JPH06342090A - 燃料棒 - Google Patents
燃料棒Info
- Publication number
- JPH06342090A JPH06342090A JP5165864A JP16586493A JPH06342090A JP H06342090 A JPH06342090 A JP H06342090A JP 5165864 A JP5165864 A JP 5165864A JP 16586493 A JP16586493 A JP 16586493A JP H06342090 A JPH06342090 A JP H06342090A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- pellet
- pellets
- fuel rod
- cylindrical
- 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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Classifications
-
- 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】 現行の燃料棒では高燃焼度化を図ろうとする
と、ガス状核分裂生成物が増えるため燃料棒の内圧が上
昇する。この内圧上昇を緩和することが目的である。 【構成】 現行の燃料棒は円柱型のウラン燃料ペレット
が、上・下部も中央部にも用いられているのを、上・下
部または／および支持格子部に使用する燃料ペレットを
円柱型から中空の円筒型に変更して、プレナム部の体積
を増加させて、高燃焼度化による燃料棒の内圧上昇を緩
和すると共に、ウラン燃料の装荷量節減にも役立てるよ
うにした。
と、ガス状核分裂生成物が増えるため燃料棒の内圧が上
昇する。この内圧上昇を緩和することが目的である。 【構成】 現行の燃料棒は円柱型のウラン燃料ペレット
が、上・下部も中央部にも用いられているのを、上・下
部または／および支持格子部に使用する燃料ペレットを
円柱型から中空の円筒型に変更して、プレナム部の体積
を増加させて、高燃焼度化による燃料棒の内圧上昇を緩
和すると共に、ウラン燃料の装荷量節減にも役立てるよ
うにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電用原子炉に使用す
る燃料集合体を構成する燃料棒の燃料ペレットの形状お
よび構成の改良に関するものである。
る燃料集合体を構成する燃料棒の燃料ペレットの形状お
よび構成の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現行の発電用原子炉の燃料棒では、燃料
ペレットの外径は同一であって原子炉運転中は炉心内の
中性子束分布は均一でなく、図２に示すように上・下部
や支持格子部で小さく、中央部で大きい。このため燃料
棒の燃料の消費量は均一でなく、上・下部や支持格子部
で少なく、中央部で多い。従って燃料の寿命末期でも上
・下部には使用可能な燃料が存在している。
ペレットの外径は同一であって原子炉運転中は炉心内の
中性子束分布は均一でなく、図２に示すように上・下部
や支持格子部で小さく、中央部で大きい。このため燃料
棒の燃料の消費量は均一でなく、上・下部や支持格子部
で少なく、中央部で多い。従って燃料の寿命末期でも上
・下部には使用可能な燃料が存在している。
【０００３】一方、燃料有効使用の観点から高燃焼度化
が考えられているが、この手段では従来よりも多量のガ
ス状核分裂生成物が、燃料棒内に蓄積されることにな
る。これにより燃料棒内の圧力が特に燃料の寿命末期に
おいて、より上昇する。なお、ＭＯＸ燃料では内圧基準
のクリアがネックとなり、高燃焼度化が難しいと云われ
ている。なお、ＭＯＸとは混合酸化物で（Ｐｕ，Ｕ）Ｏ
２のことである。
が考えられているが、この手段では従来よりも多量のガ
ス状核分裂生成物が、燃料棒内に蓄積されることにな
る。これにより燃料棒内の圧力が特に燃料の寿命末期に
おいて、より上昇する。なお、ＭＯＸ燃料では内圧基準
のクリアがネックとなり、高燃焼度化が難しいと云われ
ている。なお、ＭＯＸとは混合酸化物で（Ｐｕ，Ｕ）Ｏ
２のことである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、燃料
の高燃焼度化を図ろうとすると、上述のように従来より
も多量のガス状核分裂生成物が燃料棒内に蓄積されて燃
料棒内の圧力が一層増加する。これを緩和するような構
造の燃料棒を提供することを目的とするものである。
の高燃焼度化を図ろうとすると、上述のように従来より
も多量のガス状核分裂生成物が燃料棒内に蓄積されて燃
料棒内の圧力が一層増加する。これを緩和するような構
造の燃料棒を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するためになされたもので、燃料棒の上・下部を燃料
ペレットスタック全長のそれぞれ１０〜２０％の長さの
範囲または／および支持格子部の燃料ペレットスタック
長の範囲に装填する燃料ペレットを円筒型ペレットと
し、残余の燃料ペレットは円柱型ペレットとより成る構
造にして課題の解決を実現した。
成するためになされたもので、燃料棒の上・下部を燃料
ペレットスタック全長のそれぞれ１０〜２０％の長さの
範囲または／および支持格子部の燃料ペレットスタック
長の範囲に装填する燃料ペレットを円筒型ペレットと
し、残余の燃料ペレットは円柱型ペレットとより成る構
造にして課題の解決を実現した。
【０００６】
【作用】円筒型ペレットを使用するスタック部があるこ
とによって燃料棒の上・下部プレナム部が増加するた
め、高燃焼度化により生ずる内圧の増加を緩和する。
とによって燃料棒の上・下部プレナム部が増加するた
め、高燃焼度化により生ずる内圧の増加を緩和する。
【０００７】
【実施例】図１に本発明に係る燃料棒の実施例を示して
説明する。同図において、１は燃料被覆管，２は円筒型
燃料ペレット，３は円柱型燃料ペレット，４は上部端
栓，５は下部端栓，６はプレナムスプリングで、円筒型
燃料ペレット２を装填する部分は、ペレットのウラン残
存量を考慮して、図示するようにペレットスタックの上
・下部のそれぞれ１０〜２０％の範囲とする。円筒型ペ
レットの形状としては、従来の円柱型ペレットとその外
径および高さを同一とし、中空部分を設けたことが変更
した点である。このようなペレットの製造には既に国内
の燃料成型加工メーカーにおいて実績があるので問題は
ない。また、円筒型ペレットの核的特性についても国家
プロジェクト等で実験炉照射が終了しており、特に問題
ないことが確認されている。本実施例について更に説明
を加える。燃料棒約４０００ｍｍ内の約３６００ｍｍの
ペレットスタック長のうち上部２００ｍｍ，下部２００
ｍｍ，支持格子部５０ｍｍ×７を円筒型ペレット（中空
部はペレットの２０％体積）とすると、スタック全長の
うち、円筒型ペレット長は約２０％である。これにより
燃料棒内の自由空間は約３０％増加するため、燃料棒内
部の圧力は従来の約７８％となる。一方、０．２×０．
８＋（１−０．２）×１．０＝０．９６で、燃料の装填
量は４％減となり、原子炉が同じ出力レベルを維持しよ
うとするとピーク出力密度（線密度）およびピーク燃料
棒燃焼度が増加する可能性がある。しかし本発明では、
出力の低い部分へ中空ペレットを採用しているため、燃
料棒燃焼度、線出力の増加を以下の理由で緩和できる。
ペレット内の出力分布、スタック全長の出力分布が均一
ならば中空ペレットにより当該燃料棒のウラン装荷量が
４％減ったとすると、当該燃料棒の出力も４％低下す
る。しかし、（１）ペレット内の出力はペレット外周に
片寄っているため、出力の低い中央部の中空化による出
力低下割合は小さい。さらに、（２）燃料棒全体のう
ち、もともと出力分担の小さいペレットスタックの上，
下の部分を中空ペレットとしているため、燃料棒全体と
しての燃焼度，出力に与える影響が小さい。また、
（３）中空化した部分は２３８Ｕによる中性子吸収が減
るためスペクトルがやわらかくなり、反応度を押し上げ
る方向に働くため装荷量が減った割には出力低下量は小
さくなる。計算によれば（１）と（２）の効果により、
出力への影響は約３％の増加で済む。従って燃料棒平均
燃焼度はウラン装荷量が４％減ることにより４％増加す
るが、ピーク燃料棒燃焼度は３％程度の増加に抑えられ
る。さらに（３）の中性子エネルギースペクトルの軟化
による中空部分の反応度上昇効果を考慮すると、ウラン
装荷量が４％減ってもピーク燃焼度および出力に与える
影響は３％未満であるといえる。なお、上・下部での自
由空間増加のため、円筒型ペレットではなく、外径を小
さくしたペレットとすることもできるが、この場合に
は、ペレットと燃料被覆管の間隙が大きくなり、熱伝導
率が低下してペレットの温度が高くなるので好ましくな
い。
説明する。同図において、１は燃料被覆管，２は円筒型
燃料ペレット，３は円柱型燃料ペレット，４は上部端
栓，５は下部端栓，６はプレナムスプリングで、円筒型
燃料ペレット２を装填する部分は、ペレットのウラン残
存量を考慮して、図示するようにペレットスタックの上
・下部のそれぞれ１０〜２０％の範囲とする。円筒型ペ
レットの形状としては、従来の円柱型ペレットとその外
径および高さを同一とし、中空部分を設けたことが変更
した点である。このようなペレットの製造には既に国内
の燃料成型加工メーカーにおいて実績があるので問題は
ない。また、円筒型ペレットの核的特性についても国家
プロジェクト等で実験炉照射が終了しており、特に問題
ないことが確認されている。本実施例について更に説明
を加える。燃料棒約４０００ｍｍ内の約３６００ｍｍの
ペレットスタック長のうち上部２００ｍｍ，下部２００
ｍｍ，支持格子部５０ｍｍ×７を円筒型ペレット（中空
部はペレットの２０％体積）とすると、スタック全長の
うち、円筒型ペレット長は約２０％である。これにより
燃料棒内の自由空間は約３０％増加するため、燃料棒内
部の圧力は従来の約７８％となる。一方、０．２×０．
８＋（１−０．２）×１．０＝０．９６で、燃料の装填
量は４％減となり、原子炉が同じ出力レベルを維持しよ
うとするとピーク出力密度（線密度）およびピーク燃料
棒燃焼度が増加する可能性がある。しかし本発明では、
出力の低い部分へ中空ペレットを採用しているため、燃
料棒燃焼度、線出力の増加を以下の理由で緩和できる。
ペレット内の出力分布、スタック全長の出力分布が均一
ならば中空ペレットにより当該燃料棒のウラン装荷量が
４％減ったとすると、当該燃料棒の出力も４％低下す
る。しかし、（１）ペレット内の出力はペレット外周に
片寄っているため、出力の低い中央部の中空化による出
力低下割合は小さい。さらに、（２）燃料棒全体のう
ち、もともと出力分担の小さいペレットスタックの上，
下の部分を中空ペレットとしているため、燃料棒全体と
しての燃焼度，出力に与える影響が小さい。また、
（３）中空化した部分は２３８Ｕによる中性子吸収が減
るためスペクトルがやわらかくなり、反応度を押し上げ
る方向に働くため装荷量が減った割には出力低下量は小
さくなる。計算によれば（１）と（２）の効果により、
出力への影響は約３％の増加で済む。従って燃料棒平均
燃焼度はウラン装荷量が４％減ることにより４％増加す
るが、ピーク燃料棒燃焼度は３％程度の増加に抑えられ
る。さらに（３）の中性子エネルギースペクトルの軟化
による中空部分の反応度上昇効果を考慮すると、ウラン
装荷量が４％減ってもピーク燃焼度および出力に与える
影響は３％未満であるといえる。なお、上・下部での自
由空間増加のため、円筒型ペレットではなく、外径を小
さくしたペレットとすることもできるが、この場合に
は、ペレットと燃料被覆管の間隙が大きくなり、熱伝導
率が低下してペレットの温度が高くなるので好ましくな
い。
【０００８】
【発明の効果】本発明の効果は、円柱型燃料ペレット
を、燃料棒の上・下部でペレットスタック全長のそれぞ
れ２０％ずつ、および支持格子部で約３５０ｍｍほど円
筒型燃料ペレットに変えて使用すると、 （１）燃料捧の内圧低下（高燃焼時）が図れる。 （２）ウラン燃料の装荷量を約４％近く節約できる。 （３）燃料棒内のウラン燃料の消費が均等化する。 （４）燃料棒の上・下端の出力低下により、炉心方向へ
の中性子の洩れが小さくなり、中性子経済の向上につな
がる。 等である。
を、燃料棒の上・下部でペレットスタック全長のそれぞ
れ２０％ずつ、および支持格子部で約３５０ｍｍほど円
筒型燃料ペレットに変えて使用すると、 （１）燃料捧の内圧低下（高燃焼時）が図れる。 （２）ウラン燃料の装荷量を約４％近く節約できる。 （３）燃料棒内のウラン燃料の消費が均等化する。 （４）燃料棒の上・下端の出力低下により、炉心方向へ
の中性子の洩れが小さくなり、中性子経済の向上につな
がる。 等である。
【図１】本発明に係る燃料棒の実施例説明図（軸方向断
面図）である。
面図）である。
【図２】運転中の発電用原子炉の典型的出力分布図であ
る。
る。
１ 燃料被覆管 ２ 円筒型燃料ペレット ３ 円柱型燃料ペレット ４ 上部端栓 ５ 下部端栓 ６ プレナムスプリング
Claims (1)
- 【請求項１】 発電用原子炉の燃料集合体を構成する燃
料棒において、該燃料棒の上・下部を燃料ペレットスタ
ック全長のそれぞれ１０〜２０％の長さの範囲または／
および支持格子部の燃料ペレットスタック長の範囲に装
填する燃料ペレットを円筒型ペレットとし、残余の燃料
ペレットは円柱型ペレットより成ることを特徴とする燃
料捧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165864A JPH06342090A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 燃料棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165864A JPH06342090A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 燃料棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342090A true JPH06342090A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15820439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5165864A Pending JPH06342090A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 燃料棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06342090A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012505369A (ja) * | 2008-08-26 | 2012-03-01 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 混合酸化物燃料集合体 |
| JP2021117211A (ja) * | 2020-01-29 | 2021-08-10 | 三菱重工業株式会社 | 燃料棒内圧判定線の設定方法、等価フィッサイル式の設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置、等価フィッサイル式の設定装置、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムおよび等価フィッサイル式の設定プログラム |
| US20220375632A1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Westinghouse Electric Company Llc | Variable fuel rod diameter |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6046485A (ja) * | 1983-08-25 | 1985-03-13 | 株式会社東芝 | 燃料棒 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5165864A patent/JPH06342090A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6046485A (ja) * | 1983-08-25 | 1985-03-13 | 株式会社東芝 | 燃料棒 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012505369A (ja) * | 2008-08-26 | 2012-03-01 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 混合酸化物燃料集合体 |
| JP2021117211A (ja) * | 2020-01-29 | 2021-08-10 | 三菱重工業株式会社 | 燃料棒内圧判定線の設定方法、等価フィッサイル式の設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定方法、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定装置、等価フィッサイル式の設定装置、ＭＯＸ燃料のＰｕ含有率設定プログラムおよび等価フィッサイル式の設定プログラム |
| US20220375632A1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Westinghouse Electric Company Llc | Variable fuel rod diameter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980303 |