JPH05346472A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPH05346472A JPH05346472A JP4155176A JP15517692A JPH05346472A JP H05346472 A JPH05346472 A JP H05346472A JP 4155176 A JP4155176 A JP 4155176A JP 15517692 A JP15517692 A JP 15517692A JP H05346472 A JPH05346472 A JP H05346472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- mox
- fuel rod
- uranium
- internal pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ＦＰガス放出率が比較的高いＭＯＸ燃料棒では
照射末期に内圧が過大となるので、ＭＯＸ燃料棒の内圧
を適正に保つこと。 【構成】被覆管９内に複数個のＭＯＸ焼結ペレット10ａ
が装填され上下両端栓11，12で封止されたＭＯＸ燃料棒
３ａにおいて、プレナム部14ａの燃料部13ａに対する体
積比を0.11から0.15に選ぶか、または長さ比を0.12から
0.16に選ぶ。これによって、照射末期においてもＭＯＸ
燃料棒の内圧を適正に保つことができる。
照射末期に内圧が過大となるので、ＭＯＸ燃料棒の内圧
を適正に保つこと。 【構成】被覆管９内に複数個のＭＯＸ焼結ペレット10ａ
が装填され上下両端栓11，12で封止されたＭＯＸ燃料棒
３ａにおいて、プレナム部14ａの燃料部13ａに対する体
積比を0.11から0.15に選ぶか、または長さ比を0.12から
0.16に選ぶ。これによって、照射末期においてもＭＯＸ
燃料棒の内圧を適正に保つことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉に用いられる燃
料集合体に関する。
料集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５から図７を参照しながら、従来の燃
料集合体について説明する。図５は沸騰水型原子炉で使
用される燃料集合体の構成を一部切り欠いて示した立面
図である。燃料集合体１は角筒状チャンネルボックス２
内に、複数本のウラン燃料棒３と少なくとも１本のウォ
ータロッド４を収納している。
料集合体について説明する。図５は沸騰水型原子炉で使
用される燃料集合体の構成を一部切り欠いて示した立面
図である。燃料集合体１は角筒状チャンネルボックス２
内に、複数本のウラン燃料棒３と少なくとも１本のウォ
ータロッド４を収納している。
【０００３】このウラン燃料棒３とウォータロッド４は
複数のスペーサ５により間隔が保持され、かつ、格子状
に整列され、さらに、上下両端部は上部タイプレート６
と下部タイプレート７によって支持されている。
複数のスペーサ５により間隔が保持され、かつ、格子状
に整列され、さらに、上下両端部は上部タイプレート６
と下部タイプレート７によって支持されている。
【０００４】また、チャンネルボックス２内の下部に設
けたフィンガスプリング８は燃料集合体１の中を流れる
冷却材が外部に流出することを抑制するためのものであ
り、冷却材は下部タイプレート７から流入し、ウラン燃
料棒３とウォータロッド４の間を通り、上部タイプレー
ト６から流出する。
けたフィンガスプリング８は燃料集合体１の中を流れる
冷却材が外部に流出することを抑制するためのものであ
り、冷却材は下部タイプレート７から流入し、ウラン燃
料棒３とウォータロッド４の間を通り、上部タイプレー
ト６から流出する。
【０００５】図６は図５における燃料集合体１のウラン
燃料棒３を示す縦断面図である。ウラン燃料棒３は被覆
管９内に複数個のウラン焼結ペレット10を装填し、上下
両端を上部端栓11および下部端栓12で密封している。こ
のウラン焼結ペレット10が装填された部分を燃料部13と
いう。
燃料棒３を示す縦断面図である。ウラン燃料棒３は被覆
管９内に複数個のウラン焼結ペレット10を装填し、上下
両端を上部端栓11および下部端栓12で密封している。こ
のウラン焼結ペレット10が装填された部分を燃料部13と
いう。
【０００６】燃料部13の上部にはプレナム部14が設けら
れ、プレナム部14にはウラン焼結ペレット10の軸方向の
移動を抑えるスプリング15が配設されている。スプリン
グ15の内部にはウラン燃料棒３の中の水分を吸収するゲ
ッタ16が組み込まれている。
れ、プレナム部14にはウラン焼結ペレット10の軸方向の
移動を抑えるスプリング15が配設されている。スプリン
グ15の内部にはウラン燃料棒３の中の水分を吸収するゲ
ッタ16が組み込まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年、ウラン資源有効
利用の観点から、ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料
をウラン燃料と同時に燃焼させる動きが目立ってきてい
る。ウランから取り出すエネルギーを多くするために
は、二酸化ウランの燃焼によって新たに生成されたプル
トニウムを回収し、これと天然ウランあるいは劣化ウラ
ンとを混合した混合酸化物燃料（以下、ＭＯＸ燃料とい
う）を燃焼させることで、プルトニウムの核分裂によっ
て再度エネルギーを得ることができる。
利用の観点から、ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料
をウラン燃料と同時に燃焼させる動きが目立ってきてい
る。ウランから取り出すエネルギーを多くするために
は、二酸化ウランの燃焼によって新たに生成されたプル
トニウムを回収し、これと天然ウランあるいは劣化ウラ
ンとを混合した混合酸化物燃料（以下、ＭＯＸ燃料とい
う）を燃焼させることで、プルトニウムの核分裂によっ
て再度エネルギーを得ることができる。
【０００８】しかし、ＭＯＸ燃料は通常のウラン燃料よ
り熱伝導度が低いため、温度が上昇し、ＦＰガスを放出
しやすく、そのためウラン燃料棒よりＭＯＸ燃料棒の方
が内圧が高くなるという課題がある。
り熱伝導度が低いため、温度が上昇し、ＦＰガスを放出
しやすく、そのためウラン燃料棒よりＭＯＸ燃料棒の方
が内圧が高くなるという課題がある。
【０００９】また、この内圧の上昇幅はＭＯＸ燃料中の
プルトニウムの含有率によって異なり、含有率の増加に
伴って、内圧も高くなる傾向がある。図７は燃焼に伴う
ウラン燃料棒の内圧17の変化と、ＭＯＸ燃料棒の内圧18
の変化例を示したものである。
プルトニウムの含有率によって異なり、含有率の増加に
伴って、内圧も高くなる傾向がある。図７は燃焼に伴う
ウラン燃料棒の内圧17の変化と、ＭＯＸ燃料棒の内圧18
の変化例を示したものである。
【００１０】図７から明らかなように、従来の技術で
は、ＭＯＸ燃料棒の内圧18がウラン燃料棒の内圧17より
過度に大きくなり、被覆管９に生じる応力も過大となる
課題がある。
は、ＭＯＸ燃料棒の内圧18がウラン燃料棒の内圧17より
過度に大きくなり、被覆管９に生じる応力も過大となる
課題がある。
【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、ウラン燃料棒とＦＰガス放出率が比較的高い
ＭＯＸ燃料棒の混在する炉心に装荷される燃料集合体に
おいて、照射末期に内圧が過大とならないように内圧を
適正に保つことができ、もって安定した炉心特性を与え
るような燃料集合体を提供することにある。
たもので、ウラン燃料棒とＦＰガス放出率が比較的高い
ＭＯＸ燃料棒の混在する炉心に装荷される燃料集合体に
おいて、照射末期に内圧が過大とならないように内圧を
適正に保つことができ、もって安定した炉心特性を与え
るような燃料集合体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は被覆管と、この
被覆管内に混合酸化物燃料（ＭＯＸ燃料）焼結ペレット
を複数個装填した燃料部と、前記被覆管内の前記燃料部
の上部に設けられたプレナム部と、前記被覆管の上下端
を密封する端栓とからなる燃料棒を複数格子状に配列し
てなる燃料集合体において、前記プレナム部の前記燃料
部に対する体積比を0.11から0.15の範囲に選ぶか、また
は前記プレナム部の前記燃料部に対する長さ比を0.12か
ら0.16の範囲に選ぶことを特徴とする。
被覆管内に混合酸化物燃料（ＭＯＸ燃料）焼結ペレット
を複数個装填した燃料部と、前記被覆管内の前記燃料部
の上部に設けられたプレナム部と、前記被覆管の上下端
を密封する端栓とからなる燃料棒を複数格子状に配列し
てなる燃料集合体において、前記プレナム部の前記燃料
部に対する体積比を0.11から0.15の範囲に選ぶか、また
は前記プレナム部の前記燃料部に対する長さ比を0.12か
ら0.16の範囲に選ぶことを特徴とする。
【００１３】
【作用】このように構成された燃料集合体においては、
ＭＯＸ燃料棒はウラン燃料棒より大きなプレナム部を確
保しているため、ウラン燃料より多量のＦＰガスがＭＯ
Ｘ燃料から放出されても、原子炉運転中のＭＯＸ燃料棒
の内圧はウラン燃料棒と同等程度に維持される。したが
って、被覆管に過大な応力が発生し、燃料破損を引き起
こす危険性を著しく低減させることができる。
ＭＯＸ燃料棒はウラン燃料棒より大きなプレナム部を確
保しているため、ウラン燃料より多量のＦＰガスがＭＯ
Ｘ燃料から放出されても、原子炉運転中のＭＯＸ燃料棒
の内圧はウラン燃料棒と同等程度に維持される。したが
って、被覆管に過大な応力が発生し、燃料破損を引き起
こす危険性を著しく低減させることができる。
【００１４】図４にプレナム部14の燃料部13に対する体
積比が変化した場合のＭＯＸ燃料棒の照射寿命末期にお
ける内圧変化の例を示す。図中、曲線22は通常燃焼度に
おけるＭＯＸ燃料棒の内圧を、曲線23は燃焼度を通常よ
り高くした高燃焼度におけるＭＯＸ燃料棒の内圧を示し
ている。
積比が変化した場合のＭＯＸ燃料棒の照射寿命末期にお
ける内圧変化の例を示す。図中、曲線22は通常燃焼度に
おけるＭＯＸ燃料棒の内圧を、曲線23は燃焼度を通常よ
り高くした高燃焼度におけるＭＯＸ燃料棒の内圧を示し
ている。
【００１５】従来のウラン燃料棒の寿命末期におけるウ
ラン燃料棒の内圧17は図７に示したとおり、およそ50kg
／cm2 であるが、ＭＯＸ燃料棒の内圧18をこの程度とす
るためには、プレナム部14の燃料部13に対する体積比を
0.11以上とする必要のあることが分る。さらに、高燃焼
度に対応するためのＭＯＸ燃料棒においては体積比を0.
14以上とする必要がある。
ラン燃料棒の内圧17は図７に示したとおり、およそ50kg
／cm2 であるが、ＭＯＸ燃料棒の内圧18をこの程度とす
るためには、プレナム部14の燃料部13に対する体積比を
0.11以上とする必要のあることが分る。さらに、高燃焼
度に対応するためのＭＯＸ燃料棒においては体積比を0.
14以上とする必要がある。
【００１６】一方、燃料棒１本当りからより多くの熱量
を発生させるためには、燃料棒に装填する燃料をできる
だけ多くした方が望ましい。すなわち、プレナム部の燃
料部に対する体積比をできるだけ小さくする方が、燃料
の経済性は向上する。
を発生させるためには、燃料棒に装填する燃料をできる
だけ多くした方が望ましい。すなわち、プレナム部の燃
料部に対する体積比をできるだけ小さくする方が、燃料
の経済性は向上する。
【００１７】以上の観点から、ＭＯＸ燃料棒のプレナム
部の燃料部に対する体積比は、0.11から0.15の範囲に選
ぶのが最適である。この体積比は、図６に示すような構
造でＭＯＸ燃料ペレットを装填した燃料棒の場合、プレ
ナム部14の燃料部13に対する長さ比の0.12ないし0.16に
相当するため、長さの比を0.12から0.16としても同等の
効果を奏するが、これらの範囲からはずれることは適当
でない。
部の燃料部に対する体積比は、0.11から0.15の範囲に選
ぶのが最適である。この体積比は、図６に示すような構
造でＭＯＸ燃料ペレットを装填した燃料棒の場合、プレ
ナム部14の燃料部13に対する長さ比の0.12ないし0.16に
相当するため、長さの比を0.12から0.16としても同等の
効果を奏するが、これらの範囲からはずれることは適当
でない。
【００１８】
【実施例】本発明に係る燃料集合体の第１の実施例を図
１により説明する。図１は燃料集合体を構成する燃料棒
を示す縦断面図である。なお、図１中、図６と同一部分
には同一符号で示し、重複する部分の説明は省略する。
１により説明する。図１は燃料集合体を構成する燃料棒
を示す縦断面図である。なお、図１中、図６と同一部分
には同一符号で示し、重複する部分の説明は省略する。
【００１９】図１において、図１（ａ）はウラン燃料棒
３を、図１（ｂ）はＭＯＸ燃料棒３ａを示している。図
１（ｂ）のＭＯＸ燃料棒３ａにおいては、ＭＯＸ焼結ペ
レット10ａを被覆管９内に装填したもので、図１（ａ）
のウラン燃料棒３の燃料部13より長さＡ分だけウラン焼
結ペレット10を取り除いて、ＭＯＸ焼結ペレット10ａを
ウラン焼結ペレット10の代りに装填したもので、プレナ
ム部14ａの燃料棒13ａに対する体積比を0.11ないし0.15
としている。なお、体積比の代りにプレナム部14ａの燃
料部13ａに対する長さ比を0.12ないし0.16としてもよ
い。
３を、図１（ｂ）はＭＯＸ燃料棒３ａを示している。図
１（ｂ）のＭＯＸ燃料棒３ａにおいては、ＭＯＸ焼結ペ
レット10ａを被覆管９内に装填したもので、図１（ａ）
のウラン燃料棒３の燃料部13より長さＡ分だけウラン焼
結ペレット10を取り除いて、ＭＯＸ焼結ペレット10ａを
ウラン焼結ペレット10の代りに装填したもので、プレナ
ム部14ａの燃料棒13ａに対する体積比を0.11ないし0.15
としている。なお、体積比の代りにプレナム部14ａの燃
料部13ａに対する長さ比を0.12ないし0.16としてもよ
い。
【００２０】次に、図２により本発明の第２実施例を説
明する。図２は図１と同様に燃料集合体を構成する燃料
棒の縦断面図を示している。なお、図２中、図１と同一
部分には同一符号で示し、重複する部分の説明は省略す
る。
明する。図２は図１と同様に燃料集合体を構成する燃料
棒の縦断面図を示している。なお、図２中、図１と同一
部分には同一符号で示し、重複する部分の説明は省略す
る。
【００２１】図２において、図２（ａ）はウラン燃料棒
３を、図２（ｂ）はＭＯＸ燃料棒３ｂを示している。図
２（ｂ）のＭＯＸ燃料棒３ｂにおいては、ＭＯＸ焼結ペ
レット10ａを被覆管９内に装填したもので、図２（ａ）
のウラン燃料棒３の燃料部13より長さＡ分だけＭＯＸ焼
結ペレット10ａを取り除き、そのＭＯＸ焼結ペレット10
ａを取り除いた部分には、側部に少なくとも１つの小孔
19が形成された中空管20を挿入し、燃料部13ａの下部に
下部プレナム部21を形成させている。
３を、図２（ｂ）はＭＯＸ燃料棒３ｂを示している。図
２（ｂ）のＭＯＸ燃料棒３ｂにおいては、ＭＯＸ焼結ペ
レット10ａを被覆管９内に装填したもので、図２（ａ）
のウラン燃料棒３の燃料部13より長さＡ分だけＭＯＸ焼
結ペレット10ａを取り除き、そのＭＯＸ焼結ペレット10
ａを取り除いた部分には、側部に少なくとも１つの小孔
19が形成された中空管20を挿入し、燃料部13ａの下部に
下部プレナム部21を形成させている。
【００２２】これによって、上部のプレナム部14と下部
プレナム部21とを合わせた体積の燃料棒13ａに対する体
積比を、0.11ないし0.15としている。ここで、上部のプ
レナム部14と下部プレナム部21を合わせた長さの燃料棒
13に対する長さ比を0.12ないし0.16としてもよい。
プレナム部21とを合わせた体積の燃料棒13ａに対する体
積比を、0.11ないし0.15としている。ここで、上部のプ
レナム部14と下部プレナム部21を合わせた長さの燃料棒
13に対する長さ比を0.12ないし0.16としてもよい。
【００２３】図３は上記実施例における燃料集合体の、
焼結に伴うＭＯＸ燃料棒とウラン燃料棒の内圧の変化を
示したものである。なお、図７と同一部分には同一符号
で示している。
焼結に伴うＭＯＸ燃料棒とウラン燃料棒の内圧の変化を
示したものである。なお、図７と同一部分には同一符号
で示している。
【００２４】図３から明らかなようにＭＯＸ燃料棒の内
圧18をウラン燃料棒の内圧17に近付けることができる。
圧18をウラン燃料棒の内圧17に近付けることができる。
【００２５】以上説明したように、プレナム部と燃料部
の体積または長さの比を、本実施例で限定した範囲に選
択することによって、ＭＯＸ燃料棒の内圧をウラン燃料
棒の内圧と同等とすることができ、結果として燃料集合
体の信頼性向上に寄与することができる。
の体積または長さの比を、本実施例で限定した範囲に選
択することによって、ＭＯＸ燃料棒の内圧をウラン燃料
棒の内圧と同等とすることができ、結果として燃料集合
体の信頼性向上に寄与することができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、照射末期に内圧が過大
となるＭＯＸ燃料棒の内圧を適正に保つことができ、も
って安定した炉心特性を与える燃料集合体を提供するこ
とができる。
となるＭＯＸ燃料棒の内圧を適正に保つことができ、も
って安定した炉心特性を与える燃料集合体を提供するこ
とができる。
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例における燃料集
合体を構成する（ｂ）に示すＭＯＸ燃料棒と対比するた
めのウラン燃料棒を示す縦断面図。（ｂ）はＭＯＸ燃料
棒を示す縦断面図。
合体を構成する（ｂ）に示すＭＯＸ燃料棒と対比するた
めのウラン燃料棒を示す縦断面図。（ｂ）はＭＯＸ燃料
棒を示す縦断面図。
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施例における燃料集
合体を構成する（ｂ）に示すＭＯＸ燃料棒と対比するた
めのウラン燃料棒を示す縦断面図。（ｂ）はＭＯＸ燃料
棒を示す縦断面図。
合体を構成する（ｂ）に示すＭＯＸ燃料棒と対比するた
めのウラン燃料棒を示す縦断面図。（ｂ）はＭＯＸ燃料
棒を示す縦断面図。
【図３】本発明に係る燃料集合体において、ＭＯＸ燃料
棒とウラン燃料棒との内圧を比較して示す曲線図。
棒とウラン燃料棒との内圧を比較して示す曲線図。
【図４】本発明に係る燃料集合体において、プレナム部
の燃料部に対する体積比が変化した時のＭＯＸ燃料棒の
照射寿命末期における内圧変化の例を示す曲線図。
の燃料部に対する体積比が変化した時のＭＯＸ燃料棒の
照射寿命末期における内圧変化の例を示す曲線図。
【図５】従来の燃料集合体を一部切欠して示す立面図。
【図６】図５の燃料集合体におけるウラン燃料棒を示す
縦断面図。
縦断面図。
【図７】図５におけるウラン燃料棒とＭＯＸ燃料棒の内
圧変化を比較して示す曲線図。
圧変化を比較して示す曲線図。
１…燃料集合体、２…チャンネルボックス、３…ウラン
燃料棒、３ａ，３ｂ…ＭＯＸ燃料棒、４…ウォータロッ
ド、５…スペーサ、６…上部タイプレート、７…下部タ
イプレート、８…フィンガスプリング、９…被覆管、10
…ウラン焼結ペレット、10ａ…ＭＯＸ焼結ペレット、11
…上部端栓、12…下部端栓、13…燃料部、13ａ…ＭＯＸ
燃料部、14，14ａ…プレナム部、15…スプリング、16…
ゲッタ、17…ウラン燃料棒の内圧、18…ＭＯＸ燃料棒の
内圧、19…小孔、20…中空管、21…下部プレナム部、22
…ＭＯＸ燃料棒の内圧（通常燃焼度）、23…ＭＯＸ燃料
棒の内圧（高燃焼度）。
燃料棒、３ａ，３ｂ…ＭＯＸ燃料棒、４…ウォータロッ
ド、５…スペーサ、６…上部タイプレート、７…下部タ
イプレート、８…フィンガスプリング、９…被覆管、10
…ウラン焼結ペレット、10ａ…ＭＯＸ焼結ペレット、11
…上部端栓、12…下部端栓、13…燃料部、13ａ…ＭＯＸ
燃料部、14，14ａ…プレナム部、15…スプリング、16…
ゲッタ、17…ウラン燃料棒の内圧、18…ＭＯＸ燃料棒の
内圧、19…小孔、20…中空管、21…下部プレナム部、22
…ＭＯＸ燃料棒の内圧（通常燃焼度）、23…ＭＯＸ燃料
棒の内圧（高燃焼度）。
Claims (1)
- 【請求項１】 被覆管と、この被覆管内に混合酸化物燃
料（ＭＯＸ燃料）焼結ペレットを複数個装填した燃料部
と、前記被覆管内の前記燃料部の上部に設けられたプレ
ナム部と、前記被覆管の上下端を密封する端栓とからな
る燃料棒を複数格子状に配列してなる燃料集合体におい
て、前記プレナム部の前記燃料部に対する体積比を0.11
から0.15の範囲に選ぶか、または前記プレナム部の前記
燃料部に対する長さ比を0.12から0.16の範囲に選ぶこと
を特徴とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155176A JPH05346472A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155176A JPH05346472A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05346472A true JPH05346472A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=15600159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4155176A Pending JPH05346472A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05346472A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000019448A1 (fr) * | 1998-09-25 | 2000-04-06 | Hitachi, Ltd. | Ensemble de combustible |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP4155176A patent/JPH05346472A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000019448A1 (fr) * | 1998-09-25 | 2000-04-06 | Hitachi, Ltd. | Ensemble de combustible |
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