JPH01109296A - 燃料集合体 - Google Patents
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- JPH01109296A JPH01109296A JP62263844A JP26384487A JPH01109296A JP H01109296 A JPH01109296 A JP H01109296A JP 62263844 A JP62263844 A JP 62263844A JP 26384487 A JP26384487 A JP 26384487A JP H01109296 A JPH01109296 A JP H01109296A
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- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 59
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- Y—GENERAL 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
- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はプルトニウムを含む燃料物質を使用する原子炉
燃料集合体に関する。
燃料集合体に関する。
燃料集合体の発熱密度の高い燃料棒の燃料物質の密度を
、発熱密度の低い燃料棒の燃料物質より低くする公知例
には、特開昭５７−１８７６８７号公報が挙げられる。
、発熱密度の低い燃料棒の燃料物質より低くする公知例
には、特開昭５７−１８７６８７号公報が挙げられる。
一方、プルトニウムを含む燃料物質を使用した燃料集合
体の公知例は、ニュクリアー・サイエンス・アンド・エ
ンジニアリング： ８７ （１９８４）、第３６１頁か
ら第３８０頁（Ｎｕｃｌ、Ｓｃｉ、Ｅｎｇ、８７，３６
１−３８０（１９８４））に示されるように、集合体内
出力の平坦化のため、発熱密度の高い外側燃料棒の燃料
物質のプルトニウム含有率を、発熱密度の低い中央側燃
料棒の燃料物質のそれより低くした燃料集合体がある。
体の公知例は、ニュクリアー・サイエンス・アンド・エ
ンジニアリング： ８７ （１９８４）、第３６１頁か
ら第３８０頁（Ｎｕｃｌ、Ｓｃｉ、Ｅｎｇ、８７，３６
１−３８０（１９８４））に示されるように、集合体内
出力の平坦化のため、発熱密度の高い外側燃料棒の燃料
物質のプルトニウム含有率を、発熱密度の低い中央側燃
料棒の燃料物質のそれより低くした燃料集合体がある。
プルトニウム燃料物質の製造は、軽水炉等の使用済燃料
より抽出したプルトニウムを天然ウラン等と混合して行
なわれるが、抽出プルトニウムの同位体組成は、使用済
燃料の燃焼条件（炉型、燃焼度等）によって変化する。
より抽出したプルトニウムを天然ウラン等と混合して行
なわれるが、抽出プルトニウムの同位体組成は、使用済
燃料の燃焼条件（炉型、燃焼度等）によって変化する。
プルトニウムの同位体の主なものには熱核分裂性物質で
あるｐｕ！３・及びＰｕ２４＆と共鳴吸収物質があるＰ
ｕ２４０とｐ ｕ ２４２があり、プルトニウムの含有
率が同一でも、同位体組成が変化すれば、これを使用し
た燃料集合体の中性子無限増倍率等の核的性質も変動す
る。この集合体の核的性質の変動は、炉心運転サイクル
間隔、及び、出力ビーキング等に影響をおよぼすため、
できるだけ抑制することが炉心運用上重要である。
あるｐｕ！３・及びＰｕ２４＆と共鳴吸収物質があるＰ
ｕ２４０とｐ ｕ ２４２があり、プルトニウムの含有
率が同一でも、同位体組成が変化すれば、これを使用し
た燃料集合体の中性子無限増倍率等の核的性質も変動す
る。この集合体の核的性質の変動は、炉心運転サイクル
間隔、及び、出力ビーキング等に影響をおよぼすため、
できるだけ抑制することが炉心運用上重要である。
この課題に対する従来技術の問題点を以下に示す、特開
昭５７−１８７６８７号公報には、燃料物質として濃縮
ウラン燃料を古顔におき、直接、濃縮度に差を設けるこ
となく集合体内の出力を平坦化し、かつ、ウラン２３５
の燃焼を効果的に行なわせる集合体が開示されている。
昭５７−１８７６８７号公報には、燃料物質として濃縮
ウラン燃料を古顔におき、直接、濃縮度に差を設けるこ
となく集合体内の出力を平坦化し、かつ、ウラン２３５
の燃焼を効果的に行なわせる集合体が開示されている。
しかし、この技術は。
燃料物質としてプルトニウム含有燃料を用いる場合のプ
ルトニウム同位体組成の変化による集合体の核的性質の
変動の問題を認識していない。
ルトニウム同位体組成の変化による集合体の核的性質の
変動の問題を認識していない。
一方、前述のニュクリア・サイエンス・アンド・エンジ
ニアリングでは、外側燃料物質と中央側燃料物質のプル
トニウム含有率が異なるため、両者を別々に製造するこ
とになる。別々に製造すると原料が異なるため、両者の
プルトニウム同位体組成は一致しない可能性が大きい、
この状況で、プルトニウム同位体組成によって、例えば
、プルトニウム含有率を調整し集合体の核的性質の変動
を抑制しようとした場合、外側燃料物質と中央側燃料物
質のプルトニウム含有率の調整を互いに独立に行なわざ
るを得す、両者を組み合せて一つの集合体とした時の核
的性質を一定に保つことが困難であると思われる。
ニアリングでは、外側燃料物質と中央側燃料物質のプル
トニウム含有率が異なるため、両者を別々に製造するこ
とになる。別々に製造すると原料が異なるため、両者の
プルトニウム同位体組成は一致しない可能性が大きい、
この状況で、プルトニウム同位体組成によって、例えば
、プルトニウム含有率を調整し集合体の核的性質の変動
を抑制しようとした場合、外側燃料物質と中央側燃料物
質のプルトニウム含有率の調整を互いに独立に行なわざ
るを得す、両者を組み合せて一つの集合体とした時の核
的性質を一定に保つことが困難であると思われる。
本発明の目的は、集合体内の出力を平坦化しつつ、プル
トニウム含有撚料物゛質のプルトニウム同位体の組成比
の変化による集合体の核的性質の変動を抑えた燃料集合
体を提供することにある。
トニウム含有撚料物゛質のプルトニウム同位体の組成比
の変化による集合体の核的性質の変動を抑えた燃料集合
体を提供することにある。
上記目的は、燃料集合体内のプルトニウム含有燃料物質
の充填された燃料棒において、その大半の燃料物質のプ
ルトニウム含有率を一定とし、発熱密度の高い場所のプ
ルトニウム含有燃料物質の密度を発熱密度の低い場所の
プルトニウム含有燃料物質の密度より低くし、さらに、
プルトニウム同位体の組成変化によってプルトニウム含
有燃料物質のプルトニウム含有率および／または密度を
調整することによって解決される０発熱密度の高い場所
の燃料物質の密度を発熱密度の低い場所の燃料物質の密
度より小さくするには、発熱密度の高い場所の燃料物質
を中空ペレットとする方法が考えられる。
の充填された燃料棒において、その大半の燃料物質のプ
ルトニウム含有率を一定とし、発熱密度の高い場所のプ
ルトニウム含有燃料物質の密度を発熱密度の低い場所の
プルトニウム含有燃料物質の密度より低くし、さらに、
プルトニウム同位体の組成変化によってプルトニウム含
有燃料物質のプルトニウム含有率および／または密度を
調整することによって解決される０発熱密度の高い場所
の燃料物質の密度を発熱密度の低い場所の燃料物質の密
度より小さくするには、発熱密度の高い場所の燃料物質
を中空ペレットとする方法が考えられる。
（作用〕
大半のプルトニウム含有燃料物質のプルトニウム含有率
を一様とするので、一つの集合体に使用する燃料物質の
大半を一括して製造することができ、従って、集合体内
のプルトニウ、ム同位体組成を大半の燃料物質で一定に
できる。このような集合体で、プルトニウム同位体の組
成比が変化しても、その変化量に応じプルトニウム含有
燃料物質のプルトニウム含有率、及び、プルトニウム含
有率と燃料物質の密度を調整することにより、集合体の
核的性質の変動を抑制することができる。さらに、発熱
密度の高い場所のプルトニウム含有燃料物質の密度を発
熱密度の低い場所のプルトニウム含有燃料物質の密度よ
り低くすることにより、集合体内の出力を平坦化する。
を一様とするので、一つの集合体に使用する燃料物質の
大半を一括して製造することができ、従って、集合体内
のプルトニウ、ム同位体組成を大半の燃料物質で一定に
できる。このような集合体で、プルトニウム同位体の組
成比が変化しても、その変化量に応じプルトニウム含有
燃料物質のプルトニウム含有率、及び、プルトニウム含
有率と燃料物質の密度を調整することにより、集合体の
核的性質の変動を抑制することができる。さらに、発熱
密度の高い場所のプルトニウム含有燃料物質の密度を発
熱密度の低い場所のプルトニウム含有燃料物質の密度よ
り低くすることにより、集合体内の出力を平坦化する。
以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図により説
明する。
明する。
第１図は燃料集合体の横断面を示す。集合体は、十へ本
の外層燃料棒１、十二本の中間層燃料棒２、及び六本の
内層燃料棒３の合計三十六本の燃料棒と、集合体支持棒
４より構成される。各燃料棒は被覆管５と燃料物質６，
７．８により構成される。
の外層燃料棒１、十二本の中間層燃料棒２、及び六本の
内層燃料棒３の合計三十六本の燃料棒と、集合体支持棒
４より構成される。各燃料棒は被覆管５と燃料物質６，
７．８により構成される。
燃料物質はすべて同一組成比をプルトニウムと天然ウラ
ンの混合酸化物（ＭＯＸ燃料）であり発熱密度の低い集
合体の中央側の内層、及び、中間層の燃料物質は中実ペ
レットであり、発熱密度の高い集合体外側の外層の燃料
物質は、中空ペレットである。
ンの混合酸化物（ＭＯＸ燃料）であり発熱密度の低い集
合体の中央側の内層、及び、中間層の燃料物質は中実ペ
レットであり、発熱密度の高い集合体外側の外層の燃料
物質は、中空ペレットである。
第２図は、第１図の燃料の中性子無限増倍率のプルトニ
ウム組成依存性を示す。ここで燃料物質のプルトニウム
含有率は熱核分裂性プルトニウム（Ｐ ｕ””トＰ ｕ
””） ノ含有率を３．４ωｔ％に固定し、かつ、外層
燃料中空ペレットの中心穴径を、６ｍ（ペレット径１２
．４ｍ）に固定している。第２図より全プルトニウムに
対する熱核分裂性プルトニウムの割合が小さいほど、中
性子無限増倍率は小さくなる。これは共鳴吸収物質であ
るｐ ｕ ｚａｏ及びＰｕｚ４！の含有量が増加するた
めである。中性子無限増倍率の減小は、燃焼度の低下を
意味し、運転サイクル期間の短縮につながる。
ウム組成依存性を示す。ここで燃料物質のプルトニウム
含有率は熱核分裂性プルトニウム（Ｐ ｕ””トＰ ｕ
””） ノ含有率を３．４ωｔ％に固定し、かつ、外層
燃料中空ペレットの中心穴径を、６ｍ（ペレット径１２
．４ｍ）に固定している。第２図より全プルトニウムに
対する熱核分裂性プルトニウムの割合が小さいほど、中
性子無限増倍率は小さくなる。これは共鳴吸収物質であ
るｐ ｕ ｚａｏ及びＰｕｚ４！の含有量が増加するた
めである。中性子無限増倍率の減小は、燃焼度の低下を
意味し、運転サイクル期間の短縮につながる。
プルトニウム含有率をその同位体組成比により調整し、
燃焼度の低下を抑えたプルトニウム含有率調整の実施例
を第３図に示す、第３図より、（ｐ ｕ２３９＋ｐ ｕ
！４１ ／全Ｐｕ）の７２％から６５％の変化に対し、
プルトニウム含有率を熱核分裂性プルトニウムで約０．
３ωｔ％増加させることにより、燃焼度の低下を抑制で
きることがわかる。
燃焼度の低下を抑えたプルトニウム含有率調整の実施例
を第３図に示す、第３図より、（ｐ ｕ２３９＋ｐ ｕ
！４１ ／全Ｐｕ）の７２％から６５％の変化に対し、
プルトニウム含有率を熱核分裂性プルトニウムで約０．
３ωｔ％増加させることにより、燃焼度の低下を抑制で
きることがわかる。
本実施例ではすべての燃料物質のプルトニウム含有率、
及び、同位体組成を同一とした場合を示したが、一部の
燃料物質のプルトニウム含有率が他と異なる場合の例は
熱中性子束レベルが低く、従って、集合体の核特性に与
える影響の少ない第１図の内層燃料棒の燃料物質のプル
トニウム含有率については、他と同一にせず、また、プ
ルトニウム同位体組成によるプルトニウム含有率の調整
も行なわない場合でも、その他の燃料物質に対しプルト
ニウム含有率調整を行えば燃焼度の低下を炉心運用上問
題にならない程度に抑えることができる。
及び、同位体組成を同一とした場合を示したが、一部の
燃料物質のプルトニウム含有率が他と異なる場合の例は
熱中性子束レベルが低く、従って、集合体の核特性に与
える影響の少ない第１図の内層燃料棒の燃料物質のプル
トニウム含有率については、他と同一にせず、また、プ
ルトニウム同位体組成によるプルトニウム含有率の調整
も行なわない場合でも、その他の燃料物質に対しプルト
ニウム含有率調整を行えば燃焼度の低下を炉心運用上問
題にならない程度に抑えることができる。
また、本実施例によれば、出力の高い外側燃料棒の中空
燃料物質を用いているので、燃料物質の温度が低減され
、ＦＰガスの放出率が低下する。
燃料物質を用いているので、燃料物質の温度が低減され
、ＦＰガスの放出率が低下する。
第４図は、本発明の他の実施例を示し、第１図の実施例
に対し、内層、中間層の燃料物質にも中空ペレットを用
い、中空ペレットの孔径を外側燃料より小さくすること
により、集合体内の出力の平坦化を図ったものである０
本実施例では、プルトニウム同位体の組成変化による集
合体の核的性質の変動を中空ペレットの孔径、又は、プ
ルトニウム含有率と中空ペレットの孔径の両方の調整に
より抑制することができる。
に対し、内層、中間層の燃料物質にも中空ペレットを用
い、中空ペレットの孔径を外側燃料より小さくすること
により、集合体内の出力の平坦化を図ったものである０
本実施例では、プルトニウム同位体の組成変化による集
合体の核的性質の変動を中空ペレットの孔径、又は、プ
ルトニウム含有率と中空ペレットの孔径の両方の調整に
より抑制することができる。
本発明によれば、集合体内出力を平坦化しつつ、プルト
ニウム含有燃料物質のプルトニウム同位体の組成比の変
化による集合体の核的性質の変動を抑えることができる
。
ニウム含有燃料物質のプルトニウム同位体の組成比の変
化による集合体の核的性質の変動を抑えることができる
。
第１図は、本発明の一実施例の燃料集合体の横断面図、
第２図はプルトニウム組成比による中性子無限増倍率の
変化を示す図、第３図は燃焼度を一定にするためのプル
トニウム補償量を示す図、第４図は本発明の他の実施例
の燃料集合体の横断面である。 １・・・外層燃料棒、２・・・中間層燃料棒、３・・・
内層燃料棒、６・・・外層燃料物質、７・・・中間層燃
料物質、８・・・内層燃料物質。 代理人 弁理士 小川勝馬 −°゛、 （１、゛ 第 ｌ 目 Ｓ ８・・・内４ガ１斗物簀 夢 ２ 口 （翫戸ｔす一、”’／＋Ｆｔｔ ） （％〕第 ３ 日
第２図はプルトニウム組成比による中性子無限増倍率の
変化を示す図、第３図は燃焼度を一定にするためのプル
トニウム補償量を示す図、第４図は本発明の他の実施例
の燃料集合体の横断面である。 １・・・外層燃料棒、２・・・中間層燃料棒、３・・・
内層燃料棒、６・・・外層燃料物質、７・・・中間層燃
料物質、８・・・内層燃料物質。 代理人 弁理士 小川勝馬 −°゛、 （１、゛ 第 ｌ 目 Ｓ ８・・・内４ガ１斗物簀 夢 ２ 口 （翫戸ｔす一、”’／＋Ｆｔｔ ） （％〕第 ３ 日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数本の燃料棒により構成され、前記燃料棒の一部
またはすべてにプルトニウムを含む燃料物質を充填した
燃料集合体において、 前記燃料棒に充填される前記プルトニウム含有燃料物質
のプルトニウム含有率を大半の前記燃料棒で同一とし、
前記燃料集合体の発熱密度の高い場所に位置する前記燃
料棒内の前記プルトニウム含有燃料物質の密度を発熱密
度の低い場所に位置する前記燃料棒内の前記プルトニウ
ム含有燃料物質の密度をよく低くし、前記プルトニウム
含有燃料物質中のプルトニウムの同位体組成比によつて
前記プルトニウム含有燃料物質のプルトニウム含有率を
調整することを特徴とする燃料集合体。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記プルトニウム含有燃料物質中のプルトニウムの同位
体組成比により、前記プルトニウム含有燃料物質の密度
を調整することを特徴とする燃料集合体。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記プルトニウム含有燃料物質中のプルトニウム同位体
組成比により、前記プルトニウム含有燃料物質中のプル
トニウム含有率及び密度を調整することを特徴とする燃
料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263844A JPH01109296A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263844A JPH01109296A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01109296A true JPH01109296A (ja) | 1989-04-26 |
Family
ID=17395008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62263844A Pending JPH01109296A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01109296A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170454A (ja) * | 2008-03-24 | 2008-07-24 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 加圧水型原子炉用ｍｏｘ燃料集合体 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529792A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-25 | Hitachi Ltd | Fuel assembly |
| JPS53109089A (en) * | 1977-03-03 | 1978-09-22 | Toshiba Corp | Fuel assembly |
| JPS5539046A (en) * | 1978-09-13 | 1980-03-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Nuclear fuel assembly |
| JPS5658689A (en) * | 1979-10-18 | 1981-05-21 | Hitachi Ltd | Method of deciding composition of fbr type reactor fuel |
| JPS6176982A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-19 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体内燃料配置方法 |
| JPS61153587A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 圧力管型原子炉用燃料集合体 |
| JPS61187683A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-21 | 株式会社日立製作所 | 燃料集合体 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62263844A patent/JPH01109296A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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