JPH0342437B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は沸謄水型原子炉用燃料集合体に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

沸謄水形原子炉の従来の燃料集合体を第１図か
ら第２図を参照して説明する。第１図中１は下部
タイプレートであつて、燃料集合体はこの下部タ
イプレート１と、複数個のスペーサ２と、上部タ
イプレート３によつて支持される多数本の細長い
燃料棒４と、数本のウオータロツド５およびこれ
らを包囲するチヤンネル・ボツクス４ａからなつ
ている。

燃料棒４には被覆管８内に複数個の円柱状UO₂
燃料ペレツト９が装てんされ、被覆管８の上下両
端は端栓６，７で密封されている。上部端栓６は
上部タイプレート３中の支持空所に挿入されてい
る延長部を備えている。下部端栓７は下部タイプ
レート中の支持空所に挿入される延長部を備えて
いる。下部端栓７は下部タイプレート１中の支持
空所に嵌合するテーパ部を備えている。このよう
にして燃料集合体は上下タイプレート１，３と燃
料棒４を上下タイプレート１，３で保持して、一
つの集合体となつている。

燃料棒４は第２図に示すように燃料集合体の長
手方向に垂直な面内で相互に等間隔を存して８行
８列に正方配列されている。また最外周の燃料棒
４とチヤンネル・ボツクス４ａとの間隙を水ギヤ
ツプと呼んでいるが、この水ギヤツプも前記燃料
棒４相互の間隔とほぼ等しく設定されている。こ
のような燃料集合体はさらに４体のものを正方配
列してその中央に制御棒１０を配置し一つの単位
格子を形成している。そして、燃料集合体には燃
料集合体の横断面内の出力の平均化のために数本
のウオータ・ロツド５、ガドリニア入り燃料棒１
２が組み込まれている。前記ウオータ・ロツド５
は横断面内のほぼ中央部に配置されている。また
ガドリニア入り燃料棒１２は燃料ペレツトに熱中
性子を吸収する可燃性毒物としてのガドリニア
（Gd₂O₃）を数％混入したものである。そして、
ガドリニア入り燃料棒１２は正方配列された燃料
棒の最外周から２周目に配置されている。

ところで、燃料ペレツト９のU₂₃₅の濃縮率を４
〜５％に増加させたり、プルトニウムを燃料ペレ
ツト９に混入した燃料棒が開発されている。この
ような場合、核分裂を起こす核種が多く含まれて
いるので燃料集合体の反応度が上昇しやすくな
り、反応度を低く抑制することが望ましい炉停止
時に反応度を抑制し難い不具合があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、核分裂を起こす
核種の含有率を高くした場合にも炉停止時におい
て燃料の反応度を抑制し正常に反応度を制御する
ことができる沸謄水形原子炉用の燃料集合体を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明による燃料集合体は、複数の細長円筒形
の燃料棒を正方配列しこの燃料棒の周囲に炉水を
通流させるようにした沸謄水形原子炉用の燃料集
合体において、正方配列の最外周に配置された燃
料棒内に可燃毒性物を混入して炉停止時の反応度
を抑制するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第３図ないし第４図を参照して本発明の第１実
施例を説明する。なお、図中従来と同様のものに
は同一符号を付して説明する。図中４は燃料棒で
あつて、この燃料棒４は８行８列に正方配列され
ている。そして、燃料棒４内にはU₂₃₅の濃縮率を
４〜５％にしたり、あるいはプルトニウムを混合
して核分裂を起こす核種の含有率を高くした燃料
ペレツトが収容されている。

このような燃料集合体の燃料棒４のうち最外周
には、可燃性毒物としてガドリニア（Gd₂O₃）を
数％混入された燃料棒１２が配置されている。こ
のガドリニア入り燃料棒１２は正方配列の四隅に
配置された燃料棒４（以下、コーナーロツドと称
する。）に隣接してたとえば８本のものが配置さ
れている。そして、ガドリニア入り燃料棒１２は
熱中性子を吸収して反応度を抑制するように構成
されている。

前記構成のものでは次のような作用効果を奏す
る。まず、熱中性子の照射を受けて反応度が上昇
しやすい最外周にガドリニア入り燃料棒１２を配
置したので、核分裂を起こす核種の含有率を高く
した場合にも炉停止時において反応度を抑制し正
常に反応度を制御することができる。第３図に示
す燃料集合体についてある核反応系において連鎖
反応の起こりやすさを示す無限増倍率Ｋ∞を解析
すると、従来の燃料集合体と比べて無限増倍率Ｋ
∞が５％減少する結果が得られている。

また、ある行または列に配列されている８本の
燃料棒に前記制御棒に面した燃料棒から順次〜
までの番号を付して、各燃料棒に照射する熱中
性子束を表示すると第４図に示すように、水ギヤ
ツプに面した最外周の燃料棒に多くの熱中性子束
が照射していることが解る。このため、最外周の
燃料棒は反応度が内周部の燃料棒に比べて上昇し
やすい状態にあり局所的に高温となりやすい傾向
がある。

ところが、第３図に示すものでは最外周に反応
度の上昇が抑制されたガドリニア入り燃料棒１２
を配置したので、最外周の燃料棒の発生熱量を低
下させ、全燃料棒からの発生熱量を平均化するこ
とができる。第３図に示す燃料集合体の前記コー
ナロツドについて全燃料棒の平均出力に対する各
燃料棒の出力の相対値を示す局所出力ピーキング
係数を算出すると、従来に比べて約20％低下する
という結果が得られている。

さらに、前記第１実施例ではガドリニア入り燃
料棒１２は全て最外周に配置されているので、ガ
ドリニアの含有率を均一にすることができ、容易
にガドリニア入り燃料棒を製作することができ
る。

次に第５図に示す本発明の第２実施例を説明す
る。この実施例は最外周の燃料棒のうち特に前記
コーナーロツドにガドリニア入り燃料棒１２を配
置したものである。

このような構成のものでは、二方向から熱中性
子束の照射を受けるコーナーロツドにガドリニア
入り燃料棒１２を配置したので、さらに燃料集合
体の横断面内での発生熱量を平均化することがで
きる。

なお、本発明は以上の二実施例に限定されるも
のではない。たとえば、第６図または第７図に示
すように、ガドリニア入り燃料棒１２を配置して
もよい。第７図は中性子検出器１４に対面するコ
ーナーロツド１６を通常の燃料棒として中性子検
出器とガドリニアとの干渉を防止するようにした
ものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、核分裂を起こす核種の含有率
を高くした場合にも炉停止時において燃料の反応
度を抑制し正常に反応度を制御することができる
等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は従来の燃料集合体を示す
図で、第１図は正面図、第２図は横断面図であ
る。第３図ないし第７図は本発明による実施例を
示す図で、第３図は第１実施例を示す横断面図、
第４図は燃料棒に照射する熱中性子束を示す特性
図、第５図は第２実施例を示す横断面図、第６図
ないし第７図は他の実施例を示す横断面図であ
る。 ４……燃料棒、４ａ……チヤンネル・ボツク
ス、５……ウオータロツド、１２……ガドリニア
（可燃性毒物）入り燃料棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の細長円筒形の燃料棒を正方配列し、こ
   の燃料棒の周囲に炉水を通流させるようにした沸
   謄水形原子炉用の燃料集合体において、正方配列
   の最外周に可燃料毒物を有する燃料棒を配置した
   ことを特徴とする燃料集合体。 ２ 前記可燃性毒物を有する燃料棒は正方配列の
   四隅に配置された燃料棒に隣接して配置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   燃料集合体。 ３ 前記可燃性毒物を有する燃料棒は正方配列の
   四隅に配置されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の燃料集合体。