JPH06265666A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPH06265666A JPH06265666A JP5053575A JP5357593A JPH06265666A JP H06265666 A JPH06265666 A JP H06265666A JP 5053575 A JP5053575 A JP 5053575A JP 5357593 A JP5357593 A JP 5357593A JP H06265666 A JPH06265666 A JP H06265666A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- plutonium
- fuel rods
- enrichment
- rods
- 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】
【構成】ＭＯｘ燃料集合体において、最外層を除く領域
は全てＭＯｘ燃料で構成され、可燃性毒物が含まれてい
る第１燃料棒と可燃性毒物が含まれていない第２燃料棒
に分類し、第１燃料棒の平均富化度と第２燃料棒の平均
富化度の比Ｒを１≦Ｒ≦２にすることによって燃料集合
体の出力を平坦化する。１〜５はＭＯｘ燃料棒、６は可
燃性毒物入り燃料棒、７は水ロッド、９はチャンネルボ
ックスをあらわす。 【効果】燃焼期間全般にわたって燃料集合体内の出力が
平坦化される。
は全てＭＯｘ燃料で構成され、可燃性毒物が含まれてい
る第１燃料棒と可燃性毒物が含まれていない第２燃料棒
に分類し、第１燃料棒の平均富化度と第２燃料棒の平均
富化度の比Ｒを１≦Ｒ≦２にすることによって燃料集合
体の出力を平坦化する。１〜５はＭＯｘ燃料棒、６は可
燃性毒物入り燃料棒、７は水ロッド、９はチャンネルボ
ックスをあらわす。 【効果】燃焼期間全般にわたって燃料集合体内の出力が
平坦化される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽水炉用のウラン−プル
トニウム混合酸化物（以下ＭＯｘ）燃料集合体に係り、
特に、可燃性毒物による集合体内の出力分布の平坦化に
関する。
トニウム混合酸化物（以下ＭＯｘ）燃料集合体に係り、
特に、可燃性毒物による集合体内の出力分布の平坦化に
関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉を一定の期間運転するためには、
運転初期において運転中の核分裂性物質の燃焼による反
応度の劣化分だけ余剰反応度を有している必要がある。
運転中に原子炉を臨界に保つためには、この余剰反応度
を制御する必要があり、従来からの方法として、中性子
吸収物質からなる制御棒を炉心に挿入する方法と、燃料
ペレット中に中性子吸収断面積の大きい可燃性毒物を添
加した燃料棒を含む燃料集合体を用いる方法とが併用さ
れている。濃縮ウランを燃料とするペレットに可燃性毒
物を添加した集合体については、特開昭63−61991 号公
報の図１にその一例が示されている。また、ＭＯｘ燃料
に可燃性毒物を添加した集合体の例は特開昭61−147184
号公報の図１に示されている。この例では可燃性毒物が
ＭＯｘ燃料ペレットに添加されていることは明示されて
いるが、ＭＯｘ燃料ペレットの富化度については、特に
留意が配られていない。そして、ウランを燃料とした燃
料ペレットに可燃性毒物を添加する場合には、高濃縮度
の燃料棒に可燃性毒物を添加すると、可燃性毒物が燃え
尽きた時点で、他の燃料棒と比べ多量の核分裂性物質が
残っているため、その燃料棒の出力が特に高くなる。特
定の燃料棒に熱的な負荷が集中することを避けるため、
一般に、可燃性毒物はもともと低い濃縮度の燃料棒に添
加し、可燃性毒物が燃え尽きた時点での出力分布平坦化
を図るのが普通である。
運転初期において運転中の核分裂性物質の燃焼による反
応度の劣化分だけ余剰反応度を有している必要がある。
運転中に原子炉を臨界に保つためには、この余剰反応度
を制御する必要があり、従来からの方法として、中性子
吸収物質からなる制御棒を炉心に挿入する方法と、燃料
ペレット中に中性子吸収断面積の大きい可燃性毒物を添
加した燃料棒を含む燃料集合体を用いる方法とが併用さ
れている。濃縮ウランを燃料とするペレットに可燃性毒
物を添加した集合体については、特開昭63−61991 号公
報の図１にその一例が示されている。また、ＭＯｘ燃料
に可燃性毒物を添加した集合体の例は特開昭61−147184
号公報の図１に示されている。この例では可燃性毒物が
ＭＯｘ燃料ペレットに添加されていることは明示されて
いるが、ＭＯｘ燃料ペレットの富化度については、特に
留意が配られていない。そして、ウランを燃料とした燃
料ペレットに可燃性毒物を添加する場合には、高濃縮度
の燃料棒に可燃性毒物を添加すると、可燃性毒物が燃え
尽きた時点で、他の燃料棒と比べ多量の核分裂性物質が
残っているため、その燃料棒の出力が特に高くなる。特
定の燃料棒に熱的な負荷が集中することを避けるため、
一般に、可燃性毒物はもともと低い濃縮度の燃料棒に添
加し、可燃性毒物が燃え尽きた時点での出力分布平坦化
を図るのが普通である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ウラン燃料で可燃性毒
物を用いた場合と同じように、ＭＯｘ燃料でも低富化度
の燃料棒に可燃性毒物を添加した従来例を図４に示す。
１０，１１，１２，１３の核分裂性プルトニウム富化度
はそれぞれ４.８，６.５，６.５，４.８重量％で、１７
の可燃性毒物の重量割合は３.０％、核分裂性プルトニ
ウム富化度は５.０重量％である。この例の燃焼初期と
燃焼末期における第２燃料棒に対する第１燃料棒の出力
比とＲの関係を図２に示す。燃焼初期には、可燃性毒物
によりウラン燃料の場合もＭＯｘ燃料の場合も同程度の
出力のばらつきが燃料集合体内でみられる。しかし、可
燃性毒物と核分裂プルトニウムの吸収断面積がウラン燃
料の場合ほど差がないため可燃性毒物が燃えると同時に
核分裂性プルトニウムもかなりの割合で燃えてしまう。
そのために、ウラン燃料を用いた場合では燃焼末期にお
いて出力分布が平坦化されるが、ＭＯｘ燃料では燃焼初
期の時点での富化度の差の影響を燃焼末期まで受けて出
力分布は平坦化されない。
物を用いた場合と同じように、ＭＯｘ燃料でも低富化度
の燃料棒に可燃性毒物を添加した従来例を図４に示す。
１０，１１，１２，１３の核分裂性プルトニウム富化度
はそれぞれ４.８，６.５，６.５，４.８重量％で、１７
の可燃性毒物の重量割合は３.０％、核分裂性プルトニ
ウム富化度は５.０重量％である。この例の燃焼初期と
燃焼末期における第２燃料棒に対する第１燃料棒の出力
比とＲの関係を図２に示す。燃焼初期には、可燃性毒物
によりウラン燃料の場合もＭＯｘ燃料の場合も同程度の
出力のばらつきが燃料集合体内でみられる。しかし、可
燃性毒物と核分裂プルトニウムの吸収断面積がウラン燃
料の場合ほど差がないため可燃性毒物が燃えると同時に
核分裂性プルトニウムもかなりの割合で燃えてしまう。
そのために、ウラン燃料を用いた場合では燃焼末期にお
いて出力分布が平坦化されるが、ＭＯｘ燃料では燃焼初
期の時点での富化度の差の影響を燃焼末期まで受けて出
力分布は平坦化されない。
【０００４】本発明の目的は、燃焼期間全般にわたって
集合体内の出力分布を平坦化することにある。
集合体内の出力分布を平坦化することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】燃料集合体の第二層目よ
り内側の燃料棒で、可燃性毒物が含まれている燃料棒を
第１燃料棒とし可燃性毒物が含まれていない燃料を第２
燃料棒とし、第１燃料棒の核分裂性プルトニウム富化度
と第２燃料棒の核分裂性プルトニウム富化度の比（Ｒ）
を１≦Ｒ≦２にするか、第１燃料棒のそれぞれの核分裂
性プルトニウムが第２燃料棒のすべての核分裂性プルト
ニウム富化度と同じか、高くするか、可燃性毒物を集合
体中で最高の富化度の燃料棒に添加することによって上
記目的を達成する。
り内側の燃料棒で、可燃性毒物が含まれている燃料棒を
第１燃料棒とし可燃性毒物が含まれていない燃料を第２
燃料棒とし、第１燃料棒の核分裂性プルトニウム富化度
と第２燃料棒の核分裂性プルトニウム富化度の比（Ｒ）
を１≦Ｒ≦２にするか、第１燃料棒のそれぞれの核分裂
性プルトニウムが第２燃料棒のすべての核分裂性プルト
ニウム富化度と同じか、高くするか、可燃性毒物を集合
体中で最高の富化度の燃料棒に添加することによって上
記目的を達成する。
【０００６】
【作用】まず、集合体周辺のギャップ水の影響を受けな
い最外層を除く領域を対象として、可燃性毒物を混入す
る燃料棒の富化度と集合体内出力分布の関係を整理す
る。可燃性毒物が存在している燃焼初期には、可燃性毒
物を含む第１燃料棒の熱出力が他の燃料棒よりも小さい
ので、出力分布を平坦化するには、第１燃料棒の富化度
を高くすべきである。しかし、富化度を高くし過ぎると
第１燃料棒の出力が、可燃性毒物を含まない第２燃料棒
の出力よりも高くなり、出力平坦化を悪化させてしま
う。検討の結果、ＭＯｘ燃料では第１燃料棒富化度と第
２燃料棒富化度の比（Ｒ）が２以下であれば平坦化効果
が保たれることがわかった。
い最外層を除く領域を対象として、可燃性毒物を混入す
る燃料棒の富化度と集合体内出力分布の関係を整理す
る。可燃性毒物が存在している燃焼初期には、可燃性毒
物を含む第１燃料棒の熱出力が他の燃料棒よりも小さい
ので、出力分布を平坦化するには、第１燃料棒の富化度
を高くすべきである。しかし、富化度を高くし過ぎると
第１燃料棒の出力が、可燃性毒物を含まない第２燃料棒
の出力よりも高くなり、出力平坦化を悪化させてしま
う。検討の結果、ＭＯｘ燃料では第１燃料棒富化度と第
２燃料棒富化度の比（Ｒ）が２以下であれば平坦化効果
が保たれることがわかった。
【０００７】一方、可燃性毒物が燃え尽きたあとの出力
分布には、もともとの富化度分布と、第１燃料棒の燃え
遅れの程度が影響する。ウラン燃料では可燃性毒物入り
燃料棒の燃え遅れの程度が大きいため、燃焼中期の出力
分布平坦化のためには、はじめのウラン濃縮度を小さく
しておく必要があった。その後、燃焼とともに燃料棒間
の核分裂性物質量の差が小さくなるため、はじめのウラ
ン濃縮度分布に関係なく、燃焼末期の出力分布が平坦化
される。これに対して、ＭＯｘ燃料では、可燃性毒物入
り燃料棒の燃え遅れはわずかであり、さらにプルトニウ
ムの減少速度は遅いため、はじめの富化度分布を一様に
することで、燃焼中期から燃焼末期にかけての出力分布
を平坦化が出来ることがわかった。ここで、第２燃料棒
の出力に対する第１燃料棒の出力の比とＲに関する図を
図２に示す。現行炉において、局所出力ピーキングの設
計値の上限が１.３５ 程度であることから考えると、燃
焼期間全般にわたって第２燃料棒の出力に対する第１燃
料棒の出力の比を±３０％以内にするということは、燃
焼期間全般で出力分布が平坦化されたと考えられる。図
２から１≦Ｒ≦２にすることによって第２燃料棒の出力
に対する第１燃料棒の出力の比を±３０％以内にするこ
とが出来ることがわかる。また、燃焼中期から燃焼末期
にかけての線出力密度に余裕がある場合は、ウラン燃料
の場合とは逆に、富化度の高い燃料棒に可燃性毒物を入
れることで、燃焼初期の出力分布平坦化が可能になる。
さらに、可燃性毒物には、１≦Ｒ≦２にすることによっ
て、ウラン燃料で従来から用いられている可燃性毒物を
低濃縮度のウラン燃料棒に添加する方法をＭＯｘ燃料に
用いた場合に比べて、余剰反応度制御効果も増大でき
る。
分布には、もともとの富化度分布と、第１燃料棒の燃え
遅れの程度が影響する。ウラン燃料では可燃性毒物入り
燃料棒の燃え遅れの程度が大きいため、燃焼中期の出力
分布平坦化のためには、はじめのウラン濃縮度を小さく
しておく必要があった。その後、燃焼とともに燃料棒間
の核分裂性物質量の差が小さくなるため、はじめのウラ
ン濃縮度分布に関係なく、燃焼末期の出力分布が平坦化
される。これに対して、ＭＯｘ燃料では、可燃性毒物入
り燃料棒の燃え遅れはわずかであり、さらにプルトニウ
ムの減少速度は遅いため、はじめの富化度分布を一様に
することで、燃焼中期から燃焼末期にかけての出力分布
を平坦化が出来ることがわかった。ここで、第２燃料棒
の出力に対する第１燃料棒の出力の比とＲに関する図を
図２に示す。現行炉において、局所出力ピーキングの設
計値の上限が１.３５ 程度であることから考えると、燃
焼期間全般にわたって第２燃料棒の出力に対する第１燃
料棒の出力の比を±３０％以内にするということは、燃
焼期間全般で出力分布が平坦化されたと考えられる。図
２から１≦Ｒ≦２にすることによって第２燃料棒の出力
に対する第１燃料棒の出力の比を±３０％以内にするこ
とが出来ることがわかる。また、燃焼中期から燃焼末期
にかけての線出力密度に余裕がある場合は、ウラン燃料
の場合とは逆に、富化度の高い燃料棒に可燃性毒物を入
れることで、燃焼初期の出力分布平坦化が可能になる。
さらに、可燃性毒物には、１≦Ｒ≦２にすることによっ
て、ウラン燃料で従来から用いられている可燃性毒物を
低濃縮度のウラン燃料棒に添加する方法をＭＯｘ燃料に
用いた場合に比べて、余剰反応度制御効果も増大でき
る。
【０００８】以上のように、１≦Ｒ≦２とすることによ
り燃焼期間全般にわたって集合体内出力分布が平坦化さ
れる。
り燃焼期間全般にわたって集合体内出力分布が平坦化さ
れる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の燃料集合体の一実施例を示
す水平断面図で１〜５で示してあるものはそれぞれ核分
裂性プルトニウムの富化度の異なるＭＯｘ燃料ペレット
を充填した燃料棒を示している。６はＭＯｘ燃料に可燃
性毒物を添加した燃料棒であり、７は水ロッドである。
燃料棒１の核分裂性プルトニウム富化度は４.８ 重量％
可燃性毒物入り燃料棒の可燃性毒物の重量割合は３.０
％ で核分裂性プルトニウム富化度は４.８重量％ とな
っている。図２に実施例と従来例の第２燃料棒に対する
第１燃料棒の出力比とＲとの関係を示す。
す水平断面図で１〜５で示してあるものはそれぞれ核分
裂性プルトニウムの富化度の異なるＭＯｘ燃料ペレット
を充填した燃料棒を示している。６はＭＯｘ燃料に可燃
性毒物を添加した燃料棒であり、７は水ロッドである。
燃料棒１の核分裂性プルトニウム富化度は４.８ 重量％
可燃性毒物入り燃料棒の可燃性毒物の重量割合は３.０
％ で核分裂性プルトニウム富化度は４.８重量％ とな
っている。図２に実施例と従来例の第２燃料棒に対する
第１燃料棒の出力比とＲとの関係を示す。
【００１１】図３に本発明の別の一実施例の水平断面図
を示す。１，２と６で示してあるものは、それぞれＭＯ
ｘ燃料棒とＭＯｘ燃料に可燃性毒物を添加した可燃性毒
物入り燃料棒である。８で示してあるものはウラン燃料
棒である。本実施例でも図１の例と同様の出力分布平坦
化効果が保たれ、さらに最外層の一部にウラン燃料を用
いているために、図１の集合体に比べて、平均的な中性
子スペクトルがやわらかく、燃焼初期における可燃性毒
物による反応度抑制効果が大きい。
を示す。１，２と６で示してあるものは、それぞれＭＯ
ｘ燃料棒とＭＯｘ燃料に可燃性毒物を添加した可燃性毒
物入り燃料棒である。８で示してあるものはウラン燃料
棒である。本実施例でも図１の例と同様の出力分布平坦
化効果が保たれ、さらに最外層の一部にウラン燃料を用
いているために、図１の集合体に比べて、平均的な中性
子スペクトルがやわらかく、燃焼初期における可燃性毒
物による反応度抑制効果が大きい。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼期間全般にわたっ
て集合体内の出力分布を平坦化し、余剰反応度も制御す
ることが出来る。
て集合体内の出力分布を平坦化し、余剰反応度も制御す
ることが出来る。
【図１】本発明の一実施例の横断面図。
【図２】第２燃料棒の出力に対する第１燃料棒の出力比
と第２燃料棒の平均富化度に対する第１燃料棒の平均富
化度の比との関係の説明図。
と第２燃料棒の平均富化度に対する第１燃料棒の平均富
化度の比との関係の説明図。
【図３】本発明の第二実施例の説明図。
【図４】従来例を示した横断面図。
１〜５，１０〜１６…ＭＯｘ燃料棒、６，１７…可燃性
毒物入り燃料棒、７…水ロッド、８…ウラン燃料棒、９
…チャンネルボックス。
毒物入り燃料棒、７…水ロッド、８…ウラン燃料棒、９
…チャンネルボックス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9216−2Ｇ Ｇ２１Ｃ 3/30 ＧＤＬ Ｗ
Claims (3)
- 【請求項１】燃料棒を格子状に配列し、最外周を除く領
域に配置された全ての燃料棒にはウラン−プルトニウム
混合酸化物が含まれ、さらに前記燃料棒は可燃性毒物を
含む第１燃料棒と可燃性毒物を含まない第２燃料棒とか
らなり、前記第２燃料棒の核分裂性プルトニウムの平均
富化度に対する前記第１燃料棒の核分裂性プルトニウム
の平均富化度の比Ｒが１≦Ｒ≦２であることを特徴とす
る燃料集合体。 - 【請求項２】請求項１において、前記第１燃料棒のそれ
ぞれの燃料棒の核分裂性プルトニウム富化度が、前記第
２燃料棒の全ての核分裂性プルトニウム富化度と同じ
か、それよりも大きい燃料集合体。 - 【請求項３】請求項１において、前記第１燃料棒の集合
体中で最高富化度の燃料棒に可燃性毒物を含有させた燃
料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053575A JPH06265666A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053575A JPH06265666A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265666A true JPH06265666A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12946636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053575A Pending JPH06265666A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265666A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035320A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Hitachi, Ltd. | Assemblage de combustible mox et coeur de reacteur |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053575A patent/JPH06265666A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035320A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Hitachi, Ltd. | Assemblage de combustible mox et coeur de reacteur |
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