JPH04198891A - Manufacture of fuel assembly, and fuel assembly - Google Patents

Manufacture of fuel assembly, and fuel assembly

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JPH04198891A
JPH04198891A JP2332961A JP33296190A JPH04198891A JP H04198891 A JPH04198891 A JP H04198891A JP 2332961 A JP2332961 A JP 2332961A JP 33296190 A JP33296190 A JP 33296190A JP H04198891 A JPH04198891 A JP H04198891A
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Abstract

PURPOSE:To flatten outputs of fuel rods by considering a composition of each isotope by taking a composition ratio of each isotope into consideration about uranium and plutonium of the fuel rod containing plutonium when a degree of enriching the plutonium is set for the fuel rod. CONSTITUTION:In production lines 21a and 21b, PuO2 -UO2 mixed powders 22a and 22c an UO2 powders 22b and 22d are supplied to composition ratio analysis means 23a-23d are supplied and isotopes are analyzed to determine a composition ratio. The results of the analysis is inputted into a degree of enriching fuel rod plutonium calculator 13, with which 13 a degree of enriching plutonium to satisfy a target fissile value and target local output peaking coefficient and the results are inputted into a degree of enriching plutonium setting means 24a and 24b, by which 25a and 25b a mixing ratio of the powders 22a-22d is determined based on a degree of enriching plutonium set value to mix. The mixed fuel powder is formed 26a and 26b to pellets and the pellets are loaded 27a and 27b into a cover pipe to produce a fuel assembly by a fuel assembly producing means 28.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、プルトニウムを含む燃料物質を使用する原子
炉燃料集合体およびその製造方法に関し、特に燃料集合
体の各燃料棒のプルトニウム富化度が、目標反応度(燃
焼度)と目標局所ピーキング係数の双方を満足する値に
調整された燃料集合体およびその製造方法に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a nuclear reactor fuel assembly using a fuel material containing plutonium and a method for manufacturing the same, and in particular to a method for manufacturing the same, and particularly to The present invention relates to a fuel assembly adjusted to a value that satisfies both target reactivity (burnup) and target local peaking coefficient, and a method for manufacturing the same.

[従来の技術] 従来、燃料集合体を構成する各燃料棒に充填する燃料物
質のプルトニウム富化度は、動燃技報No、70.pp
77−81  (1989/6月)の[等価フィツサイ
ル法を用いたプルトニウム富化度管理Jに記載のように
、燃料物質のみの組成データ(ウラン同位体組成比及び
プルトニウム同位体組成比等)を基に、等価フィツサイ
ル法を適用して決定されていた。そして、この決定され
たプルトニウム富化度に従って燃料集合体のプルトニウ
ム量の調整が行なわれていた。つまり、この等価フィツ
サイル法では、反応度(燃焼度)を目的関数として、ウ
ランおよびプルトニウムの各同位体の核的価値をあらか
じめ評価しておき、これと燃料物質の組成データとを基
に燃料物質の核的価値を決定し、これに基づいて目標の
反応度(燃焼度)が得られるように、プルトニウム富化
度を調整するのである。
[Prior Art] Conventionally, the plutonium enrichment of the fuel material to be filled into each fuel rod constituting a fuel assembly has been determined according to Dynamic Fuel Technical Report No. 70. pp
77-81 (June 1989) [Plutonium enrichment management using the equivalent fit-sile method J], the composition data (uranium isotope composition ratio, plutonium isotope composition ratio, etc.) of only the fuel material is was determined by applying the equivalent Fitzsail method. The amount of plutonium in the fuel assembly was then adjusted in accordance with the determined plutonium enrichment. In other words, in this equivalent fit-sile method, the nuclear value of each isotope of uranium and plutonium is evaluated in advance using reactivity (burnup) as an objective function, and based on this and the composition data of the fuel material, the fuel material is The nuclear value of plutonium is determined, and based on this the plutonium enrichment is adjusted to achieve the target reactivity (burnup).

[発明が解決しようとする課題1 ところで、BWRやPWR等の軽水炉又はATR等の新
型転換炉の如き熱中性子炉におけるプルトニウム燃料集
合体においては、燃料集合体内の各燃料棒の出力平坦化
のため、発熱密度の高い外側燃料棒群の燃料物質のプル
トニウム富化度を、発熱密度の低い中央側燃料棒群の燃
料物質のそれよりも低くしている。
[Problem to be solved by the invention 1 By the way, in a plutonium fuel assembly in a thermal neutron reactor such as a light water reactor such as a BWR or a PWR or a new converter reactor such as an ATR, it is necessary to flatten the output of each fuel rod in the fuel assembly. The plutonium enrichment of the fuel material in the outer fuel rod group, which has a high heat generation density, is lower than that of the fuel material in the center fuel rod group, which has a lower heat generation density.

しかし、熱中性子炉においては、燃料集合体内の出力平
坦化の指標である局所出力ピーキング係数(以下、LP
Fと称する)が、燃料集合体内の各燃料棒相互間のプル
トニウム富化度配分に大きく依存していることから、外
側或いは中央側の燃料棒のプルトニウム富化度を変更す
ると、LPFが顕著に変化してしまうことになる。この
LPFは直接、最大線出力密度および最小出力限界比等
の炉心特性上重要なパラメータに影響を及ぼすので、L
PFの変化を抑制することが重要である。
However, in thermal neutron reactors, the local power peaking coefficient (hereinafter referred to as LP), which is an index of power flattening within the fuel assembly,
F) is highly dependent on the plutonium enrichment distribution among the fuel rods in the fuel assembly, so changing the plutonium enrichment of the outer or central fuel rods will significantly increase the LPF. It will change. This LPF directly affects important parameters in core characteristics such as maximum linear power density and minimum power limit ratio, so LPF
It is important to suppress changes in PF.

この点、上記従来技術では、各燃料棒のプルトニウム富
化度を、その燃料棒自体の燃料物質のみの組成データを
基に、各々の燃料棒ごとに単独にプルトニウム富化度を
調整し、その燃料棒を組み合せて燃料集合体を製造して
いたことから、反応度(燃料棒)は目標値を得ることが
できても、燃料集合体内のプルトニウム富化度配分につ
いての配慮がなされていないため、LPFが目標値から
大きく変動する可能性があるという問題か有る。
In this regard, in the conventional technology described above, the plutonium enrichment of each fuel rod is adjusted independently for each fuel rod based on the composition data of only the fuel material of the fuel rod itself. Because fuel assemblies were manufactured by combining fuel rods, even though the target reactivity (fuel rods) could be achieved, no consideration was given to plutonium enrichment distribution within the fuel assemblies. , there is a problem that the LPF may vary greatly from the target value.

本発明の目的は、反応度およびLPFの双方の目標値を
満足する原子炉用の燃料集合体の製造方法および燃料集
合体を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fuel assembly for a nuclear reactor, and a fuel assembly that satisfies target values for both reactivity and LPF.

〔課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明は、複数本の燃料棒に
より構成され、構成燃料棒の一部または全部がプルトニ
ウムを含む燃料物質からなる燃料集合体の製造方法にお
いて、 前記燃料集合体を同心円状の複数の燃料棒群に分け、同
心円状の各燃料棒群用の燃料物質の各同位体の組成比を
分析し、 この各同位体の組成比に基づいて燃料集合体の平均等価
フィツサイル量とプルトニウム富化度との相関を求め、 この相関に従って目標等価フィツサイル量を満たす前記
燃料棒群相互間のプルトニウム富化度の第1の配分組合
せ関係を抽出し、 また、予め求められている局所出力ピーキング係数と前
記燃料棒群相互間のプルトニウム富化度との相関に基づ
いて、目標局所ピーキング係数を満たす前記燃料棒群相
互間のプルトニウム富化度の第2の組合せ関係を抽出し
、 前記第1と第2の配分組合せ関係に共通する配分組合せ
に従って各燃料棒群のプルトニウム富化度を設定し、 この設定に基づいて各燃料棒のプルトニウム量を調整す
ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a fuel assembly that is composed of a plurality of fuel rods, in which some or all of the constituent fuel rods are made of a fuel material containing plutonium. In the method, the fuel assembly is divided into a plurality of concentric fuel rod groups, the composition ratio of each isotope of the fuel material for each concentric fuel rod group is analyzed, and the composition ratio of each isotope is analyzed based on the composition ratio of each isotope. find the correlation between the average equivalent fitsize amount of the fuel assembly and the plutonium enrichment, and extract the first distribution combination relationship of the plutonium enrichment between the fuel rod groups that satisfies the target equivalent fitsize amount according to this correlation. , Further, based on the correlation between the local power peaking coefficient determined in advance and the plutonium enrichment between the fuel rod groups, the plutonium enrichment between the fuel rod groups that satisfies the target local peaking coefficient is determined. extracting the second combination relationship, setting the plutonium enrichment of each fuel rod group according to the distribution combination common to the first and second distribution combination relationships, and adjusting the plutonium amount of each fuel rod based on this setting. It is characterized by

また、上記において、前記同位体の分析が、前記燃料物
質に含まれるプルトニウムとウランとアメリシウムにつ
いて行なわれ、それぞれ各同位体の組成比を分析するも
のとされ、前記燃料集合体の平均等価フィツサイル量と
プルトニウム富化度との相関が、前記分析された各同位
体の組成比と予め求められている各同位体の等価フィツ
サイル係数とに基づいて求められることを特徴とする。
In addition, in the above, the isotope analysis is performed on plutonium, uranium, and americium contained in the fuel material, and the composition ratio of each isotope is analyzed, and the average equivalent fit amount of the fuel assembly is analyzed. The correlation between plutonium enrichment and plutonium enrichment is determined based on the composition ratio of each analyzed isotope and a predetermined equivalent fitting coefficient of each isotope.

上記製法によれば、複数本の燃料棒を同心円状の複数の
燃料棒群を形成して配列し、この燃料棒の一部または全
部がプルトニウムを含む燃料物質からなる燃料集合体に
おいて、前記各燃料棒群相互間のプルトニウムを含む燃
料棒のプルトニウム富化度の配分関係が、燃料集合体の
平均等価フィツサイル量とプルトニウム富化度の相関に
従い、かつ目標等価フィツサイル量を満たす配分であり
、しかも局所出力ピーキング係数と前記燃料棒群相互間
のプルトニウム富化度との相関に従い、かつ目標局所ピ
ーキング係数を満たす配分の燃料集合体が得られる。
According to the above manufacturing method, a plurality of fuel rods are arranged to form a plurality of concentric fuel rod groups, and in a fuel assembly in which some or all of the fuel rods are made of a fuel material containing plutonium, each of the above-mentioned fuel rods is arranged. The distribution relationship of the plutonium enrichment of the fuel rods containing plutonium between the fuel rod groups is such that the distribution follows the correlation between the average equivalent fitsize amount of the fuel assembly and the plutonium enrichment, and satisfies the target equivalent fitsize amount, and According to the correlation between the local power peaking coefficient and the plutonium enrichment between the fuel rod groups, a fuel assembly with an allocation that satisfies the target local peaking coefficient is obtained.

[作用] このように構成されることから、本発明によれば、次の
作用により上記目的が達成される。
[Function] With this configuration, according to the present invention, the above object is achieved by the following function.

すなわち、各燃料棒のプルトニウム富化度設定時に、当
該燃料棒の燃料物質ばかりでなく、プルトニウムを含ん
でなるその他の大半の燃料棒の燃料物質である、ウラン
およびプルトニウムについての各同位体の組成比等も考
慮していることから、他の燃料棒のプルトニウム富化度
設定をも関連させて設定できる。これにより、目標反応
度(燃焼度)から見た燃料集合体平均のプルトニウム富
化度調整と、目標LPFから見た燃料集合体内のプルト
ニウム富化度の配分調整とを同一時に行うことができ、
目標反応度(燃焼度)と目標LPFの両方を満足させる
各燃料棒のプルトニウム富化度を設定することが可能と
なる。
In other words, when setting the plutonium enrichment of each fuel rod, the composition of each isotope of uranium and plutonium, which is not only the fuel material of the fuel rod in question, but also the fuel material of most other fuel rods containing plutonium, is determined. Since the ratio etc. are also taken into account, plutonium enrichment settings for other fuel rods can also be set in relation to each other. This makes it possible to simultaneously adjust the average plutonium enrichment of the fuel assembly as seen from the target reactivity (burnup) and adjust the plutonium enrichment distribution within the fuel assembly as seen from the target LPF.
It becomes possible to set the plutonium enrichment of each fuel rod that satisfies both the target reactivity (burnup) and target LPF.

また、本発明の燃料集合体によれば、各燃料棒のプルト
ニウム富化度の相関が、目標反応度(燃焼度)と目標L
PFの両方を満足させる関係に設定されていることから
、燃料集合体内の各燃料棒の出力が平坦化され、最大線
出力密度および最小出力限界比等の炉心特性を向上させ
ることになる。
Further, according to the fuel assembly of the present invention, the correlation between the plutonium enrichment of each fuel rod is the target reactivity (burnup) and the target L
Since the relationship is set to satisfy both PF, the output of each fuel rod in the fuel assembly is flattened, and core characteristics such as maximum linear power density and minimum power limit ratio are improved.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例の燃料集合体の製造方法の
主要部である、燃料棒プルトニウム富化度の設定手順を
示すフローであり、第2図に示した構成の燃料集合体を
製造する場合を対象とする。
FIG. 1 is a flowchart showing the procedure for setting the fuel rod plutonium enrichment, which is the main part of the method for manufacturing a fuel assembly according to an embodiment of the present invention. This applies to cases in which products are manufactured.

二の燃料集合体は、第2図に示すように、複数の燃料棒
が同心円状に配列されており、18本の外層燃料棒(群
)31.12本の中間層燃料棒(群)32、および6本
の内層燃料棒(群)33の合計36本の燃料棒と、集合
体支持棒34から構成される。各燃料棒は被覆管35と
、これに充填された燃料物質36,37.38により構
成される。
As shown in Fig. 2, the second fuel assembly has a plurality of fuel rods arranged concentrically, including 18 outer layer fuel rods (group) 31 and 12 middle layer fuel rods (group) 32. , and six inner layer fuel rods (groups) 33, a total of 36 fuel rods, and an assembly support rod 34. Each fuel rod is composed of a cladding tube 35 and a fuel substance 36, 37, 38 filled therein.

本実施例の各燃料棒の燃料物質は、全てプルトニウムと
天然ウランの混合酸化物(MOX燃料)であり、発熱密
度の低い燃料集合体の中央側の内層および中間層の燃料
物質は、高プルトニウム富化度のMOX、発熱密度の高
い集合体外側の外層の燃料物質は、低プルトニウム富化
度のMOXになるようにする。なお、燃料棒の一部にプ
ルトニウムを含有しない燃料物質からなるものが含まれ
ていてもよい。
The fuel material of each fuel rod in this example is a mixed oxide of plutonium and natural uranium (MOX fuel), and the fuel material of the inner layer and intermediate layer on the center side of the fuel assembly with low heat generation density is high in plutonium. The fuel material in the outer layer outside the assembly with high enrichment of MOX and high heat generation density is made to be MOX with low plutonium enrichment. Note that some of the fuel rods may include fuel material that does not contain plutonium.

次に、第1図により上記構成の燃料集合体を製造する手
順を説明する。なお、本実施例では、内層燃料棒32お
よび中間層燃料棒33の燃料物質には同一の原料が使わ
れるものとする。
Next, a procedure for manufacturing a fuel assembly having the above configuration will be explained with reference to FIG. In this embodiment, it is assumed that the same raw material is used as the fuel material for the inner layer fuel rods 32 and the intermediate layer fuel rods 33.

■まず、ステップ5a、5bにて、内・中間層燃料棒用
と外層燃料棒用の燃料物質の組成を、それぞれ分析する
。分析は、プルトニウムとアメリシウムの各同位体の全
プルトニウムに対する含有割合である組成比αと、ウラ
ンの各同位体の全ウランに対する含有割合である組成比
βを、それぞれ求める。
(1) First, in steps 5a and 5b, the compositions of the fuel materials for the inner/middle layer fuel rods and the outer layer fuel rods are analyzed, respectively. The analysis determines the composition ratio α, which is the content ratio of each isotope of plutonium and americium to the total plutonium, and the composition ratio β, which is the content ratio of each isotope of uranium to the total uranium.

■次に、ステップ6a、6bにて、■で得た組成比デー
タと、等価フィツサイル係数のデータファイル7から読
みだした等価フィツサイル係数ηとに基づき、次式(1
)に示す等価フィツサイル量Eとプルトニウム富化度ε
の関係を求める。
■Next, in steps 6a and 6b, the following formula (1
) and the equivalent fitzile amount E and plutonium enrichment ε shown in
Find the relationship between

なお、間代は、等価フィツサイル法の一般式である。ま
た、kは内・中間層燃料棒と外層燃料棒とを区別する記
号であり、第1図では内・中間層燃料棒をに=1、外層
燃料棒をに=2として表している。
Note that the clonic term is a general formula of the equivalent fitting method. Further, k is a symbol for distinguishing between the inner/middle layer fuel rods and the outer layer fuel rods, and in FIG. 1, the inner/middle layer fuel rods are expressed as 1=1, and the outer layer fuel rods are expressed as 2=2.

E =f  (ε )=ε Σ α、η、+(l−ε 
)Σβ、77゜・・・・(1) 二こて。
E = f (ε) = ε Σ α, η, +(l−ε
) Σβ, 77°...(1) Two trowels.

E ;燃料棒にの等価フィツサイル量 ε :燃料棒にのプルトニウム富化度 α1;燃料棒にのプルトニウムと”’ A m同位体組
成比(′°”Amもプルトニウムの同位体として考慮) β、:燃料燃料のウラン同位体組成比 η、(1);燃料棒にの同位体】 (J)の等価フィツ
サイル係数 ■次に、ステップ8において、上記■の結果と、次式(
2)に示す燃料集合体の平均等価フィツサイル量Eの定
義式とから、次式(3)に示す平均等価フィツサイル量
Eと各燃料棒群にのプルトニウム富化度εとの関係を求
める。
E; Equivalent amount of fittings in the fuel rod ε: Plutonium enrichment in the fuel rod α1; Composition ratio of plutonium in the fuel rod and "' Am isotope ('°" Am is also considered as an isotope of plutonium) β, : Uranium isotope composition ratio η of fuel fuel, (1);
From the definition formula for the average equivalent fit size E of a fuel assembly shown in 2), the relationship between the average equivalent fit size E shown in the following equation (3) and the plutonium enrichment ε of each fuel rod group is determined.

E−ΣEXN/ΣN      ・・・(2)ここで、
E;集合体平均等価フィツサイル量E 、燃料棒にのフ
ィツサイル量 N ;燃料棒にの本数 、  Σf(ε )XN E=g (ε′、・・・・・・ε )=□−ΣN ・・・・・(3) この(3)式において、平均等価フィツサイル量Eを定
めると、内・中間層燃料棒群と外層燃料棒群のプルトニ
ウム富化度の関係は、第3図に示すものとなる。なお、
同図ではE=2,7wt%の例を示している。また、こ
のEの値は、燃焼度が30Gwd/lの場合に相当する
E-ΣEXN/ΣN...(2) Here,
E; aggregate average equivalent fittile amount E, fittile amount to fuel rod N; number of fuel rods, Σf(ε)XN E=g (ε',...ε)=□−ΣN... ...(3) In this equation (3), if the average equivalent fit size E is determined, the relationship between the plutonium enrichment of the inner/middle layer fuel rod group and the outer layer fuel rod group is as shown in Figure 3. Become. In addition,
The figure shows an example where E=2.7wt%. Further, this value of E corresponds to a case where the burnup is 30 Gwd/l.

■次に、ステップ9において、設定値ファイル10から
目標平均等価フィツサイル量E([lJ標)と、目標L
PF (目標)とを取り込み、更にデータファイル11
から、予め解析して求められているLPFと燃料体群相
互間のプルトニウム富化度との公知の相関(配分依存性
)に基づいて、目標LPFを満たす燃料体群相互間のプ
ルトニウム富化度の配分相関を抽出する。この配分相関
の一例を第3図に示す。同図例は、LPF=1.]の揚
合を示している。そして、第3図に示す目標平均等価フ
ィツサイル量E(目標)を満たす燃料体群相互間のプル
トニウム富化度の配分組合せを、第(3)式により求め
、この組合せの中で第3図に示す目標LPFのプルトニ
ウム富化度の配分関係を同時に満足するものをサーチす
る。この同時に満足するものの燃料捧群相互間のプルト
ニウム富化度を、それぞれ内・中間層燃料棒と外層燃料
棒のプルトニウム富化度ε’ (=a)、ε’ (=b
)として求める。第3図例でいえば、2つの曲線が交差
する点に対応する縦軸と横軸の値(4,2W℃%と1.
4wt%)が求めるプルトニウム富化度になる。
■Next, in step 9, the target average equivalent fitting amount E ([lJ standard) and the target L are obtained from the setting value file 10.
PF (target) and further data file 11
Based on the known correlation (distribution dependence) between the LPF calculated in advance and the plutonium enrichment between the fuel assembly groups, the plutonium enrichment between the fuel assembly groups that satisfies the target LPF is determined. Extract the allocation correlation of An example of this allocation correlation is shown in FIG. In the example shown in the figure, LPF=1. ]. Then, the distribution combinations of plutonium enrichment among the fuel assembly groups that satisfy the target average equivalent fit size E (target) shown in Figure 3 are determined using equation (3), and among these combinations, the combinations shown in Figure 3 are calculated. A search is made for one that simultaneously satisfies the plutonium enrichment distribution relationship of the target LPF shown. The plutonium enrichment between the fuel groups that satisfies this simultaneously is expressed as the plutonium enrichment of the inner/middle layer fuel rods and the outer layer fuel rods ε' (=a) and ε' (=b
). In the example of Fig. 3, the values on the vertical and horizontal axes corresponding to the point where the two curves intersect (4.2W°C% and 1.2W°C%).
4wt%) is the desired plutonium enrichment.

■このようにして求めた内・中間層燃料棒と外層燃料棒
のプルトニウム富化度ε’ (−a)、 ε′(=b)
を、ステップ12a、12bにて、図示していない燃料
棒製造装置の燃料混合手段に出力する。これにより、所
望の燃焼度と所望のL P Fとを同時に満たすプルト
ニウム富化度にm整された燃料集合体が形成される。
■Plutonium enrichment of inner/middle layer fuel rods and outer layer fuel rods determined in this way ε' (-a), ε' (=b)
is output to a fuel mixing means of a fuel rod manufacturing apparatus (not shown) in steps 12a and 12b. As a result, a fuel assembly is formed with a plutonium enrichment level that satisfies the desired burnup and desired LPF at the same time.

第4図に、前記の燃料製造方法を実施するための燃料集
合体製造装置の一実施例を示す。
FIG. 4 shows an embodiment of a fuel assembly manufacturing apparatus for carrying out the above-described fuel manufacturing method.

本実施例の製造ライン21a、21bは、それぞれ前述
の動燃技報(No、 70、pp77−81(1989
/6月))に開示された燃料棒の製造ラインと基本的に
同じである。異なる点は、製造ラインを2本用いて、内
・中間層燃料棒と外層燃料棒を平行して製造し、かつ各
々のプルトニウム富化度を、燃料棒プルトニウム富化度
計算装置13から出力される設定値に基づき調整するこ
とに有る。燃料棒プルトニウム富化度計算装置13は、
前記第1図のステップ6a、6b以降の機能を計算機で
実現したものである。
The production lines 21a and 21b of this embodiment are respectively manufactured by the above-mentioned Kinen Giho (No. 70, pp. 77-81 (1989).
It is basically the same as the fuel rod production line disclosed in June 2013). The difference is that two production lines are used to manufacture the inner/middle layer fuel rods and the outer layer fuel rods in parallel, and the plutonium enrichment of each is outputted from the fuel rod plutonium enrichment calculation device 13. The purpose is to make adjustments based on the set values. The fuel rod plutonium enrichment calculation device 13 is
The functions from steps 6a and 6b in FIG. 1 are realized by a computer.

ここで、本実施例の製造ラインについて説明する。なお
、両製造ライン21a、21bは同一構成であるから、
中・間層燃料棒の製造ライン21aを基に説明する。燃
料原料としてのプルトニウム含有ウランPu○、−UO
,混合粉末22aと。
Here, the manufacturing line of this embodiment will be explained. Note that since both production lines 21a and 21b have the same configuration,
The explanation will be based on the production line 21a for middle/intermediate layer fuel rods. Plutonium-containing uranium Pu○, -UO as fuel raw material
, mixed powder 22a.

ウランUO2粉末22bは、それぞれ別々に供給される
。組成比分析手段23a、23bは、それぞれそれらの
燃料を採取して、各同位体についての分析を行って、組
成比α、βを求める。この分析結果5aは、燃料棒プル
トニウム富化度計算装置13に入力される。これに基づ
いて燃料棒プルトニウム富化度計算装置13は、第1図
で説明した手順により、目標フィツサイル量と目標L 
P F”とを共に満足する内・中間層燃料棒のプルトニ
ウム富化度を決定し、プルトニウム富化度設定手段24
aに入力する。混合手段26aは、与えられるプルトニ
ウム富化度設定値に基づいて、 PuO,−UO,混合
粉末22aとUO,粉末22bの混合割合を決め、これ
に従って両者の混合を行う。
The uranium UO2 powders 22b are supplied separately. The composition ratio analysis means 23a and 23b respectively sample the fuels and analyze each isotope to determine the composition ratios α and β. This analysis result 5a is input to the fuel rod plutonium enrichment calculation device 13. Based on this, the fuel rod plutonium enrichment calculation device 13 calculates the target fitting amount and the target L according to the procedure explained in FIG.
The plutonium enrichment setting means 24
Enter a. The mixing means 26a determines the mixing ratio of the PuO, -UO, mixed powder 22a and the UO, powder 22b based on the given plutonium enrichment set value, and mixes the two in accordance with this.

次の、ペレット製造手段26aは、混合された燃料粉末
を所定形状のペレットに成形し、内・中間層燃料棒製造
手段27aに送る。内・中間層燃料棒製造手段27aは
、送られて来るペレットを被覆管内に装填して燃料棒の
単体を製造し、燃料集合体製造手段28に送出する。燃
料集合体製造手段28は、これと外層燃料棒製造ライン
21bから送出される外層燃料棒を用いて、第2図に示
したような燃料集合体を製造する。
Next, the pellet manufacturing means 26a forms the mixed fuel powder into pellets of a predetermined shape, and sends the pellets to the inner/intermediate layer fuel rod manufacturing means 27a. The inner/middle layer fuel rod manufacturing means 27a manufactures individual fuel rods by loading the sent pellets into a cladding tube, and sends them to the fuel assembly manufacturing means 28. The fuel assembly manufacturing means 28 uses this and the outer layer fuel rods delivered from the outer layer fuel rod manufacturing line 21b to manufacture a fuel assembly as shown in FIG.

以上説明したように、本実施例によれば、所望の燃焼度
と所望のLPFとを同時に満たすプルトニウム富化度に
調整された燃料集合体を形成できる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to form a fuel assembly whose plutonium enrichment is adjusted to satisfy a desired burnup and a desired LPF at the same time.

なお、上述の各実施例は、第2図に示した燃料集合体を
製造するものとして説明したが、本発明のプルトニウム
富化度設定法は、普遍的なものであるから、BWR又は
PWR等の軽水燃中性子炉のプルトニウム燃料集合体に
適用して同様の効果が得られる。
Although each of the above embodiments has been described assuming that the fuel assembly shown in FIG. 2 is manufactured, the plutonium enrichment setting method of the present invention is universal, so A similar effect can be obtained when applied to the plutonium fuel assembly of a light water-fueled neutron reactor.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、各燃料棒のプル
トニウム富化度設定時に、当該燃料棒の燃料物質ばかり
でなく、プルトニウムを含んでなるその他の大半の燃料
棒の燃料物質である、ウランおよびプルトニウムについ
ての各同位体の組成比等も考慮していることから、他の
燃料棒のプル  /トニウム富化度設定をも関連させる
ことができ、しかもウラン、プルトニウムおよびアメリ
シウム含有率等の変化にも対応できる。これにより、目
標反応度(燃焼度)から見た燃料集合体平均のプルトニ
ウム富化度調整と、目標L P Fから見た燃料集合体
内のプルトニウム富化度の配分調整とを同一時に行うこ
とができ、目標反応度(燃焼度)と目標L P Fの両
方を満足させる各燃料棒のプルトニウム富化度を設定す
ることが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, when setting the plutonium enrichment level of each fuel rod, not only the fuel material of the fuel rod but also most other fuel rods containing plutonium are determined. Since the composition ratio of each isotope for uranium and plutonium, which are fuel materials, is also taken into account, the plu/tonium enrichment setting of other fuel rods can also be related, and the It can also respond to changes in americium content, etc. This makes it possible to simultaneously adjust the average plutonium enrichment of the fuel assembly as seen from the target reactivity (burnup) and adjust the plutonium enrichment distribution within the fuel assembly as seen from the target LPF. This makes it possible to set the plutonium enrichment of each fuel rod that satisfies both the target reactivity (burnup) and the target LPF.

また、本発明の燃料集合体によれば、各燃料棒のプルト
ニウム富化度の相関か、目標反応度(燃焼度)と目標L
PFの両方を満足させる関係に設定されていることから
、燃料集合体内の各燃料棒の出力が平坦化され、炉心の
最大線出力密度等の出力ピーキングパラメータおよび炉
心の運転サイクル間隔等の炉心特性が、燃料物質の組成
に影響を受けず、所定の条件を満足することができる。
Furthermore, according to the fuel assembly of the present invention, it is possible to determine whether the plutonium enrichment of each fuel rod is correlated with the target reactivity (burnup) and the target L
Since the relationship is set to satisfy both PF, the output of each fuel rod in the fuel assembly is flattened, and power peaking parameters such as the maximum linear power density of the core and core characteristics such as the core operating cycle interval are However, it is possible to satisfy the predetermined conditions without being affected by the composition of the fuel substance.

特に熱中性子炉用プルトニウム燃料集合体に適用して効
果が顕著である。
The effect is particularly noticeable when applied to plutonium fuel assemblies for thermal neutron reactors.

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

第1図は本発明の燃料集合体製造方法の主要部であるプ
ルトニウム富化度設定手順の一実施例を示すフローチャ
ート、第2図は燃料集合体の一例の横断面図、第3図は
平均等価フィツサイル量とプルトニウム富化度の配分の
関係およびLPFとプルトニウム富化度の配分の関係を
示す線図、第4図は燃料集合体製造装置の一例のブロッ
ク図である。 7.1トデータファイル、10・・・設定値ファイル、
31・・外層燃料棒、32・・中間層燃料棒、33・・
・内層燃料棒、36・・外層燃料物質、37・・・中間
層燃料物質、38・・内層燃料物質、13・・・燃料棒
プルトニウム富化度計算装置。
Fig. 1 is a flowchart showing an example of the plutonium enrichment setting procedure which is the main part of the fuel assembly manufacturing method of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of an example of a fuel assembly, and Fig. 3 is an average FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the equivalent fit size and the distribution of plutonium enrichment and the relationship between the LPF and the distribution of plutonium enrichment. FIG. 4 is a block diagram of an example of a fuel assembly manufacturing apparatus. 7.1 data file, 10...setting value file,
31... Outer layer fuel rod, 32... Middle layer fuel rod, 33...
- Inner layer fuel rod, 36... Outer layer fuel material, 37... Middle layer fuel material, 38... Inner layer fuel material, 13... Fuel rod plutonium enrichment calculation device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数本の燃料棒により構成され、構成燃料棒の一部
または全部がプルトニウムを含む燃料物質からなる燃料
集合体の製造方法において、前記燃料集合体を同心円状
の複数の燃料棒群に分け、同心円状の各燃料棒群用の燃
料物質の各同位体の組成比を分析し、 この各同位体の組成比に基づいて燃料集合体の平均等価
フィッサイル量とプルトニウム富化度との相関を求め、 この相関に従って目標等価フィッサイル量を満たす前記
燃料棒群相互間のプルトニウム富化度の第1の配分組合
せ関係を抽出し、 また、予め求められている局所出力ピーキング係数と前
記燃料棒群相互間のプルトニウム富化度との相関に基づ
いて、目標局所ピーキング係数を満たす前記燃料棒群相
互間のプルトニウム富化度の第2の組合せ関係を抽出し
、 前記第1と第2の配分組合せ関係に共通する配分組合せ
に従って各燃料棒群のプルトニウム富化度をそれぞれ設
定し、 この設定に基づいて各燃料棒のプルトニウム量を調整す
ることを特徴とする燃料集合体の製造方法。 2、請求項1において、 前記同位体の分析が、前記燃料物質に含まれるプルトニ
ウムとウランとアメリシウムについて行なわれ、それぞ
れ各同位体の組成比を分析するものとされ、 前記燃料集合体の平均等価フイッサイル量とプルトニウ
ム富化度との相関が、前記分析された各同位体の組成比
と予め求められている各同位体の等価フィッサイル係数
とに基づいて求められることを特徴とする燃料集合体の
製造方法。 3、複数本の燃料棒を同心円状の複数の燃料棒群を形成
して配列し、この燃料棒の一部または全部がプルトニウ
ムを含む燃料物質からなる燃料集合体において、 前記各燃料棒群相互間のプルトニウムを含む燃料棒のプ
ルトニウム富化度の配分関係が、燃料集合体の平均等価
フィッサイル量とプルトニウム富化度の相関に従い、か
つ目標等価フィッサイル量を満たす配分であり、 しかも局所出力ピーキング係数と前記燃料棒群相互間の
プルトニウム富化度との相関に従い、かつ目標局所ピー
キング係数を満たす配分であることを特徴とする燃料集
合体。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a fuel assembly composed of a plurality of fuel rods, in which part or all of the constituent fuel rods are made of a fuel material containing plutonium, in which the fuel assembly is arranged in a plurality of concentric circles. The composition ratio of each isotope in the fuel material for each concentric fuel rod group is analyzed, and the average equivalent fissile amount and plutonium enrichment of the fuel assembly are calculated based on the composition ratio of each isotope. A first distribution combination of the plutonium enrichment among the fuel rod groups that satisfies the target equivalent fissile amount is extracted according to this correlation, and a predetermined local power peaking coefficient is obtained. extracting a second combination relationship of the plutonium enrichment between the fuel rod groups that satisfies the target local peaking coefficient based on the correlation between the plutonium enrichment between the fuel rod groups and the first and Production of a fuel assembly characterized in that the plutonium enrichment of each fuel rod group is set according to a common allocation combination in the second allocation combination relationship, and the plutonium amount of each fuel rod is adjusted based on this setting. Method. 2. In claim 1, the isotope analysis is performed on plutonium, uranium, and americium contained in the fuel material, and the composition ratio of each isotope is analyzed, and the average equivalent of the fuel assembly is A fuel assembly characterized in that the correlation between the amount of fissile and the plutonium enrichment is determined based on the composition ratio of each analyzed isotope and the equivalent fissile coefficient of each isotope determined in advance. Production method. 3. In a fuel assembly in which a plurality of fuel rods are arranged to form a plurality of concentric fuel rod groups, and some or all of the fuel rods are made of a fuel material containing plutonium, The distribution relationship of the plutonium enrichment of the fuel rods containing plutonium between them follows the correlation between the average equivalent fissile amount of the fuel assembly and the plutonium enrichment, and satisfies the target equivalent fissile amount, and the local power peaking coefficient and the plutonium enrichment between the fuel rod groups, and the distribution satisfies a target local peaking coefficient.
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