JPH01269085A - Fuel aggregate for boiling water reactor - Google Patents

Fuel aggregate for boiling water reactor

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JPH01269085A
JPH01269085A JP63095620A JP9562088A JPH01269085A JP H01269085 A JPH01269085 A JP H01269085A JP 63095620 A JP63095620 A JP 63095620A JP 9562088 A JP9562088 A JP 9562088A JP H01269085 A JPH01269085 A JP H01269085A
Authority
JP
Japan
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fuel
stability
channel box
channel
area
Prior art date
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Pending
Application number
JP63095620A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Masuhara
増原 康博
Osamu Yokomizo
修 横溝
Akio Tomiyama
明男 冨山
Shinichi Kashiwai
柏井 進一
Yuichiro Yoshimoto
吉本 佑一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To sharply reduce the fuel cycle cost for the title reactor by making the thickness of the parts of a channel box other than the corner sections thinner and respectively providing recessed sections on the inner surface of the channel box on the top side and on the outer surface on the bottom side. CONSTITUTION:The thickness of the parts of a channel box except its corner sections 6 are reduced in such a way that the inside surface is machined so that the outside surface is flushed with the surface of the corner sections 6 in the upper section 7 and the outside surface is machined so that the inside surface is flushed with the corners 6 in the lower section 8. Accordingly, the allowance degree in furnace core stability and channel stability can be increased and a fuel rod can be increased in thickness. Therefore, the quantity of uranium charged to a fuel aggregate can be increased and, as a result, the fuel cycle cost can be reduced sharply and the economic efficiency of the fuel can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外周が水領域となり、かつ、境界をチャンネ
ルボックスで形成され、内部に複数の燃料棒をもつ沸騰
水型原子炉用燃料集合体に係り、特に、燃料経済性、安
定性を良くした沸騰水型原子炉用燃料集合体に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor that has a water region on its outer periphery, a channel box as its boundary, and a plurality of fuel rods inside. In particular, the present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor that has improved fuel economy and stability.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の沸騰水型原子炉の燃料集合体の斜視図を第2図に
、燃料集合体上部の断面図を第3図に示す。従来の燃料
集合体1は、格子状に配列された燃料棒2.水ロッド、
チャンネルボックス3等より構成され、集合体を囲む空
間には水領域(以下。
FIG. 2 is a perspective view of a fuel assembly of a conventional boiling water reactor, and FIG. 3 is a sectional view of the upper part of the fuel assembly. A conventional fuel assembly 1 includes fuel rods 2 arranged in a lattice pattern. water rod,
Consisting of channel boxes 3, etc., there is a water area (hereinafter referred to as "water area") in the space surrounding the aggregate.

バイパス領域と呼ぶ)が設けられている。また、燃料棒
2の内部には、第3図に示すように、燃料ペレット4が
軸方向に重ねられて配列する。その燃料ペレット4のう
ち、最上段から二段目までの燃料ペレット4には天然ウ
ランの燃料が使用される。冷却材は、チャンネルボック
ス3内の燃料棒の間を流れ、燃料棒内の燃料ペレット4
で発生した熱エネルギを運搬する。
A bypass area (referred to as a bypass area) is provided. Further, inside the fuel rod 2, as shown in FIG. 3, fuel pellets 4 are arranged in a stacked manner in the axial direction. Among the fuel pellets 4, natural uranium fuel is used for the fuel pellets 4 from the top stage to the second stage. The coolant flows between the fuel rods in the channel box 3 and the fuel pellets 4 within the fuel rods.
transports the heat energy generated by

ところで、近年、高経済性の観点より、燃料棒の外径を
細くし、本数を増やした9×9燃料燃料体(第4図参照
)のアイデアがある。9X9格子型にすると、冷却材と
接する伝熱面積が増え、また、燃料棒一体当たりの熱負
荷が減るので、運転の自由度が増す。この運転の自由度
を利用すると、燃料をうまく燃やし切ることができ、燃
料の経済性が高められる。しかし、一方、9×9格子型
にすると、冷却材に接する濡れ縁長さが増大し、摩擦が
増える。また、燃料棒内の発熱量が変化した時の熱流束
の応答が鋭敏となり、二相流圧損が増加し、安全性が悪
くなる。
Incidentally, in recent years, from the viewpoint of high economy, there has been an idea of a 9x9 fuel assembly (see Fig. 4) in which the outer diameter of the fuel rods is reduced and the number of fuel rods is increased. The 9x9 lattice type increases the heat transfer area in contact with the coolant and reduces the thermal load per fuel rod, increasing the degree of freedom in operation. By utilizing this degree of freedom in driving, fuel can be burnt more effectively, increasing fuel economy. However, on the other hand, if the 9×9 lattice type is used, the length of the wetted edge in contact with the coolant increases, which increases friction. In addition, the response of the heat flux when the amount of heat generated within the fuel rod changes becomes acute, increasing the two-phase flow pressure loss and worsening safety.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の技術では、安全性の余裕を増やすため燃料集合体
の直下部にオリフィス板が設けられ、このオリフィス板
での抵抗を増やすことにより、安定性余裕を増やす方法
がある。この方法の定量評価を第5図に示す。図の横軸
がオリフィスでの抵抗値であり、縦軸は、安全性の指標
である減幅比を示す。この減幅比は、第6図に示すよう
に、隣合った振幅の比で定義させる。そのため、減幅比
が1以上の時には、振幅は時間の経過と共に増大するた
め、流動は不安定となり、逆に、減幅比が1未満のとき
には、振幅は時間経過と共に減衰するため、安定となる
。従って、この減幅比が小さくなればなるほど安定性の
余裕が増える。そのため、オリフィス板での抵抗を増や
すことが安定上有効と考えられる。しかし、オリフィス
板での抵抗を増やすと、炉心全体の抵抗も増え、流量が
少なくなる。そのため、流量を確保するためには、大容
量のポンプが必要となり、コスト高となる欠点がある。
In the conventional technology, an orifice plate is provided directly below the fuel assembly in order to increase the safety margin, and there is a method of increasing the stability margin by increasing the resistance at this orifice plate. Quantitative evaluation of this method is shown in FIG. The horizontal axis of the figure represents the resistance value at the orifice, and the vertical axis represents the attenuation ratio, which is an index of safety. This reduction ratio is defined by the ratio of adjacent amplitudes, as shown in FIG. Therefore, when the reduction ratio is 1 or more, the amplitude increases over time, making the flow unstable. Conversely, when the reduction ratio is less than 1, the amplitude attenuates over time, making the flow unstable. Become. Therefore, the smaller this reduction ratio, the more stability margin there is. Therefore, increasing the resistance at the orifice plate is considered effective for stability. However, increasing the resistance at the orifice plate also increases the resistance throughout the core, reducing the flow rate. Therefore, in order to ensure the flow rate, a large-capacity pump is required, which has the drawback of increasing costs.

なお、この種の特許としては、特願昭58−24136
6、特願昭55−127247があるが、これらの従来
例ではオリフィス口径を変化させる構造となるため、コ
スト高となる。
Furthermore, as a patent of this kind, Japanese Patent Application No. 58-24136
6. Japanese Patent Application No. 55-127247 discloses this, but these conventional examples have a structure in which the orifice diameter is changed, resulting in high costs.

また、安定性の余裕を増やす別の方法として、燃料棒や
水ロッドの外径を細くし、流路面積を大きくし、二相流
圧損を下げることにより、安定性の余裕を増やす方法が
ある。しかし、この場合には、燃料棒の外径を細くした
ため、燃料となるウランの装荷量が減るため、燃料の交
換周期が短くなり、その結果、燃料サイクルコストが高
くなるという問題がある。第7図に、燃料サイクル費と
水ロツド内の流路断面積との関係を、燃料集合体一体当
たりのウラン装荷量をパラメータとして示す。燃料サイ
クル費は、水ロツド内の水面積が増えると、また、ウラ
ン装荷量が増えると、低減することが分かる。すなわち
、燃料棒を細くすると、ウラン装荷量が減るため、燃料
サイクル費が高くなり、前述のように、燃料経済性は悪
くなることがわかる。このため、9×9燃料燃料体では
、燃料経済性を向上させる特許が出願されている。
Another way to increase the stability margin is to reduce the outer diameter of the fuel rods and water rods, increase the flow path area, and lower the two-phase flow pressure drop. . However, in this case, since the outer diameter of the fuel rod is reduced, the amount of uranium loaded as fuel is reduced, which shortens the fuel replacement cycle, resulting in an increase in fuel cycle cost. FIG. 7 shows the relationship between the fuel cycle cost and the cross-sectional area of the flow passage in the water rod, using the amount of uranium loaded per fuel assembly as a parameter. It can be seen that the fuel cycle cost decreases as the water area in the water rod increases and as the uranium loading increases. That is, it can be seen that when the fuel rods are made thinner, the uranium loading amount decreases, which increases the fuel cycle cost, and as mentioned above, the fuel economy deteriorates. For this reason, patents have been filed to improve the fuel economy of the 9x9 fuel assembly.

しかし、これらの例では、安定性の制限により燃料棒の
細径化を余儀なくされるため、ウラン装荷量が下がり、
経済性の向上は期待できない。
However, in these examples, stability limitations force fuel rods to be made smaller, resulting in lower uranium loadings and lower fuel rod diameters.
No improvement in economic efficiency can be expected.

このように、9×9燃料燃料体は安定性が炉心設計上の
ネックとなる。安定性の余裕を増大させる方法としては
、炉心入口のオリフィス抵抗を増やす方法、および、燃
料棒や水ロッドの外径を細(する方法があるが、ともに
、安定性を良くするとコストが上がり、逆にコストを下
げると安定性が悪くなる。
In this way, the stability of the 9x9 fuel assembly becomes a bottleneck in core design. Methods to increase the stability margin include increasing the orifice resistance at the core inlet and reducing the outer diameter of the fuel rods and water rods, but in both cases, improving stability increases cost. On the other hand, lowering the cost will worsen the stability.

本発明の目的は、安定性の問題点を解決し、かつ経済性
も上げることある。すなわち、オリフィス板での抵抗を
増やすことなく、燃料棒の外径を細くすることなく、安
定性の余裕を十分に確保し。
The purpose of the present invention is to solve the problem of stability and also to improve economic efficiency. In other words, sufficient stability margin is secured without increasing the resistance at the orifice plate or reducing the outer diameter of the fuel rod.

さらに、燃料の経済性が向上した9X9格子の燃料集合
体を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a 9x9 lattice fuel assembly with improved fuel economy.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

燃料集合体の外面を形成するチャンネルボックスに対し
て、コーナ部を除いた部分の肉厚を薄くする。但し、チ
ャンネルボックスの上側の部分では、内面の切削により
、一方、下側及び中央の部分では外面の切削により薄肉
化した構造とする。
The wall thickness of the channel box forming the outer surface of the fuel assembly is reduced except for the corner portions. However, the upper part of the channel box has a thinner structure by cutting the inner surface, while the lower and center parts have a thinner structure by cutting the outer surface.

この構造にすると、上述の目的は、達成される。With this structure, the above objectives are achieved.

〔作用〕[Effect]

安定性には、二つの安定モード(チャンネル安定性、炉
心安定性)があり、それぞれに設計の制限値が設けられ
る。チャンネル安定性は、流量配分の振動を防止するた
めのもので、炉心内の一番出力の高い燃料集合体に対し
て評価する。一方、炉心安定性は、炉心内の中性子束と
熱水力振動とがカップリングして生じる不安定現象を防
止するためのものである。それぞれの制限値は、第6図
で定義した減幅比であられされる。すなわち、チャンネ
ル安定性、炉心安定性とも、減幅比が1.0以下になる
ように制限されている。
There are two stability modes (channel stability and core stability), each with a design limit value. Channel stability is aimed at preventing oscillations in flow distribution, and is evaluated for the fuel assembly with the highest output in the reactor core. On the other hand, core stability is aimed at preventing unstable phenomena caused by coupling of neutron flux and thermal-hydraulic vibrations within the core. Each limit value is calculated by the reduction ratio defined in FIG. That is, both channel stability and core stability are limited so that the width reduction ratio is 1.0 or less.

そこで、チャンネル安定性、炉心安定性について、第4
図の9X9燃料集合体を対象に解析した。
Therefore, we will discuss channel stability and core stability in the fourth section.
The analysis was performed on the 9x9 fuel assembly shown in the figure.

安定性は、水ロッドの面積、あるいは、ウラン装荷量の
大小により変化する。そこで、水ロンドの面積、あるい
は、ウラン装荷量をパラメータとして解析し、その制限
値を第7図の上に示した。その結果を第8図に示す。図
の右下側(水ロンド内流路面積:大、かつ、ウラン装荷
量二人の領域)にチャンネル不安定による制限領域が、
また、図の左下側(水ロンド内流路面積:小、かつ、ウ
ラン装荷量二人の領域)に炉心不安定による制限領域が
存在する。安定性に対する許容領域は、図の中央部に存
在し、谷間の形を形成する。図の許容領域内では、この
谷間で、最も燃料サイクル費が下がり、最適であること
がわかる。なお、ここで使用した燃料サイクル費は第4
図の構造を基準としたものである。また、図より、9X
9燃料集合体では、両安定性の余裕を増やすと、安定性
の境界はともに下に移動し、燃料サイクルコストが低減
することがわかる。
Stability changes depending on the area of the water rod or the amount of uranium loaded. Therefore, we analyzed the area of the water rond or the amount of uranium loaded as parameters, and the limit values are shown at the top of Figure 7. The results are shown in FIG. There is a restricted area due to channel instability on the lower right side of the figure (area where the water flow path area is large and the uranium loading is two people).
In addition, there is a restricted area due to core instability in the lower left side of the figure (area where the water passage area in the rond is small and the uranium loading is two people). The tolerance zone for stability exists in the center of the diagram and forms a valley shape. It can be seen that within the allowable range shown in the figure, the fuel cycle cost is the lowest and is optimal in this valley. The fuel cycle cost used here is the 4th fuel cycle cost.
It is based on the structure of the figure. Also, from the figure, 9X
It can be seen that for the 9 fuel assembly, increasing the margin for both stability moves both stability boundaries downward and reduces the fuel cycle cost.

本発明の構造を第1図に示す0本発明では、チャンネル
ボックス3のコーナ部6を除いた部分を薄肉化する構造
とする。但し、チャンネルボックスの上部7では内面の
みの切削により薄肉化し、外側とコーナ6との面は同一
面のままとする。さらに、その他の部分8では外面のみ
の切削により薄肉化し、内面がコーナと同一面となる構
造とする。この構造にすると次のような効果が期待でき
る。すなわち、チャネルボックスの上部7の領域では、
内面の切削により、流路面積が増大する。
The structure of the present invention is shown in FIG. 1. In the present invention, the wall of the channel box 3 except for the corner portions 6 is made thinner. However, the upper part 7 of the channel box is thinned by cutting only the inner surface, and the outer surface and the corner 6 remain the same surface. Further, the other portions 8 are made thinner by cutting only the outer surface, so that the inner surface is flush with the corner. With this structure, the following effects can be expected. That is, in the upper 7 area of the channel box,
Cutting the inner surface increases the flow path area.

現在使用中のチャンネルボックスの肉厚を約4割はど低
減すると、約5dも流路面積が増加する。
If the wall thickness of the channel box currently in use is reduced by about 40%, the flow path area will increase by about 5 d.

さらに、チャンネル上部7では、蒸気体積割合(ボイド
率)が高いため、二相流圧損も大きい。
Furthermore, since the vapor volume ratio (void fraction) is high in the channel upper part 7, the two-phase flow pressure loss is also large.

そのため、5dの流路面積の増加により、圧力損失は大
幅に減少し、その結果、チャンネル安定性の余裕度が向
上し、減幅化で0.03 程度減少することが期待でき
る。一方、チャネルボックスの中央部及び下部の領域8
では、外面の切削により、燃料集合体周囲にあるバイパ
ス領域の面積を大きくすることができる。バイパス領域
の大きさはボイド係数に影響を与える。すなわち、バイ
パス領域が大きくなると、水対ウラン比が増え、ボイド
係数の絶対値が減少する。その結果、ボイド率変動に対
する中性子束の応答が鈍くなり、炉心安定性の余裕が増
加し、減幅比で0.12程度減少することが期待できる
Therefore, by increasing the flow path area by 5d, the pressure loss is significantly reduced, and as a result, the margin of channel stability is improved, and it can be expected that the width can be reduced by about 0.03. On the other hand, the center and lower area 8 of the channel box
In this case, by cutting the outer surface, the area of the bypass region around the fuel assembly can be increased. The size of the bypass region affects the void coefficient. That is, as the bypass area increases, the water-to-uranium ratio increases and the absolute value of the void coefficient decreases. As a result, the response of the neutron flux to void fraction fluctuations becomes slower, the margin for core stability increases, and it is expected that the attenuation ratio will decrease by about 0.12.

この減幅比の低減により、第8図に示した制限値は移動
するが、その結果を第9図に示す。炉心安定性、チャン
ネル安定性の制限値が下方に移動し、許容領域が広がり
、燃料サイクルコストも低減する。すなわち、炉心安定
性の境界では1.3%、チャンネル安定性の境界線では
0.4%、また安定性の谷間では0.8%、サイクルコ
ストが低減し、燃料経済性が向上したことが分かる。
Due to this reduction in the width reduction ratio, the limit value shown in FIG. 8 moves, and the result is shown in FIG. 9. Limit values for core stability and channel stability will be moved downward, the permissible range will be expanded, and fuel cycle costs will also be reduced. That is, the cycle cost was reduced by 1.3% at the core stability boundary, 0.4% at the channel stability boundary, and 0.8% at the stability valley, and the fuel economy was improved. I understand.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて、本発明の実施例について説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に、本発明の一実施例を示す。本実施例は、チャ
ンネルボックスのコーナ部6を除いた部分を薄肉化する
構造とする。但し、チャンネルボックスの上部7では外
側とコーナ6との面は同一面となるように内面を切削し
、その他の部分8では内面がコーナ6と同一面となるよ
うに外面を切削する構造とする。このような構造にする
と、炉心安定性、チャンネル安定性の余裕度が増加して
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this embodiment, the channel box has a structure in which the portions excluding the corner portions 6 are made thinner. However, in the upper part 7 of the channel box, the inner surface is cut so that the outer surface and the corner 6 are flush with each other, and in the other parts 8, the outer surface is cut so that the inner surface is flush with the corner 6. . With this structure, the margin for core stability and channel stability increases.

燃料棒を太くすることができる。その結果、集合体内に
装荷できるウラン量も増え、燃料サイクルコストが大幅
に低減し、燃料経済性が向上する。
Fuel rods can be made thicker. As a result, the amount of uranium that can be loaded into the assembly increases, significantly reducing fuel cycle costs and improving fuel economy.

また、従来のプラントに対してもバックフット可能であ
り、バックフット上の問題はない。そのため、従来のプ
ラントでも本実施例を採用するならば、安定性の余裕が
増大するので、燃料経済性の大幅な向上が期待できる。
In addition, backfooting is possible even with conventional plants, and there are no backfooting problems. Therefore, if this embodiment is adopted even in a conventional plant, the margin for stability will increase, and a significant improvement in fuel economy can be expected.

また1本実施例の製作に関しては、内面の削りだし加工
のみで扱えるので、改造のためのコスト高はほとんどな
い。
Further, regarding the production of this embodiment, since it can be handled only by machining the inner surface, there is almost no increase in cost for modification.

第10図にさらに別の実施例を示す。本実施例では、チ
ャンネルボックス上端から最大全長のL + / L 
oまでの領域の内面を切削し、その他の下部の部分では
外面を切削した構造である。内側を切削した上部の領域
を長くするとチャンネル安定性の余裕度の増加分が増え
、逆に、炉心安定性の増加分が減る。そのため、内面を
切削する上部の領域の長さをパラメータとして解析した
。その結果を第11図に示す。図の横軸は上部の拡大流
路(内面切削流路)での長さをチャンネルボックス全長
で割ったものを、また、縦軸は燃料サイクルコストの減
少量(第9図の境界線のシフト量)を示す。上部の拡大
流路(内面切削流路)を長くすると、炉心安定性の増加
分が減り、一方、チャンネル安定性の増加分が増えるこ
とがわかる。ところで、第9図で述べたように、安定性
の谷間(図の8点)になるように、燃料集合体を設計す
ると燃料経済性を著しく向上させることができる。その
ため、水ロッドを太くし、水ロンド面積を安定性の谷間
の位置にする方法が考えられる。しがし、水ロッドの寸
法は、燃料棒の外径、ピッチ等により、上限が抑えられ
る。すなわち、第4図のタイプの水ロッド5では、上限
となる水ロッド内流路面積は燃料集合体断面積との相対
値で0.045であり、また、第12図のような水ロッ
ド5では、上限の面積の相対値は0.063 である、
そのため、水ロンドを太くシ、安定性の谷間の位置にす
る方法は難しいことがわがる。さらに、現在運転中の原
子炉では内幅の広い燃料集合体も使用されているが、こ
のタイプでは、第13図に示すように、安定性の谷間が
右にシフトするため、水ロッドを太くし、水ロンド面積
を安定性の谷間の位置にする方法はほとんど不可能であ
る。
FIG. 10 shows yet another embodiment. In this example, the maximum total length L + / L from the top of the channel box
It has a structure in which the inner surface of the area up to o is cut, and the outer surface of the other lower part is cut. Lengthening the internally milled top region increases the channel stability margin increase and conversely reduces the core stability increase. Therefore, we analyzed the length of the upper region where the inner surface is cut as a parameter. The results are shown in FIG. The horizontal axis of the figure is the length of the upper enlarged channel (inner cutting channel) divided by the total length of the channel box, and the vertical axis is the amount of reduction in fuel cycle cost (the shift of the boundary line in Figure 9). quantity). It can be seen that when the enlarged upper channel (inner cut channel) is lengthened, the increase in core stability decreases, while the increase in channel stability increases. By the way, as described in FIG. 9, if the fuel assembly is designed so that it falls within the stability valley (8 points in the diagram), fuel economy can be significantly improved. Therefore, one possible method is to make the water rod thicker so that the area of the water rod is at the trough of stability. However, the upper limit of the dimensions of the water rod is determined by the outer diameter, pitch, etc. of the fuel rods. That is, in the water rod 5 of the type shown in FIG. 4, the upper limit of the internal flow passage area of the water rod is 0.045 relative to the cross-sectional area of the fuel assembly. Then, the relative value of the upper limit area is 0.063,
Therefore, it turns out that it is difficult to make the water rondo thicker and position it in the valley of stability. Furthermore, fuel assemblies with wide inner widths are also used in nuclear reactors currently in operation, but with this type, the stability valley shifts to the right, as shown in Figure 13, so the water rods are made thicker. However, it is almost impossible to place the water rondo area at the trough of stability.

ところで、本方法では、前述のように、内面を切削する
上部の領域の長さを変化させると、炉心安定性、及び、
チャンネル安定性の移動量が変ゎり、安定性の谷間の位
置も移動する。そのため、内面切削する流路の長さを調
整すると、安定性の谷間を、水ロッドの上限面積の位置
まで移動できる。その−例を第14図に示す。図の破線
は、従来例の結果、−点鎖線は、内面切削する上部の領
域の長さLlが短い場合の結果、二点鎖線はL+が長い
場合の結果である。すなわち、LAの長さを大きくする
と、安定性の谷間の位置は右にシフトし、あるところで
、安定性の谷間が水ロンドの上限面積(相対面積0.0
63)の位置になることができ、その結果、燃料サイク
ルコストを約0.8%程度低減できることがわかる。
By the way, in this method, as mentioned above, changing the length of the upper region where the inner surface is cut improves core stability and
The amount of movement of the channel stability changes, and the position of the stability valley also moves. Therefore, by adjusting the length of the channel to be cut inside, the stability valley can be moved to the position of the upper limit area of the water rod. An example thereof is shown in FIG. The broken line in the figure shows the result of the conventional example, the - dotted chain line shows the result when the length Ll of the upper region to be internally cut is short, and the two-dot chain line shows the result when L+ is long. That is, when the length of LA is increased, the position of the stability valley shifts to the right, and at a certain point, the stability valley becomes the upper limit area of the water rondo (relative area 0.0
63), and as a result, the fuel cycle cost can be reduced by about 0.8%.

第15図に本発明の第二の実施例を示す。本実施例では
、チャンネルボックスの外面の切削部分を蛇腹面9で作
成し内部に突き出す形状にしたことを特徴とする。この
ような構造にすると、実施例と同様に、炉心安定性、チ
ャンネル安定性の余裕度が増加して、燃料サイクルコス
トが大幅に低減する。さらに、高燃焼度時にチャンネル
ボックスがクリープする問題があるが1本実施例では。
FIG. 15 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that the cut portion on the outer surface of the channel box is made of a bellows surface 9 and shaped to protrude inside. With such a structure, margins for core stability and channel stability are increased, and fuel cycle costs are significantly reduced, as in the embodiment. Furthermore, there is a problem in this embodiment that the channel box creeps at high burn-up.

蛇腹のクリープでの伸びを蛇腹面9で吸収できる。The elongation due to creep of the bellows can be absorbed by the bellows surface 9.

また、蛇腹面を集合体内部に突き出すため、バイパス領
域の大きさが増え、炉心安定性の余裕度がさらに増加す
ることが期待できる。
Furthermore, since the bellows surface protrudes into the interior of the assembly, the size of the bypass area increases, and it is expected that the margin of core stability will further increase.

第16図に本発明の第三の実施例を示す0本実施例では
、チャンネルボックスの上・下部分を単体で作成し、溶
接により一体構造としたことを特徴とする。この構造と
すると2実施例と同様に、炉心安定性、チャンネル安定
性の余裕度が増加して、燃料サイクルコストが大幅に低
減できる。さらに、製作性が容易となりコストの低下と
なる。
FIG. 16 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that the upper and lower parts of the channel box are made singly and are welded into an integral structure. With this structure, as in the second embodiment, margins for core stability and channel stability are increased, and fuel cycle costs can be significantly reduced. Furthermore, manufacturing is easy and costs are reduced.

第17図にチャンネルボックスの肉厚に対する安定境界
線の効果を示す、チャンネルボックスの肉厚を薄くする
と、安定性の谷間は下方に移動し。
Figure 17 shows the effect of the stability boundary line on the wall thickness of the channel box. When the wall thickness of the channel box is made thinner, the stability trough moves downward.

燃料サイクルコストが、さらに、低減できる。そのため
、実施例で示したチャンネルボックスの肉厚をさらに非
常に薄くする。従来の技術では、耐腐食性等と圧力差の
関係上、肉厚は現行の肉厚の六割舵後まで可能である。
Fuel cycle costs can further be reduced. Therefore, the wall thickness of the channel box shown in the embodiment is made even thinner. With conventional technology, due to corrosion resistance and pressure differences, the wall thickness can be increased up to the current wall thickness of 60%.

しかし、耐腐食性の高く、中性子経済性の良好な金属が
開発されるなら、チャンネルボックスの薄肉化が可能と
なり、燃料サイクル費はさらに低減し、燃料経済性が著
しく向上することが期待できる。
However, if a metal with high corrosion resistance and good neutron economy is developed, it will be possible to make the channel box thinner, further reducing fuel cycle costs, and it is expected that fuel economy will be significantly improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、燃料集合体の安定性の余裕を増大でき
るので、その増大分だけ燃料棒を太くできるので、燃料
サイクル費を大幅に低減でき、燃料の高経済性を達成で
きる。
According to the present invention, the stability margin of the fuel assembly can be increased, and the fuel rods can be made thicker by the increased thickness, so that the fuel cycle cost can be significantly reduced and high fuel economy can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第10図は、本発明の一実施例の斜視図、第2
図は従来の燃料集合体の斜視図、第3図は従来の燃料集
合体上部の断面図、第4図は9X9格子型燃料集合体の
断面図、第5図は安定性に対するオリフィス抵抗の効果
を示す図、第6図は安定性の指標である減幅比の説明図
、第7図は燃料サイクルコストへの効果を示す図、第8
図は9X9格子型燃料集合体の安定性マツプ、第9図。 第11図、第14図は本発明の効果を示す図、第12図
は9X9格子型燃料集合体の別案の断面図、第13図は
チャンネルボックスの内幅が大きい集合体の特性図、第
15図、第16図は本発明の他の実施例を示す平面図お
よび斜視図、第17図はチャンネルボックスの肉厚の効
果を示す図である。 1・・・燃料集合体、2・・・燃料棒、3・・・チャン
ネルボックス、4・・・燃料ペレット、5・・・水ロッ
ド、6・・・コーナ部、7・・・チャンネルボックス上
部、8・・・チャンネルボックス下部、9・・・蛇腹面
。 第 1 図 千卸餠の 茶 Zt¥J 第3 口 $4 の 第5 口 第 6 口 時用(Sec) 匁くポキサイクルコスLa床な直σノ t′4+サイクルクスト准θ寸値(勾 力に半生プイクLコスト洋口jす値(矛)第10困 第11 図 第 13  図 第 14   の 水口・)°内機w14R/甥91集合停酎め韓(−)茶
15 [¥1 察!6  図
1 and 10 are perspective views of one embodiment of the present invention, and FIG.
Figure 3 is a perspective view of a conventional fuel assembly, Figure 3 is a cross-sectional view of the upper part of a conventional fuel assembly, Figure 4 is a cross-sectional view of a 9X9 lattice fuel assembly, and Figure 5 is the effect of orifice resistance on stability. Figure 6 is an explanatory diagram of the reduction ratio, which is an index of stability, Figure 7 is a diagram showing the effect on fuel cycle cost, and Figure 8 is a diagram showing the effect on fuel cycle cost.
The figure is a stability map of a 9x9 lattice type fuel assembly, Figure 9. 11 and 14 are diagrams showing the effects of the present invention, FIG. 12 is a sectional view of an alternative 9X9 lattice type fuel assembly, and FIG. 13 is a characteristic diagram of an assembly with a large inner width of the channel box. 15 and 16 are a plan view and a perspective view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a diagram showing the effect of the wall thickness of the channel box. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Fuel assembly, 2... Fuel rod, 3... Channel box, 4... Fuel pellet, 5... Water rod, 6... Corner part, 7... Upper part of channel box , 8... lower part of the channel box, 9... bellows surface. Fig. 1 Thousand wholesale rice tea Zt¥J 3rd mouth $4 5th mouth 6th mouth (Sec) Momme Poki Cycle Cos La floor straight σ not t'4 + cycle cost quasi θ dimension value (gradient 10th Trouble 11th Figure 13 Figure 14 Mizuguchi ・) ° Inner Machine w14R/Nephew 91 Gathering Stop Chume Han (-) Tea 15 [¥1 Detection ! 6 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、外周が水領域となり、境界をチャンネルボックスで
形成され、内部に複数の燃料棒を設けた沸騰水型原子炉
用燃料集合体において、 前記チャンネルボックスのコーナ部を除いた部分を薄肉
化構造とし、前記チャンネルボックスの上側の部分では
内面に凹部を設け、下側の部分では外面に凹部を設けた
ことを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。 2、特許請求の範囲第1項において、 前記チャンネルボックスの外面を切削した部分を蛇腹面
で作成し内部に突き出す形状にしたことを特徴とする沸
騰水型原子炉用燃料集合体。 3、特許請求の範囲第1項において、 前記チャンネルボックスの上下部分を単体で作成し、溶
接により一体構造としたことを特徴とする沸騰水型原子
炉用燃料集合体。
[Claims] 1. A fuel assembly for a boiling water reactor in which the outer periphery is a water region, the boundary is formed by a channel box, and a plurality of fuel rods are provided inside, except for the corner portion of the channel box. 1. A fuel assembly for a boiling water nuclear reactor, characterized in that the channel box has a thinner wall structure in the upper part of the channel box, and a recess is provided in the inner surface of the upper part of the channel box, and a recess part is provided in the outer surface of the lower part of the channel box. 2. A fuel assembly for a boiling water reactor according to claim 1, characterized in that a cut portion of the outer surface of the channel box is formed into a bellows surface and has a shape that projects inside. 3. The fuel assembly for a boiling water nuclear reactor according to claim 1, wherein the upper and lower portions of the channel box are made singly and are welded into an integral structure.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013217661A (en) * 2012-04-04 2013-10-24 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Fuel assembly for boiling-water type reactor and spacer for fuel assembly

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013217661A (en) * 2012-04-04 2013-10-24 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Fuel assembly for boiling-water type reactor and spacer for fuel assembly

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