JPH0618689A - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents

沸騰水型原子炉用燃料集合体

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JPH0618689A
JPH0618689A JP5072459A JP7245993A JPH0618689A JP H0618689 A JPH0618689 A JP H0618689A JP 5072459 A JP5072459 A JP 5072459A JP 7245993 A JP7245993 A JP 7245993A JP H0618689 A JPH0618689 A JP H0618689A
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JP
Japan
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fuel
tie plate
fuel assembly
rod
rods
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Pending
Application number
JP5072459A
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English (en)
Inventor
Pierre Lorek
ロレック ピエール
Mahdi Majed
マジェッド マーディ
Bertil Schoelin
スコーリン バーティル
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Westinghouse Electric Sweden AB
Original Assignee
ASEA Atom AB
ABB Atom AB
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/326Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • G21C3/04Constructional details
    • G21C3/16Details of the construction within the casing
    • G21C3/18Internal spacers or other non-active material within the casing, e.g. compensating for expansion of fuel rods or for compensating excess reactivity
    • 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

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸騰水型原子炉の燃料棒のドライアウトを生
じ易い個所に低いパワーを発生する物質を充填すること
によってドライアウトを防止する。 【構成】 原子炉用燃料集合体の燃料棒(10)は、垂
直方向で離れた関係に配置されて、横方向で離れた関係
の燃料棒を底タイプレート(11)および上タイプレー
ト(12)と共に保持する幾つかのスペーサ(13a−
f)を貫通して延びる。燃料集合体は、底タイプレート
を通りケーシング部分(6)内の燃料棒の間の空間を通
り上タイプレートを通って外へ水を導く様に設計され
る。ドライアウトによって生じる好ましくない温度を妨
害するため、各燃料棒は、少くともその主な部分におい
てその活性長さの少くとも最も上側の1/3におけるス
ペーサ(13a、13b、13c)の直ぐ下に配置され
る部分(10a、10b、10c)において該活性長さ
の残部におけるよりも著しく低いパワーを発生する様に
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、包囲する垂直のケーシ
ング部分内で底タイプレートと上タイプレートとの間に
配置され、垂直方向において離れた関係に配置されて底
タイプレートおよび上タイプレートと共に燃料棒を横方
向において離れた関係に保持する幾つかのスペーサを貫
通して延びる複数の垂直な燃料棒を含む沸騰水型原子炉
の燃料集合体に関する。燃料集合体の各燃料棒は、核燃
料物質を収容するクラッディングチューブを有し、燃料
集合体は、底タイプレートを通り垂直ケーシング部分内
の燃料棒の間の空間を通り上タイプレートを通って出る
様に水を導くために水用入口を形成される。
【0002】
【従来の技術】上述の種類の幾つかの燃料集合体を収容
する炉心を有する原子炉の運転の際、発生する所謂ドラ
イアウト(dryout)の危険が存在可能であり、即
ち、各燃料棒の表面に存在する水のフィルムが限られた
領域において消失ないし破断され、これは、燃料棒と燃
料集合体を通って導かれる水との間の著しく低下する熱
伝達へ局部的に導き、燃料棒の甚しく上昇する壁温度を
生じる。上昇する壁温度は、燃料棒に生じる重大な結果
を伴う損傷へ導き得る。
【0003】本発明は、燃料棒の長さに沿う限定される
領域での燃料棒のパワー放出を該領域でのドライアウト
の発生を防止するために充分に低く維持する様に、また
はドライアウトが該領域で発生しても損傷が燃料棒に生
じるのを防止する様に、手段が取られれば、ドライアウ
トによって生じる上述の好ましくない事象の発生の危険
が排除可能であるか、または著しく妨害可能であること
の認識に基づく。パワー放出が低く維持されるべき必要
のある燃料棒の領域は、本発明によると、燃料集合体の
上側部分のスペーサの直ぐ下の領域である。これ等の領
域では、流れの再分配は、スペーサによる流れの閉塞の
ために行われ、これは、これ等の正に位置において存在
する水のフィルムの破断の増大する危険を生じ得る。
【0004】
【発明の要約】本発明を特徴付けるものは、燃料棒の少
くとも主な部分において、各燃料棒が燃料棒の活性長さ
の少くとも最も上側の1/3におけるスペーサの直ぐ下
に配置される燃料棒のこれ等の部分において燃料棒の活
性長さの残部におけるよりも著しく低いパワーを発生す
る様に構成されることである。本明細書では、燃料棒の
活性長さとは、核燃料物質を収容する燃料棒の軸方向部
分を意味する。
【0005】著しく低いパワーを発生する様に構成され
る燃料棒のこれ等の部分の各々の1つは、好適に2cmか
ら10cmまでの長さを有し、好適に、燃料棒がその活性
長さの残部において平均で発生する様に構成されるパワ
ーの多くて1/3であるパワーを発生する様に構成され
る。好ましくは、該部分は、3cmから8cmまでの長さを
有し、燃料棒がその活性長さの残部において平均で発生
する様に構成されるパワーの多くて1/4のパワーを発
生する様に構成される。
【0006】燃料棒の上述の部分における低いパワー
は、例えば燃料棒の残部におけるのと同一の種類のもの
であるが可燃吸収材、例えばGd2 3 を有する核燃料
物質を該部分に使用することによって達成されてもよ
い。これは、就中、低い中性子吸収を有する非核分裂性
物質、例えばジルコニウムまたはジルカロイの様なジル
コニウム合金の使用によって達成されてもよい。以下、
添付図面を参照し本発明をその一実施例に関して詳細に
説明する。
【0007】
【実施例】図1から図3まででは、符号1は、ほぼ正方
形の横断面の燃料チャンネルを示す。該燃料チャンネル
は、冷却水および減速材水に対する円形の下方へ面する
入口開口部3を有する底部分2の上側正方形部分を述べ
る程でもない遊びによって包囲する。底部分2は、燃料
チャンネル1に加えて指示板4を支持する。燃料チャン
ネル1は、鎖線5によって示される複数の水平なボルト
によって底部分2および支持板4へ固定される比較的厚
い壁部分をその最も低い部分に有している。燃料チャン
ネル1は、少くともほぼ正方形の横断面を有する4本の
垂直管状部分6に十字形横断面の中空支持部材7によっ
て分割される。支持部材7は、燃料チャンネルの4つの
壁1a、1b、1c、1dへ溶接され、4つの中空翼8
を有している。支持部材によって形成される十字形チャ
ンネルは、32で示され、その最も低い部分において減
速材水用入口チューブ9へ結合される。各管状部分6
は、25本の燃料棒10を含む束25を有している。該
棒は、5本の棒を各々が含む5つの列の対称的な格子に
おいて配置される。各棒は、相互に対して垂直な2つの
列において含まれる。各束は、底タイプレート11と、
上タイプレート12と、複数のスペーサ13とによって
配置される。底タイプレート11と上タイプレート12
と、スペーサ13と、ケーシング部分6とを有する燃料
棒束25は、この出願では燃料集合体と呼ばれるユニッ
トを形成し、一方、4つの該燃料集合体を含む図1から
図3までに示される装置は、複合燃料集合体と呼ばれ
る。4枚の底タイプレート11は、支持板4によって複
合燃料集合体内に支持され、該板のそれぞれの正方形孔
14に各々が部分的に挿入される。各燃料集合体中の少
くとも1本の燃料棒は、中実クラッディング材料の比較
的長いねじ付き端部プラグ33、34を備えて設計さ
れ、下側端部プラグ33は、底タイプレート11に挿通
されてナット15を有し、上側端部プラグ34は、上タ
イプレート12に挿通されてナット16を有している。
図示の実施例では、中心の棒26は、この様に設計され
る。また、該棒は、スペーサホルダー棒としても役立
つ。燃料チャンネル1の上側端部は、共通の中心部分か
ら延びる4本の水平な腕18、19、20、21を有す
る十字形持上げ板17を包囲する。各腕は、燃料チャン
ネル1の夫々の隅において燃料チャンネル1の内側壁面
と接触する矢じり状部分22を外側端部に有している。
持上げハンドル23は、腕20、21に固定される。持
上げ板17およびハンドル23は、1つ物の鋼鋳物の持
上げ部材を一緒に形成する。持上げ板17は、支持部材
7のそれぞれの翼8に4本の垂直バー28の各々を挿入
して翼8にバー28を溶接することによって支持部材7
に固定される。各バー28は、持上げ板17の中央部分
の対応する孔に遊びを伴って挿通されたナット30を有
する垂直のボルト状部分29を上部に備えている。図か
ら明らかな様に、燃料チャンネル1は、長手方向に断続
的に配置され支持部材7が溶接される凹み31を備えて
いる。
【0008】図4、5から明らかな様に、各燃料棒10
は、ジルカロイ2の様なジルコニウム合金のクラッディ
ングチューブ41を有している。該クラッディングチュ
ーブは、約4mの長さを有し、該チューブの中の約30
0個の丸い円筒形ペレット42は、該チューブの軸方向
において相互に堆積される。該ペレットは、11mmの高
さと、8.0mmの直径とを有している。燃料棒の各端部
に最も近く配置されるこれ等のペレットを除き、該ペレ
ットは、天然ウランの酸化物から成り、最も上側のスペ
ーサの直ぐ下に配置されるこれ等のペレットを除き、該
ペレットは、通常、U235に関して富化される二酸化
ウランから成っている。最も下のペレットは、棒の下端
に溶接される端部プラグ43上に不動に休止し、最も上
のペレットは、チューブの上端に溶接される端部プラグ
45に対して緊張されるコイルばね44によって下方へ
押圧される。該ペレットは、ペレットの外被面とクラッ
ディングチューブの内側壁との間に遊び46が生じる様
に研削される。該燃料棒は、圧力下のヘリウムを充填さ
れる。図示の実施例では、中心の棒26は、支持燃料棒
およびスペーサホルダー棒を構成する代りに、水充填支
持棒および/またはスペーサホルダー棒として設計され
てもよい。また時には、各サブ束の他の棒は、燃料棒と
しての代りに水充填棒として形成されてもよい。
【0009】図6に概略で示す燃料集合体は、例示の場
合に6個のスペーサ13a−fを有している。本発明に
よると、燃料棒10の少くとも主な部分の各々の1本、
好ましくは総ての燃料棒の各々の1本は、燃料棒の活性
長さの最も上側の1/3においてスペーサ13a、13
bの直ぐ下に配置されるこれ等の部分10a、10bに
おいて燃料棒の活性長さの残りの部分におけるよりも著
しく低いパワーを発生する様に構成される。例示の場合
では、部分10a、10bは、6cmの長さを有し、約4
KW/mのパワーを発生する様に構成される。燃料棒の
活性長さの残りの部分によって発生されるパワーは、平
均で約20KW/mになる。一方、燃料棒のペレット4
2(図4)は、例示される場合の部分10a、10bを
除いて、燃料における最初の重量のウランの3.5%U
235の中間の富化を伴う二酸化ウランから成り、部分
10a、10bの核燃料材料は、0.35%U235の
富化を伴う二酸化ウランから成っている。部分10a、
10bにおいて核分裂物質および可燃性吸収材の混合物
を使用する代りに、低い中性子吸収を有する材料、例え
ばジルカロイを使用することが可能である。しかしなが
ら、上述の種類の混合物を使用することは、有利であ
り、これにより、可燃性吸収材の内容物は、好ましくは
炉心の中間の部分的な再充填を伴う第1サイクル後に消
費される様に構成される。次に該核分裂物質は、上述の
第1サイクル後にドライアウトの危険がないため、燃料
集合体が炉心から除去されるまでの残りの運転期間中に
完全に利用されてもよい。特定の条件の下で、部分10
a、10bにおけるのと同様な種類の物質をスペーサ1
3cの下の部分10cにも配置することは、有利であり
得る。部分10cは、燃料棒の活性長さの上側半分中に
配置される。
【0010】部分10a、10bおよび部分10a、1
0b、10cの夫々がパワーを発生しないかまたは非常
に低いパワーを発生する様に構成されれば、これ等の部
分の外側の核燃料物質の残余よりも幾分低いパワーを発
生する様にこれ等の部分の直ぐ外側の核燃料物質を両側
に配置することは、好適であり得る。この様にして、パ
ワーなしまたは低いパワーを有する核燃料物質から著し
く高いパワーを有する核燃料物質へ変化する際にパワー
のピークが発生しないことを保証可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による4つの燃料集合体から成る複合燃
料集合体の一実施例の図2の線I−Iに沿う垂直断面
図。
【図2】図1の線II−IIに沿う平面図。
【図3】図1の線III −III に沿う水平断面図。
【図4】燃料棒の垂直断面図。
【図5】同一の燃料棒の拡大した水平断面図。
【図6】燃料集合体における総てのスペーサを有するが
解り易くするために1本のみの燃料棒を有する全体の燃
料集合体の垂直ケーシング部分のみの略図。
【符号の説明】
3 入口開口部 6 垂直管状部分 10 燃料棒 10a 燃料棒の部分 10b 燃料棒の部分 10c 燃料棒の部分 11 底タイプレート 12 上タイプレート 13 スペーサ 13a スペーサ 13b スペーサ 13c スペーサ 41 クラッディングチューブ 42 円筒形ペレット

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 包囲する垂直なケーシング部分(6)内
    で底タイプレート(11)と上タイプレート(12)と
    の間に配置され、該底タイプレートおよび該上タイプレ
    ートと共に横方向において離れた関係に燃料棒を保持し
    垂直方向において離れた関係に配置される幾つかのスペ
    ーサ(13)を貫通して延びる複数の垂直な燃料棒(1
    0)を含み,該各燃料棒が、核燃料物質(42)を収容
    するクラッディングチューブ(41)を有し,燃料集合
    体が、前記底タイプレートを通り前記垂直なケーシング
    部分内の該燃料棒の間の空間を通り前記上タイプレート
    を通って出る様に水を導くための水用入口(3)を形成
    される沸騰水型原子炉用燃料集合体において,前記燃料
    棒の少くとも主な部分において、該各燃料棒が、該燃料
    棒の活性長さの少くとも最も上側の1/3における前記
    スペーサ(13a,13b,13c)の直ぐ下に配置さ
    れる該燃料棒のこれ等の部分(10a,10b,10
    c)において該燃料棒の活性長さの残部におけるよりも
    著しく低いパワーを発生する様に構成されることを特徴
    とする燃料集合体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の燃料集合体において,
    低いパワーを発生する様に構成される燃料棒(10)の
    部分(10a,10b,10c)が、2cmから10cmま
    での長さを有することを特徴とする燃料集合体。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の燃料集
    合体において,低いパワーを発生する様に構成される燃
    料棒(10)の部分(10a,10b,10c)が、該
    燃料棒の活性長さの残部において平均で発生する様に該
    燃料棒の構成されるパワーの多くて1/3であるパワー
    を発生する様に構成されることを特徴とする燃料集合
    体。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいづれか1つの
    項に記載の燃料集合体において,低いパワーを発生する
    様に構成される燃料棒(10)の部分(10a,10
    b,10c)が前記クラッディングチューブ(41)の
    対応する部分によって包囲され可燃吸収材を含む核燃料
    物質を包含する様に構成されることを特徴とする燃料集
    合体。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項3のいづれか1つの
    項に記載の燃料集合体において,低いパワーを発生する
    様に構成される燃料棒(10)の部分(10a,10
    b,10c)が、前記クラッディングチューブ(41)
    の対応する部分によって包囲され低い中性子吸収を有す
    る非核分裂性物質を含む様に構成されることを特徴とす
    る燃料集合体。
JP5072459A 1992-03-31 1993-03-30 沸騰水型原子炉用燃料集合体 Pending JPH0618689A (ja)

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JP (1) JPH0618689A (ja)
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ES (1) ES2100107B1 (ja)
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE504476C2 (sv) * 1995-06-14 1997-02-17 Asea Atom Ab Bränslepatron för en kokarvattenreaktor
SE525808C2 (sv) * 2002-10-30 2005-05-03 Westinghouse Atom Ab Förfarande, användning och anordning avseende kapslingrör för kärnbränsle samt en bränslepatron för en nukleär tryckvattenreaktor
US7139360B2 (en) * 2004-10-14 2006-11-21 Westinghouse Electric Co. Llc Use of boron or enriched boron 10 in UO2
RU2711006C1 (ru) * 2019-06-07 2020-01-14 Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" Способ изготовления керамического ядерного топлива с выгорающим поглотителем

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3212983A (en) * 1957-12-05 1965-10-19 Licentia Gmbh Neutronic reactor
NL244977A (ja) * 1958-11-04 1900-01-01
US4631166A (en) * 1984-05-11 1986-12-23 Westinghouse Electric Corp. High utilization fuel assembly
US4664882A (en) * 1984-09-26 1987-05-12 Westinghouse Electric Corp. Segmented fuel and moderator rod
US5347550A (en) * 1987-03-28 1994-09-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Core of light-water reactor
DE3824082A1 (de) * 1987-07-18 1989-01-26 Toshiba Kawasaki Kk Brennstoff-anordnung fuer kernreaktoren
US5116567A (en) * 1990-07-10 1992-05-26 General Electric Company Nuclear reactor with bi-level core

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DE4310362A1 (de) 1993-10-07
US5323434A (en) 1994-06-21
SE9200997L (sv) 1993-10-01
SE470076B (sv) 1993-11-01
TW215962B (ja) 1993-11-11
ES2100107B1 (es) 1998-02-16
SE9200997D0 (sv) 1992-03-31
ES2100107A1 (es) 1997-06-01

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