JPH05157865A - 高速炉用燃料集合体 - Google Patents
高速炉用燃料集合体Info
- Publication number
- JPH05157865A JPH05157865A JP3325822A JP32582291A JPH05157865A JP H05157865 A JPH05157865 A JP H05157865A JP 3325822 A JP3325822 A JP 3325822A JP 32582291 A JP32582291 A JP 32582291A JP H05157865 A JPH05157865 A JP H05157865A
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- JP
- Japan
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- fuel
- fuel element
- coolant
- core
- sodium
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- Withdrawn
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-
- 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
Landscapes
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 炉心全域での冷却材温度係数及びナトリウム
ボイド反応度を負の値にでき、出力を低下できて、燃料
要素破損等の可能性を小さくできる。 【構成】 上部燃料要素２と下部燃料要素５との間にナ
トリウムプレナム３の領域を設けて、炉心高さを低くし
ており、このことから、炉心からの中性子束の漏れの効
果が大きくなって、冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰
時の密度低下により、炉心全域での冷却材温度係数及び
ナトリウムボイド反応度が負の値になり、出力が低下し
て、燃料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核
分裂生成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶
融等の可能性が小さくなる。
ボイド反応度を負の値にでき、出力を低下できて、燃料
要素破損等の可能性を小さくできる。 【構成】 上部燃料要素２と下部燃料要素５との間にナ
トリウムプレナム３の領域を設けて、炉心高さを低くし
ており、このことから、炉心からの中性子束の漏れの効
果が大きくなって、冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰
時の密度低下により、炉心全域での冷却材温度係数及び
ナトリウムボイド反応度が負の値になり、出力が低下し
て、燃料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核
分裂生成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶
融等の可能性が小さくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ナトリウム冷却型高速
増殖炉のように金属（Ｐｂ、Ｋ、ＮａＫ）を冷却材とす
る高速炉の燃料集合体に関するものである。
増殖炉のように金属（Ｐｂ、Ｋ、ＮａＫ）を冷却材とす
る高速炉の燃料集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のナトリウム冷却型高速増殖炉の燃
料集合体は、図４に示すように軸方向ブランケットの領
域及び炉心の領域の全域にわたって燃料ペレツトが充填
されている。このような構成では、炉心領域での冷却材
温度係数及びナトリウムボイド反応度の正の値の絶対値
と、軸方向ブランケツト領域及び遮蔽体領域での冷却材
温度係数及びナトリウムボイド反応度の負の値の絶対値
とを比べると、後者の方が著しく小さい。
料集合体は、図４に示すように軸方向ブランケットの領
域及び炉心の領域の全域にわたって燃料ペレツトが充填
されている。このような構成では、炉心領域での冷却材
温度係数及びナトリウムボイド反応度の正の値の絶対値
と、軸方向ブランケツト領域及び遮蔽体領域での冷却材
温度係数及びナトリウムボイド反応度の負の値の絶対値
とを比べると、後者の方が著しく小さい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ナトリウムを冷却材と
する高速増殖炉では、炉心が大きくなり、また炉心高さ
が高くなる傾向にあるが、前記図４に示すナトリウム冷
却型高速増殖炉の炉心構成では、軸方向ブランケット領
域及び炉心領域の全域にわたって燃料ペレツトが充填さ
れており、炉心領域での冷却材温度係数及びナトリウム
ボイド反応度の正の値の絶対値と、軸方向ブランケツト
領域及び遮蔽体領域での冷却材温度係数及びナトリウム
ボイド反応度の負の値の絶対値とを比べると、後者の方
が著しく小さく、そのため、全領域では、冷却材温度係
数及びナトリウムボイド反応度が負の値から正の値にな
るし、その絶対値が大きくなる。
する高速増殖炉では、炉心が大きくなり、また炉心高さ
が高くなる傾向にあるが、前記図４に示すナトリウム冷
却型高速増殖炉の炉心構成では、軸方向ブランケット領
域及び炉心領域の全域にわたって燃料ペレツトが充填さ
れており、炉心領域での冷却材温度係数及びナトリウム
ボイド反応度の正の値の絶対値と、軸方向ブランケツト
領域及び遮蔽体領域での冷却材温度係数及びナトリウム
ボイド反応度の負の値の絶対値とを比べると、後者の方
が著しく小さく、そのため、全領域では、冷却材温度係
数及びナトリウムボイド反応度が負の値から正の値にな
るし、その絶対値が大きくなる。
【０００４】例えば原型炉クラス（電気出力２８万ＫＷ
ｅ、炉心高さ９３ｃｍ）では、ナトリウムボイド反応度
が約１＄（炉心及び軸方向ブランケツト）であるのに対
して、実証炉クラス（電気出力１００万ＫＷｅ、炉心高
さ１００ｃｍ）では、約５＄になる。炉心領域での冷却
材温度係数及びナトリウムボイド反応度がともに正で、
しかもその値が大きい場合、冷却材喪失或いは冷却材ポ
ンプトリップの事故が発生する。しかも制御棒挿入が失
敗した場合、冷却材温度の上昇が進み、冷却材温度係数
の値が正であるため、その他の負のフィードバック反応
度係数を考慮しても、冷却材沸騰の生じる可能性があ
る。
ｅ、炉心高さ９３ｃｍ）では、ナトリウムボイド反応度
が約１＄（炉心及び軸方向ブランケツト）であるのに対
して、実証炉クラス（電気出力１００万ＫＷｅ、炉心高
さ１００ｃｍ）では、約５＄になる。炉心領域での冷却
材温度係数及びナトリウムボイド反応度がともに正で、
しかもその値が大きい場合、冷却材喪失或いは冷却材ポ
ンプトリップの事故が発生する。しかも制御棒挿入が失
敗した場合、冷却材温度の上昇が進み、冷却材温度係数
の値が正であるため、その他の負のフィードバック反応
度係数を考慮しても、冷却材沸騰の生じる可能性があ
る。
【０００５】一度、冷却材沸騰が生じると、ナトリウム
ボイド反応度の正の反応度効果により、出力が上昇し
て、燃料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核
分裂生成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶
融等に至る可能性が大きくなるという問題があった。本
発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目
的とする処は、炉心全域での冷却材温度係数及びナトリ
ウムボイド反応度を負の値にでき、出力を低下できて、
燃料要素破損等の可能性を小さくできる高速炉用燃料集
合体を提供しようとする点にある。
ボイド反応度の正の反応度効果により、出力が上昇し
て、燃料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核
分裂生成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶
融等に至る可能性が大きくなるという問題があった。本
発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目
的とする処は、炉心全域での冷却材温度係数及びナトリ
ウムボイド反応度を負の値にでき、出力を低下できて、
燃料要素破損等の可能性を小さくできる高速炉用燃料集
合体を提供しようとする点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の高速炉用燃料集合体は、上部燃料要素と
下部燃料要素との間にナトリウムプレナム領域を設けて
いる。
めに、本発明の高速炉用燃料集合体は、上部燃料要素と
下部燃料要素との間にナトリウムプレナム領域を設けて
いる。
【０００７】
【作用】本発明の高速炉用燃料集合体は前記のように上
部燃料要素と下部燃料要素との間にナトリウムプレナム
の領域を設けて、炉心高さを低くしており、このことか
ら、炉心からの中性子束の漏れの効果が大きくなって、
冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰時の密度低下によ
り、炉心全域での冷却材温度係数及びナトリウムボイド
反応度が負の値になり、出力が低下して、燃料要素の破
損、それに伴う高い放射能を有する核分裂生成物の放
出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶融等の可能性が
小さくなる。
部燃料要素と下部燃料要素との間にナトリウムプレナム
の領域を設けて、炉心高さを低くしており、このことか
ら、炉心からの中性子束の漏れの効果が大きくなって、
冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰時の密度低下によ
り、炉心全域での冷却材温度係数及びナトリウムボイド
反応度が負の値になり、出力が低下して、燃料要素の破
損、それに伴う高い放射能を有する核分裂生成物の放
出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶融等の可能性が
小さくなる。
【０００８】
【実施例】次に本発明の高速炉用燃料集合体を図１に示
す一実施例により説明すると、高速炉用燃料集合体に
は、ラッパ管型とダクトレス型との２つの形式がある
が、図１は、ラッパ管のない高速炉用燃料集合体（ダク
トレス高速炉用燃料集合体）を示している。
す一実施例により説明すると、高速炉用燃料集合体に
は、ラッパ管型とダクトレス型との２つの形式がある
が、図１は、ラッパ管のない高速炉用燃料集合体（ダク
トレス高速炉用燃料集合体）を示している。
【０００９】１がハンドリングヘッド、２が上部燃料要
素、３がナトリウムプレナム、４がタイロッド、５が下
部燃料要素、６が下部入口ノズル、７がグリッド、８が
燃料要素部であり、ナトリウムプレナム３が上部燃料要
素２と下部燃料要素５との間に設けられて、燃料要素部
８が上部燃料要素２と下部燃料要素５とに２分されてい
る。このナトリウムプレナム３領域の燃料要素部８に占
める体積割合は、ナトリウムプレナム３領域のナトリウ
ムがボイド化した場合、中性子の漏れが大きくなるよう
に設定されている。
素、３がナトリウムプレナム、４がタイロッド、５が下
部燃料要素、６が下部入口ノズル、７がグリッド、８が
燃料要素部であり、ナトリウムプレナム３が上部燃料要
素２と下部燃料要素５との間に設けられて、燃料要素部
８が上部燃料要素２と下部燃料要素５とに２分されてい
る。このナトリウムプレナム３領域の燃料要素部８に占
める体積割合は、ナトリウムプレナム３領域のナトリウ
ムがボイド化した場合、中性子の漏れが大きくなるよう
に設定されている。
【００１０】上部燃料要素２及び下部燃料要素５の上下
部には、端栓（図示せず）があり、上部燃料要素２及び
下部燃料要素５の位置決めには、上下何れか一方の端栓
と公知の結合手段（必要ならば特公昭５８ー４０１５７
号公報の第１図乃至第３図を参照されたい）とを使用し
て、上部燃料要素２及び下部燃料要素５をグリツド７に
固定することにより、行われる。
部には、端栓（図示せず）があり、上部燃料要素２及び
下部燃料要素５の位置決めには、上下何れか一方の端栓
と公知の結合手段（必要ならば特公昭５８ー４０１５７
号公報の第１図乃至第３図を参照されたい）とを使用し
て、上部燃料要素２及び下部燃料要素５をグリツド７に
固定することにより、行われる。
【００１１】このグリッド７は、複数個あり、それぞれ
が燃料要素部８の軸方向に配置され、各グリッド７のセ
ル（格子セルまたはグリッドセルと呼ばれるもの）に
は、燃料ペレットが挿入される。また上記高速炉用燃料
集合体の全体は、タイロツド４により支持される。Ａは
軸方向遮蔽体領域、Ｂが上部軸方向ブランケット領域、
Ｃが炉心領域、Ｄが下部軸方向ブランケット領域、Ｅが
ガスプレナム領域である。
が燃料要素部８の軸方向に配置され、各グリッド７のセ
ル（格子セルまたはグリッドセルと呼ばれるもの）に
は、燃料ペレットが挿入される。また上記高速炉用燃料
集合体の全体は、タイロツド４により支持される。Ａは
軸方向遮蔽体領域、Ｂが上部軸方向ブランケット領域、
Ｃが炉心領域、Ｄが下部軸方向ブランケット領域、Ｅが
ガスプレナム領域である。
【００１２】次に前記図１に示す高速炉用燃料集合体の
作用を具体的に説明する。この高速炉用燃料集合体で
は、上部燃料要素２と下部燃料要素５との間にナトリウ
ムプレナム３の領域を設けて、炉心高さを低くしてお
り、このことから、炉心からの中性子束の漏れの効果が
大きくなって、冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰時の
密度低下により、炉心全域での冷却材温度係数及びナト
リウムボイド反応度が負の値になり、出力が低下して、
燃料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核分裂
生成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶融等
の可能性が小さくなる。
作用を具体的に説明する。この高速炉用燃料集合体で
は、上部燃料要素２と下部燃料要素５との間にナトリウ
ムプレナム３の領域を設けて、炉心高さを低くしてお
り、このことから、炉心からの中性子束の漏れの効果が
大きくなって、冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰時の
密度低下により、炉心全域での冷却材温度係数及びナト
リウムボイド反応度が負の値になり、出力が低下して、
燃料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核分裂
生成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶融等
の可能性が小さくなる。
【００１３】本発明の高速炉用燃料集合体を使用した炉
心特性と、従来の燃料集合体を使用した炉心特性とを比
較した結果を次に説明する。図２、図３及び表１は、本
発明の高速炉用燃料集合体を使用した高速増殖炉の炉心
設計例（設計例１及び設計例２）の主要な仕様を示して
いる（なお図２の斜線部分は、燃料ペレツトの充填領域
である）。表２は、これら炉心設計例（設計例１及び設
計例２）の炉心特性を示している。
心特性と、従来の燃料集合体を使用した炉心特性とを比
較した結果を次に説明する。図２、図３及び表１は、本
発明の高速炉用燃料集合体を使用した高速増殖炉の炉心
設計例（設計例１及び設計例２）の主要な仕様を示して
いる（なお図２の斜線部分は、燃料ペレツトの充填領域
である）。表２は、これら炉心設計例（設計例１及び設
計例２）の炉心特性を示している。
【００１４】上記設計例１は、炉心燃料集合体領域の全
ての燃料集合体に、ナトリウムプレナム３の長さ（高
さ）の同じ高速炉用燃料集合体を使用している。上記設
計例２は、炉心燃料集合体領域を、内側領域と、外側領
域との２つの領域に分け、それぞれにナトリウムプレナ
ム３の長さ（高さ）の異なる２種類の高速炉用燃料集合
体（内側の高速炉用燃料集合体の方がプレナム３の長さ
の長い高速炉用燃料集合体）を使用している。
ての燃料集合体に、ナトリウムプレナム３の長さ（高
さ）の同じ高速炉用燃料集合体を使用している。上記設
計例２は、炉心燃料集合体領域を、内側領域と、外側領
域との２つの領域に分け、それぞれにナトリウムプレナ
ム３の長さ（高さ）の異なる２種類の高速炉用燃料集合
体（内側の高速炉用燃料集合体の方がプレナム３の長さ
の長い高速炉用燃料集合体）を使用している。
【００１５】図４及び表３は、前記炉心と略同じ電気出
力をもつ典型的な従来の酸化物燃料炉心の設計例の主要
な仕様を示している。表４は、同炉心設計例の炉心特性
を示している。 （１）ナトリウムボイド反応度 従来の設計例では、１．９％ΔＫ／ＫＫ’（約５＄）で
あるのに対して、本発明の炉心では、設計例１の場合、
−３．４％ΔＫ／ＫＫ’（約−９＄）、設計例２の場
合、−２．１％ΔＫ／ＫＫ’（約−５＄）になった。 （２）冷却材温度係数 従来の設計例では、４．９×１０-6ΔＫ／ＫＫ’／°Ｃ
であるのに対して、本発明の炉心では、設計例１の場
合、−１．１×１０-6ΔＫ／ＫＫ’／°Ｃ、設計例で
は、−０．１×１０-6ΔＫ／ＫＫ’／°Ｃになった。
力をもつ典型的な従来の酸化物燃料炉心の設計例の主要
な仕様を示している。表４は、同炉心設計例の炉心特性
を示している。 （１）ナトリウムボイド反応度 従来の設計例では、１．９％ΔＫ／ＫＫ’（約５＄）で
あるのに対して、本発明の炉心では、設計例１の場合、
−３．４％ΔＫ／ＫＫ’（約−９＄）、設計例２の場
合、−２．１％ΔＫ／ＫＫ’（約−５＄）になった。 （２）冷却材温度係数 従来の設計例では、４．９×１０-6ΔＫ／ＫＫ’／°Ｃ
であるのに対して、本発明の炉心では、設計例１の場
合、−１．１×１０-6ΔＫ／ＫＫ’／°Ｃ、設計例で
は、−０．１×１０-6ΔＫ／ＫＫ’／°Ｃになった。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】
【発明の効果】本発明の高速炉用燃料集合体は前記のよ
うに上部燃料要素と下部燃料要素との間にナトリウムプ
レナムの領域を設けて、炉心高さを低くしており、この
ことから、炉心からの中性子束の漏れの効果が大きくな
って、冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰時の密度低下
により、炉心全域での冷却材温度係数及びナトリウムボ
イド反応度が負の値になるので、出力を低下できて、燃
料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核分裂生
成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶融等の
可能性を小さくできる。
うに上部燃料要素と下部燃料要素との間にナトリウムプ
レナムの領域を設けて、炉心高さを低くしており、この
ことから、炉心からの中性子束の漏れの効果が大きくな
って、冷却材温度上昇時或いは冷却材沸騰時の密度低下
により、炉心全域での冷却材温度係数及びナトリウムボ
イド反応度が負の値になるので、出力を低下できて、燃
料要素の破損、それに伴う高い放射能を有する核分裂生
成物の放出、冷却材流路の閉塞、燃料集合体の溶融等の
可能性を小さくできる。
【図１】本発明の高速炉用燃料集合体の一実施例を示す
側面図である。
側面図である。
【図２】本発明の高速炉用燃料集合体を使用した場合の
高速増殖炉の炉心設計例（設計例１）を示す説明図であ
る。
高速増殖炉の炉心設計例（設計例１）を示す説明図であ
る。
【図３】本発明の高速炉用燃料集合体を使用した場合の
高速増殖炉の炉心設計例（設計例２）を示す説明図であ
る。
高速増殖炉の炉心設計例（設計例２）を示す説明図であ
る。
【図４】従来の酸化物燃料炉心の設計例を示す説明図で
ある。
ある。
１ ハンドリングヘッド ２ 上部燃料要素 ３ ナトリウムプレナム ４ タイロッド ５ 下部燃料要素 ６ 下部入口ノズル ７ グリッド ８ 燃料要素部
Claims (1)
- 【請求項１】 上部燃料要素と下部燃料要素との間にナ
トリウムプレナム領域を設けたことを特徴とする高速炉
用燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3325822A JPH05157865A (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 高速炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3325822A JPH05157865A (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 高速炉用燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157865A true JPH05157865A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18180989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3325822A Withdrawn JPH05157865A (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 高速炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05157865A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018071997A (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-10 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 高速炉の炉心 |
| CN108122621A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-05 | 中国原子能科学研究院 | 一种反应堆运行功率负反馈控制系统 |
| JP2018185205A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 高速炉の炉心および高速炉の燃料装荷方法 |
| WO2021221051A1 (ja) * | 2020-04-28 | 2021-11-04 | 三菱重工業株式会社 | 炉心 |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP3325822A patent/JPH05157865A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018071997A (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-10 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 高速炉の炉心 |
| JP2018185205A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 高速炉の炉心および高速炉の燃料装荷方法 |
| CN108122621A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-05 | 中国原子能科学研究院 | 一种反应堆运行功率负反馈控制系统 |
| CN108122621B (zh) * | 2017-12-22 | 2024-05-14 | 中国原子能科学研究院 | 一种反应堆运行功率负反馈控制系统 |
| WO2021221051A1 (ja) * | 2020-04-28 | 2021-11-04 | 三菱重工業株式会社 | 炉心 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |