JPH0275995A - 燃料集合体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は軽水炉型原子炉の炉心部に装荷される燃料集合
体に関する。

（従来の技ｖ＃） 一般にこの種の軽水炉は第２図に示すように構成された
燃料集合体１はその炉心部に多数装荷しており、この燃
料集合体１は角筒状の燃料チャンネル２内に複数本の燃
料棒３を収容している。これら燃料棒３は正方格子状に
配列され、その上下両端は上部タイプレート４および下
部タイプレート５によりそれぞれ支持され、その中間部
では燃料棒３相互を適宜間隔をおいて偏平角筒状のスペ
ーサ６により支持され、このスペーサ６は燃料棒３の軸
方向に複数段並設されている。燃料棒３は第３図に示す
ように構成され、細長円筒状の燃料被覆管７内に円柱状
の燃料ペレット８を多数充填し、燃料被覆管７の上下両
端は上部端栓７Ａ下部端栓７Ｂが溶接により固着され封
止している。燃料被覆管７内の上部プレナムにはプレナ
ムスプリング９が装着され、その軸方向へ積層された燃
料ペレット８に適宜押圧力を加えて、これらを弾性的に
支持している。一般に燃料ペレット８は、数パーセント
に濃縮された二酸化ウラン、もしくはガドリニア等の可
燃性毒物と二酸化ウランとの混合粉末を加圧成形後焼結
して円柱状に研磨加工されている。そして、従来の燃料
設計では燃料棒３の軸方向でウラン濃縮度、もしくはガ
ドリニア濃度が一様になるように燃料ペレット８は充填
するか、または燃料棒３の軸方向中間部を境界として、
上半部と下半部とで２種類のウラン濃縮度またはガドリ
ニア濃度の燃料ペレット８を充填していた。

しかし、最近の燃料設計では更に、燃料棒３の軸方向上
、下部に、天然ウランもしくはこれよりウラン濃縮度の
低い減損ウランを配設して反応度損失を抑制し、燃料経
済性の向上を図っている。

この燃料設計は原子炉炉心部の上面または下面からの中
性子の漏れを減少させて、燃料の経済性を向上させるこ
と等を意図したものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような燃料設計に基づいて燃料棒３を製
造する場合は次のような問題点があった。

すなわち、１本の燃料被覆管７内に２種類以上のウラン
濃縮度、もしくはガドリニア濃度の燃料ペレット８を装
填するために、この装填作業の際には、これら種別を明
確にする必要があるが、これら燃料ペレット８には、外
観上の差が殆ど無い。

したがって、これの複数の燃料ペレット８の種類を肉眼
により明確に区別することが著しく困難であった。そこ
で、従来は燃料ペレットの成形加工工程にてスキャン装
置により放射線を測定し、燃料ペレットのウラン濃縮度
を識別していた。しかし、スキャン装置等の性能限界、
および、スキャン装置と共に二重にチエツクするダブル
チエツクの観点からも燃料ペレット８の種類を容易かつ
確実に識別し得る方法が期待されていた。

この識別方法として、例えば特願昭５８−２３７７８７
にて提案されている。この方法は燃料被覆管内の軸方向
上・下部に装填される天然ウラン等低濃縮度の燃料ペレ
ットを、濃縮ウランの燃料ペレットとその軸方向長さが
相異するように形成させている。しかし、成形圧力条件
及び焼結条件等が異なる燃料ペレットの製作が必要とな
り、生産効率上好ましく無い。

本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、燃料ペレ
ットの種別をその外観上の差異により極めて容易かつ確
実に識別することができ、複数種類の燃料ペレットを１
本の燃料被覆管内に装填する際の装填作業の誤りを未然
かつ確実に防止し、原子炉への信頼性を向上せしめる燃
料集合体を提供することを目的とする６ 〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は燃料被覆管内の軸方向上・下部あるいは上・下
部の少なくとも一方に、天然ウランや減損ウラン等低漉
縮度の燃料ペレットを装填し、軸方向中間部には濃縮ウ
ランの燃料ペレットを装填する燃料棒を有する燃料集合
体において、上記濃縮ウランへの燃料ペレットがチャン
ファ付（チャンファペレット）であるのに対し、上記天
然ウランや減損ウラン等低濃縮度ペレットをチャンファ
無しくフラットペレット）で形成して、天然ウランや減
損ウラン等低濃縮度の燃料ペレットと濃縮ウランの燃料
ペレットを外観上容易に識別可能にすることを特徴とす
る。

（作　　用） 天然ウランや減損ウラン等の燃料ペレットと濃縮ウラン
の燃料ペレットの２種類の燃料ペレットを１本の燃料被
覆管内に装填する場合、両者の形状の相異を外観上肉眼
で容易に識別でき、このため両者の混同を防止でき、装
填作業での誤りを防止することができる。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明に係る燃料棒の縦断面図であり。

この燃料棒１０は燃料被覆管１１の上下両端に上部端栓
１２と下部端栓１３を溶接によりそれぞれ固着せしめ、
その内部に多数の燃料ペレット１４Ａ、　１４Ｂを装填
しており、上部プレナムにはブレナムスプリング１５を
装着して、これら燃料ペレット１４Ａ、　１４Ｂを弾性
支持している。

燃料被覆管１１内の上・下部Ａには天然ウラン、もしく
は弁組ウラン等のウラン濃縮度が低度の燃料ペレット１
４Ａが収容され、　軸方向中間部には濃縮ウランの燃料
ペレット１４Ｂが収容されている。

中間部に収容される多数個の濃縮ウランの燃料ペレット
１４Ｂは従来技術同様に、チャンファ（ＣＨＡＭＦＥＲ
）付の燃料ペレットであるのに対し、上・下部Ａに収容
される天然ウランや減損ウラン等の複数個の燃料ペレッ
・ト１４Ａはチャンファ無しのフラットペレットとする
。したがって、二種類の燃料ペレット１４Ａ、　１４Ｂ
を１本の燃料被覆管ｌｌ内に装填する際は両者の混同を
防止でき、燃料設計通りに正確に装填することができる
。

チャンファ付の燃料ペレット１４Ａとチャンファ無しの
燃料ペレット１４Ｂは、外形の相異はチャンファの有無
だけであるため、ペレット成形時の正圧条件や焼結条件
等の製造条件を同一にして製作でき、生産効率を悪化さ
せること無く得ることができる。

また、天然ウラン、もしくは減損ウランの燃料ペレット
１４Ａは中性子の反射材として用いられ。

これらの部分における熱出力は濃縮ウランの燃料ペレッ
ト１４Ｂが装填される燃料被覆管１１の軸方向中間部に
おける熱出力に比して微小である。したがって、燃料ペ
レット１４Ａと燃料被覆管１１との原子炉運転中の機械
的相互作用（ＰＣＭＩ）は考慮せずに済み、燃料ペレッ
ト１４Ａをチャンファ無しのフラットペレットにしても
問題にならない。

すなわち、燃料被覆管１１内の軸方向上・下部あるいは
上・下部の一方に、天然ウランや減損ウランの燃料ペレ
ット１４Ａを装填し、軸方向中間部には濃縮ウランの燃
料ペレット１４Ｂを装填する燃料棒１０において、燃料
ペレット１４Ｂがチャンファペレットであるのに対し、
燃料ペレット１４Ａをチャンファ無しのフラットペレッ
トで形成して、燃料ペレット製造上に不都合を生じるこ
となく、また燃料性能に支障を与えることも無く、燃料
ペレット１４Ａと燃料ペレット１４Ｂを外観上容易に識
別可能にする。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る燃料棒は、燃料被覆管
内の軸方向上・下部あるいは上・下部の一方に装填され
る天然ウランや弁組ウラン等低濃縮度の燃料ペレットを
チャンファ無しのフラットペレットで形成し、燃料被覆
管内の中間部等に装填される濃縮ウランの燃料ペレット
をチャンファ付ペレットで形成した６ したがって、天然ウランや減損ウラン等紙濃縮度の燃料
ペレットを濃縮ウランの燃料ペレットと外観上肉眼で識
別することができ、燃料被覆管内への燃料ペレットの装
填作業の誤りを極、めで容易に確実かつ未然に防止する
ことができる効果を有する。その結果、燃料集合体の信
頼性、健全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料棒の一実施例を示す縦断面図
、第２図は従来の燃料棒を組込んだ燃料集合体の縦断面
図、第３図は従来の燃料棒の縦断、−± ＩＯ・・・燃料棒、　　　　　１１・・・燃料被覆管、
１２・・・上部端栓、　　　　１３・・・下部端栓、１
４Ａ・・・燃料ペレット、　　１４Ｂ・・・燃料ペレッ
ト、１５・・・プレナムスプリング。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第２図　　　第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料被覆管と、この燃料被覆管の両端部を封止し
   てなる上部端栓及び下部端栓と、燃料被覆管内に装填さ
   れてなる燃料ペレットとを具備してなる燃料棒を複数本
   結束してなる燃料集合体において、燃料棒の端部に低濃
   縮度のチャンファ無しの燃料ペレットを複数個装填し、
   この低濃縮度の燃料ペレットより濃縮度の高いチャンフ
   ァ無しの燃料ペレットを上記チャンファ無しの燃料ペレ
   ットにつづいて多数個装填してなる燃料棒を有すること
   を特徴とする燃料集合体。
2. （２）低濃縮度の燃料ペレットは天然ウランからなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
3. （３）低濃縮度の燃料ペレットは減損ウランからなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。