。MOX燃料棒17,18,1
9,20の核分裂性Pu富化度は、それぞれ5.5wt
%,3.0wt%,2.1wt%,1.2wt%であり、燃
料棒60本のうち12本が、ウラン濃縮度4.9 wt%
の可燃性毒物燃料棒21である。したがって、この集合
体のBは5.5、Aは2.23であり、B/Aは2.40
となっている。また、Cは1.2、Dは5.5であり、C
/Aは0.5、D/Cは4.6となっている。また、Uは
4.9、Eは3.6であり、U/Eは1.36となってい
る。
(Embodiment 2) The second embodiment of the present invention
The fuel assembly of the OX core uses the fuel assembly shown in FIG. The fuel assembly 14 is composed of fuel rods arranged in an 8 × 8 grid, a single large-diameter water rod 15 at the center, and a channel box 16 surrounding these fuel rods and water rods as in the first embodiment. It is configured. The numbers shown on the fuel rods indicate the differences in the enrichment levels and are as follows. MOX fuel rods 17, 18, 1
The fissionable Pu enrichment of 9,20 is 5.5 wt.
%, 3.0 wt%, 2.1 wt%, and 1.2 wt%, and 12 of the 60 fuel rods have uranium enrichment of 4.9 wt%.
The burnable poison fuel rod 21 of FIG. Therefore, B of this aggregate is 5.5, A is 2.23, and B / A is 2.40.
It has become. C is 1.2, D is 5.5, and C
/ A is 0.5 and D / C is 4.6. U is 4.9, E is 3.6, and U / E is 1.36.

【0024】本実施例でも、実施例1同様、運転サイク
ルを通じて熱的余裕を確保することができる。本実施例
では、可燃性毒物燃料のウラン濃縮度を実施例1から
0.5wt%高めた結果、燃料集合体の最外周以外の核
分裂性Pu富化度を5.5wt%としても、燃料寿命末期
の局所出力ピーキングを実施例1と同等にできる。その
結果、燃料寿命初期の局所出力ピーキングを実施例1よ
りさらに2%低減できる。
In this embodiment, as in the first embodiment, a thermal margin can be secured throughout the operation cycle. In this embodiment, as a result of increasing the uranium enrichment of the burnable poison fuel by 0.5 wt% from the embodiment 1, even if the enrichment of fissionable Pu other than the outermost periphery of the fuel assembly is 5.5 wt%, the fuel life is increased. Local output peaking at the last stage can be made equivalent to that of the first embodiment. As a result, the local output peaking at the beginning of the fuel life can be further reduced by 2% compared to the first embodiment.

【0025】(実施例3)本発明の第3の実施例は、M
OX炉心の燃料集合体として図7に示した燃料集合体を
用いたものである。燃料集合体24は、実施例1と同様
8×8の格子状に配列された燃料棒と、中央部の1本の
太径ウォーターロッド25と、これら燃料棒,ウォータ
ーロッドを取り囲むチャンネルボックス26から構成さ
れている。燃料棒に示す番号は富化度の違いを示してお
り、次のとおりである。MOX燃料棒27,28,2
9,30の核分裂性Pu富化度は、それぞれ5.4wt
%,2.8wt%,2.0wt%,1.1wt%であり、燃
料棒60本のうち12本が、ウラン濃縮度4.9 wt%
の可燃性毒物燃料棒21である。したがって、この集合
体のBは5.4、Aは2.33であり、B/Aは2.32
となっている。また、Cは1.1、Dは5.4であり、C
/Aは0.47、D/Cは4.9となっている。また、U
は4.9、Eは3.6であり、U/Eは1.36となって
いる。
(Embodiment 3) The third embodiment of the present invention
The fuel assembly shown in FIG. 7 is used as the fuel assembly of the OX core. The fuel assembly 24 includes fuel rods arranged in an 8 × 8 lattice, a single large-diameter water rod 25 at the center, and a channel box 26 surrounding these fuel rods and water rods, as in the first embodiment. It is configured. The numbers shown on the fuel rods indicate the differences in the enrichment levels and are as follows. MOX fuel rods 27, 28, 2
The fissionable Pu enrichment of 9,30 is 5.4 wt.
%, 2.8 wt%, 2.0 wt% and 1.1 wt%, and 12 of the 60 fuel rods have uranium enrichment of 4.9 wt%.
The burnable poison fuel rod 21 of FIG. Therefore, B of this aggregate is 5.4, A is 2.33, and B / A is 2.32.
It has become. C is 1.1, D is 5.4, and C
/ A is 0.47 and D / C is 4.9. Also, U
Is 4.9, E is 3.6, and U / E is 1.36.

【0026】本実施例でも、実施例1同様、運転サイク
ルを通じて熱的余裕を確保することができる。さらに、
本実施例では、MOX燃料集合体を制御棒3と平行な十
字で4等分したとき、制御棒の一翼のみに隣接する領域
(X)の2層目領域に配置される可燃性毒物燃料棒本数
が2本、それ以外の領域のそれが1本と、(制御棒の一
翼のみに隣接する領域)>(左記以外の領域)の関係を
満足している。局所出力ピーキングが厳しくなる領域X
の最外層燃料棒の出力を低く抑えることができる。その
結果、燃料寿命初期の最小限界出力比を実施例1よりさ
らに2%増大できる。
In this embodiment, as in the first embodiment, a thermal margin can be secured throughout the operation cycle. further,
In the present embodiment, when the MOX fuel assembly is divided into four equal parts by a cross parallel to the control rod 3, the burnable poison fuel rod arranged in the second layer area of the area (X) adjacent to only one wing of the control rod The number is two, and one in the other area satisfies the relationship of (area adjacent to only one wing of the control rod)> (area other than the one on the left). Region X where local output peaking becomes severe
The output of the outermost fuel rod can be kept low. As a result, the minimum limit power ratio at the beginning of the fuel life can be further increased by 2% compared to the first embodiment.

【0027】(実施例4)本発明の第4の実施例を図8
に示す。燃料集合体34は、9×9の格子状に配列され
た燃料棒と、中央部の2本の太径ウォーターロッド35
と、これらの燃料棒,ウォーターロッドを取り囲むチャ
ンネルボックス36から構成されている。実施例1と同
様に富化度分布を決めることで、実施例1と同様の効果
を得ることができる。また、この場合には9×9の格子
としたことで平均線出力密度が減少するので、線出力密
度がさらに改善される効果が得られる。
(Embodiment 4) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
Shown in The fuel assembly 34 includes fuel rods arranged in a 9 × 9 lattice and two large-diameter water rods 35 at the center.
And a channel box 36 surrounding these fuel rods and water rods. By determining the enrichment distribution in the same manner as in the first embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In this case, since the average linear output density is reduced by using a 9 × 9 grid, an effect of further improving the linear output density can be obtained.

【0028】さらに、本発明の別の燃料集合体構成を図
9に示す。燃料集合体44は、9×9の格子状に配列さ
れた燃料棒と、中央部の1本の角管型ウォーターロッド
45と、これら燃料棒,ウォーターロッドを取り囲むチ
ャンネルボックス46から構成されている。実施例1と
同様の富化度分布とすることで、実施例1と同様の効果
を得ることができる。また、本実施例では、水ロッド領
域が増大したことで、ボイド係数が改善する効果が得ら
れる。
FIG. 9 shows another fuel assembly configuration of the present invention. The fuel assembly 44 is composed of fuel rods arranged in a 9 × 9 grid, a single square tubular water rod 45 at the center, and a channel box 46 surrounding these fuel rods and the water rod. . By making the enrichment degree distribution similar to that of the first embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In this embodiment, the effect of improving the void coefficient can be obtained by increasing the water rod region.

【0029】(実施例5)実施例1〜実施例4に示した
MOX燃料集合体は、炉心内に少なくとも1体以上装荷
することで、熱的余裕改善の効果が得られる。しかし、
炉心内で出力の高い最外周部より内側の領域、特に、低
濃縮ウラン燃料集合体で構成されたコントロールセルに
隣接する領域のMOX燃料を、上記の実施例1から4に
示したMOX燃料集合体とすることでその改善効果を増大
することができる。
(Embodiment 5) By loading at least one or more of the MOX fuel assemblies shown in Embodiments 1 to 4 in the core, the effect of improving the thermal margin can be obtained. But,
The MOX fuel in the region inside the outermost periphery having a high output in the reactor core, particularly in the region adjacent to the control cell composed of the low-enriched uranium fuel assembly, was removed from the MOX fuel assembly shown in the above Examples 1 to 4. By improving the body, the improvement effect can be increased.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、MOX燃料集合体とウ
ラン燃料集合体が炉心に混在した場合でも、熱的余裕を
改善できる。
According to the present invention, even when the MOX fuel assembly and the uranium fuel assembly are mixed in the core, the thermal margin can be improved.

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

【図1】本発明の第1実施例の8×8型燃料集合体を示
す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an 8 × 8 type fuel assembly according to a first embodiment of the present invention.

【図2】中性子吸収断面積の比較を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a comparison of neutron absorption cross sections.

【図3】局所出力ピーキングとB/A比の関係を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between local output peaking and a B / A ratio.

【図4】最外周領域の局所出力ピーキングを示す図。FIG. 4 is a diagram showing local output peaking in the outermost peripheral region.

【図5】炉心内の燃料集合体配置を示す図。FIG. 5 is a view showing a fuel assembly arrangement in a reactor core.

【図6】本発明の第2実施例の8×8型燃料集合体を示
す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing an 8 × 8 fuel assembly according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例の8×8型燃料集合体を示
す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing an 8 × 8 type fuel assembly according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例の9×9型燃料集合体を示
す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a 9 × 9 fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】第4実施例の変形例を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a modification of the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…コントロールセル、2…低濃縮度燃料集合体、3…
制御棒、4,14,24,34,44…燃料集合体、
5,15,25,35…太径ウォーターロッド、6,1
6,26,36,46…チャンネルボックス、7〜1
0,17〜20,27〜30…MOX燃料棒、11,2
1,31…可燃性毒物燃料棒、45…角管型ウォーター
ロッド。
1 ... control cell, 2 ... low enrichment fuel assembly, 3 ...
Control rods, 4, 14, 24, 34, 44 ... fuel assemblies,
5,15,25,35… Thick water rod, 6,1
6, 26, 36, 46 ... channel box, 7-1
0,17-20,27-30 ... MOX fuel rods 11,12
1, 31: burnable poison fuel rod, 45: square tube type water rod.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋田 秀充 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 金戸 邦和 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 井筒 定幸 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 藤田 聡志 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小山 淳一 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 内川 貞夫 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (56)参考文献 特開 平10−2980(JP,A) 特開 平9−304566(JP,A) 特開 平8−86894(JP,A) 特開 平7−270563(JP,A) 特開 平7−244181(JP,A) 特開 平6−347578(JP,A) 特開 平5−134074(JP,A) 特開 平4−236393(JP,A) 特開 平4−204291(JP,A) 特開 平4−9796(JP,A) 特開 平3−279891(JP,A) 特開 平3−128482(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/328 G21C 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hidemitsu Shimada 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi, Ltd. Power & Electric Equipment Development Division (72) Inventor Kunikazu Kando, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi 1-1, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Sadayuki Izutsu 3-2-1 Sachimachi, Hitachi, Ibaraki Pref. Hitachi Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Fujita, Sachiyuki Hitachi, Ibaraki Hitachi Engineering Co., Ltd. 3-2-1 Machi-cho (72) Inventor Junichi Koyama 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Division (56) References JP JP-A-10-2980 (JP, A) JP-A-9-304566 (JP, A) JP-A-8-86894 (JP, A) JP-A-7-270563 (JP, A) JP-A-7-244181 (JP) JP-A-6-347578 (JP, A) JP-A-5-134074 (JP, A) JP-A-4-236393 (JP, A) JP-A-4-204291 (JP, A) 4-9796 (JP, A) JP-A-3-279891 (JP, A) JP-A-3-128482 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G21C 3/328 G21C 5/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】MOX燃料棒と、可燃性毒物及びウランが
充填された可燃性毒物燃料棒とを含む複数の燃料棒が正
方格子状に配置されたMOX燃料集合体において、 前記可燃性毒物燃料棒の可燃性毒物が充填された領域の
平均のウラン濃縮度Uと、前記MOX燃料棒の平均の核
分裂性プルトニウム富化度Eとが、U/E≧1.3 の関
係を満足するように構成したことを特徴とするMOX燃
料集合体。
1. A MOX fuel assembly in which a plurality of fuel rods including a MOX fuel rod and a burnable poison fuel rod filled with burnable poison and uranium are arranged in a square lattice, wherein the burnable poison fuel is The average uranium enrichment U of the burnable poison-filled area of the rod and the average fissile plutonium enrichment E of the MOX fuel rod satisfy the relationship of U / E ≧ 1.3. A MOX fuel assembly, comprising:
【請求項2】請求項1において、前記燃料集合体を、そ
の軸方向に垂直な断面で、最外周の燃料棒が装荷されて
いる最外層領域とその内側の内層領域とに分割した場
合、最外層領域のMOX燃料棒の平均の核分裂性プルト
ニウム富化度Aと、内層領域のMOX燃料棒の平均の核
分裂性プルトニウム富化度Bとが、B/A≧2.2 の関
係を満足するように構成したことを特徴とするMOX燃
料集合体。
2. A fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel assembly is divided into an outermost layer region in which an outermost fuel rod is loaded and an inner layer region inside the outermost region in a cross section perpendicular to the axial direction. The average fissile plutonium enrichment A of the MOX fuel rods in the outermost layer region and the average fissile plutonium enrichment B of the MOX fuel rods in the innermost region satisfy the relationship of B / A ≧ 2.2. A MOX fuel assembly characterized by having a configuration as described above.
【請求項3】請求項2において、最外周のコーナー部の
燃料棒の平均の核分裂性プルトニウム富化度Cと、前記
核分裂性プルトニウム富化度Aとが、C/A≦0.5 の
関係を満足するように構成したことを特徴とするMOX
燃料集合体。
3. Oite to claim 2, mean and fissile plutonium enrichment C of the fuel rods of the outermost corners, is said fissile plutonium enrichment A, C / A ≦ 0.5 Characterized by satisfying the following relationship:
Fuel assembly.
【請求項4】請求項2又は3において、前記MOX燃料
棒のうち最大の核分裂性プルトニウム富化度Dと、最外
周のコーナー部の燃料棒の平均の核分裂性プルトニウム
富化度Cとが、D/C≧4.5 の関係を満足するように
構成したことを特徴とするMOX燃料集合体。
4. Oite to claim 2 or 3, and a maximum fissile plutonium enrichment D of the MOX fuel rods, a fissile plutonium enrichment C average fuel rods of the outermost corners Characterized by satisfying the relationship of D / C ≧ 4.5.
【請求項5】請求項1乃至4の何れかにおいて、更に可
燃性毒物及びウランが充填された可燃性毒物燃料棒を備
え、十字型の制御棒を有する原子炉炉心に装荷されるM
OX燃料集合体であって、 前記燃料集合体を、前記制御棒と平行な十字で4等分
し、この4つの領域を制御棒の一翼のみに隣接する第1
領域とそれ以外の第2領域とに分けた場合、前記第1領
域内の最外層から2層目に装荷されている可燃性毒物燃
料棒の本数が、前記第2領域内のその本数よりも多いこ
とを特徴とするMOX燃料集合体。
5. Oite to any one of claims 1 to 4, further comprising a burnable poison and uranium filled burnable poison rods, it is loaded in a reactor core having a control rod of cruciform M
An OX fuel assembly, wherein the fuel assembly is divided into four equal parts by a cross parallel to the control rod, and the four regions are adjacent to only one wing of the control rod.
When divided into a region and a second region other than the region, the number of burnable poison fuel rods loaded in the second layer from the outermost layer in the first region is smaller than that in the second region. A MOX fuel assembly characterized by a large number.
【請求項6】請求項1乃至5の何れかにおいて、前記M
OX燃料棒のウラン母材が劣化ウランであることを特徴
とするMOX燃料集合体。
6. Oite to any one of claims 1 to 5, wherein M
A MOX fuel assembly, wherein the uranium base material of the OX fuel rod is depleted uranium.
【請求項7】請求項1乃至6の何れかにおいて、前記可
燃性毒物がガドリニアであることを特徴とするMOX燃
料集合体。
7. A MOX fuel assembly, characterized in that Oite to any one of claims 1 to 6, wherein the burnable poison is gadolinia.
【請求項8】複数の燃料集合体と、前記燃料集合体の間
に挿入される制御棒と、炉内計装管とを備えた原子炉の
炉心において、請求項1乃至の何れかに記載のMOX
燃料集合体が少なくとも1体装荷されたことを特徴とす
る原子炉の炉心。
8. A plurality of fuel assemblies, and control rod to be inserted between the fuel assemblies, in a nuclear reactor core that includes a furnace meter Sokan to any one of claims 1 to 7 MOX described
A nuclear reactor core, wherein at least one fuel assembly is loaded.
JP22636496A 1996-08-28 1996-08-28 MOX fuel assembly and core Expired - Fee Related JP3318210B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22636496A JP3318210B2 (en) 1996-08-28 1996-08-28 MOX fuel assembly and core

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22636496A JP3318210B2 (en) 1996-08-28 1996-08-28 MOX fuel assembly and core

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1068789A JPH1068789A (en) 1998-03-10
JP3318210B2 true JP3318210B2 (en) 2002-08-26

Family

ID=16843992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22636496A Expired - Fee Related JP3318210B2 (en) 1996-08-28 1996-08-28 MOX fuel assembly and core

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3318210B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020098110A (en) * 2018-12-17 2020-06-25 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Fuel loading method and reactor core
JP7168528B2 (en) * 2019-07-08 2022-11-09 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 fuel assembly

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2886555B2 (en) * 1989-07-11 1999-04-26 株式会社東芝 Fuel assembly for boiling water reactor
JP3037712B2 (en) * 1990-03-29 2000-05-08 株式会社東芝 Method of manufacturing fuel assembly for nuclear reactor
JP3037717B2 (en) * 1990-04-27 2000-05-08 株式会社東芝 Reactor fuel assembly
JP2942622B2 (en) * 1990-11-30 1999-08-30 株式会社東芝 Reactor fuel assemblies
JP3093289B2 (en) * 1991-01-17 2000-10-03 株式会社東芝 Fuel assembly for boiling water reactor
JP3130602B2 (en) * 1991-11-13 2001-01-31 株式会社東芝 Reactor core and fuel assemblies
JP3175996B2 (en) * 1993-06-04 2001-06-11 株式会社東芝 First loading core of boiling water reactor
JP3485956B2 (en) * 1994-03-07 2004-01-13 株式会社東芝 Reactor core and its fuel assembly
JPH07270563A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Nuclear Fuel Ind Ltd Fuel assembly for reactor
JPH0886894A (en) * 1994-09-14 1996-04-02 Nuclear Fuel Ind Ltd Mox fuel assembly
JPH09304566A (en) * 1996-05-20 1997-11-28 Toshiba Corp Reactor fuel element and fuel assembly
JPH102980A (en) * 1996-06-13 1998-01-06 Hitachi Ltd Manufacture of fuel assembly and fuel assembly

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1068789A (en) 1998-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5812621A (en) Reactor core for a light water cooled reactor, fuel assembly and control rod
Uchikawa et al. Conceptual design of innovative water reactor for flexible fuel cycle (FLWR) and its recycle characteristics
JP2772061B2 (en) Fuel assembly
JPH051912B2 (en)
JP3318210B2 (en) MOX fuel assembly and core
JP2510565B2 (en) Reactor fuel assembly
JP3828345B2 (en) Light water reactor core and fuel assembly
JP2003222694A (en) Light water reactor core, fuel assembly, and control rod
JPH0588439B2 (en)
JP3241071B2 (en) Light water reactor core
JPH02271294A (en) Reactor core of fast breeder reactor
JP3075749B2 (en) Boiling water reactor
JP3485956B2 (en) Reactor core and its fuel assembly
JP2942622B2 (en) Reactor fuel assemblies
JP3894784B2 (en) Fuel loading method for boiling water reactor
JP3309797B2 (en) Fuel assembly
JP2942529B2 (en) Fuel assembly
JPH1039067A (en) Fuel assembly
JP3262612B2 (en) Fuel assemblies and cores
JP2632726B2 (en) Fuel assembly for boiling water reactor
JPH02232595A (en) Fuel loading of boiling nuclear reactor
JP3910641B2 (en) MOX fuel assembly and core
JPS6367870B2 (en)
JPH026786A (en) Fuel rod and fuel assembly for boiling water reactor
JPH09329682A (en) Initial loading core

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080614

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080614

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090614

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100614

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100614

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110614

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110614

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120614

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120614

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130614

Year of fee payment: 11

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees