JPH0552475B2 - - Google Patents

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JPH0552475B2
JPH0552475B2 JP58234186A JP23418683A JPH0552475B2 JP H0552475 B2 JPH0552475 B2 JP H0552475B2 JP 58234186 A JP58234186 A JP 58234186A JP 23418683 A JP23418683 A JP 23418683A JP H0552475 B2 JPH0552475 B2 JP H0552475B2
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JP
Japan
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fuel
rods
water
fuel assembly
rod
Prior art date
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Application number
JP58234186A
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English (en)
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JPS60127489A (ja
Inventor
Ritsuo Yoshioka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP58234186A priority Critical patent/JPS60127489A/ja
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Publication of JPH0552475B2 publication Critical patent/JPH0552475B2/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕 本発明は沸騰水型原子炉用の燃料集合体に関す
る。 〔発明の技術的背景〕 沸騰水型原子炉用の燃料集合体の従来例を第1
図から第3図参照して説明する。第1図は燃料集
合体を示す縦断面図で、この燃料集合体1は細長
い円筒状燃料棒4が多数本結束された結束体の上
部が上部タイプレート3により、下部が下部タイ
プレート2によつて接続されている。この結束体
はスペーサ5によつて燃料棒4間が等間隔に保持
されている。前記結束体内には燃料棒4の他に2
本のウオータ・ロツド(図示せず)が組込まれて
いる。この結束体の外周はチヤンネルボツクス6
で包囲され、このチヤンネルボツクス6は上部が
上部タイプレート3に、下部が下部タイプレート
2に接合されている。 燃焼棒4は被覆管7内に図示しない円栓状の
UO2燃料ペレツトが多数装填されたものであり、
この被覆管7の上下両端は上部端栓8及び下部端
栓9で密封されている。上部端栓8は上部タイプ
レート3中の支持空所に挿入することができる延
長部を備えている。下部端栓9は下部タイプレー
ト2中の支持空所に嵌合する嵌合部を備えてい
る。 第2図は上記燃料集合体の横断面図を示すもの
で、燃料棒4が8行8列に正方配列された例であ
る。同図に示される様に燃料棒4はチヤンネルボ
ツクス6の長手方向に垂直な内面で相互に等間隔
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6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1は4体1組となつ
て炉心内に正方配列されその燃料集合体間の中央
に制御棒10が挿入されて一つの単位格子を形成
している。この燃料集合体1は出力を平均化する
ために、チヤンネルボツクス6内に2本のウオー
タ・ロツド11及び8本のガドリニア入り燃料棒
12が組み込まれている。すなわち、2本のウオー
タ・ロツド11は中心部に対角線状に配列され、
ガドリニア入り燃料棒12は正方配列された燃料
棒4の最外周から2周目に配置されている。 この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。 第3図はウオータ・ロツドの側面図を示すもの
で、同図に示す様に前記ウオータ・ロツド11は
ジルカロイ製中空管13の両端に同じくジルカロ
イ製の上部端栓15と下部端栓15とを溶接した
構成よりなつている。又、この中空管13にはス
ペーサ5の間隔を保証するためのタブ16が合計
14個溶接されている。中空管13の下端付近には
複数個の冷却水入口孔17が、上端付近には複数
個の冷却水出口孔18が設けられており、原子炉
の運転中には中空管13の内部を冷却水が下方か
ら上方へ流通するように成つている。また、前記
燃料棒4には下表に示すようにU235含有率を5段
階に変化させた5種類の燃料ペレツトが装填され
ている。
〔背景技術の問題点〕
以上説明したように従来の燃料集合体1は熱中
性子束レベルの高い燃料集合体1の外周部に配置
された燃料棒4のU235含有率が低いために燃料集
合体1の反応度が低く燃料経済性および燃料健全
性が劣る欠点もあつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、各燃料棒の反応度及び出力を
均一化して燃料経済性及び燃料健全性を向上させ
た燃料集合体を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は横断面がほぼ正方形のチヤンネルボツ
クス内に複数本の燃料棒をほぼ等間隔に結束して
配列し、かつ中央部分にウオータ・ロツド部を配
列した沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前
記ウオータ・ロツド部の横断面積は前記燃料棒の
4本分以上の横断面積を有し、かつ可燃制毒物入
り燃料棒を複数本最外周に配列し、しかも前記燃
料棒それぞれの核分裂性核種の含有率は非均一と
したことを特徴とする燃料集合体にある。 〔発明の実施例〕 第4図および第5図を参照して本発明に係る燃
料集合体の第1実施例を説明する。 第4図は本発明の第1実施例の横断面図を示
し、図中第2図と同一部分には同一符号を付し重
複する部分の説明を省略する。同図において、燃
料集合体20のチヤンネルボツクス6内にたてよ
こそれぞれ8列に燃料棒21が正方配列されてい
るが、中央部の4本が抜き出されて、その抜き出
された中央部には4本のウオータ・ロツド11が
挿入配置されている。また、燃料棒21の正方配
列中の最外周にはそれぞれコーナーロツド19を
囲むように対角線上に2本のガドリニア入り燃料
棒12が配置されており、この燃料棒12は合計
8本がチヤンネルボツクス6内に配列されている
ことになつている。 以上の構成より本発明は正方配列の中央部に4
本のウオータ・ロツド11が配置されているの
で、正方配列の中央部における中性子減速効果が
大きくなり燃料集合体20の中央部の熱中性子束
が増加する。したがつて、ウオータ・ロツド11
周辺の燃料棒21の反応度が向上し、特にウオー
タ・ロツド11に隣接する燃料棒21では出力が
約10%向上する。よつて、正方配列の中央部に配
置された濃縮度の高い燃料棒21の出力を向上さ
せることができる。また、ガドリニア入り燃料棒
12を正方配列の最外周、例えばコーナーロツド
19を囲む対角線上に配置したので正方配列の外
周部における熱中性子束を減少させることができ
る。したがつて、正方配列の外周部に配置された
燃料棒21の出力が低下し、外周部に配置された
燃料棒の出力が異常に上昇することが防止され
る。以上により燃料集合体20の横断面内におけ
る出力を平均化することができる。 第1実施例において、全燃料棒の平均出力に対
する各燃料棒21の出力の相対値を示す局所ピー
キング係数を算出すると1.1程度となり、従来例
より大幅に平坦化でき燃料健全性が向上する。ま
た従来、熱中性子束レベルが低かつた正方配列の
中央部で出力が増大し、かつ中央部の燃料棒21
のU235含有率が高いため、燃料集合体20全体と
して反応度が上昇する。 ここで第5図に燃料集合体について、出力運転
時における核分裂反応系の連鎖反応の起こり易す
さを示す無限増倍率Kと核燃料の消費割合を示
す燃焼度GWD/Tとの関係を示す。図中、実線
は本発明の第1実施例の特性曲線であり、破線は
従来例の特性曲線である。同図において前記燃焼
度10GWD/T以上では実線のKの値が0.5%程
度向上していることが認められる。よつて、本発
明は従来例と比較して核燃料を有効に消費するこ
とができ、燃料経済性を向上させることができ
る。なお、本実施例では、燃料集合体20内の濃
縮度分布を従来例と同様に構成したが、局所出力
ピーキング係数を従来例と同様にする場合におい
ては、燃料棒21の核分裂性核種であるU235の含
有率を2〜3種類にすることができる。このため
燃料棒21の製造及び燃料集合体の組立て作業及
びその管理を容易にすることができる。 次に第6図に参照して本発明の第2実施例を説
明する。ここで第6図に本発明の第2の実施例の
横断面図を示す。なお、図中第1実施例と同様の
ものには同一符号を付し重複する部分の説明を省
略する。同図において、燃料集合体22の中央部
には従来より内径が大きくかつ単一の円筒形ウオ
ータ・ロツド23が挿入されている。このウオー
タ・ロツド23の内径は従来のウオータ・ロツド
11の4本分に相当する横断面積を有する内径に
選定されている。 この第2実施例では前記第1実施例で得られる
作用効果に加えて、ウオータ・ロツド23が単一
のものであるため、さらに燃料集合体22の組立
て作業を容易にすることができる。なお、第2実
施例ではウオータ・ロツド23は円筒で示したが
角形断面を有するものでもよい。 第7図は本発明の第3実施例を示したものであ
る。同図に示すように第3実施例はウオータ・ロ
ツド11の本数を第4図の4本から12本に増加さ
せた例である。この第3実施例では前記第1実施
例で得られる作用効果に加えてウオータ・ロツド
11の本数を増加させているため、正方配列の中
央部における中性子減速効果がさらに大きくなり
燃料集合体25の中央部の熱中性子束が増加す
る。したがつて、ウオータ・ロツド11周辺の燃
料棒21の反応度が向上し、第1実施例よりさら
に燃焼効率を向上させることができる。 次に第8図を参照して本発明の第4実施例を説
明する。ここで第8図は第4実施例の燃料集合体
を示す横断面図である。同図において、ガドリニ
ア入り燃料棒12の配置は第1実施例からずらし
て配置されている。この構成より燃焼集合体26
の熱中性子束の分布が変化してもその変化に応じ
て第1実施例と使い分け燃料棒21の燃焼度を調
整することができる。 第9図は第5実施例の燃料集合体を示す横断面
図である。第5実施例の燃料集合体27は第2図
に示した最も熱中性子束レベルが高いコーナーロ
ツド19の代りに軸方向に中空部を形成した円筒
形UO2ペレツト又は細径のペレツトもしくはUO2
粉末にZrO2等の中性子を殆んど吸収しないセラ
ミツク混合して増量した低密度ペレツト等を装填
した燃料棒24に置き換えかつ第6図に示したよ
うに単一のウオータロツド23を挿着した構成で
ある。この構成によつて、燃料棒24付近のU235
の含有率を低く抑さえ、さらに燃料集合体27の
出力分布を均一化させることができる効果があ
る。 〔発明の効果〕 本発明によれば、各燃料棒の出力分布を均一化
して燃料棒の健全性を向上させるとともに、核燃
料を有効に消費し燃料経済性を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃料集合体を示す縦断面図、第
2図は第1図における燃料集合体の横断面図、第
3図は第1図におけるウオータ・ロツドの斜視
図、第4図は本発明の第1の実施例を示す燃料集
合体の横断面図、第5図は従来例と本発明例にお
ける無限増倍率と燃焼度の特性を比較して示す特
性図、第6図ないし第9図はそれぞれ本発明の第
2の実施例ないし第5の実施例を示す燃料集合体
の横断面図である。 11……ウオータ・ロツド、12……ガドリニ
ア入り燃料棒、20……燃料集合体、21……燃
料棒、22……燃料集合体、23……ウオータ・
ロツド、24……燃料棒、25……燃料集合体、
26……燃料集合体、27……燃料集合体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 横断面がほぼ正方形のチヤンネルボツクス内
    に複数本の燃料棒をほぼ等間隔に結束して配列
    し、かつ中央部分にウオータ・ロツド部を配列し
    た沸騰水型原子炉用燃料集合体において、前記ウ
    オータ・ロツド部の横断面積は前記燃料棒の4本
    分以上の横断面積を有し、かつ可燃制毒物入り燃
    料棒を複数本最外周に配列し、しかも前記燃料棒
    それぞれの核分裂性核種の含有率は非均一とした
    ことを特徴とする燃料集合体。 2 ウオータ・ロツド部は単一のウオータ・ロツ
    ドの横断面積が前記燃料棒と同様なウオータロツ
    ドを4本以上配列して成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 ウオータ・ロツド部は横断面積が前記燃料棒
    の4本以上の横断面積を有する単一のウオータロ
    ツドより成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。
JP58234186A 1983-12-14 1983-12-14 燃料集合体 Granted JPS60127489A (ja)

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Families Citing this family (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0816711B2 (ja) * 1986-01-31 1996-02-21 株式会社東芝 燃料集合体
JPH0713663B2 (ja) * 1986-03-19 1995-02-15 株式会社日立製作所 燃料集合体
JPS63241491A (ja) * 1987-03-30 1988-10-06 原子燃料工業株式会社 沸騰水型原子炉用燃料集合体
GB2378734A (en) 2001-08-14 2003-02-19 Carmeli Adahan Disposable pump with detachable motor

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JPS57161581A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Genshi Nenryo Kogyo Fuel assembly for bwr type reactor
JPS5913981A (ja) * 1982-07-14 1984-01-24 株式会社東芝 燃料集合体

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