JP3435308B2 - 初装荷炉心 - Google Patents
初装荷炉心Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- 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（以
下、ＢＷＲと略す）に係わり、特にプルトニウムを含む
燃料集合体を装荷する初装荷炉心に関する。
下、ＢＷＲと略す）に係わり、特にプルトニウムを含む
燃料集合体を装荷する初装荷炉心に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、使用済み燃料の再処理によって回
収されたプルトニウムをウランと混合し、ウラン・プル
トニウム混合酸化物燃料集合体（以下、ＭＯＸ燃料と略
す）として利用することが提唱されている。プルトニウ
ム使用量増加のために、初装荷炉心においてＭＯＸ燃料
とウラン燃料集合体（以下、ウラン燃料と略す）とを混
在させることが考えられている。
収されたプルトニウムをウランと混合し、ウラン・プル
トニウム混合酸化物燃料集合体（以下、ＭＯＸ燃料と略
す）として利用することが提唱されている。プルトニウ
ム使用量増加のために、初装荷炉心においてＭＯＸ燃料
とウラン燃料集合体（以下、ウラン燃料と略す）とを混
在させることが考えられている。
【０００３】核分裂性物質であるプルトニウム２３９や
プルトニウム２４１の熱中性子吸収断面積が大きいこ
と、プルトニウム２４０による中性子の吸収がウラン２
３８よりも大きいこと等のために、ＭＯＸ燃料は、ウラ
ン燃料よりも熱中性子の割合が減少する。即ち、ウラン
燃料の方がＭＯＸ燃料よりも熱中性子の割合が大きくな
る。従って、ＭＯＸ燃料とウラン燃料が隣接する場合、
ＭＯＸ燃料にウラン燃料から熱中性子が流入し、このと
き流入した熱中性子は燃料集合体の最外周の燃料棒に影
響して出力を上昇させる。
プルトニウム２４１の熱中性子吸収断面積が大きいこ
と、プルトニウム２４０による中性子の吸収がウラン２
３８よりも大きいこと等のために、ＭＯＸ燃料は、ウラ
ン燃料よりも熱中性子の割合が減少する。即ち、ウラン
燃料の方がＭＯＸ燃料よりも熱中性子の割合が大きくな
る。従って、ＭＯＸ燃料とウラン燃料が隣接する場合、
ＭＯＸ燃料にウラン燃料から熱中性子が流入し、このと
き流入した熱中性子は燃料集合体の最外周の燃料棒に影
響して出力を上昇させる。
【０００４】一般に、燃焼初期においては、水ギャップ
に隣接している燃料集合体最外周の中性子スペクトルが
柔らかいので、燃料集合体最外周の燃料棒の出力が大き
い。このように、燃焼初期に最外周の燃料棒の燃焼が他
の燃料棒より先に進む結果、燃焼中期以降では、最外周
の燃料棒では既に燃焼のピークを越えてしまうので、最
外周以外の燃料棒の出力が大きくなる。
に隣接している燃料集合体最外周の中性子スペクトルが
柔らかいので、燃料集合体最外周の燃料棒の出力が大き
い。このように、燃焼初期に最外周の燃料棒の燃焼が他
の燃料棒より先に進む結果、燃焼中期以降では、最外周
の燃料棒では既に燃焼のピークを越えてしまうので、最
外周以外の燃料棒の出力が大きくなる。
【０００５】ＭＯＸ燃料とウラン燃料を混在させた場合
には、ウラン燃料と隣接するＭＯＸ燃料は、ウラン燃料
からの熱中性子の流れ込み及び燃料集合体内の出力分布
の２つの影響により、燃焼初期で大きな局所出力ピーキ
ングを生じる。ＭＯＸ燃料の局所出力ピーキングが増大
すると炉心全体の線出力密度の最大値が増加し、線出力
密度を平坦化することが困難になる。
には、ウラン燃料と隣接するＭＯＸ燃料は、ウラン燃料
からの熱中性子の流れ込み及び燃料集合体内の出力分布
の２つの影響により、燃焼初期で大きな局所出力ピーキ
ングを生じる。ＭＯＸ燃料の局所出力ピーキングが増大
すると炉心全体の線出力密度の最大値が増加し、線出力
密度を平坦化することが困難になる。
【０００６】線出力密度を抑制する従来技術としては、
特開平9−105792号公報に、ＭＯＸ燃料２体と、ウラン
燃料２体とが互いに対角線状になるように正方形状に配
置し、該正方形状の４つの角に制御棒を１個ずつ配置し
て単位装荷パターンを構成し、複数の該単位装荷パター
ンを炉心の中央領域に設けると共に、前記ＭＯＸ燃料を
制御棒側領域と反制御棒側領域に領域分けした場合、反
制御棒側領域に存在するガドリニア入り燃料棒（以下、
Ｇｄ燃料棒という）の数を制御棒側領域に存在するＧｄ
燃料棒の数より２本以上多くした初装荷炉心が記載され
ている。
特開平9−105792号公報に、ＭＯＸ燃料２体と、ウラン
燃料２体とが互いに対角線状になるように正方形状に配
置し、該正方形状の４つの角に制御棒を１個ずつ配置し
て単位装荷パターンを構成し、複数の該単位装荷パター
ンを炉心の中央領域に設けると共に、前記ＭＯＸ燃料を
制御棒側領域と反制御棒側領域に領域分けした場合、反
制御棒側領域に存在するガドリニア入り燃料棒（以下、
Ｇｄ燃料棒という）の数を制御棒側領域に存在するＧｄ
燃料棒の数より２本以上多くした初装荷炉心が記載され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下の課題が存在する。
来技術においては、以下の課題が存在する。
【０００８】（１）低濃縮度ウラン燃料との隣接による
影響 一般に、ウラン燃料の場合、平均濃縮度が低い燃料集合
体の方が平均濃縮度が高い燃料集合体よりも熱中性子の
割合が大きい。従来技術においては、２体のウラン燃料
のうち１体を平均濃縮度が最も低い低濃縮度燃料集合体
（以下、低濃縮度燃料という）とし、４つの単位装荷パ
ターンの各々の低濃縮度燃料を隣接させて正方形状のコ
ントロールセルを構成する。従って、熱中性子の割合が
最も高い低濃縮度燃料とＭＯＸ燃料が隣接するため、Ｍ
ＯＸ燃料への熱中性子の流入量が大きくなり、局所出力
ピーキングがより増加する。
影響 一般に、ウラン燃料の場合、平均濃縮度が低い燃料集合
体の方が平均濃縮度が高い燃料集合体よりも熱中性子の
割合が大きい。従来技術においては、２体のウラン燃料
のうち１体を平均濃縮度が最も低い低濃縮度燃料集合体
（以下、低濃縮度燃料という）とし、４つの単位装荷パ
ターンの各々の低濃縮度燃料を隣接させて正方形状のコ
ントロールセルを構成する。従って、熱中性子の割合が
最も高い低濃縮度燃料とＭＯＸ燃料が隣接するため、Ｍ
ＯＸ燃料への熱中性子の流入量が大きくなり、局所出力
ピーキングがより増加する。
【０００９】（２）Ｇｄ燃料棒の偏在による影響
従来技術のＭＯＸ燃料は、制御棒側領域に存在するＧｄ
燃料棒の数と反制御棒側領域に存在するＧｄ燃料棒の数
が異なるため、以下の課題が存在する。
燃料棒の数と反制御棒側領域に存在するＧｄ燃料棒の数
が異なるため、以下の課題が存在する。
【００１０】第１の課題は、Ｇｄ燃料棒の偏在による、
ＭＯＸ燃料の装荷遅れに対する融通性の低下である。一
般に、ＭＯＸ燃料には、ウラン燃料と異なり、装荷遅れ
に対する融通性が要求される。たとえば、装荷遅れに対
する融通性の観点から、初装荷炉心に用いられるＭＯＸ
燃料には、初装荷炉心用の燃料集合体としての性能はも
ちろん、初装荷炉心から運転サイクルが進んだ取替炉心
用の燃料集合体としての性能も求められる。取替炉心に
おいては、炉心内の滞在期間に応じて燃焼の進み方が異
なる複数の燃料集合体が混在し、これらが一様に分散さ
れて装荷されるため、初装荷炉心のように単位装荷パタ
ーンを構成することが非常に困難となる。そのため、取
替炉心用の燃料集合体内のＧｄ燃料棒は、できるだけ均
等に配置される。
ＭＯＸ燃料の装荷遅れに対する融通性の低下である。一
般に、ＭＯＸ燃料には、ウラン燃料と異なり、装荷遅れ
に対する融通性が要求される。たとえば、装荷遅れに対
する融通性の観点から、初装荷炉心に用いられるＭＯＸ
燃料には、初装荷炉心用の燃料集合体としての性能はも
ちろん、初装荷炉心から運転サイクルが進んだ取替炉心
用の燃料集合体としての性能も求められる。取替炉心に
おいては、炉心内の滞在期間に応じて燃焼の進み方が異
なる複数の燃料集合体が混在し、これらが一様に分散さ
れて装荷されるため、初装荷炉心のように単位装荷パタ
ーンを構成することが非常に困難となる。そのため、取
替炉心用の燃料集合体内のＧｄ燃料棒は、できるだけ均
等に配置される。
【００１１】従来例のようなＧｄ燃料棒が偏在したＭＯ
Ｘ燃料が、単位装荷パターンを構成しない状態で炉心に
装荷された場合、Ｇｄ燃料棒の数が少ない制御棒側領域
に出力が集中し、燃料集合体内の局所出力ピーキングが
増加するため、線出力密度を制御することが困難とな
る。
Ｘ燃料が、単位装荷パターンを構成しない状態で炉心に
装荷された場合、Ｇｄ燃料棒の数が少ない制御棒側領域
に出力が集中し、燃料集合体内の局所出力ピーキングが
増加するため、線出力密度を制御することが困難とな
る。
【００１２】第２の課題は、ＭＯＸ燃料のＧｄ燃料棒と
してプルトニウムを含まないウラン燃料棒を使用する場
合における、プルトニウムを含むＭＯＸ燃料棒との核特
性の差による燃焼中期以降の燃料集合体内の局所出力ピ
ーキングの悪化である。ウラン燃料においては、Ｇｄ燃
料棒は、燃焼中期以降にガドリニアが燃え尽きるため、
ガドリニアを含まないウラン燃料棒と同等に出力を発生
する。しかしながら、ＭＯＸ燃料においては、Ｇｄウラ
ン燃料棒の出力は、ガドリニアが燃え尽きる燃焼中期以
降も、ウラン２３５の核分裂断面積がプルトニウム２３
９やプルトニウム２４１に比較して小さいため、ＭＯＸ
燃料棒の出力よりも小さい。
してプルトニウムを含まないウラン燃料棒を使用する場
合における、プルトニウムを含むＭＯＸ燃料棒との核特
性の差による燃焼中期以降の燃料集合体内の局所出力ピ
ーキングの悪化である。ウラン燃料においては、Ｇｄ燃
料棒は、燃焼中期以降にガドリニアが燃え尽きるため、
ガドリニアを含まないウラン燃料棒と同等に出力を発生
する。しかしながら、ＭＯＸ燃料においては、Ｇｄウラ
ン燃料棒の出力は、ガドリニアが燃え尽きる燃焼中期以
降も、ウラン２３５の核分裂断面積がプルトニウム２３
９やプルトニウム２４１に比較して小さいため、ＭＯＸ
燃料棒の出力よりも小さい。
【００１３】従来例のＧｄ燃料棒を偏在させたＭＯＸ燃
料では、燃焼中期以降、出力がMOX燃料棒に比べて低い
Ｇｄウラン燃料棒が反制御棒側に集中しているため、制
御棒側に出力が集中して燃料集合体内の局所出力ピーキ
ングが増加するので、線出力密度を制御することが困難
となる。
料では、燃焼中期以降、出力がMOX燃料棒に比べて低い
Ｇｄウラン燃料棒が反制御棒側に集中しているため、制
御棒側に出力が集中して燃料集合体内の局所出力ピーキ
ングが増加するので、線出力密度を制御することが困難
となる。
【００１４】また、ＭＯＸ燃料において、核分裂性物質
であるプルトニウム２４１は、半減期約１４.７ 年で中
性子を吸収する毒物質であるアメリシウム２４１へと崩
壊するために、反応度が低下するほか、局所出力分布が
変化する。この場合、従来例では、反応度の低下しない
Ｇｄ燃料棒が偏在してるために、Ｇｄ燃料棒の数の少な
い制御棒側領域の出力低下が反制御棒側領域の出力低下
よりも大きくなるので、局所出力ピーキングが増加する
可能性がある。
であるプルトニウム２４１は、半減期約１４.７ 年で中
性子を吸収する毒物質であるアメリシウム２４１へと崩
壊するために、反応度が低下するほか、局所出力分布が
変化する。この場合、従来例では、反応度の低下しない
Ｇｄ燃料棒が偏在してるために、Ｇｄ燃料棒の数の少な
い制御棒側領域の出力低下が反制御棒側領域の出力低下
よりも大きくなるので、局所出力ピーキングが増加する
可能性がある。
【００１５】本発明の目的は、ＭＯＸ燃料の装荷遅れに
対する融通性を確保しつつ、熱的余裕を確保できる初装
荷炉心を提供することである。
対する融通性を確保しつつ、熱的余裕を確保できる初装
荷炉心を提供することである。
【００１６】
【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、プルトニウムを含む第１燃料集合体と、
プルトニウムを含まない第２燃料集合体と、プルトニウ
ムを含まず前記第２燃料集合体より平均濃縮度が高い第
３燃料集合体と、外形が実質的に十字形の制御棒とを備
えた初装荷炉心において、各燃料集合体の外形が実質的
に正方形状をなし、前記第２燃料集合体１体及び前記第
１燃料集合体１体と、前記第３燃料集合体２体とを互い
に対角線の位置に配置して正方形状のセルを構成し、該
セルの４つの角に前記制御棒を１個ずつ配置して単位装
荷パターンを構成し、４つの前記単位装荷パターンの各
々の第１燃料集合体が互いに隣接して配置される前記単
位装荷パターン、または、前記単位装荷パターンの第１
燃料集合体が隣接する少なくとも２面に他の前記第１燃
料集合体がそれぞれ隣接して配置される前記単位装荷パ
ターンが、複数、炉心中央領域に設けられると共に、前
記第３燃料集合体をその対角線で制御棒側と反制御棒側
に領域分けした場合、反制御棒側領域内に存在するＧｄ
燃料棒の数が、制御棒側領域内に存在するＧｄ燃料棒の
数より２本以上多く、且つ、前記第１燃料集合体をその
対角線で制御棒側と反制御棒側に領域分けした場合、反
制御棒側領域内に存在するＧｄ燃料棒の数と、制御棒側
領域内に存在するＧｄ燃料棒の数との差が１本以下とな
るように構成する。本発明によれば、ＭＯＸ燃料（第１
燃料集合体）のＧｄ燃料棒は、取替炉心用ＭＯＸ燃料と
同様に、できるだけ均等に配置されるため、取替炉心用
燃料集合体として、局所出力ピーキングの増加を招くこ
となく使用できる。
に、本発明は、プルトニウムを含む第１燃料集合体と、
プルトニウムを含まない第２燃料集合体と、プルトニウ
ムを含まず前記第２燃料集合体より平均濃縮度が高い第
３燃料集合体と、外形が実質的に十字形の制御棒とを備
えた初装荷炉心において、各燃料集合体の外形が実質的
に正方形状をなし、前記第２燃料集合体１体及び前記第
１燃料集合体１体と、前記第３燃料集合体２体とを互い
に対角線の位置に配置して正方形状のセルを構成し、該
セルの４つの角に前記制御棒を１個ずつ配置して単位装
荷パターンを構成し、４つの前記単位装荷パターンの各
々の第１燃料集合体が互いに隣接して配置される前記単
位装荷パターン、または、前記単位装荷パターンの第１
燃料集合体が隣接する少なくとも２面に他の前記第１燃
料集合体がそれぞれ隣接して配置される前記単位装荷パ
ターンが、複数、炉心中央領域に設けられると共に、前
記第３燃料集合体をその対角線で制御棒側と反制御棒側
に領域分けした場合、反制御棒側領域内に存在するＧｄ
燃料棒の数が、制御棒側領域内に存在するＧｄ燃料棒の
数より２本以上多く、且つ、前記第１燃料集合体をその
対角線で制御棒側と反制御棒側に領域分けした場合、反
制御棒側領域内に存在するＧｄ燃料棒の数と、制御棒側
領域内に存在するＧｄ燃料棒の数との差が１本以下とな
るように構成する。本発明によれば、ＭＯＸ燃料（第１
燃料集合体）のＧｄ燃料棒は、取替炉心用ＭＯＸ燃料と
同様に、できるだけ均等に配置されるため、取替炉心用
燃料集合体として、局所出力ピーキングの増加を招くこ
となく使用できる。
【００１７】また、Ｇｄ燃料棒をウラン燃料棒とした場
合、ＭＯＸ燃料内のＧｄ燃料棒がほぼ均等に配置されて
いるため、燃焼中期以降の局所出力ピーキングの増大、
及びプルトニウム２４１のアメリシウム２４１への崩壊
による局所出力分布の変化を最小限に抑制することが可
能となる。
合、ＭＯＸ燃料内のＧｄ燃料棒がほぼ均等に配置されて
いるため、燃焼中期以降の局所出力ピーキングの増大、
及びプルトニウム２４１のアメリシウム２４１への崩壊
による局所出力分布の変化を最小限に抑制することが可
能となる。
【００１８】また、ＭＯＸ燃料は、核特性が最も異なる
低濃縮度ウラン燃料（第２燃料集合体）に隣接しない配
置（対角線の位置関係）となっているため、低濃縮度ウ
ラン燃料からの熱中性子の流入量を低減し、局所出力ピ
ーキングの増加を抑えることができる。更に、ＭＯＸ燃
料に隣接するウラン燃料（第３燃料集合体）は、Ｇｄ燃
料棒を反制御棒側に偏在させているため、ＭＯＸ燃料側
の熱中性子割合が減少しＭＯＸ燃料への熱中性子の流入
量を低減できるため、ＭＯＸ燃料内の局所出力ピーキン
グの増加を抑制することができる。
低濃縮度ウラン燃料（第２燃料集合体）に隣接しない配
置（対角線の位置関係）となっているため、低濃縮度ウ
ラン燃料からの熱中性子の流入量を低減し、局所出力ピ
ーキングの増加を抑えることができる。更に、ＭＯＸ燃
料に隣接するウラン燃料（第３燃料集合体）は、Ｇｄ燃
料棒を反制御棒側に偏在させているため、ＭＯＸ燃料側
の熱中性子割合が減少しＭＯＸ燃料への熱中性子の流入
量を低減できるため、ＭＯＸ燃料内の局所出力ピーキン
グの増加を抑制することができる。
【００１９】更に、本発明のＭＯＸ燃料の装荷位置は熱
的に余裕のある位置であるため、ＭＯＸ燃料が初装荷炉
心に装荷されず、その替わりに取替ウラン燃料が装荷さ
れても、熱的余裕は確保できる。従って、ＭＯＸ燃料の
装荷遅れによって設計を変更することが不要となり、Ｍ
ＯＸ燃料の装荷遅れに対する融通性を確保できる。以上
説明したように、本発明の初装荷炉心によれば、ＭＯＸ
燃料の装荷遅れに対する融通性を確保しつつ、熱的余裕
を確保できる。
的に余裕のある位置であるため、ＭＯＸ燃料が初装荷炉
心に装荷されず、その替わりに取替ウラン燃料が装荷さ
れても、熱的余裕は確保できる。従って、ＭＯＸ燃料の
装荷遅れによって設計を変更することが不要となり、Ｍ
ＯＸ燃料の装荷遅れに対する融通性を確保できる。以上
説明したように、本発明の初装荷炉心によれば、ＭＯＸ
燃料の装荷遅れに対する融通性を確保しつつ、熱的余裕
を確保できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００２１】図１は本発明による初装荷炉心の第１実施
例の横断面図を示したものである。本炉心は、２４０体
の低濃縮度ウラン燃料２，２９６体の高濃縮度ウラン燃
料３及び３３６体のＭＯＸ燃料４の合計８７２体の燃料
集合体から構成される。炉心の中央領域には図２に示す
ような単位装荷パターンを複数配置しており、最外周に
は低濃縮度ウラン燃料２を配置している。
例の横断面図を示したものである。本炉心は、２４０体
の低濃縮度ウラン燃料２，２９６体の高濃縮度ウラン燃
料３及び３３６体のＭＯＸ燃料４の合計８７２体の燃料
集合体から構成される。炉心の中央領域には図２に示す
ような単位装荷パターンを複数配置しており、最外周に
は低濃縮度ウラン燃料２を配置している。
【００２２】図２は本発明による単位装荷パターンの第
１実施例の横断面図を示したものである。本単位装荷パ
ターンは、１体の低濃縮度ウラン燃料２，２体の高濃縮
度ウラン燃料３及び１体のＭＯＸ燃料４を備え、これら
の燃料集合体の周りを４個の十字形の制御棒５で取り囲
んで構成されている。
１実施例の横断面図を示したものである。本単位装荷パ
ターンは、１体の低濃縮度ウラン燃料２，２体の高濃縮
度ウラン燃料３及び１体のＭＯＸ燃料４を備え、これら
の燃料集合体の周りを４個の十字形の制御棒５で取り囲
んで構成されている。
【００２３】単位装荷パターンを構成するウラン燃料
は、燃料棒６が９行９列（９×９）の正方格子状に配置
されており、その中央部に水が流れる太径のウォータロ
ッド８が２本配置されている。２本のウォータロッド８
は、７本の燃料棒６を配置可能な領域に設置されてい
る。また、単位装荷パターンを構成するＭＯＸ燃料４
は、燃料棒６が８行８列（８×８）の正方格子状に配置
されており、その中央部に水が流れる太径のウォータロ
ッド８が１本配置されている。ウォータロッド８は、４
本の燃料棒６を配置可能な領域に設置されている。尚、
ウラン燃料及びＭＯＸ燃料の外形は実質的に正方形をな
している。
は、燃料棒６が９行９列（９×９）の正方格子状に配置
されており、その中央部に水が流れる太径のウォータロ
ッド８が２本配置されている。２本のウォータロッド８
は、７本の燃料棒６を配置可能な領域に設置されてい
る。また、単位装荷パターンを構成するＭＯＸ燃料４
は、燃料棒６が８行８列（８×８）の正方格子状に配置
されており、その中央部に水が流れる太径のウォータロ
ッド８が１本配置されている。ウォータロッド８は、４
本の燃料棒６を配置可能な領域に設置されている。尚、
ウラン燃料及びＭＯＸ燃料の外形は実質的に正方形をな
している。
【００２４】炉心内部において、４つの単位装荷パター
ンは、各々の低濃縮度ウラン燃料２が隣接してコントロ
ールセル１を構成するように配置される。即ち、４つの
単位装荷パターンは、コントロールセル１を中心として
回転対称に配置される。図１においては、コントロール
セル１の数は３７個である。
ンは、各々の低濃縮度ウラン燃料２が隣接してコントロ
ールセル１を構成するように配置される。即ち、４つの
単位装荷パターンは、コントロールセル１を中心として
回転対称に配置される。図１においては、コントロール
セル１の数は３７個である。
【００２５】図１の初装荷炉心を構成する低濃縮度ウラ
ン燃料２の平均濃縮度は約１.５ 重量％、高濃縮度ウラ
ン燃料３の平均濃縮度は約４.１ 重量％、ＭＯＸ燃料４
の平均核分裂性プルトニウム富化度は約２.９ 重量％、
平均（ウラン）濃縮度は約１.２ 重量％である。
ン燃料２の平均濃縮度は約１.５ 重量％、高濃縮度ウラ
ン燃料３の平均濃縮度は約４.１ 重量％、ＭＯＸ燃料４
の平均核分裂性プルトニウム富化度は約２.９ 重量％、
平均（ウラン）濃縮度は約１.２ 重量％である。
【００２６】また、図２の単位装荷パターンを構成する
ＭＯＸ燃料４は、燃料装荷時から少なくとも一部にプル
トニウムを含んでおり、低濃縮度ウラン燃料２に対して
対角線の位置に配置されている。このように、ＭＯＸ燃
料４を低濃縮度ウラン燃料２と隣接させずに、より平均
濃縮度が高く熱中性子割合が近い高濃縮度ウラン燃料３
と隣接させることにより、ＭＯＸ燃料４への熱中性子の
流入量を低減し、局所出力ピーキングの増加を抑制する
ことができる。
ＭＯＸ燃料４は、燃料装荷時から少なくとも一部にプル
トニウムを含んでおり、低濃縮度ウラン燃料２に対して
対角線の位置に配置されている。このように、ＭＯＸ燃
料４を低濃縮度ウラン燃料２と隣接させずに、より平均
濃縮度が高く熱中性子割合が近い高濃縮度ウラン燃料３
と隣接させることにより、ＭＯＸ燃料４への熱中性子の
流入量を低減し、局所出力ピーキングの増加を抑制する
ことができる。
【００２７】ＭＯＸ燃料４内のＧｄ燃料棒７の本数は１
２本であり、燃料集合体を対角線９で制御棒側領域と反
制御棒側領域に分割すると、制御棒側領域に６本、反制
御棒側領域に６本配置されており、その本数の差は０本
である。このように、ＭＯＸ燃料４内のＧｄ燃料棒７を
均等に配置することにより、ＭＯＸ燃料が装荷遅れのた
め取替燃料として使用される場合にも、熱的余裕を確保
することができる。
２本であり、燃料集合体を対角線９で制御棒側領域と反
制御棒側領域に分割すると、制御棒側領域に６本、反制
御棒側領域に６本配置されており、その本数の差は０本
である。このように、ＭＯＸ燃料４内のＧｄ燃料棒７を
均等に配置することにより、ＭＯＸ燃料が装荷遅れのた
め取替燃料として使用される場合にも、熱的余裕を確保
することができる。
【００２８】本実施例において、ＭＯＸ燃料４内のＧｄ
燃料棒７をプルトニウムを含まないウラン燃料棒として
も良い。この場合、Ｇｄ燃料棒７を均等に配置すること
により、燃焼中期以降の燃料集合体内の局所出力ピーキ
ングを抑制し、熱的余裕を確保することができる。
燃料棒７をプルトニウムを含まないウラン燃料棒として
も良い。この場合、Ｇｄ燃料棒７を均等に配置すること
により、燃焼中期以降の燃料集合体内の局所出力ピーキ
ングを抑制し、熱的余裕を確保することができる。
【００２９】また、高濃縮度ウラン燃料３内のＧｄ燃料
棒７の本数は１５本であり、制御棒側領域に５本、反制
御棒側領域に１０本配置されており、その本数の差は５
本である。このように、反制御棒側領域即ちＭＯＸ燃料
４側の領域にＧｄ燃料棒７を多く配置することにより、
ＭＯＸ燃料４へと流入する熱中性子量を低減し、局所出
力ピーキングを抑制することができる。
棒７の本数は１５本であり、制御棒側領域に５本、反制
御棒側領域に１０本配置されており、その本数の差は５
本である。このように、反制御棒側領域即ちＭＯＸ燃料
４側の領域にＧｄ燃料棒７を多く配置することにより、
ＭＯＸ燃料４へと流入する熱中性子量を低減し、局所出
力ピーキングを抑制することができる。
【００３０】次に、図３を用いて本発明による単位装荷
パターンの第２実施例について説明する。図３は第２実
施例の横断面図を示したものである。本実施例が第１実
施例と異なる点は、ＭＯＸ燃料４内のＧｄ燃料棒７の配
置であり、その他の構成は第１実施例と同じである。
パターンの第２実施例について説明する。図３は第２実
施例の横断面図を示したものである。本実施例が第１実
施例と異なる点は、ＭＯＸ燃料４内のＧｄ燃料棒７の配
置であり、その他の構成は第１実施例と同じである。
【００３１】本単位装荷パターンを構成するＭＯＸ燃料
４内のＧｄ燃料棒７の本数は１１本であり、制御棒側領
域に５本、反制御棒側領域に６本配置されており、その
本数の差は１本である。このように、Ｇｄ燃料棒７の本
数が奇数である場合には、可能な限り均等に配置するこ
とにより第１実施例と同様の効果を得ることができる。
４内のＧｄ燃料棒７の本数は１１本であり、制御棒側領
域に５本、反制御棒側領域に６本配置されており、その
本数の差は１本である。このように、Ｇｄ燃料棒７の本
数が奇数である場合には、可能な限り均等に配置するこ
とにより第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３２】次に、図４を用いて本発明による単位装荷
パターンの第３実施例について説明する。図４は第３実
施例の横断面図を示したものである。本実施例の単位装
荷パターンを構成する４体の燃料集合体のうち、ＭＯＸ
燃料１体は第１実施例と同じであるが、ウラン燃料３体
が異なる。本実施例のウラン燃料は、燃料棒６が８×８
の正方格子状に配置されており、その中央部の４本の燃
料棒が配置可能な領域に水が流れる太径のウォータロッ
ド８が１本配置されている。
パターンの第３実施例について説明する。図４は第３実
施例の横断面図を示したものである。本実施例の単位装
荷パターンを構成する４体の燃料集合体のうち、ＭＯＸ
燃料１体は第１実施例と同じであるが、ウラン燃料３体
が異なる。本実施例のウラン燃料は、燃料棒６が８×８
の正方格子状に配置されており、その中央部の４本の燃
料棒が配置可能な領域に水が流れる太径のウォータロッ
ド８が１本配置されている。
【００３３】本単位装荷パターンを構成する高濃縮度ウ
ラン燃料３内のＧｄ燃料棒７の本数は１３本であり、制
御棒側領域に５本、反制御棒側領域に８本配置されてお
り、その本数の差は３本である。本実施例のように、形
状が異なる燃料集合体を用いても、第１実施例と同様
に、熱的余裕を確保し、ＭＯＸ燃料の装荷遅れに対する
融通性を確保できる。
ラン燃料３内のＧｄ燃料棒７の本数は１３本であり、制
御棒側領域に５本、反制御棒側領域に８本配置されてお
り、その本数の差は３本である。本実施例のように、形
状が異なる燃料集合体を用いても、第１実施例と同様
に、熱的余裕を確保し、ＭＯＸ燃料の装荷遅れに対する
融通性を確保できる。
【００３４】次に、図５を用いて本発明による単位装荷
パターンの第４実施例について説明する。図５は第４実
施例の横断面図を示したものである。本実施例の単位装
荷パターンを構成する４体の燃料集合体のうち、ウラン
燃料３体は第１実施例と同じであり、ＭＯＸ燃料１体が
異なる。本実施例のＭＯＸ燃料４は、燃料棒６が９×９
の正方格子状に配置されており、その中央部の７本の燃
料棒が配置可能な領域に水が流れる太径のウォータロッ
ド８が２本配置されている。
パターンの第４実施例について説明する。図５は第４実
施例の横断面図を示したものである。本実施例の単位装
荷パターンを構成する４体の燃料集合体のうち、ウラン
燃料３体は第１実施例と同じであり、ＭＯＸ燃料１体が
異なる。本実施例のＭＯＸ燃料４は、燃料棒６が９×９
の正方格子状に配置されており、その中央部の７本の燃
料棒が配置可能な領域に水が流れる太径のウォータロッ
ド８が２本配置されている。
【００３５】本単位装荷パターンを構成するＭＯＸ燃料
４内のＧｄ燃料棒７の本数は１２本であり、制御棒側領
域に６本、反制御棒側領域に６本配置されており、その
本数の差は０本である。本実施例でも、第１実施例と同
様に、熱的余裕を確保し、ＭＯＸ燃料の装荷遅れに対す
る融通性を確保できる。
４内のＧｄ燃料棒７の本数は１２本であり、制御棒側領
域に６本、反制御棒側領域に６本配置されており、その
本数の差は０本である。本実施例でも、第１実施例と同
様に、熱的余裕を確保し、ＭＯＸ燃料の装荷遅れに対す
る融通性を確保できる。
【００３６】次に、図６を用いて本発明による単位装荷
パターンの第５実施例について説明する。図６は第５実
施例の横断面図を示したものである。本実施例では、単
位装荷パターンを構成する全ての燃料集合体が第１実施
例と異なる。本実施例の燃料集合体は、燃料棒６が９×
９の正方格子状に配置されており、その中央部の９本の
燃料棒６が配置可能な領域に水が流れるウォータボック
ス１０が１体配置されている。
パターンの第５実施例について説明する。図６は第５実
施例の横断面図を示したものである。本実施例では、単
位装荷パターンを構成する全ての燃料集合体が第１実施
例と異なる。本実施例の燃料集合体は、燃料棒６が９×
９の正方格子状に配置されており、その中央部の９本の
燃料棒６が配置可能な領域に水が流れるウォータボック
ス１０が１体配置されている。
【００３７】本単位装荷パターンを構成するＭＯＸ燃料
４内のＧｄ燃料棒７の本数は１２本であり、制御棒側領
域に６本、反制御棒側領域に６本配置されており、その
本数の差は０本である。本単位装荷パターンを構成する
高濃縮度ウラン燃料３内のＧｄ燃料棒７の本数は１５本
であり、制御棒側領域に５本、反制御棒側領域に１０本
配置されており、その本数の差は５本である。本実施例
でも、第１実施例と同様に、熱的余裕を確保し、ＭＯＸ
燃料の装荷遅れに対する融通性を確保できる。
４内のＧｄ燃料棒７の本数は１２本であり、制御棒側領
域に６本、反制御棒側領域に６本配置されており、その
本数の差は０本である。本単位装荷パターンを構成する
高濃縮度ウラン燃料３内のＧｄ燃料棒７の本数は１５本
であり、制御棒側領域に５本、反制御棒側領域に１０本
配置されており、その本数の差は５本である。本実施例
でも、第１実施例と同様に、熱的余裕を確保し、ＭＯＸ
燃料の装荷遅れに対する融通性を確保できる。
【００３８】次に、図７を用いて、本発明による初装荷
炉心の第２実施例を説明する。図７は、本炉心の横断面
図を示したものである。本炉心は、１４８体の低濃縮度
ウラン燃料２，３８８体の高濃縮度ウラン燃料３及び３
３６体のＭＯＸ燃料４の合計８７２体の燃料集合体から
構成される。
炉心の第２実施例を説明する。図７は、本炉心の横断面
図を示したものである。本炉心は、１４８体の低濃縮度
ウラン燃料２，３８８体の高濃縮度ウラン燃料３及び３
３６体のＭＯＸ燃料４の合計８７２体の燃料集合体から
構成される。
【００３９】本実施例の場合、炉心の中央領域に複数の
単位装荷パターンを配置している点は図１の第１実施例
と同じであるが、最外周に高濃縮度ウラン燃料３を配置
した点が異なる。単位装荷パターンとしては、図２〜図
６に示したものを用いることができる。このように、周
辺部の燃料集合体の構成を変更しても、図１の第１実施
例と同様に、熱的余裕を確保しつつ、ＭＯＸ燃料の装荷
遅れに対する融通性を確保できる。
単位装荷パターンを配置している点は図１の第１実施例
と同じであるが、最外周に高濃縮度ウラン燃料３を配置
した点が異なる。単位装荷パターンとしては、図２〜図
６に示したものを用いることができる。このように、周
辺部の燃料集合体の構成を変更しても、図１の第１実施
例と同様に、熱的余裕を確保しつつ、ＭＯＸ燃料の装荷
遅れに対する融通性を確保できる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、初装荷炉心へのＭＯＸ
燃料の装荷遅れに対する融通性を確保しつつ、熱的余裕
を確保できる。
燃料の装荷遅れに対する融通性を確保しつつ、熱的余裕
を確保できる。
【図１】本発明による初装荷炉心の第１実施例の横断面
図。
図。
【図２】本発明による単位装荷パターンの第１実施例の
横断面図。
横断面図。
【図３】本発明による単位装荷パターンの第２実施例の
横断面図。
横断面図。
【図４】本発明による単位装荷パターンの第３実施例の
横断面図。
横断面図。
【図５】本発明による単位装荷パターンの第４実施例の
横断面図。
横断面図。
【図６】本発明による単位装荷パターンの第５実施例の
横断面図。
横断面図。
【図７】本発明による初装荷炉心の第２実施例の横断面
図。
図。
１…コントロールセル、２…低濃縮度ウラン燃料、３…
高濃縮度ウラン燃料、４…ＭＯＸ燃料、５…制御棒、６
…燃料棒、７…Ｇｄ燃料棒、８…ウォータロッド、１０
…ウォータボックス。
高濃縮度ウラン燃料、４…ＭＯＸ燃料、５…制御棒、６
…燃料棒、７…Ｇｄ燃料棒、８…ウォータロッド、１０
…ウォータボックス。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 青山 肇男
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 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
(56)参考文献 特開 平９−105792（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−159569（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−329682（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−243773（ＪＰ，Ａ)
国際公開98／10426（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G21C 5/12
G21C 5/00
G21C 3/30
Claims (6)
- 【請求項１】プルトニウムを含む第１燃料集合体と、プ
ルトニウムを含まない第２燃料集合体と、プルトニウム
を含まず前記第２燃料集合体より平均濃縮度が高い第３
燃料集合体と、外形が実質的に十字形の制御棒とを備え
た初装荷炉心において、 各燃料集合体の外形が実質的に正方形状をなし、 前記第２燃料集合体１体及び前記第１燃料集合体１体
と、前記第３燃料集合体２体とを互いに対角線の位置に
配置して正方形状のセルを構成し、該セルの４つの角に
前記制御棒を１個ずつ配置して単位装荷パターンを構成
し、 ４つの前記単位装荷パターンの各々の第１燃料集合体が
互いに隣接して配置される前記単位装荷パターン、また
は、前記単位装荷パターンの第１燃料集合体が隣接する
少なくとも２面に他の前記第１燃料集合体がそれぞれ隣
接して配置される前記単位装荷パターンが、複数、炉心
中央領域に設けられると共に、 前記第３燃料集合体をその対角線で制御棒側と反制御棒
側に領域分けした場合、反制御棒側領域内に存在するガ
ドリニア入り燃料棒の数が、制御棒側領域内に存在する
ガドリニア入り燃料棒の数より２本以上多く、且つ、 前記第１燃料集合体をその対角線で制御棒側と反制御棒
側に領域分けした場合、反制御棒側領域内に存在するガ
ドリニア入り燃料棒の数と、制御棒側領域内に存在する
ガドリニア入り燃料棒の数との差が１本以下であること
を特徴とする初装荷炉心。 - 【請求項２】請求項１において、前記複数の単位装荷パ
ターンは、４つの単位装荷パターンの各々の第２燃料集
合体が互いに隣接して正方形状のコントロールセルを構
成するように配置されることを特徴とする初装荷炉心。 - 【請求項３】請求項１又は２において、各燃料集合体は
８行８列の格子状に燃料棒が配置され、該燃料集合体の
中央部の燃料棒４本が配置可能な領域に１本の太径ウォ
ータロッドが配置されていることを特徴とする初装荷炉
心。 - 【請求項４】請求項１又は２において、前記第１燃料集
合体は８行８列の格子状に燃料棒が配置され、その中央
部の燃料棒４本が配置可能な領域に１本の太径ウォータ
ロッドが配置されており、 前記第２及び第３燃料集合体は９行９列の格子状に燃料
棒が配置され、その中央部の燃料棒７本が配置可能な領
域に２本の太径ウォータロッドが配置されていることを
特徴とする初装荷炉心。 - 【請求項５】請求項１又は２において、各燃料集合体は
９行９列の格子状に燃料棒が配置され、該燃料集合体の
中央部の燃料棒７本が配置可能な領域に２本の太径ウォ
ータロッドが配置されていることを特徴とする初装荷炉
心。 - 【請求項６】請求項１又は２において、各燃料集合体は
９行９列の格子状に燃料棒が配置され、該燃料集合体の
中央部の燃料棒９本が配置可能な領域に１本のウォータ
ボックスが配置されていることを特徴とする初装荷炉
心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12671497A JP3435308B2 (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 初装荷炉心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12671497A JP3435308B2 (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 初装荷炉心 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10319162A JPH10319162A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3435308B2 true JP3435308B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=14942054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12671497A Expired - Lifetime JP3435308B2 (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 初装荷炉心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435308B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1760990B (zh) * | 2004-10-15 | 2011-11-30 | 西屋电气有限责任公司 | 改进的首次堆芯燃料组件布置和实现上述布置的方法 |
| JP4653540B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-03-16 | 原子燃料工業株式会社 | 原子炉炉心 |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP12671497A patent/JP3435308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10319162A (ja) | 1998-12-04 |
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