JP6840015B2 - 燃料集合体及び燃料集合体の製造方法 - Google Patents
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Description
ウラン236を含有しないウラン濃縮度5wt%の燃料を照射したときの取出燃焼度時点の中性子増倍率に対して、ウラン236を含む燃料の前記取出燃焼度の中性子増倍率が高ければ、経済性の観点で有用であると言える。そこで、図2にウラン236を含有しないウラン濃縮度5wt%の燃料を照射したときの取出燃焼度時点の中性子増倍率の増大量をウラン236含有量に応じて示す。中性子増倍率の増大量はウラン236を含まないウラン235濃縮度5wt%の燃料を基準としている。基準(0.0%dk)以上の燃料は、5wt%を超える燃料を製造する経済的利点があることを示している。この結果、経済的利点を持つウラン235濃縮度とウラン235に対するウラン236含有量の関係は式(2)となる。
天然ウラン(U)は、図5及び図6に示すような燃料集合体として加工され、原子力発電所などの原子力プラントへ燃料として装荷される。(ステップS2)
原子力プラントの炉心に装荷された燃料集合体は炉心内で核分裂反応(燃焼)し、発生する熱を利用して蒸気が生成される。生成した蒸気によりタービンを回転させることで発電を行う。この核分裂反応(燃焼)により、ウラン236やプルトニウム(Pu)、マイナーアクチノイド(MA:ネプツニウム(Np),アメリシウム(Am),キュリウム(Cm)等)、その他の核分裂生成物(FP)が生成される。(ステップS3)
原子力プラントで燃料として利用された後の使用済燃料は、再処理工場においてウランとそれ以外の物に分離され、ウランは再び燃料として利用するために回収される。再処理工場において回収されたウランは回収ウランと呼ばれ、ウラン235,ウラン236,ウラン238を含む。(ステップS4)
なお、分離されたプルトニウム(Pu)は、回収ウランと共にMOX燃料工場においてMOX燃料(Mixed Oxide:ウラン・プルトニウム混合酸化物)に加工され、原子力プラントで燃料として利用される。マイナーアクチノイド(MA)および核分裂生成物(FP)は高レベル放射性廃棄物として処理される。
ステップS5では、ウラン235濃縮度が、上記の式(1)と式(2)を満たす範囲(すなわち、図4のハッチング領域)になるように制御する。
2,21a,21b…燃料棒
3…部分長燃料棒
5…上部タイプレート
6…下部タイプレート
7…チャンネルボックス
8…スペーサ
WR…水ロッド
102…炉心シュラウド
103…原子炉圧力容器(RPV)
104…ダウンカマ
105…炉心
106…気水分離器
107…蒸気乾燥器
108…主蒸気管
109…給水配管
115…インターナルポンプ
122…下部プレナム。
Claims (12)
- 請求項1に記載の燃料集合体であって、
前記ウラン235濃縮度eは、5wt%を超え、7wt%以下であることを特徴とする燃料集合体。 - 請求項1または2に記載の燃料集合体であって、
前記燃料集合体は、前記複数の燃料棒が正方格子状に配列され、
ウラン235に対するウラン236の含有率が式(1)および式(2)の間の範囲である燃料棒は、前記燃料集合体の中心部近傍に配置されることを特徴とする燃料集合体。 - 請求項1または2に記載の燃料集合体であって、
前記燃料集合体は、前記複数の燃料棒が正方格子状に配列され、
前記複数の燃料棒の上部側において、ウラン235に対するウラン236の含有率が式(1)および式(2)の間の範囲であることを特徴とする燃料集合体。 - 請求項5に記載の燃料集合体の製造方法であって、
前記(b)工程において、前記ウラン235濃縮度eが5wt%を超え、7wt%以下になるようにウラン238を除去することを特徴とする燃料集合体の製造方法。 - 請求項5または6に記載の燃料集合体の製造方法であって、
前記燃料集合体は、複数の燃料棒が正方格子状に配列され、
ウラン235に対するウラン236の含有率が式(1)および式(2)の間の範囲である燃料棒を前記燃料集合体の中心部近傍に配置することを特徴とする燃料集合体の製造方法。 - 請求項5または6に記載の燃料集合体の製造方法であって、
前記燃料集合体は、複数の燃料棒が正方格子状に配列され、
前記複数の燃料棒の上部側において、ウラン235に対するウラン236の含有率が式(1)および式(2)の間の範囲とすることを特徴とする燃料集合体の製造方法。
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