JP5743518B2 - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents
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Description
(1) 同じ集合体出力でも燃料棒本数が増えることにより、燃料棒単位長さあたりの発熱量である線出力密度を小さくでき、熱的余裕が大きくなる。
(2) 濡れぶち長さが増大することにより、冷却能力が増し、沸騰遷移をおこす限界出力が向上する。
可燃性毒物を含有する燃料棒が、
燃料集合体の燃料有効長の上下端部を除くほぼ全長に亘って可燃性毒物を含有し、且つ、未燃焼時の可燃性毒物濃度が異なる少なくとも2つの可燃性毒物領域を含有する第1の毒物含有燃料棒と、
軸方向の下部側から有効長途中までの部分軸方向領域にのみ可燃性毒物を含有する第2の毒物含有燃料棒とを含み、
第2の毒物含有燃料棒が可燃性毒物を含有する部分軸方向領域の上端位置が相対的に高位置と低位置とに異なる2種類の毒物含有燃料棒を含み、
第2の毒物含有燃料棒の本数割合が、下式で示されることを特徴とするものである。
FPL×FGd < α < 2×FPL×FGd
ここで、
FPL : 部分長燃料棒本数割合
FGd : 毒物含有燃料棒本数割合
α : 第2の毒物含有燃料棒本数割合
前記相対的に高位置にある毒物含有燃料棒においては燃料集合体の燃料有効長の下部側からほぼ1/3〜2/3の位置、
前記相対的に低位置にある毒物含有燃料棒においては燃料集合体の燃料有効長の下部側からほぼ1/4〜1/3の位置にあることを特徴とするものである。
可燃性毒物を含有する燃料棒が、
燃料集合体の燃料有効長のほぼ全長に亘る軸方向領域に可燃性毒物を含有する第1の毒物含有燃料棒と、
軸方向の下部側から前記燃料有効長の途中までの部分軸方向領域のみに可燃性毒物を含有する第2の毒物含有燃料棒とを含み、
第2の毒物含有燃料棒が、可燃性毒物を含有する部分軸方向領域の上端位置が相対的に高位置と低位置とに異なる2種類の毒物含有燃料棒を含むため、経済性や熱的余裕を損なうことなく、十分な原子炉停止余裕を確保することができる。
FPL×FGd < α < 2×FPL×FGd
ここで、
FPL : 部分長燃料棒本数割合
FGd : 毒物含有燃料棒本数割合
α : 第2の毒物含有燃料棒本数割合
図1は本発明のBWR用燃料集合体の一実施例の構成を示す説明図である。図1に示す通り、本実施例1の燃料集合体10は、10×10の正方格子状に燃料棒11,12,13,14,15,G11,G12,G13,G14を束ねてチャンネルボックス内17内に配置して構成されている。チャンネルボックス17の中心軸から反制御18側に偏心させた位置に3×3の燃料棒分のウォータチャンネルWを備えている。尚、長尺燃料棒を24分割した上下端1ノードずつには、低濃縮度(0.71wt%)の天然ウランブランケットが設けられており、燃料有効長としてはこれら最上部ノードと最下部ノードとを含んだ定義とした。
以下、図1の実施例と図12の従来例それぞれについて、例えばG12燃料棒の本数が異なる2種類の燃料から構成した平衡炉心について、運転期間19ヶ月の長期サイクル運転,取出平均燃焼度50GWd/t以上といった高燃焼度化を達成しようとした場合の炉心特性を比較して本発明の効果を説明する。
図10は本発明のBWR用燃料集合体の別の実施例の構成を示す説明図である。図10に示す通り、本実施例2の燃料集合体20では、実施例1と同様に、10×10の正方格子状に燃料棒21,22,23,24,25,G21,G22,G23,G24を束ね、チャンネルボックス27内に配置して構成されている。チャンネルボックス27の中心軸から反制御28側に偏心させた位置に3×3の燃料棒分のウォータチャンネルWを備えている。なお、長尺燃料棒を24分割した上下端1ノードずつには、低濃縮度(0.71wt%)の天然ウランブランケットが設けられており、燃料有効長にはこれら最上部ノードと最下部ノードとを含んだ定義とする。
図11は本発明のBWR用燃料集合体の別の実施例の構成を示す説明図である。図11に示す通り、本実施例の燃料集合体では、図10に示した燃料集合体の相対的に高位置にある第2の毒物含有燃料棒の可燃性毒物を含有する領域の高さが、可燃性毒物を含有しない部分長燃料棒4,5の燃料有効長と同一となった例であり、個々の燃料棒の配置も変わっていない。
11 ,21 ,31 …燃料棒(長尺燃料棒)、
12 ,22 ,32 …燃料棒(長尺燃料棒)、
13 ,23 ,33 …燃料棒(長尺燃料棒)、
14 ,24 ,34 …燃料棒(部分長燃料棒)、
15 ,25 ,35 …燃料棒(部分長燃料棒)、
G11,G21,G31…第1の毒物含有燃料棒、
G12,G22,G32…第1の毒物含有燃料棒、
G13,G23,G33…第2の毒物含有燃料棒、
G14,G24,G34…第2の毒物含有燃料棒、
17 ,27 ,37 …チャンネルボックス、
18 ,28 ,38 …制御棒、
W …ウォータチャンネル、
Claims (7)
- 燃料有効長が燃料集合体の有効長と等しい全長燃料棒と、それより短い部分長燃料棒を有し、かつ、可燃性毒物を含有する燃料棒と可燃性毒物を含有しない燃料棒とを複数本束ねた沸騰水型原子炉用燃料集合体において、
可燃性毒物を含有する燃料棒が、
燃料集合体の燃料有効長の上下端部を除くほぼ全長に亘って可燃性毒物を含有し、且つ、未燃焼時の可燃性毒物濃度が異なる少なくとも2つの可燃性毒物領域を含有する第1の毒物含有燃料棒と、
軸方向の下部側から有効長途中までの部分軸方向領域にのみ可燃性毒物を含有する第2の毒物含有燃料棒とを含み、
第2の毒物含有燃料棒が可燃性毒物を含有する部分軸方向領域の上端位置が相対的に高位置と低位置とに異なる2種類の毒物含有燃料棒を含み、
第2の毒物含有燃料棒の本数割合が、下式で示されることを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。
FPL×FGd < α < 2×FPL×FGd
ここで、
FPL : 部分長燃料棒本数割合
FGd : 毒物含有燃料棒本数割合
α : 第2の毒物含有燃料棒本数割合 - 少なくとも1本の第1の毒物含有燃料棒の軸方向下部側領域の可燃性毒物濃度が燃料集合体の最高濃度であ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。
- 少なくとも1本の第2の毒物含有燃料棒の未燃焼時の可燃性毒物濃度が燃料集合体中の最低濃度であることを特徴とする請求項1又は2に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
- 第2の毒物含有燃料棒が部分長燃料棒を含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
- 第2の毒物含有燃料棒の可燃性毒物含有領域の上端位置が、
前記相対的に高位置にある毒物含有燃料棒においては燃料集合体の燃料有効長の下部側からほぼ1/3〜2/3の位置、
前記相対的に低位置にある毒物含有燃料棒においては燃料集合体の燃料有効長の下部側からほぼ1/4〜1/3の位置にあることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 - 部分長燃料棒が集合体外周部に配置されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
- 燃料棒が10行10列以上の格子状配列で束ねられ、且つ、燃料棒9本分の領域が角型ウォータチャンネルに置換されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
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