JPH02259493A - Fuel assembly for boiling water reactor - Google Patents

Fuel assembly for boiling water reactor

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JPH02259493A
JPH02259493A JP1078550A JP7855089A JPH02259493A JP H02259493 A JPH02259493 A JP H02259493A JP 1078550 A JP1078550 A JP 1078550A JP 7855089 A JP7855089 A JP 7855089A JP H02259493 A JPH02259493 A JP H02259493A
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rods
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plutonium
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

PURPOSE:To contrive the effective utilization of plutonium by arranging first fuel rods in the circumference and the inner circumferential part in the neighborhood of large diameter hollow tube equivalent to a plurality of the fuel rods of an arrangement central part and second fuel rods in the other position. CONSTITUTION:Two regions of an assembly periphery part of high thermal neutron flux and the circumferenece of a water channel W are allowed to carry MOX fuel rods P (first fuel rods) and the region of a low thermal neutron flux sandwiched by the assembly circumference part and the circumference of the water channel W UO2 fuel rods U (second fuel rods). The neutrons which the fuel rods P absorb under the arrangement condition are allowed to adopt minimum number of neutron generation <239>Pu from lower energy than a resonance absorption energy region and a neutron rate decelerated down to a further lower energy region than a energy region which is smaller than that of a iotavalue of <235>U enlarges. Accordingly, the fuel rods P are allowed to escape the resonance absorption of <239>Pu and <240>Pu and furthermore an advantage in which a iota value of <239>Pu is larger than that of <235>U can be employed efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】 [a業上の利用分野] 本発明は、沸騰水型原子炉(BWR)の燃料集合体に係
り、更に詳細には、二酸化ウラン燃料棒とプルトニウム
富化燃料棒とを混在した燃料集合体におけるプルトニウ
ムの有効利用に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fuel assembly for a boiling water reactor (BWR), and more specifically relates to a fuel assembly for a boiling water reactor (BWR), and more specifically, a fuel assembly for a uranium dioxide fuel rod and a plutonium-enriched fuel rod. This study concerns the effective use of plutonium in fuel assemblies containing plutonium.

[従来の技術] 第4図には、従来よりBWRで実用に供されている8×
8型燃料集合体が炉心に装荷された状態の横断面図で示
されている。
[Prior art] Figure 4 shows an 8×
A cross-sectional view of a type 8 fuel assembly loaded into a reactor core is shown.

図において、全体を符号80で示される8×8型燃料集
合体は、計62木の燃料棒81と、内部に燃料物質を含
まず中空で冷却水を流通する2木のつオータロラド(中
空管状要素) wrとを8行8列の正方格子状に配列し
、その外周をジルカロイ製のチャネルボックス10で囲
んで構成されている。ここで、燃料棒81に装填される
核燃料については後述する。
In the figure, an 8×8 type fuel assembly, designated as a whole by reference numeral 80, has a total of 62 wooden fuel rods 81, and 2 wooden hollow tubular rods (hollow tubes) that do not contain fuel material inside and are hollow and allow cooling water to flow through them. elements) wr are arranged in a square grid of 8 rows and 8 columns, and the outer periphery is surrounded by a channel box 10 made of Zircaloy. Here, the nuclear fuel loaded into the fuel rods 81 will be described later.

このように構成された8×8型燃料集合体80は、図示
の如く十字形制御棒1の中性子吸収材が装填された制御
板(制御ブレード)laに二辺を隣接させて装荷される
The 8×8 type fuel assembly 80 configured in this way is loaded with two sides adjacent to the control plate (control blade) la loaded with the neutron absorbing material of the cruciform control rod 1, as shown in the figure.

そして原子炉の出力運転中は、減速材を兼ねる冷却水が
燃料下部から上部に向って流れ、燃料棒81の発生熱を
除去する。その際、チャネルボックス10の外側のバイ
パス領域(制御棒1や計装管i等が配置される水ギヤツ
プ部)Bではボイドが発生しないが、チャネルボックス
10の内側の冷却水流路(インチヤンネル領域)■では
ボイドが発生する。
During power operation of the nuclear reactor, cooling water that also serves as a moderator flows from the bottom of the fuel toward the top, removing heat generated by the fuel rods 81. At this time, voids do not occur in the bypass area B outside the channel box 10 (the water gap area where the control rod 1, instrumentation tube i, etc. are arranged), but the cooling water flow path inside the channel box 10 (inch channel area )■ voids occur.

従って、第4図に示すような横断面内の冷却水(減速材
)の密度分布は一様ではなく、バイパス領域Bでは密度
が高く、インチヤンネル領域工では密度が低くなってい
る。このため、燃料集合体80の横断面内の熱中性子束
分布も一様ではない。即ち、減速材密度の高いバイパス
領域Bに面する集合体周辺部では熱中性子束が高く、逆
に減速材密度の低い集合体中心部では熱中性子束が低く
、中性子の平均エネルギーが高くなっている。
Therefore, the density distribution of the cooling water (moderator) in the cross section as shown in FIG. 4 is not uniform, and the density is high in the bypass region B, and low in the inch-thread channel region. Therefore, the thermal neutron flux distribution within the cross section of the fuel assembly 80 is also not uniform. In other words, the thermal neutron flux is high at the periphery of the assembly facing the bypass region B, where the moderator density is high, and conversely, at the center of the assembly, where the moderator density is low, the thermal neutron flux is low and the average energy of neutrons is high. There is.

次に、上記のような8×8型燃料80にプルトニウム富
化燃料を装荷した従来例について説明する。尚、以下の
説明では、プルトニウム富化燃料の一例として、ウラン
・プルトニウム混合酸化物(MOX)燃料を用いること
とする。
Next, a conventional example in which the 8×8 type fuel 80 as described above is loaded with plutonium-enriched fuel will be described. In the following description, uranium-plutonium mixed oxide (MOX) fuel will be used as an example of plutonium-enriched fuel.

上記第4図における8X8型燃料80には、例えば特開
昭60−242391号公報に開示されたアトール型燃
料集合体の燃料棒配置構成も併せて示されている。
The 8X8 type fuel 80 in FIG. 4 also shows the fuel rod arrangement of the Atoll type fuel assembly disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-242391.

第4図中の燃料棒81において、円内に記号Pを記入し
たものは、核燃料としてMOX燃料が装填された燃料棒
(以下、 MOX燃料棒”と称す)を示し、同様に記号
Uを記入したものは、核燃料として主に低濃縮ウランを
使用した二酸化ウラン(UO2)燃料が装填された燃料
棒(以下、・UO2燃料棒゛°と称す)を示す。
In the fuel rod 81 in Figure 4, the symbol P written in a circle indicates a fuel rod loaded with MOX fuel as nuclear fuel (hereinafter referred to as "MOX fuel rod"), and the symbol U is similarly written. 2 indicates a fuel rod (hereinafter referred to as a UO2 fuel rod) loaded with uranium dioxide (UO2) fuel, which mainly uses low-enriched uranium as nuclear fuel.

このアトール型燃料集合体80の例では、集合体の比較
的周辺部に計32木のMOX燃料棒が配置され、その他
の領域(集合体の比較的中央部)には計30本のU02
燃料棒が配置されている。
In this example of the Atoll type fuel assembly 80, a total of 32 MOX fuel rods are arranged in a relatively peripheral area of the assembly, and a total of 30 U02 fuel rods are arranged in other areas (relatively in the center of the assembly).
Fuel rods are located.

従って、集合体一体当りの全燃料棒に占めるMOX燃料
棒の割合は、 (32/62)X100%=52% であり、約半数を占めることになる。
Therefore, the ratio of MOX fuel rods to all fuel rods per assembly is (32/62) x 100% = 52%, which accounts for about half.

また、この他の従来例としては、MOX燃料棒を集合体
中央の一部の領域のみに配置し、それを囲むようにU0
2燃料棒を配置したアイランド型燃料集合体や、全ての
燃料棒をMOX燃料棒とするディスクリート型燃料集合
体などが知られている。
In addition, as another conventional example, MOX fuel rods are arranged only in a part of the center area of the assembly, and U0
An island type fuel assembly in which two fuel rods are arranged and a discrete type fuel assembly in which all fuel rods are MOX fuel rods are known.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来例のうち、アイランド型燃料においては、MO
X燃料棒の配置位置が制御棒から遠くなるため、後述の
制御棒の反応度制御効果(制御棒価値)の低下を防止で
きる。しかしながら、そのMOX燃料棒の配置位置は集
合体中央の一部の領域のみであるから、結果として集合
体一体当りのプルトニウムの装荷量が少くなる。従って
、熱中性子炉でプルトニウムを積極的に利用していこう
とする近年のプル・サーマル利用の要求には必ずしもそ
ぐわない。
[Problem to be solved by the invention] Among the conventional examples mentioned above, in the island type fuel, MO
Since the X fuel rod is arranged far from the control rod, it is possible to prevent a decrease in the reactivity control effect (control rod value) of the control rod, which will be described later. However, since the MOX fuel rods are arranged only in a part of the center of the assembly, the amount of plutonium loaded per assembly is reduced as a result. Therefore, it does not necessarily meet the recent demand for plu-thermal utilization, which is an attempt to actively utilize plutonium in thermal neutron reactors.

一方、ディスクリート型燃料やアトール型燃料80にお
いては、多くのプルトニウムを装荷できるものの、制御
棒の近傍にMOX燃料棒が位置するため制御棒価値が低
下してしまう。これは、プルトニウムはウランに比べて
熱中性子吸収断面積が大きく、熱中性子束が小さくなる
からである。
On the other hand, although a large amount of plutonium can be loaded in the discrete type fuel or the Atoll type fuel 80, the value of the control rod decreases because the MOX fuel rod is located near the control rod. This is because plutonium has a larger thermal neutron absorption cross section than uranium, resulting in a smaller thermal neutron flux.

更に、アイランド型燃料やディスクリート型燃料では集
合体中央部にMOX燃料棒を配置しているが、上記従来
技術で述べた通り、減速材密度の低い集合体中央部の中
性子の平均エネルギーは高く、中性子経済性が悪化する
ため、このような配置はプルトニウムの有効利用には好
ましくない。
Furthermore, in island-type fuels and discrete-type fuels, MOX fuel rods are placed in the center of the assembly, but as described in the prior art above, the average energy of neutrons in the center of the assembly, where moderator density is low, is high. Such an arrangement is unfavorable for effective use of plutonium because neutron economics deteriorates.

本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、中性子経済性を
悪化させることなく、プルトニウムを有効に利用できる
BWR用燃料集合体を提供することである。また、この
BWR用燃料集合体において、制御棒価値の低下を防ぐ
ことも本発明の課題の一部である。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide a fuel assembly for BWR that can effectively utilize plutonium without deteriorating neutron economy. It is. Further, in this BWR fuel assembly, it is also part of the object of the present invention to prevent a decrease in the value of the control rods.

[課題を解決するための手段] 本発明に係るBWR用燃料集合体は、減速材で満たされ
る中空管状要素と、未燃焼状態の核燃料としてプルトニ
ウム富化燃料が装填された複数の第1の燃料棒と、未燃
焼状態の核燃料として二酸化ウラン燃料が装填された複
数の第2の燃料棒とを9行“9列の正方格子状に配列し
て外周をチャンネルボックスで囲んだものにおいて、前
記中空管状要素として、前記配列中央部の燃料棒複数本
分に相当する一本または複数本の大口径クオータロンド
、或いは大口径つオータチャンネル等の大口径中空管状
要素を用い、前記配列内の前記チャンネルボックスに隣
接する周辺部及び前記大口径中空管状要素に隣接する内
周部には前記第1の燃料棒を配置し、他の部位には前記
第2の燃料棒を配置したことにより上記課題を達成した
ものである。
[Means for Solving the Problems] A BWR fuel assembly according to the present invention includes a hollow tubular element filled with a moderator and a plurality of first fuels loaded with plutonium-enriched fuel as unburned nuclear fuel. A rod and a plurality of second fuel rods loaded with uranium dioxide fuel as unburned nuclear fuel are arranged in a square grid of 9 rows and 9 columns and the outer periphery is surrounded by a channel box, wherein the hollow As the tubular element, one or more large-diameter hollow tubular elements such as one or more large-diameter quarterronds or large-diameter two-channels corresponding to the plurality of fuel rods in the central part of the array are used, and the channels in the array are The above problem is solved by arranging the first fuel rods in the peripheral part adjacent to the box and the inner peripheral part adjacent to the large-diameter hollow tubular element, and arranging the second fuel rods in other parts. This has been achieved.

この場合、前記周辺部に配置された第1の燃料棒のうち
、前記周辺部のうちの前記チャンネルボックスの外部に
挿入される十字形制御棒の制御板に対面する行または列
に配置された第1の燃料棒の一部または全部を、前記第
2の燃料棒に置換えた構成を採っても良い。
In this case, among the first fuel rods arranged in the peripheral part, the first fuel rods are arranged in a row or column facing a control plate of a cruciform control rod inserted outside the channel box in the peripheral part. A configuration may be adopted in which part or all of the first fuel rods are replaced with the second fuel rods.

また、前記第1の燃料棒に装填されたプルトニウム富化
燃料は、代表的にはウラン・プルトニウム混合酸化物燃
料である。
Furthermore, the plutonium-enriched fuel loaded into the first fuel rod is typically a uranium-plutonium mixed oxide fuel.

尚、「未燃焼状態の核燃料」とは、第1と第2の燃料棒
の製造時に装填された核燃料を意味し、これらの燃料棒
の燃焼に伴ない生成される核分裂性物質の種類について
は、特に限定しないものとする。また、核燃料への可燃
性毒物等の添加についても任意である。
In addition, "unburnt nuclear fuel" means the nuclear fuel loaded during the manufacture of the first and second fuel rods, and the types of fissile material produced as these fuel rods burn , shall not be particularly limited. Furthermore, the addition of burnable poisons, etc. to nuclear fuel is also optional.

[作 用] ウランとプルトニウムの 的特性 本発明の詳細な説明に先だって、UO2燃料とMOX燃
料との核的特性について述べる。
[Function] Nuclear properties of uranium and plutonium Prior to a detailed explanation of the present invention, the nuclear properties of UO2 fuel and MOX fuel will be described.

第5図には、Uo2燃料及びMOX燃料に含まれる同位
体の特性がグラフで示されている。
FIG. 5 graphically shows the characteristics of isotopes contained in Uo2 fuel and MOX fuel.

図において、各グラフ(a) 、 (b) 、 (c)
の横軸は中性子エネルギー、縦釉はそれぞれ核分裂断面
積。
In the figure, each graph (a), (b), (c)
The horizontal axis is the neutron energy, and the vertical glaze is the nuclear fission cross section.

吸収断面積、!#位中性子吸収あたりの中性子発生個数
(η)を採っである。
Absorption cross section! The number of neutrons generated per # neutron absorption (η) is taken.

MOX燃料に含まれるプルトニウム同位体のうち、熱中
性子により核分裂を起す核分裂性物質は2!9pu及び
241 p uであるが、第5図から明らかなように、
23 e p uの核分裂断面積及びη値は、UO2燃
料に含まれる235Uのそれよりも大きい。従フて、同
炉心内の同燃焼度の燃焼を経験した(換言すれば核分裂
量が同じ)燃料同志を比較すると、最適な減速状態にお
いては、MOX燃料は、UO2燃料より大きな無限増倍
率を得られるという利点がある。
Among the plutonium isotopes contained in MOX fuel, the fissile materials that cause nuclear fission by thermal neutrons are 2!9 pu and 241 pu, but as is clear from Figure 5,
The fission cross section and η value of 23 e p u are larger than those of 235U contained in UO2 fuel. Therefore, when comparing fuels that have experienced combustion with the same burnup in the same core (in other words, the same amount of fission), under the optimal deceleration condition, MOX fuel has a larger infinite multiplication factor than UO2 fuel. There are advantages that can be obtained.

一方、240 p uは、熱中性子による核分裂は起さ
ないうえに、第5図のグラフ(b)から明らかなように
、大きな共鳴吸収のピークが発生するエネルギー領域(
以下、″°共鳴吸収エネルギー領域°。
On the other hand, 240 p u does not cause nuclear fission due to thermal neutrons, and as is clear from the graph (b) in Figure 5, it is in the energy region (
Below, ″°resonant absorption energy region°°.

と称す)を有している。).

また、239 p uも0.3eV付近に共鳴吸収エネ
ルギー領域が存在するため、239 p uのη値は、
そこで急激に低下する。
In addition, since 239 p u also has a resonance absorption energy region around 0.3 eV, the η value of 239 p u is
There it drops sharply.

9×9型燃料集合体 次に、本発明を適用すべき燃料集合体の型式及びその熱
中性子束について述べる。
9x9 Type Fuel Assembly Next, the type of fuel assembly to which the present invention is applied and its thermal neutron flux will be described.

近年は、上記従来の8×8型燃料に代る高燃焼度の燃料
(例えば平均取出燃焼度を従来の30〜32 G w 
d / tから45 G w d / を程度に高めた
もの)として、9×9型燃料集合体の開発が進められて
いる。この9×9型燃料の横断面の構成例を第6図に示
す。この種の9X9型燃料では、上記8×8型燃料80
と比べて燃料棒本数が増えるため、燃料棒−本当りの平
均線出力密度を低下することができる。また、それによ
り生じる余裕を非沸騰部面積の増加に用いることができ
る。即ち、非沸騰水の通過する中空管状要素の大口径化
が可能である。例えば第6図に示される9×9型燃料9
0では、計72木の燃料棒91に加えて、集合体中央部
の3×3領域を占める角型ウォータチャンネルWを採用
している。この他、上記ウォータロッドwrを大口径化
した大口径つオータロラドを一本または複数本備えた構
成例も提案されている。
In recent years, high burnup fuel (for example, an average discharge burnup of 30 to 32 G w
d/t to 45 Gw d/t), a 9x9 type fuel assembly is being developed. An example of the cross-sectional configuration of this 9×9 type fuel is shown in FIG. In this type of 9x9 type fuel, the above 8x8 type fuel 80
Since the number of fuel rods is increased compared to that in the previous example, the average linear power density per fuel rod can be reduced. Furthermore, the resulting margin can be used to increase the area of the non-boiling portion. That is, it is possible to increase the diameter of the hollow tubular element through which non-boiling water passes. For example, the 9×9 type fuel 9 shown in FIG.
0, in addition to a total of 72 fuel rods 91, a rectangular water channel W occupying a 3×3 area in the center of the assembly is adopted. In addition, a configuration example has been proposed in which one or more large-diameter water rods, which are obtained by enlarging the diameter of the water rod wr, are provided.

尚、以下の説明では、単に9×9型燃料といえば、この
種の大口径中空管状要素を備えた形式の9×9型燃料を
意味し、また、大口径中空管状要素としては、ウォータ
チャンネルWに代表させて説明するものとする。
In the following explanation, the term 9x9 type fuel simply refers to a 9x9 type fuel equipped with this kind of large-diameter hollow tubular element, and the large-diameter hollow tubular element is also referred to as a water channel. This will be explained using W as a representative example.

さて、9X9型燃料では、ウォータチャンネルWの採用
により、集合体中央部の水密度を高めることができ、そ
れに伴ない熱中性子束分布も改善される。その−例とし
て第6図における集合体横断面のAA’方向の熱中性子
束分布を第7図に示すが、図の如く水ギャップに面する
燃料集合体外周部と非沸騰水の通過するウォータチャン
ネルWの周囲の領域とでは熱中性子束が比較的高く、両
者に挟まれる領域では熱中性子束が比較的低くなる分布
となっている。
Now, in the 9X9 type fuel, by employing the water channel W, the water density at the center of the assembly can be increased, and the thermal neutron flux distribution is also improved accordingly. As an example, Figure 7 shows the thermal neutron flux distribution in the AA' direction of the cross section of the assembly in Figure 6. The thermal neutron flux is relatively high in the region around the channel W, and the thermal neutron flux is relatively low in the region sandwiched between the two.

困ILのゴ!里 本発明に係る燃料集合体では、以上に述べたウラン及び
プルトニウムの核的特性と、9×9型燃料における熱中
性子束分布とに着目し、第1と第2の燃料棒の配置位置
を決定する。即ち、熱中性子束の高い集合体外周部とク
ォータチャンネルWの周囲との二領域にMOX燃料棒(
第1の燃料棒)を配置し、この集合体周辺部とクォータ
チャンネルWの周囲に挟まれる熱中性子束の低い領域に
はU O2燃料棒(第2の燃料棒)を配置する。
Trouble IL Go! In the fuel assembly according to the present invention, the placement positions of the first and second fuel rods are determined by focusing on the nuclear properties of uranium and plutonium described above and the thermal neutron flux distribution in the 9x9 type fuel. decide. That is, MOX fuel rods (
A U2O2 fuel rod (second fuel rod) is placed in a low thermal neutron flux region sandwiched between the periphery of the assembly and the quarter channel W.

この配置条件の下でMOX燃料棒が吸収する中性子を考
えると、それは下記エネルギー領域(A)乃至 (B)
まで減速された中性子の割合が大きくなる。
Considering the neutrons absorbed by the MOX fuel rod under this arrangement condition, it falls into the following energy range (A) to (B).
The proportion of neutrons slowed down to

(^)上記共鳴吸収エネルギー領域よりも低いエネルギ
ー領域。
(^) An energy region lower than the above resonance absorption energy region.

(B) 239 p uのη値が極小を採り、且つ23
5Uのη値よりも小さいエネルギー領域よりも更に低い
エネルギー領域。
(B) The η value of 239 p u takes the minimum value, and 23
An energy region even lower than the energy region smaller than the η value of 5U.

従って、上記配置条件の下のMOX燃料棒は、239 
p u及び240puの共鳴吸収を逃れることができ、
しかも23 ’l p uのη値が235Uのそれより
も大きいという利点を生かすことができる。
Therefore, the MOX fuel rod under the above arrangement condition is 239
can escape the resonance absorption of p u and 240 pu,
Moreover, it is possible to take advantage of the fact that the η value of 23' l p u is larger than that of 235U.

一方、上記配置条件の下のUO□燃料棒の配置領域は、
MOX燃料棒を配置するには不適である。これは、この
領域の熱中性子束は低く、中性子エネルギーが高くなる
から、MOX燃料にとっては減速材が不足するためであ
る。そこで本発明においては、この領域にはUO2燃料
棒を配置することとする。
On the other hand, the UO□ fuel rod arrangement area under the above arrangement conditions is
It is unsuitable for locating MOX fuel rods. This is because the thermal neutron flux in this region is low and the neutron energy is high, so there is insufficient moderator for MOX fuel. Therefore, in the present invention, UO2 fuel rods are arranged in this area.

以上のように、熱中性子束の比較的高い領域にMOX燃
料棒を配置し、熱中性子束の比較的低い領域に002燃
料棒を配置することにより、中性子経済性を向上させる
ことができる。
As described above, neutron economy can be improved by arranging MOX fuel rods in regions where thermal neutron flux is relatively high and arranging 002 fuel rods in regions where thermal neutron flux is relatively low.

この場合、MOX燃料棒は集合体周辺部と、ウォータチ
ャンネルの周囲との双方に配置されているから、燃料集
合体一体当りのプルトニウム装荷量を多くできる。
In this case, since the MOX fuel rods are arranged both around the assembly and around the water channel, the amount of plutonium loaded per fuel assembly can be increased.

但し、集合体周辺部の制御棒1の制御板1aに面する部
位(第6図に示す第1行、第1列に相当)にMOX燃料
棒を配置すると、プルトニウムの熱中性子吸収断面積が
ウランより大きいため、熱中性子束が小さくなる。従っ
て、この部位にU02燃料棒を配置した場合に比して制
御棒価値が多少低下する。この対策を講じる構成として
は、制御板1aに面する部位に配置されたMOX燃料棒
の一部または全部をU O2燃料棒に置換えるものとす
る。これにより、制御棒価値の低下を抑えることができ
る。
However, if the MOX fuel rods are placed in the area facing the control plate 1a of the control rods 1 in the periphery of the assembly (corresponding to the first row and first column shown in Figure 6), the thermal neutron absorption cross section of plutonium will be Since it is larger than uranium, its thermal neutron flux is smaller. Therefore, the value of the control rod is somewhat lower than when the U02 fuel rod is placed at this location. In order to take this measure, some or all of the MOX fuel rods placed in the area facing the control board 1a are replaced with UO2 fuel rods. This makes it possible to suppress the decline in control rod value.

ところで、上記の説明ではプルトニウム富化燃料をMO
X燃料に代表させて説明したが、MOX燃料のU02燃
料に対する特性は、上述した通りプルトニウムとウラン
の核的性質の差異によるものである。従りて、MOX燃
料以外のプルトニウム富化燃料についても上記と同様な
特性を有する。そこで、本発明における第1の燃料棒は
MOX燃料棒には限定されず、他の種類のプルトニウム
富化燃料を使用することも可能である。
By the way, in the above explanation, plutonium-enriched fuel is
Although the description has been made using the X fuel as a representative, the characteristics of the MOX fuel with respect to the U02 fuel are due to the difference in the nuclear properties of plutonium and uranium, as described above. Therefore, plutonium-enriched fuels other than MOX fuel also have the same characteristics as described above. Therefore, the first fuel rod in the present invention is not limited to the MOX fuel rod, and it is also possible to use other types of plutonium-enriched fuel.

但し、集合体周9辺部の領域に配置された32木、及び
ウォータチャンネルWの周囲の領域に配置された16木
の燃料棒91は、全てMOX燃料棒としである。一方、
これら三領域の間に配置された24木の燃料棒91は、
UO2燃料棒としである。
However, the 32 wood fuel rods 91 arranged in the area around the 9 sides of the assembly and the 16 wood fuel rods 91 arranged in the area around the water channel W are all MOX fuel rods. on the other hand,
The 24 fuel rods 91 placed between these three areas are
This is a UO2 fuel rod.

この9×9型燃料90A一体当りの全燃料棒に占めるM
OX燃料棒の割合は、 ((32+16)/72)x100%=67%もの高い
値となる。従って、従来のアイランド型燃料、或いはア
トール型燃料80に比してプルトニウムの装荷量を大幅
に増大できる。
M occupied by all fuel rods per 90A of this 9×9 type fuel
The ratio of OX fuel rods is as high as ((32+16)/72)x100%=67%. Therefore, compared to the conventional island type fuel or atole type fuel 80, the amount of plutonium loaded can be significantly increased.

[実施例コ 実施例A 第1図には、本発明の一実施例に係る9X9型燃料集合
体の設計例が示されている。
Embodiment A FIG. 1 shows a design example of a 9X9 type fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

図において、全体を符号90Aで示される9×9型燃料
の概略構成は上記第6図の9×9型燃料90と同様であ
る。
In the figure, the general structure of the 9x9 type fuel, which is indicated by the reference numeral 90A as a whole, is the same as the 9x9 type fuel 90 shown in FIG. 6 above.

去J1粗旦 また、第2図には、本発明の他の実施例に係る9×9型
燃料集合体の設計例が示されている。
FIG. 2 also shows a design example of a 9×9 type fuel assembly according to another embodiment of the present invention.

図に示される9x9型燃料90Bは、集合体周辺部の制
御棒1の制御板1aに対面する行及び列に配置された燃
料棒91を、二本のコーナーロッドC1,C2を除いて
UO2燃料棒としたものである。
In the 9x9 type fuel 90B shown in the figure, fuel rods 91 arranged in rows and columns facing the control plate 1a of the control rods 1 at the periphery of the assembly are fueled with UO2 fuel except for two corner rods C1 and C2. It is a stick.

この第2図に示される如き構成を採ることにより、制御
棒価値の低下を抑制可能なことは作用の欄で述べた通り
であり、従来のディスクリート型燃料、或いはアトール
型燃料80における制御棒価値低下の不都合が解消され
る 比較のために、上記実施例A、Bの設計例における制御
棒価値を第3図に示す。
As mentioned in the section of the effect, by adopting the configuration shown in Fig. 2, it is possible to suppress the decline in control rod value. For comparison in which the disadvantage of reduction is eliminated, the control rod values in the design examples of Examples A and B are shown in FIG.

図において、実線Aは実施例A(9X9型燃料90A)
の、点線Bは実施例B(9X9型燃料90B)の制御棒
価値である。これら実施例A、 Bを比較すると、集合
体一体当りのプルトニウム装荷量の面では実施例Aの方
が有利であるが、制御棒価値の面では実施例Bが有利で
ある。
In the figure, solid line A is Example A (9X9 type fuel 90A)
, dotted line B is the control rod value of Example B (9X9 type fuel 90B). Comparing Examples A and B, Example A is more advantageous in terms of plutonium loading per assembly, but Example B is more advantageous in terms of control rod value.

ところで、上記各実施例では、集合体中央部のMOX燃
料棒で取り囲まれる大口径中空管状要素として、−木の
3×3型つオータチャンネルWを示したが、これに代え
て一部または複数本の大口径つオータロラドを用いても
良い。
Incidentally, in each of the above embodiments, a 3×3 type ota-channel W of -wood is shown as a large-diameter hollow tubular element surrounded by MOX fuel rods at the center of the assembly, but instead of this, a part or a plurality of A large-diameter autoroller may also be used.

[発明の効果] 以上説明したように本発明に係るBWR用燃料集合体に
よれば、熱中性子束の比較的高い燃料集合体周辺部及び
大口径中空管状要素の周囲にプルトニウム富化燃料棒を
配置することにより、中性子経済性を悪化させることな
く、プルトニウムを有効利用することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the BWR fuel assembly according to the present invention, plutonium-enriched fuel rods are provided around the large-diameter hollow tubular element and the periphery of the fuel assembly where the thermal neutron flux is relatively high. By arranging it, plutonium can be used effectively without deteriorating neutron economy.

一方、制御棒に対面する行または列に配置されたプルト
ニウム富化燃料棒をウラン燃料棒に置換える構成を採る
と、プルトニウム富化燃料棒の使用に伴なう制御棒価値
の低下を抑制できる。
On the other hand, if the plutonium-enriched fuel rods arranged in the rows or columns facing the control rods are replaced with uranium fuel rods, it is possible to suppress the decline in the value of the control rods due to the use of plutonium-enriched fuel rods. .

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

第1図は本発明の一実施例に係る9×9型燃料の横断面
図、第2図は同じく他の実施例に係る9x9型燃料の横
断面図、第3図は前記二実施例の制御棒価値を示す線図
、第4図は従来のアトール型燃料としての8×8型燃料
を炉心に装荷した状態で示す横断面図、第5図(a) 
、 (b) 、 (c)はウラン及びプルトニウムにお
ける中性子エネルギーに対する核分裂断面積、吸収断面
積、単位中性子吸収当りの中性子発生個数(η)の関係
を示す線図、第6図は本発明を適用すべき9×9型燃料
の構成を説明するための横断面図、第7図は前図の熱中
性子束分布を示す線図である。 [主要部の符号の説明コ ト・・・・・・十字形制御棒 1a・・・・・制御板 10・・・・・チャンネルボックス 90A、90B・・・・・9×9型燃料91・・・・・
燃料棒 P・・・・・・・MOX燃料棒(第1の燃料棒)U・・
・・・・・UO2燃料棒(第2の燃料棒)W・・・・・
・・ 3×3型つオータチャンネル(大口径中空管状要
素) 尚、 各図中、 同一符号は同一または相当部を示 す。 代  理  人  弁理士  佐  藤  正  年第 図 燃焼度
Fig. 1 is a cross-sectional view of a 9x9 type fuel according to one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of a 9x9 type fuel according to another embodiment, and Fig. 3 is a cross-sectional view of a 9x9 type fuel according to another embodiment. Diagram showing the control rod value; Figure 4 is a cross-sectional view showing the conventional Atoll type 8x8 type fuel loaded in the reactor core; Figure 5 (a)
, (b) and (c) are diagrams showing the relationship between the fission cross section, absorption cross section, and number of neutrons generated per unit neutron absorption (η) with respect to neutron energy in uranium and plutonium, and Fig. 6 is a diagram to which the present invention is applied. FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the structure of the 9×9 type fuel, and FIG. 7 is a diagram showing the thermal neutron flux distribution in the previous figure. [Explanation of symbols of main parts...Cross-shaped control rod 1a...Control board 10...Channel boxes 90A, 90B...9x9 type fuel 91... ...
Fuel rod P... MOX fuel rod (first fuel rod) U...
...UO2 fuel rod (second fuel rod) W...
・・3×3 type two-way channel (large-diameter hollow tubular element) In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent: Patent Attorney Masaru Sato

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)減速材で満たされる中空管状要素と、未燃焼状態
の核燃料としてプルトニウム富化燃料が装填された複数
の第1の燃料棒と、未燃焼状態の核燃料として二酸化ウ
ラン燃料が装填された複数の第2の燃料棒とを9行9列
の正方格子状に配列して、外周をチャンネルボックスで
囲んでなる燃料集合体において、 前記中空管状要素として、前記配列中央部の燃料棒複数
本分に相当する一本または複数本の大口径中空管状要素
を備え、 前記配列内の前記チャンネルボックスに隣接する周辺部
及び前記大口径中空管状要素に隣接する内周部には前記
第1の燃料棒を配置し、 他の部位には前記第2の燃料棒を配置したことを特徴と
する沸騰水型原子炉用燃料集合体。
(1) A hollow tubular element filled with a moderator, a plurality of first fuel rods loaded with plutonium-enriched fuel as unburned nuclear fuel, and a plurality of first fuel rods loaded with uranium dioxide fuel as unburned nuclear fuel. In a fuel assembly formed by arranging second fuel rods in a square lattice of 9 rows and 9 columns and surrounding the outer periphery with a channel box, the hollow tubular element includes a plurality of fuel rods in the center of the arrangement. one or more large diameter hollow tubular elements corresponding to one or more large diameter hollow tubular elements, and a peripheral portion adjacent to the channel box in the array and an inner peripheral portion adjacent to the large diameter hollow tubular elements are provided with the first fuel rods. A fuel assembly for a boiling water reactor, characterized in that the second fuel rod is arranged in another part.
(2)請求項1に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体に
おいて、前記周辺部に配置された第1の燃料棒のうち、
前記チャンネルボックス外部に挿入される十字形制御棒
の制御板に対面する行または列に配置された第1の燃料
棒の一部または全部を、前記第2の燃料棒に置換えたこ
とを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。
(2) In the boiling water reactor fuel assembly according to claim 1, among the first fuel rods arranged in the peripheral portion,
Part or all of the first fuel rods arranged in rows or columns facing the control plate of the cross-shaped control rods inserted outside the channel box are replaced with the second fuel rods. Fuel assembly for boiling water reactors.
(3)前記第1の燃料棒に装填されたプルトニウム富化
燃料がウラン・プルトニウム混合酸化物燃料であること
を特徴とする請求項1または2の何れかに記載の沸騰水
型原子炉用燃料集合体。
(3) The boiling water reactor fuel according to claim 1 or 2, wherein the plutonium-enriched fuel loaded into the first fuel rod is a uranium-plutonium mixed oxide fuel. Aggregation.
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