JPH0345354B2 - - Google Patents
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- JPH0345354B2 JPH0345354B2 JP57212602A JP21260282A JPH0345354B2 JP H0345354 B2 JPH0345354 B2 JP H0345354B2 JP 57212602 A JP57212602 A JP 57212602A JP 21260282 A JP21260282 A JP 21260282A JP H0345354 B2 JPH0345354 B2 JP H0345354B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/336—Spacer elements for fuel rods in the bundle
- G21C3/338—Helicoidal spacer elements
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
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- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/324—Coats or envelopes for the bundles
-
- 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
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は低減速原子炉（under−modersted
nuclear reactor）の燃料配列構造に関する。
nuclear reactor）の燃料配列構造に関する。
このタイプの炉には、隣りあつて配置された２
つの異なるタイプの燃料配列からなるコアが設け
られる。それらのうちいくつかは“核分裂性配
列”と呼ばれるもので、主に核分裂性物質を含
み、一方その他のものは“燃料親配列”と呼ばれ
て、中性子による衝撃作用下で核分裂性物質に変
換され得る物質を含むものである。燃料親配列は
一般的にはコアの周囲に配置されていて、そこで
核分裂性配列によつて生じた中性子放射を収集す
る。
つの異なるタイプの燃料配列からなるコアが設け
られる。それらのうちいくつかは“核分裂性配
列”と呼ばれるもので、主に核分裂性物質を含
み、一方その他のものは“燃料親配列”と呼ばれ
て、中性子による衝撃作用下で核分裂性物質に変
換され得る物質を含むものである。燃料親配列は
一般的にはコアの周囲に配置されていて、そこで
核分裂性配列によつて生じた中性子放射を収集す
る。
炉のコアは減速流体例えば水に浸漬されてい
て、この流体はまた一般的には熱伝達流体として
も働くものである。このような流体は、燃料配列
の内側に配置された燃料要素と接触した状態で循
環する。
て、この流体はまた一般的には熱伝達流体として
も働くものである。このような流体は、燃料配列
の内側に配置された燃料要素と接触した状態で循
環する。
核分裂性配列だけを備えているような従来型の
加圧水型原子炉と比較すれば、低減速炉では、コ
アでの核分裂性物質の容積に対する減速材の容積
の比、すなわち減速比VM／VUが非常に低く、
このため中性子のエネルギスペクトルは非常に異
なつた状態にある。
加圧水型原子炉と比較すれば、低減速炉では、コ
アでの核分裂性物質の容積に対する減速材の容積
の比、すなわち減速比VM／VUが非常に低く、
このため中性子のエネルギスペクトルは非常に異
なつた状態にある。
このスペクトルは、中性子が非常に遅い状態の
従来の加圧水型原子炉の場合と、中性子が減速さ
れない高速原子炉の場合との中間にある。低減速
原子炉の場合、中性子のエネルギスペクトルにつ
いては、“熱外的（epithermal）”であるといわ
れる。
従来の加圧水型原子炉の場合と、中性子が減速さ
れない高速原子炉の場合との中間にある。低減速
原子炉の場合、中性子のエネルギスペクトルにつ
いては、“熱外的（epithermal）”であるといわ
れる。
このような熱外的スペクトルの中性子によれ
ば、例えばコアの周囲に配置された燃料親物質か
ら核分裂性物質を得ることができる。いわゆる
“低減速炉”においては、核分裂配列中に燃料物
質を分布させることによつて低い減速比が得ら
れ、この場合減速材との最適な接触が保証される
と同時に核分裂性物質に対する減速材の低い容積
比が保証される。
ば、例えばコアの周囲に配置された燃料親物質か
ら核分裂性物質を得ることができる。いわゆる
“低減速炉”においては、核分裂配列中に燃料物
質を分布させることによつて低い減速比が得ら
れ、この場合減速材との最適な接触が保証される
と同時に核分裂性物質に対する減速材の低い容積
比が保証される。
分裂性配列または燃料親配列のいずれの場合に
でも、燃料配列は、一般的には、ジルコニウム合
金のような中性子吸収の低い物質でつくられたプ
リズム形ケーシングからなり、その内部では、核
分裂性物質あるいは燃料親物質を含む長い筒状の
棒がケーシングの高さに平行にしかもそのケーシ
ングの断面において均一な格子状に配置される。
これらの燃料物質の棒は被覆材料で作られた管体
からなり、そこには核分裂性物質あるいは燃料親
物質を含むペレツトが詰められる。これらの燃料
棒は燃料配列内で互に平行に配置されて束を形成
し、この場合燃料棒間の間隔は、スペーサ部材、
例えばその被覆体のまわりをらせん状に巻いたワ
イヤ、または該被覆体に形成したリブや変形部な
どによつて維持される。このような構成により、
熱伝達兼減速流体が燃料棒の全表面と接触した状
態で循環し得るようにされ、一方燃料棒間の間隔
を非常に小さくすることができる。すなわち、こ
の場合非常に密な状態の格子を得ることができる
が、燃料棒の被覆が決して接触することはない。
このような核分裂性物質の棒の高密度格子によ
り、低い減速係数を得ることができる。
でも、燃料配列は、一般的には、ジルコニウム合
金のような中性子吸収の低い物質でつくられたプ
リズム形ケーシングからなり、その内部では、核
分裂性物質あるいは燃料親物質を含む長い筒状の
棒がケーシングの高さに平行にしかもそのケーシ
ングの断面において均一な格子状に配置される。
これらの燃料物質の棒は被覆材料で作られた管体
からなり、そこには核分裂性物質あるいは燃料親
物質を含むペレツトが詰められる。これらの燃料
棒は燃料配列内で互に平行に配置されて束を形成
し、この場合燃料棒間の間隔は、スペーサ部材、
例えばその被覆体のまわりをらせん状に巻いたワ
イヤ、または該被覆体に形成したリブや変形部な
どによつて維持される。このような構成により、
熱伝達兼減速流体が燃料棒の全表面と接触した状
態で循環し得るようにされ、一方燃料棒間の間隔
を非常に小さくすることができる。すなわち、こ
の場合非常に密な状態の格子を得ることができる
が、燃料棒の被覆が決して接触することはない。
このような核分裂性物質の棒の高密度格子によ
り、低い減速係数を得ることができる。
しかしながら、このようにしても、低減速原子
炉では、燃料配列の断面を通して一定の減速レベ
ルを保証することは困難である。特に、燃料配列
の周辺部分の領域では、減速レベルは大巾に変化
する。というのは、２つの連続した棒間の部分で
の壁部領域には比較的厚い水の層があるからであ
る。
炉では、燃料配列の断面を通して一定の減速レベ
ルを保証することは困難である。特に、燃料配列
の周辺部分の領域では、減速レベルは大巾に変化
する。というのは、２つの連続した棒間の部分で
の壁部領域には比較的厚い水の層があるからであ
る。
このため低減速原子炉についての性能特性は悪
い結果となり得る。
い結果となり得る。
従つて、本発明の目的は、減速流体に浸漬され
たコアを有する低減速原子炉用の燃料配列構造で
あつて、コアが互いに並んで配置された燃料配列
からなり、その燃料配列のいくつかは主に核分裂
性物質を含み、その他は中性子の衝撃作用下で核
分裂性物質に変換し得る燃料親物質を含み、コア
の燃料配列の各々はプリズム形のケーシングから
なり、そのケーシング内部では核分裂性物質ある
いは燃料親物質を含む長い棒がケーシングの高さ
に平行にしかもそのケーシングの断面において均
一な格子状に配置され、これら燃料棒間の間隔が
小さくされ、このような燃料配列により、燃料配
列の断面において事実上一定の減速比が得られる
ようになつている低減速原子炉用の燃料配列構造
を提供することである。
たコアを有する低減速原子炉用の燃料配列構造で
あつて、コアが互いに並んで配置された燃料配列
からなり、その燃料配列のいくつかは主に核分裂
性物質を含み、その他は中性子の衝撃作用下で核
分裂性物質に変換し得る燃料親物質を含み、コア
の燃料配列の各々はプリズム形のケーシングから
なり、そのケーシング内部では核分裂性物質ある
いは燃料親物質を含む長い棒がケーシングの高さ
に平行にしかもそのケーシングの断面において均
一な格子状に配置され、これら燃料棒間の間隔が
小さくされ、このような燃料配列により、燃料配
列の断面において事実上一定の減速比が得られる
ようになつている低減速原子炉用の燃料配列構造
を提供することである。
この目的のため、ケーシング１の側壁２の各々
の外部表面は平坦であり、ケーシング１の側壁２
の各々の内部表面には複数のチヤンネル５がケー
シングの高さに平行に形成され、この場合燃料配
列の周囲に置かれたそれぞれの燃料棒６に対向し
て一つのチヤンネルが配置され、燃料配列の周囲
に置かれた燃料棒６の外部表面とチヤンネル５の
表面との間に維持された間隔はほぼ一定でありし
かも燃料配列中の燃料棒６間の間隔にほぼ等し
く、それによつて、燃料配列構造の内部で、燃料
配列構造の周辺部の燃料棒のまわりの減速流体の
層の厚さを、燃料棒のまわりの層の特厚さとほぼ
等しい厚さに減じることが可能になる。
の外部表面は平坦であり、ケーシング１の側壁２
の各々の内部表面には複数のチヤンネル５がケー
シングの高さに平行に形成され、この場合燃料配
列の周囲に置かれたそれぞれの燃料棒６に対向し
て一つのチヤンネルが配置され、燃料配列の周囲
に置かれた燃料棒６の外部表面とチヤンネル５の
表面との間に維持された間隔はほぼ一定でありし
かも燃料配列中の燃料棒６間の間隔にほぼ等し
く、それによつて、燃料配列構造の内部で、燃料
配列構造の周辺部の燃料棒のまわりの減速流体の
層の厚さを、燃料棒のまわりの層の特厚さとほぼ
等しい厚さに減じることが可能になる。
次に、本発明について一層詳しく理解してもら
うために、本発明による核分裂性配列構造の一実
施例について添付図面を参照して詳明する。なお
実施例では、この配列構造は六角形断面を備えて
いるが、これにより本発明が限定されるわけでは
ない。
うために、本発明による核分裂性配列構造の一実
施例について添付図面を参照して詳明する。なお
実施例では、この配列構造は六角形断面を備えて
いるが、これにより本発明が限定されるわけでは
ない。
図面には、燃料棒配列用のケーシング１が図示
され、その断面は六角形となつているこのケーシ
ング１はステンレススチール壁部２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ，２ｅおよび２ｆからなり、これらの壁
部は電子衝撃溶接によつて燃料配列の縁部３に沿
つて互いに溶接される。
され、その断面は六角形となつているこのケーシ
ング１はステンレススチール壁部２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ，２ｅおよび２ｆからなり、これらの壁
部は電子衝撃溶接によつて燃料配列の縁部３に沿
つて互いに溶接される。
壁部２の各々の内部表面には、それら壁部の組
立前に、円筒形チヤンネル５が圧延加工あるいは
機械加工でもつて壁部の高さ全体に亘つて形成さ
れ、この場合チヤンネル間隔ｄは核分裂性燃料棒
６の配列ピツチに対応する。
立前に、円筒形チヤンネル５が圧延加工あるいは
機械加工でもつて壁部の高さ全体に亘つて形成さ
れ、この場合チヤンネル間隔ｄは核分裂性燃料棒
６の配列ピツチに対応する。
これら核分裂性燃料棒６は、三角形の網目をも
つような均一な格子状にケーシング１内に配置さ
れ、この場合燃料棒６間の間隔はそのまわりをら
せん状に巻いたワイヤによつて維持される。
つような均一な格子状にケーシング１内に配置さ
れ、この場合燃料棒６間の間隔はそのまわりをら
せん状に巻いたワイヤによつて維持される。
このような燃料配列の周囲に配置された燃料棒
６のそれぞれは一つのチヤンネル５に対向して置
かれ、この場合チヤンネル５の軸線と燃料棒の軸
線とは一致するように配置され、しかもケーシン
グの壁部２に垂直な同一平面に置かれるようにさ
れる。
６のそれぞれは一つのチヤンネル５に対向して置
かれ、この場合チヤンネル５の軸線と燃料棒の軸
線とは一致するように配置され、しかもケーシン
グの壁部２に垂直な同一平面に置かれるようにさ
れる。
燃料配列の周囲における燃料棒６はさらに壁部
のすぐ近辺に置かれ、このため燃料棒とチヤンネ
ルとの間に存在する水の層８は、使用されるスペ
ーサ部材の厚みに対応して非常にわずかな厚みと
なり、また２つのチヤンネル間に位置した壁部の
突出部分９が２つの連続する燃料棒６間の空間部
分を占めるようになつている。
のすぐ近辺に置かれ、このため燃料棒とチヤンネ
ルとの間に存在する水の層８は、使用されるスペ
ーサ部材の厚みに対応して非常にわずかな厚みと
なり、また２つのチヤンネル間に位置した壁部の
突出部分９が２つの連続する燃料棒６間の空間部
分を占めるようになつている。
このようにして、燃料棒６と壁部との間に存在
する水の層は燃料配列の周囲上のすべての点にお
いてわずかな厚みを備えることになる。
する水の層は燃料配列の周囲上のすべての点にお
いてわずかな厚みを備えることになる。
その結果として、減速係数がかかる燃料配列領
域において低いままにされ、しかも燃料配列の断
面の中心部分における値に全く匹敵し得る値にさ
れるのである。
域において低いままにされ、しかも燃料配列の断
面の中心部分における値に全く匹敵し得る値にさ
れるのである。
かくして、燃料配列の周囲においては、減速比
0.60を測定することができた。一方燃料配列のそ
の他の部分の平均減速比は0.51である。
0.60を測定することができた。一方燃料配列のそ
の他の部分の平均減速比は0.51である。
壁の内側表面が平らであるケーシングが使われ
る場合には、減速比はこれらの壁の領域において
かなり増加し、1.4以上の値が予想される。
る場合には、減速比はこれらの壁の領域において
かなり増加し、1.4以上の値が予想される。
本発明はきわめて簡単な構成を取るものである
が、燃料配列の周囲の水の層の減速比についての
影響に関連する問題点を解決することができる。
が、燃料配列の周囲の水の層の減速比についての
影響に関連する問題点を解決することができる。
さらに、燃料配列の性能特性を改良することが
でき、しかも配列の周囲において例えば核分裂性
燃料棒の層の代りに天然ウランあるいは減損ウラ
ンの燃料親燃料棒の部分層または完全層を配置す
ることによつて、核分裂性物質に変換される燃料
親物質の量を増やすことができる。
でき、しかも配列の周囲において例えば核分裂性
燃料棒の層の代りに天然ウランあるいは減損ウラ
ンの燃料親燃料棒の部分層または完全層を配置す
ることによつて、核分裂性物質に変換される燃料
親物質の量を増やすことができる。
コーナーの燃料棒７は、浸透によつて燃料ペレ
ツトに導入された消耗性毒物質例えばサマリウム
またはガドリウムなどを含むことができる。
ツトに導入された消耗性毒物質例えばサマリウム
またはガドリウムなどを含むことができる。
壁部がステンレススチール製である場合には、
ケーシングがジルコニウム合金で作られていた従
来の燃料配列に比べ、その構成は非常に容易とな
る。
ケーシングがジルコニウム合金で作られていた従
来の燃料配列に比べ、その構成は非常に容易とな
る。
従つて、本発明による燃料配列構造はきわめて
簡単であるとともに、燃料配列の断面において一
定の減速比を得ることができる。
簡単であるとともに、燃料配列の断面において一
定の減速比を得ることができる。
本発明は、以上述べた実施例に限定されるもの
ではなく、そのすべての変形例を包含する。
ではなく、そのすべての変形例を包含する。
かくして、その断面が図面に示した六角形とは
異なる形をもつプリズム形ケーシングを考え出す
ことも可能であり、またこのケーシングは以上に
記載したものとは異なる配置で核分裂性燃料棒ま
たは親燃料棒を含むことができる。
異なる形をもつプリズム形ケーシングを考え出す
ことも可能であり、またこのケーシングは以上に
記載したものとは異なる配置で核分裂性燃料棒ま
たは親燃料棒を含むことができる。
本発明は、核分裂性配列の場合にもまた中性子
衝撃の作用下で核分裂性物質を作り出し得る物質
を主に含有する燃料親配列の場合にも適用され
る。
衝撃の作用下で核分裂性物質を作り出し得る物質
を主に含有する燃料親配列の場合にも適用され
る。
最後に、本発明による燃料配列構造は、使用さ
れる減速流体には関係なく、すべての低減速原子
炉に使用され得る。
れる減速流体には関係なく、すべての低減速原子
炉に使用され得る。
図面は、本発明による六角形断面の燃料配列構
造の一部分を、ケーシングの高さに垂直な平面を
通してみた断面図である。 １……ケーシング、２……壁部、３……縁部、
５……チヤンネル、６……燃料棒、７……コーナ
ーの燃料棒、８……水の層、９……突出部。
造の一部分を、ケーシングの高さに垂直な平面を
通してみた断面図である。 １……ケーシング、２……壁部、３……縁部、
５……チヤンネル、６……燃料棒、７……コーナ
ーの燃料棒、８……水の層、９……突出部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 減速流体に浸漬されたコアを有する低減速原
子炉用の燃料配列構造であつて、コアが互いに並
んで配置した燃料配列からなり、その燃料配列の
いくつかは主に核分裂性物質を含み、その他は中
性子衝撃の作用下で核分裂性物質に変換し得る燃
料親物質を含み、コアの燃料配列の各々はプリズ
ム形のケーシング１からなり、そのケーシング内
部では核分裂性物質または燃料親物質を含む長い
棒６がケーシング１の高さに平行にしかもそのケ
ーシングの断面において均一な格子状に配置さ
れ、これら燃料棒間の間隔が小さくされた低減速
原子炉用の燃料配列構造において、ケーシング１
の側壁２の各々の外部表面は平坦であり、ケーシ
ング１の側壁２の各々の内部表面には複数のチヤ
ンネル５がケーシングの高さに平行に形成され、
この場合燃料配列の周囲に置かれたそれぞれの燃
料棒６に対向して一つのチヤンネルが配置され、
燃料配列の周囲に置かれた燃料棒６の外部表面と
チヤンネル５の表面との間に維持された間隔はほ
ぼ一定でありしかも燃料配列中の燃料棒６間の間
隔にほぼ等しく、それによつて、燃料配列構造の
内部で、燃料配列構造の周辺部の燃料棒のまわり
の減速流体の層の厚さを、燃料棒のまわりの層の
厚さとほぼ等しい厚さに減じることが可能になる
ことを特徴とする低減速原子炉用の燃料配列構
造。 ２ 前記第１項に記載の低減速原子炉用の燃料配
列構造において、燃料配列が核分裂性破裂である
場合に、燃料配列の周囲に配置された燃料棒６の
少なくともいくつかは天然ウランまたは減損ウラ
ンのような燃料親物質を含むことを特徴とする低
減速原子炉用の燃料配列構造。 ３ 前記第１および第２のいずれかに記載の低減
速原子炉用の燃料配列構造において燃料配列が核
分裂性配列である場合において、ケーシング１の
コーナーにしかも燃料配列の周囲に配置された燃
料棒７の少なくともいくつかはサマリウムまたは
ガドリニウムのような消耗性毒物質でもつて浸透
された燃料ペレツトを含むことを特徴とする低減
速原子炉用の燃料配列構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8122751 | 1981-12-04 | ||
| FR8122751A FR2517866B1 (fr) | 1981-12-04 | 1981-12-04 | Assemblage combustible pour un reacteur nucleaire sous-modere |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58103687A JPS58103687A (ja) | 1983-06-20 |
| JPH0345354B2 true JPH0345354B2 (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=9264694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57212602A Granted JPS58103687A (ja) | 1981-12-04 | 1982-12-03 | 低減速原子炉の燃料配列構造 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4701296A (ja) |
| EP (1) | EP0081428B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58103687A (ja) |
| KR (1) | KR840003120A (ja) |
| DE (1) | DE3272380D1 (ja) |
| FR (1) | FR2517866B1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3506313A1 (de) * | 1985-02-22 | 1986-08-28 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Vieleckiges brennelement fuer einen kernreaktor |
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