JP3402142B2 - 燃料集合体 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子炉に
装荷される核燃料集合体に関する。
装荷される核燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、ウラン燃料の省資源化及び使用済
み燃料の低減を目的に、原子炉用燃料集合体の高燃焼度
化が進められている。燃焼度とは、ウラン燃料単位重量
当りから取り出せるエネルギー量であり、これを増加さ
せることによって燃料経済性を向上できる。
み燃料の低減を目的に、原子炉用燃料集合体の高燃焼度
化が進められている。燃焼度とは、ウラン燃料単位重量
当りから取り出せるエネルギー量であり、これを増加さ
せることによって燃料経済性を向上できる。
【０００３】一方、原子炉運転時の熱的制限値の一つ
に、最小限界出力比（ＭＣＰＲ）がある。ＭＣＰＲは、
各燃料集合体の限界出力と運転出力の比(限界出力／運
転出力)のうち、炉心内での最小値に対応する。燃料集
合体の限界出力は、沸騰遷移により燃料棒表面近傍の冷
却材が消失するときの燃料集合体出力であり、限界出力
を越えると燃料被覆管の急激な温度上昇が生じて燃料棒
が破損する恐れがある。従って、原子炉の定常運転時は
もちろん過渡運転時においても、ＭＣＰＲが１.０以下
にならないように、燃料集合体は限界出力に十分な余裕
を持たせた設計になっている。
に、最小限界出力比（ＭＣＰＲ）がある。ＭＣＰＲは、
各燃料集合体の限界出力と運転出力の比(限界出力／運
転出力)のうち、炉心内での最小値に対応する。燃料集
合体の限界出力は、沸騰遷移により燃料棒表面近傍の冷
却材が消失するときの燃料集合体出力であり、限界出力
を越えると燃料被覆管の急激な温度上昇が生じて燃料棒
が破損する恐れがある。従って、原子炉の定常運転時は
もちろん過渡運転時においても、ＭＣＰＲが１.０以下
にならないように、燃料集合体は限界出力に十分な余裕
を持たせた設計になっている。
【０００４】燃料集合体の高燃焼度化を図る場合、燃料
集合体内において、熱中性子束が高く燃焼し易い位置に
ウラン濃縮度の高い燃料を、熱中性子束が低い位置にウ
ラン濃縮度の低い燃料を配置することになる。これは、
燃料集合体内における出力分布を不均一にし、局所ピー
キング係数の増大を招く。一般に、局所ピーキング係数
が増大すると、限界出力は低下する。従って、燃料集合
体の高燃焼度化は、熱的余裕の低下を招くことになる。
集合体内において、熱中性子束が高く燃焼し易い位置に
ウラン濃縮度の高い燃料を、熱中性子束が低い位置にウ
ラン濃縮度の低い燃料を配置することになる。これは、
燃料集合体内における出力分布を不均一にし、局所ピー
キング係数の増大を招く。一般に、局所ピーキング係数
が増大すると、限界出力は低下する。従って、燃料集合
体の高燃焼度化は、熱的余裕の低下を招くことになる。
【０００５】高燃焼度化を目指した燃料集合体に関する
第１の従来例として、特開昭63−311195号公報に、燃料
棒を９行９列の正方格子状に配置しその中央部に２本の
太径の水ロッドを設けた構成が記載されている。
第１の従来例として、特開昭63−311195号公報に、燃料
棒を９行９列の正方格子状に配置しその中央部に２本の
太径の水ロッドを設けた構成が記載されている。
【０００６】また、限界出力について記載した第２の従
来例として、特公平8−16709号公報がある。同公報の図
１０には、第１の従来例と同じ構成の燃料集合体におい
て、隣り合う燃料棒の間隙をＧ１，最外周の燃料棒とチ
ャンネルボックスの内面との間隙をＧ２とすると、限界
出力が間隙比Ｇ２／Ｇ１の影響を受けることが記載され
ている。例えば、局所ピーキング係数が約１.０５付近
では、間隙比を１.０から１.２，１.４と増大すると限
界出力が大きくなり、更に間隙比を１.７ まで増大する
と限界出力は低下してしまう傾向が記載されている。
来例として、特公平8−16709号公報がある。同公報の図
１０には、第１の従来例と同じ構成の燃料集合体におい
て、隣り合う燃料棒の間隙をＧ１，最外周の燃料棒とチ
ャンネルボックスの内面との間隙をＧ２とすると、限界
出力が間隙比Ｇ２／Ｇ１の影響を受けることが記載され
ている。例えば、局所ピーキング係数が約１.０５付近
では、間隙比を１.０から１.２，１.４と増大すると限
界出力が大きくなり、更に間隙比を１.７ まで増大する
と限界出力は低下してしまう傾向が記載されている。
【０００７】限界出力について記載した第３の従来例と
して、特公平8−16709号公報がある。同公報には、燃料
棒を９行９列の正方格子状に配置しその中央部に２本の
太径の水ロッドを設けた燃料集合体において、短尺燃料
棒を最外周から２層目に分散配置し、５０ＧＷｄ／ｔ以
上の平均取出燃焼度Ｅ（ＧＷｄ／ｔ），最外周の燃料棒
とチャンネルボックスの内面との間隙ａ、及び燃料集合
体間ピッチｂの間に、（ａ／ｂ）≧０.０７Ｅ−０.６５
（％）の関係が成立する構成が記載されている。本構成
の目的は、燃料集合体の高燃焼度化を目指した際に、限
界出力を悪化させずに炉停止余裕を改善することであ
る。
して、特公平8−16709号公報がある。同公報には、燃料
棒を９行９列の正方格子状に配置しその中央部に２本の
太径の水ロッドを設けた燃料集合体において、短尺燃料
棒を最外周から２層目に分散配置し、５０ＧＷｄ／ｔ以
上の平均取出燃焼度Ｅ（ＧＷｄ／ｔ），最外周の燃料棒
とチャンネルボックスの内面との間隙ａ、及び燃料集合
体間ピッチｂの間に、（ａ／ｂ）≧０.０７Ｅ−０.６５
（％）の関係が成立する構成が記載されている。本構成
の目的は、燃料集合体の高燃焼度化を目指した際に、限
界出力を悪化させずに炉停止余裕を改善することであ
る。
【０００８】第３の従来例には、更に、比率ａ／ｂを必
要以上に増加させ過ぎると局所ピーキング係数も大きく
なること、燃料棒間ピッチが過度に小さくなると限界出
力が低下すること、比率ａ／ｂは炉停止余裕の目標値を
満足する範囲で適切に設定しなければならないこと、も
記載されている。
要以上に増加させ過ぎると局所ピーキング係数も大きく
なること、燃料棒間ピッチが過度に小さくなると限界出
力が低下すること、比率ａ／ｂは炉停止余裕の目標値を
満足する範囲で適切に設定しなければならないこと、も
記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】第１の従来例は、単に
間隙比が約１.２ の構成を開示しているに過ぎない。第
２の従来例では、限界出力を向上するためには間隙比に
最適範囲が存在することは開示しているが、間隙比をど
のような範囲に設定すべきかまでは開示していない。ま
た、第３の従来例では、限界出力を悪化させないための
比率ａ／ｂの下限値に関しては開示しているが、上限値
までは開示していない。従って、これらの従来例の場
合、限界出力を確実に向上することまではできない。
間隙比が約１.２ の構成を開示しているに過ぎない。第
２の従来例では、限界出力を向上するためには間隙比に
最適範囲が存在することは開示しているが、間隙比をど
のような範囲に設定すべきかまでは開示していない。ま
た、第３の従来例では、限界出力を悪化させないための
比率ａ／ｂの下限値に関しては開示しているが、上限値
までは開示していない。従って、これらの従来例の場
合、限界出力を確実に向上することまではできない。
【００１０】本発明の目的は、燃料集合体の高燃焼度化
を目指した場合でも、限界出力を確実に向上して熱的余
裕を改善できる燃料集合体を提供することにある。
を目指した場合でも、限界出力を確実に向上して熱的余
裕を改善できる燃料集合体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、長尺燃料棒及び該長尺燃料棒より燃料有
効長が短い短尺燃料棒を９行９列の正方格子状に配列
し、中央部に燃料棒よりも太径の水ロッドを配置した燃
料バンドルと、該燃料バンドルを覆う四角筒状のチャン
ネルボックスとを備えた燃料集合体において、前記短尺
燃料棒が前記燃料バンドルの最外周の各辺に１本ずつ配
置され、隣り合う燃料棒の間隙Ｇ１，最外周の燃料棒と
前記チャンネルボックスの内面との間隙Ｇ２、及び平均
取出燃焼度Ｅ［ＧＷｄ／ｔ］の間に、１.２＜（Ｇ２／
Ｇ１）＜０.０４Ｅの関係が成立するように構成する。
に、本発明は、長尺燃料棒及び該長尺燃料棒より燃料有
効長が短い短尺燃料棒を９行９列の正方格子状に配列
し、中央部に燃料棒よりも太径の水ロッドを配置した燃
料バンドルと、該燃料バンドルを覆う四角筒状のチャン
ネルボックスとを備えた燃料集合体において、前記短尺
燃料棒が前記燃料バンドルの最外周の各辺に１本ずつ配
置され、隣り合う燃料棒の間隙Ｇ１，最外周の燃料棒と
前記チャンネルボックスの内面との間隙Ｇ２、及び平均
取出燃焼度Ｅ［ＧＷｄ／ｔ］の間に、１.２＜（Ｇ２／
Ｇ１）＜０.０４Ｅの関係が成立するように構成する。
【００１２】以下、本発明による作用を説明する。後述
する本発明を適用した図１の燃料集合体の限界出力特性
を、解析により評価した。間隙比Ｇ２／Ｇ１と限界出力
の関係を求めた解析結果を図２に示す。原子炉の運転中
にＭＣＰＲが最小となるのは、燃料中に混入されている
可燃性毒物が燃焼し終わる燃焼度１０ＧＷｄ／ｔ程度の
燃料集合体である。このとき、一般に、燃料集合体のコ
ーナー付近に位置する燃料棒の出力が最大となる。図２
の特性も、ＬＰＦが最外周のコーナーに位置する燃料棒
で最大となる条件で評価したものである。
する本発明を適用した図１の燃料集合体の限界出力特性
を、解析により評価した。間隙比Ｇ２／Ｇ１と限界出力
の関係を求めた解析結果を図２に示す。原子炉の運転中
にＭＣＰＲが最小となるのは、燃料中に混入されている
可燃性毒物が燃焼し終わる燃焼度１０ＧＷｄ／ｔ程度の
燃料集合体である。このとき、一般に、燃料集合体のコ
ーナー付近に位置する燃料棒の出力が最大となる。図２
の特性も、ＬＰＦが最外周のコーナーに位置する燃料棒
で最大となる条件で評価したものである。
【００１３】図２に示すように、間隙比の増加に伴っ
て、限界出力は急激に増大して最大となり、その後緩や
かに減少する。また、局所ピーキング係数（ＬＰＦ）の
増加に伴い限界出力の最大値は低下する。更に、ＬＰＦ
の増加に伴い限界出力が最大となる間隙比の値が大きく
なる。
て、限界出力は急激に増大して最大となり、その後緩や
かに減少する。また、局所ピーキング係数（ＬＰＦ）の
増加に伴い限界出力の最大値は低下する。更に、ＬＰＦ
の増加に伴い限界出力が最大となる間隙比の値が大きく
なる。
【００１４】次に、従来に比べて限界出力を確実に向上
できる間隙比の範囲について、図３を用いて説明する。
図３には、第１の従来例に記載された燃料集合体の間隙
比１.２に相当する実線ｓも表示している。ＬＰＦが１.
１０，１.１５，１.２０の各特性曲線と実線ｓとの交点
をＰ１，Ｑ１，Ｒ１とし、これらの点における限界出力
と等しい限界出力が得られるもう一つの点をそれぞれＰ
２，Ｑ２，Ｒ２とする。
できる間隙比の範囲について、図３を用いて説明する。
図３には、第１の従来例に記載された燃料集合体の間隙
比１.２に相当する実線ｓも表示している。ＬＰＦが１.
１０，１.１５，１.２０の各特性曲線と実線ｓとの交点
をＰ１，Ｑ１，Ｒ１とし、これらの点における限界出力
と等しい限界出力が得られるもう一つの点をそれぞれＰ
２，Ｑ２，Ｒ２とする。
【００１５】図３で間隙比１.２の場合よりも限界出力
を向上できる間隙比は、Ｐ１〜Ｐ２,Ｑ１〜Ｑ２，Ｒ１
〜Ｒ２の各範囲である。この限界出力を向上できる間隙
比の上限値を示す点Ｐ２，Ｑ２，Ｒ２は、図３のように
ほぼ直線で結ぶことができる。この直線ｔは、限界出力
を向上できる間隙比の上限値とＬＰＦの関係を示してお
り、次式で表される。
を向上できる間隙比は、Ｐ１〜Ｐ２,Ｑ１〜Ｑ２，Ｒ１
〜Ｒ２の各範囲である。この限界出力を向上できる間隙
比の上限値を示す点Ｐ２，Ｑ２，Ｒ２は、図３のように
ほぼ直線で結ぶことができる。この直線ｔは、限界出力
を向上できる間隙比の上限値とＬＰＦの関係を示してお
り、次式で表される。
【００１６】
【数１】
（Ｇ２／Ｇ１）＝６.７ＬＰＦ−５.９４ …（数１）
一方、燃料の平均取出燃焼度Ｅ［ＧＷｄ／ｔ］と、ＭＣ
ＰＲが最小となる燃焼度が約１０ＧＷｄ／ｔの時のＬＰ
Ｆとの間には、図４のような関係がある。現行燃料で
は、ウラン酸化物の濃縮度に５％という上限値が存在す
るため、ＭＣＰＲが最小となる時のＬＰＦの値は、図４
のように平均取出燃焼度Ｅにほぼ比例して増加する。こ
の特性直線は、次式で表される。
ＰＲが最小となる燃焼度が約１０ＧＷｄ／ｔの時のＬＰ
Ｆとの間には、図４のような関係がある。現行燃料で
は、ウラン酸化物の濃縮度に５％という上限値が存在す
るため、ＭＣＰＲが最小となる時のＬＰＦの値は、図４
のように平均取出燃焼度Ｅにほぼ比例して増加する。こ
の特性直線は、次式で表される。
【００１７】
【数２】
ＬＰＦ＝０.００６Ｅ＋０.８８ …（数２）
数１と数２から、間隙比Ｇ２／Ｇ１の上限値を規定する
次式が得られる。
次式が得られる。
【００１８】
【数３】
（Ｇ２／Ｇ１）＝０.０４Ｅ …（数３）
以上説明したように、図１の燃料集合体において、第１
の従来例の燃料集合体よりもＭＣＰＲを向上するために
は、次式が成立するように構成すれば良い。
の従来例の燃料集合体よりもＭＣＰＲを向上するために
は、次式が成立するように構成すれば良い。
【００１９】
【数４】
１.２＜（Ｇ２／Ｇ１）＜０.０４Ｅ …（数４）
図１の燃料集合体において、数４が成立するように構成
することにより、従来燃料集合体の中央部に偏っていた
冷却材分布が均一化されるため、最外周の燃料棒出力が
大きい場合の限界出力が大きくなる。また、最外周の燃
料棒とチャンネルボックス内面との間の領域が広くなる
ため、この領域での中性子減速効果が増大し、ボイド反
応度係数が改善する。
することにより、従来燃料集合体の中央部に偏っていた
冷却材分布が均一化されるため、最外周の燃料棒出力が
大きい場合の限界出力が大きくなる。また、最外周の燃
料棒とチャンネルボックス内面との間の領域が広くなる
ため、この領域での中性子減速効果が増大し、ボイド反
応度係数が改善する。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の燃料集合体の第１実施例
を図１を用いて説明する。図１（ａ）は第１実施例の縦
断面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を、
それぞれ示す。本燃料集合体は、燃料棒が９行９列の正
方格子状に配列され、中央部に燃料棒よりも太径の水ロ
ッド３が２本配置された燃料バンドルと、燃料バンドル
を覆う四角筒状のチャンネルボックス７とを備える。
を図１を用いて説明する。図１（ａ）は第１実施例の縦
断面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を、
それぞれ示す。本燃料集合体は、燃料棒が９行９列の正
方格子状に配列され、中央部に燃料棒よりも太径の水ロ
ッド３が２本配置された燃料バンドルと、燃料バンドル
を覆う四角筒状のチャンネルボックス７とを備える。
【００２１】燃料バンドルは、７０本の長尺燃料棒１，
長尺燃料棒１よりも燃料有効長が短い４本の短尺燃料棒
２、水ロッド３，長尺燃料棒１及び短尺燃料棒２の下端
部を保持する下部タイプレート４，長尺燃料棒１の上端
部を保持する上部タイプレート５，燃料棒間隔を保持す
るスペーサ６などから構成される。２本の水ロッド３
は、７本の燃料棒が配置可能な中央領域の対角線上に隣
接して配置され、スペーサ６は、燃料集合体の軸方向の
７箇所にほぼ等間隔に配置されている。
長尺燃料棒１よりも燃料有効長が短い４本の短尺燃料棒
２、水ロッド３，長尺燃料棒１及び短尺燃料棒２の下端
部を保持する下部タイプレート４，長尺燃料棒１の上端
部を保持する上部タイプレート５，燃料棒間隔を保持す
るスペーサ６などから構成される。２本の水ロッド３
は、７本の燃料棒が配置可能な中央領域の対角線上に隣
接して配置され、スペーサ６は、燃料集合体の軸方向の
７箇所にほぼ等間隔に配置されている。
【００２２】短尺燃料棒２は、燃料集合体の最外周の各
辺の中央位置に１本ずつ配置されている。短尺燃料棒２
の燃料有効長は長尺燃料棒１の燃料有効長の約２／３で
あり、短尺燃料棒２の上部には長尺燃料棒１の燃料有効
長の約１／３に相当する空間が形成されている。この空
間では、冷却材が自由に流れることができる。これによ
って、燃料集合体の上部における冷却材の流動抵抗を低
減できるとともに、チャンネルボックス７の外部のギャ
ップ水領域との相互作用によりボイド反応度係数を大き
く改善できる。
辺の中央位置に１本ずつ配置されている。短尺燃料棒２
の燃料有効長は長尺燃料棒１の燃料有効長の約２／３で
あり、短尺燃料棒２の上部には長尺燃料棒１の燃料有効
長の約１／３に相当する空間が形成されている。この空
間では、冷却材が自由に流れることができる。これによ
って、燃料集合体の上部における冷却材の流動抵抗を低
減できるとともに、チャンネルボックス７の外部のギャ
ップ水領域との相互作用によりボイド反応度係数を大き
く改善できる。
【００２３】燃料棒ピッチ(隣接する燃料棒の中心間距
離）ｈは、第１の従来例よりも０.１mm小さい約１４.３
mm である。燃料棒外径ｄ及びチャンネルボックス内幅
ｗはそれぞれ１１.２mm及び１３４.１mmであり、間隙比
はＧ２／Ｇ１＝１.３７ である。本燃料集合体は平均取
出燃焼度５０ＧＷｄ／ｔ程度を想定しており、数４から
間隙比の上限値は２.０となるので、数４の関係を満足
する。
離）ｈは、第１の従来例よりも０.１mm小さい約１４.３
mm である。燃料棒外径ｄ及びチャンネルボックス内幅
ｗはそれぞれ１１.２mm及び１３４.１mmであり、間隙比
はＧ２／Ｇ１＝１.３７ である。本燃料集合体は平均取
出燃焼度５０ＧＷｄ／ｔ程度を想定しており、数４から
間隙比の上限値は２.０となるので、数４の関係を満足
する。
【００２４】以下、本実施例による効果を近似的に見積
もる。図４から、平均取出燃焼度５０ＧＷｄ／ｔの場
合、ＬＰＦは約１.１８である。図３にはＬＰＦ＝１.１
８の特性曲線がないので、ＬＰＦ＝１.１５と１.２０の
特性曲線から内挿して評価する。この結果、間隙比１.
２の場合に比べて、間隙比１.３７の方が限界出力を約
０.１２ＭＷ（約１.３％）向上できる。
もる。図４から、平均取出燃焼度５０ＧＷｄ／ｔの場
合、ＬＰＦは約１.１８である。図３にはＬＰＦ＝１.１
８の特性曲線がないので、ＬＰＦ＝１.１５と１.２０の
特性曲線から内挿して評価する。この結果、間隙比１.
２の場合に比べて、間隙比１.３７の方が限界出力を約
０.１２ＭＷ（約１.３％）向上できる。
【００２５】燃料集合体の限界出力は燃料集合体の構成
に影響されるので、数４の関係は基本的には図１の燃料
集合体に固有の特性であり、他の構成の燃料集合体には
適用できない場合がある。但し、限界出力に影響を及ぼ
さない構成の変化であれば、数４の関係を適用できる。
このような構成について以下に述べる。
に影響されるので、数４の関係は基本的には図１の燃料
集合体に固有の特性であり、他の構成の燃料集合体には
適用できない場合がある。但し、限界出力に影響を及ぼ
さない構成の変化であれば、数４の関係を適用できる。
このような構成について以下に述べる。
【００２６】限界出力は、燃料集合体の中で最も熱的余
裕の小さい燃料棒近傍の条件により決定されるので、熱
的余裕の大きい燃料棒の構成が多少変化しても、限界出
力にはほとんど影響しない。ＭＣＰＲが最小となると
き、最も熱的余裕の小さい場所は、一般に、燃料集合体
の最外周のコーナー付近の燃料棒である。従って、燃料
集合体の中央部の構成が多少変化しても限界出力に大き
な影響はない。
裕の小さい燃料棒近傍の条件により決定されるので、熱
的余裕の大きい燃料棒の構成が多少変化しても、限界出
力にはほとんど影響しない。ＭＣＰＲが最小となると
き、最も熱的余裕の小さい場所は、一般に、燃料集合体
の最外周のコーナー付近の燃料棒である。従って、燃料
集合体の中央部の構成が多少変化しても限界出力に大き
な影響はない。
【００２７】以上の点を考慮した本発明の燃料集合体の
第２実施例を図５に示す。図５は、第２実施例の横断面
図である。本実施例は、第１実施例において、２本の水
ロッド３の両方に隣接する２本の燃料棒を短尺燃料棒２
に置き換えたものである。その他の構成は第１実施例と
同じである。即ち、本実施例でも、間隙比はＧ２／Ｇ１
＝１.３７としている。
第２実施例を図５に示す。図５は、第２実施例の横断面
図である。本実施例は、第１実施例において、２本の水
ロッド３の両方に隣接する２本の燃料棒を短尺燃料棒２
に置き換えたものである。その他の構成は第１実施例と
同じである。即ち、本実施例でも、間隙比はＧ２／Ｇ１
＝１.３７としている。
【００２８】水ロッド３の近傍は熱的に十分な余裕があ
るので、短尺燃料棒２を２本程度設けても限界出力特性
は余り変わらない。本実施例の場合、短尺燃料棒２の数
が増加した分限界出力は低下するが、燃料棒の総表面積
に対する伝熱面積の減少分は約１％であり、ほとんど無
視できる。従って、本実施例でも、第１実施例と同様の
効果が得られる。
るので、短尺燃料棒２を２本程度設けても限界出力特性
は余り変わらない。本実施例の場合、短尺燃料棒２の数
が増加した分限界出力は低下するが、燃料棒の総表面積
に対する伝熱面積の減少分は約１％であり、ほとんど無
視できる。従って、本実施例でも、第１実施例と同様の
効果が得られる。
【００２９】次に、本発明の燃料集合体の第３実施例及
び第４実施例を図６及び図７に示す。これらの実施例
は、第１実施例において、短尺燃料棒２の位置を最外周
の各辺上で一つ隣に移動したものである。その他の構成
は第１実施例と同じである。即ち、これらの実施例で
も、間隙比はＧ２／Ｇ１＝１.３７としている。
び第４実施例を図６及び図７に示す。これらの実施例
は、第１実施例において、短尺燃料棒２の位置を最外周
の各辺上で一つ隣に移動したものである。その他の構成
は第１実施例と同じである。即ち、これらの実施例で
も、間隙比はＧ２／Ｇ１＝１.３７としている。
【００３０】第２実施例と同じ理由で、短尺燃料棒２の
位置を最外周で一つ隣に移動しても限界出力特性は余り
変わらない。従って、これらの実施例でも、第１実施例
と同様の効果が得られる。
位置を最外周で一つ隣に移動しても限界出力特性は余り
変わらない。従って、これらの実施例でも、第１実施例
と同様の効果が得られる。
【００３１】本発明を適用し得る他の構成として、燃料
棒の燃料有効長を変える構成がある。限界出力向上のた
めに燃料棒の燃料有効長を長くしたり、圧力損失低減の
ために燃料棒の燃料有効長を短くするなどの方法があ
る。燃料棒の伝熱面積の増減に対する限界出力の変化率
は小さいため、燃料棒の燃料有効長(約３.７ｍ）の変化
が５％以内であれば、数４に示す本発明の間隙比の条件
を適用できる。
棒の燃料有効長を変える構成がある。限界出力向上のた
めに燃料棒の燃料有効長を長くしたり、圧力損失低減の
ために燃料棒の燃料有効長を短くするなどの方法があ
る。燃料棒の伝熱面積の増減に対する限界出力の変化率
は小さいため、燃料棒の燃料有効長(約３.７ｍ）の変化
が５％以内であれば、数４に示す本発明の間隙比の条件
を適用できる。
【００３２】また、燃料棒径の若干の変化であれば本発
明を適用できる。燃料棒の太径化は圧力損失を増大する
ことになるが、燃料インベントリを増大させるためには
有効である。燃料棒が太くなった場合、図２の特性曲線
は間隙比が小さい左側へシフトし、より鋭い上に凸な曲
線となる。但し、燃料棒径が１１.０〜１１.５mmの範囲
であれば限界出力に及ぼす影響は小さく、数４に示す本
発明の間隙比の条件を適用できる。
明を適用できる。燃料棒の太径化は圧力損失を増大する
ことになるが、燃料インベントリを増大させるためには
有効である。燃料棒が太くなった場合、図２の特性曲線
は間隙比が小さい左側へシフトし、より鋭い上に凸な曲
線となる。但し、燃料棒径が１１.０〜１１.５mmの範囲
であれば限界出力に及ぼす影響は小さく、数４に示す本
発明の間隙比の条件を適用できる。
【００３３】また、燃料スペーサは限界出力に影響を及
ぼすことが知られているが、従来の格子型スペーサ及び
丸セル型スペーサであれば本発明を適用できる。更に、
燃料集合体中のスペーサの数が変化しても限界出力特性
は定性的には変化しないため、本発明を適用可能であ
る。
ぼすことが知られているが、従来の格子型スペーサ及び
丸セル型スペーサであれば本発明を適用できる。更に、
燃料集合体中のスペーサの数が変化しても限界出力特性
は定性的には変化しないため、本発明を適用可能であ
る。
【００３４】尚、第１〜第４実施例の燃料集合体は、チ
ャンネルボックス内幅ｗが134.1mmの例を示したが、本
発明はｗが１３２.５mmの燃料集合体にも適用できる。
ャンネルボックス内幅ｗが134.1mmの例を示したが、本
発明はｗが１３２.５mmの燃料集合体にも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、高燃焼度化を目指した
燃料集合体でも、限界出力を確実に向上して熱的余裕を
改善できる。
燃料集合体でも、限界出力を確実に向上して熱的余裕を
改善できる。
【図１】本発明の燃料集合体の第１実施例を示す図で、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図２】図１の燃料集合体の限界出力特性を示す図。
【図３】本発明の作用を説明するための図。
【図４】平均取出燃焼度とＭＣＰＲが最小となる時のＬ
ＰＦの関係図。
ＰＦの関係図。
【図５】本発明の燃料集合体の第２実施例を示す横断面
図。
図。
【図６】本発明の燃料集合体の第３実施例を示す横断面
図。
図。
【図７】本発明の燃料集合体の第４実施例を示す横断面
図。
図。
１…長尺燃料棒、２…短尺燃料棒、３…水ロッド、４…
下部タイプレート、５…上部タイプレート、６…スペー
サ、７…チャンネルボックス。
下部タイプレート、５…上部タイプレート、６…スペー
サ、７…チャンネルボックス。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 柏井 進一
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 折井 明仁
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 永▲吉▼ 拓至
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 茶木 雅夫
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４−29090（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−292282（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−157091（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21C 3/328
G21C 3/326
Claims (5)
- 【請求項１】長尺燃料棒及び該長尺燃料棒より燃料有効
長が短い短尺燃料棒を９行９列の正方格子状に配列し、
中央部に燃料棒よりも太径の水ロッドを配置した燃料バ
ンドルと、該燃料バンドルを覆う四角筒状のチャンネル
ボックスとを備えた燃料集合体において、 前記短尺燃料棒が前記燃料バンドルの最外周の各辺に１
本ずつ配置され、 隣り合う燃料棒の間隙Ｇ１，最外周の燃料棒と前記チャ
ンネルボックスの内面との間隙Ｇ２、及び平均取出燃焼
度Ｅ［ＧＷｄ／ｔ］の間に、 １.２＜（Ｇ２／Ｇ１）＜０.０４Ｅ の関係が成立するように構成したことを特徴とする燃料
集合体。 - 【請求項２】請求項１において、前記短尺燃料棒は、前
記燃料バンドルの最外周の各辺の中央位置に１本ずつ配
置されたことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項３】請求項１又は２において、平均取出燃焼度
Ｅが４５［ＧＷｄ／ｔ］より大きいことを特徴とする燃
料集合体。 - 【請求項４】請求項１又は２において、更に前記水ロッ
ドに隣接する燃料棒のうち２本が前記短尺燃料棒である
ことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項５】請求項４において、平均取出燃焼度Ｅが４
５［ＧＷｄ／ｔ］より大きいことを特徴とする燃料集合
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22775297A JP3402142B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22775297A JP3402142B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164558A JPH1164558A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3402142B2 true JP3402142B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=16865828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22775297A Expired - Lifetime JP3402142B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402142B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3913386B2 (ja) | 1998-02-10 | 2007-05-09 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
| JP6258625B2 (ja) * | 2013-08-01 | 2018-01-10 | 原子燃料工業株式会社 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP22775297A patent/JP3402142B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1164558A (ja) | 1999-03-05 |
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