JPH063472A - Fuel assembly - Google Patents

Fuel assembly

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Publication number
JPH063472A
JPH063472A JP4159131A JP15913192A JPH063472A JP H063472 A JPH063472 A JP H063472A JP 4159131 A JP4159131 A JP 4159131A JP 15913192 A JP15913192 A JP 15913192A JP H063472 A JPH063472 A JP H063472A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel assembly
coolant
temperature
assembly
fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP4159131A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Abe
英昭 安部
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4159131A priority Critical patent/JPH063472A/en
Publication of JPH063472A publication Critical patent/JPH063472A/en
Pending legal-status Critical Current

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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

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a fuel assembly which allows the releaf of heat impact by expanding a mixed area of high and low temperature coolants downward in a specified area. CONSTITUTION:A fuel assembly 1 composes a core of a fast breeder employing a liquid metal as coolant. Inside a handling head 4, a rotatable cylinder 14 is provided having an opening which is decentered gradually in one direction upward with respect to the center axis of the fuel assembly 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速増殖炉の燃料集合
体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel assembly for a fast breeder reactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の高速増殖炉の燃料集合体1を図5
をもとに説明する。燃料集合体1の下端には複数個の冷
却材流入口2を有した入口ノズル3が装着され、上端に
はハンドリングヘッド4が装着されている。燃料集合体
1内には燃料棒5が、螺旋状に巻きつけられたワイヤ6
を介し、燃料集合体1内下部に水平に装着された支持板
7により配置されている。
2. Description of the Related Art A conventional fuel assembly 1 for a fast breeder reactor is shown in FIG.
I will explain based on. An inlet nozzle 3 having a plurality of coolant inlets 2 is attached to the lower end of the fuel assembly 1, and a handling head 4 is attached to the upper end. In the fuel assembly 1, a fuel rod 5 and a wire 6 spirally wound.
The support plate 7 is horizontally mounted on the lower part of the fuel assembly 1 via the.

【0003】冷却材は入口ノズル3の冷却材流入口2よ
り流入し、燃料棒5の間の流路8を除熱しながら通って
ハンドリングヘッド4に到り、燃料集合体1上部へと流
出する。燃料集合体1から流出する冷却材は、燃料棒5
の発熱量が大きいために高温になっている。これに対
し、例えば、制御棒集合体15又はブランケット燃料集
合体のような発熱量が小さい集合体から流出する冷却材
は、燃料集合体1から流出する冷却材に比べて低温とな
る。高速増殖炉では消費したプルトニウムより多くのプ
ルトニウムを生産するためでブランケット燃料集合体を
炉内に装荷している。ブランケット燃料集合体は燃料集
合体1とほぼ同じ構造の集合体であるが、減損ウラン
(UO2 )のうちウラン238は中性子を吸収し、数段
の核崩壊を経てプルトニウムになる。ブランケット燃料
集合体は核分裂性のウラン235が0.3% 以下の減損
ウランを使用しているため、プルトニウムの生成が少な
い使用の初期においては入口ノズル3からハンドリング
ヘッド4にいたる間の温度上昇は小さく、入口ノズル3
における温度と近い温度でハンドリングヘッド4からブ
ランケット燃料集合体の上方へ流出する。この低温度の
冷却材はブランケット燃料集合体が装荷された原子炉の
冷却材の出口温度を低下させ、原子炉の熱特性を悪くす
る。
The coolant flows in through the coolant inlet 2 of the inlet nozzle 3, passes through the passage 8 between the fuel rods 5 while removing heat, reaches the handling head 4, and flows out to the upper part of the fuel assembly 1. . The coolant flowing out from the fuel assembly 1 is the fuel rod 5
It is hot due to the large amount of heat it generates. On the other hand, for example, the coolant flowing out of the control rod assembly 15 or the assembly having a small heat generation amount such as the blanket fuel assembly has a lower temperature than the coolant flowing out of the fuel assembly 1. In the fast breeder reactor, blanket fuel assemblies are loaded in the reactor to produce more plutonium than it has consumed. The blanket fuel assembly is an assembly having almost the same structure as the fuel assembly 1, but uranium 238 of the depleted uranium (UO 2 ) absorbs neutrons and undergoes several stages of nuclear decay to become plutonium. Since the blanket fuel assembly uses depleted uranium whose fissionable uranium 235 is 0.3% or less, the temperature rise from the inlet nozzle 3 to the handling head 4 at the early stage of use when the production of plutonium is small. Small, inlet nozzle 3
At a temperature close to the temperature in the above, it flows out of the handling head 4 above the blanket fuel assembly. This low temperature coolant lowers the outlet temperature of the coolant in the reactor loaded with the blanket fuel assemblies, degrading the thermal properties of the reactor.

【0004】炉心上部ではこれらの高温と低温の冷却材
が混合しながら上部構造物9の方へ上昇していく。上部
構造物9は炉心監視のための各種計装機構の支持機能、
および冷却材の整流機能等を有している。整流装置は制
御棒駆動機構用案内管11と、その周りに格子上に配置
された格子板13に支持される整流筒12からなるが、
このような上部構造物9の高温と低温の冷却材にさらさ
れる表面付近では熱衝撃を受けることになり、疲労損傷
が大きくなる。特に、制御棒駆動機構用の案内管11と
格子板13の結合部は熱衝撃による疲労亀裂が発生・進
展しやすくなる。このためインコネル等の耐熱合金で上
部構造物9の表面を覆う方法もあるが原子炉内での使用
実績がなく、製作・加工も難かしいためコストも高くな
る。
At the upper part of the core, these high-temperature and low-temperature coolants are mixed and rise toward the upper structure 9. The upper structure 9 is a supporting function of various instrumentation mechanisms for core monitoring,
It also has the function of rectifying the coolant. The rectifying device includes a control rod drive mechanism guide tube 11 and a rectifying cylinder 12 supported by a lattice plate 13 arranged on the lattice around the guide tube 11.
In the vicinity of the surface of the upper structure 9 which is exposed to the high temperature and low temperature coolants, thermal shock is generated, and fatigue damage increases. In particular, a fatigue crack due to thermal shock is likely to occur and propagate at the joint between the guide tube 11 for the control rod drive mechanism and the lattice plate 13. For this reason, there is a method of covering the surface of the upper structure 9 with a heat-resistant alloy such as Inconel, but there is no record of use in the nuclear reactor and it is difficult to manufacture and process, so the cost becomes high.

【0005】この問題点を解決するために、特願昭63−
109392号明細書に記載の燃料集合体1のラッパ管10に
周方向に分布して孔を設けた構造のものが知られてお
り、孔付近で高温と低温の冷却材の混合が開始される。
In order to solve this problem, Japanese Patent Application No. 63-
A fuel assembly 1 described in the specification of No. 109392 has a structure in which holes are provided in the trumpet tube 10 distributed in the circumferential direction, and mixing of high-temperature and low-temperature coolant is started near the holes. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、燃料集合体と制御棒集合体の流れが主流路から分岐
して途中で混合する状態となり大流量を有する燃料集合
体の流体の一部が、小流量の制御棒集合体等に流れ込む
可能性があり、好ましくない。
In the above-mentioned prior art, the flow of the fuel assembly and the control rod assembly is branched from the main flow path and mixed in the middle, so that a part of the fluid of the fuel assembly having a large flow rate is discharged. However, it may flow into the control rod assembly having a small flow rate, which is not preferable.

【0007】本発明の目的は、高温と低温の冷却材の混
合領域を下方に拡大して熱衝撃を緩和する燃料集合体を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a fuel assembly which expands a mixed region of high-temperature and low-temperature coolant downwards to mitigate thermal shock.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の燃料集合体は液
体金属を冷却材とする高速増殖炉の炉心を構成するもの
であり、ハンドリングヘッドの内側で、上方へいくに従
い燃料集合体の中心軸に対して一方向に偏心していく開
口部を有する、回転可能な円筒を設けた。
The fuel assembly of the present invention constitutes the core of a fast breeder reactor using liquid metal as a coolant, and inside the handling head, the center of the fuel assembly increases as it goes upward. A rotatable cylinder having an opening eccentric to the axis in one direction was provided.

【0009】[0009]

【作用】上記構成の本発明の燃料集合体を使用した炉心
上部の制御棒駆動機構用案内管と格子板の結合部などの
特定部位では、隣接して流出する低温の冷却材との混合
領域が下方に拡大し、炉心上部の冷却材の温度ゆらぎが
抑制される。そのため炉心の上部構造物に対する疲労損
傷が緩和される。
In the specific region such as the joint between the control rod drive mechanism guide tube and the lattice plate in the upper part of the core using the fuel assembly of the present invention having the above-mentioned structure, the mixing region of the low temperature coolant flowing out adjacently Expands downward, suppressing temperature fluctuations in the coolant above the core. Therefore, fatigue damage to the core upper structure is mitigated.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明により構成した燃料集合体1の
縦断面図であり、図2は本発明により構成した燃料集合
体1のハンドリングヘッド4における横断面図である。
ここでハンドリングヘッド4の内側で、上方へいくに従
い燃料集合体1の中心軸に対して一方向に偏心していく
開口部を有する回転可能な円筒を設けている。燃料集合
体1には入口ノズル3の冷却材流入口2より冷却材が流
入し、燃料棒5の間の流路8を通ってハンドリングヘッ
ド4に到り燃料集合体1の上部へ流出する。燃料集合体
1から流出する冷却材は、燃料棒5の発熱量が大きいた
めに高温になっている。これに対し、例えば、制御棒集
合体15やブランケット燃料集合体のような発熱量が小
さい集合体から流出する冷却材は、燃料集合体1から流
出する冷却材に比べて低温となる。炉心上部ではこれら
の高温と低温の冷却材が混合しながら上部構造物9の方
へ上昇していく。図3は従来から用いられている燃料集
合体1から流出する高温の冷却材と隣接する集合体から
流出する低温の冷却材が炉心上部で混合する状態を模式
的に示した図であり、図4は本発明による燃料集合体1
から流出する高温と低温の冷却材が混合する状態を示し
た図である。図4で燃料集合体1のハンドリングヘッド
4に取り付けられた円筒14は、その開口部の上方が隣
接する制御棒集合体15の方向を向くように設置されて
いる。両図中で右下に向かう斜線を施した区域Aは高温
の冷却材が流出する領域を示し、左下に向かう斜線を施
した区域Bは低温の冷却材が流出する領域を示し、点の
区域Cは高温と低温の冷却材が混合している領域を示
す。区域C内の下の部分では高温と低温の冷却材どうし
が乱流状態で揺らいでいるが、上に流れるに従って温度
が均一化して来る。図3に示すように従来から用いられ
ている燃料集合体1では高温と低温の冷却材が充分に混
合されてなく、上部構造物9の冷却材にさらされる表面
付近では厳しい熱衝撃を受けることになる。本発明によ
る燃料集合体1を用いると、ハンドリングヘッド4の偏
心した開口部に沿って冷却材が流出するため、図4に示
すように区域Cの領域が集合体の直上まで拡大して混合
が充分に行われ、制御棒駆動機構用案内管11と格子板
13の結合部の表面付近では熱衝撃が緩和されることに
なる。
1 is a vertical sectional view of a fuel assembly 1 constructed according to the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view of a handling head 4 of the fuel assembly 1 constructed according to the present invention.
Here, inside the handling head 4, there is provided a rotatable cylinder having an opening that is eccentric in one direction with respect to the central axis of the fuel assembly 1 as it goes upward. The coolant flows into the fuel assembly 1 from the coolant inlet port 2 of the inlet nozzle 3, passes through the flow path 8 between the fuel rods 5, reaches the handling head 4, and flows out to the upper part of the fuel assembly 1. The coolant flowing out of the fuel assembly 1 has a high temperature because the calorific value of the fuel rods 5 is large. On the other hand, for example, the coolant flowing out from the control rod assembly 15 or the blanket fuel assembly having a small heat generation amount has a lower temperature than the coolant flowing out of the fuel assembly 1. In the upper part of the core, the high temperature and low temperature coolants are mixed and rise toward the upper structure 9. FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which a high temperature coolant flowing out of a fuel assembly 1 that has been conventionally used and a low temperature coolant flowing out from an adjacent assembly are mixed in an upper portion of the core. 4 is a fuel assembly 1 according to the present invention
It is the figure which showed the state in which the high temperature and low temperature coolant which flowed out from are mixed. The cylinder 14 attached to the handling head 4 of the fuel assembly 1 in FIG. 4 is installed so that the upper part of the opening thereof faces the adjacent control rod assembly 15. In both figures, a shaded area A to the lower right shows an area where the high temperature coolant flows out, and a shaded area B to the bottom left shows an area where the low temperature coolant flows out. C indicates a region where the high temperature and low temperature coolants are mixed. In the lower part of the area C, the high-temperature and low-temperature coolants are fluctuating in a turbulent state, but the temperature becomes uniform as they flow upward. As shown in FIG. 3, in the conventionally used fuel assembly 1, the high-temperature and low-temperature coolants are not sufficiently mixed, and severe thermal shock occurs near the surface of the upper structure 9 exposed to the coolant. become. When the fuel assembly 1 according to the present invention is used, the coolant flows out along the eccentric opening of the handling head 4, so that the region C extends to a position right above the assembly as shown in FIG. Sufficiently performed, the thermal shock is alleviated in the vicinity of the surface of the joint between the control rod drive mechanism guide tube 11 and the lattice plate 13.

【0011】本発明による燃料集合体1では、ハンドリ
ングヘッド4の内側に取り付けられた円筒14の開口部
の向きを任意の方向に設定可能であり、制御棒駆動機構
用案内管11と格子板13の結合部のみならず、炉心の
上部構造物9の任意の部位における熱衝撃が緩和でき
る。
In the fuel assembly 1 according to the present invention, the direction of the opening of the cylinder 14 mounted inside the handling head 4 can be set in any direction, and the guide rod 11 for the control rod drive mechanism and the lattice plate 13 can be set. The thermal shock can be mitigated not only in the joint portion of the above, but also in any portion of the core upper structure 9.

【0012】また、本発明による燃料集合体1はラッパ
管10の側面に孔を空けないため各集合体間で冷却材そ
のものの相互干渉がなく、高精度の設計ができる。また
ハンドリングヘッド4の製作・加工も従来技術により可
能である。
Further, since the fuel assembly 1 according to the present invention has no holes on the side surface of the trumpet tube 10, there is no mutual interference of the coolant itself between the assemblies, and a highly accurate design can be achieved. Further, the manufacturing and processing of the handling head 4 can be performed by the conventional technique.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明の燃料集合体によれば、高温の冷
却材を流出する燃料集合体と、隣接する低温の冷却材を
流出する集合体の冷却材の混合領域が拡大するため、炉
心上部の冷却材の温度揺らぎを抑制でき熱衝撃が緩和さ
れることになるので、上部機構に対する疲労を緩和でき
る。
According to the fuel assembly of the present invention, the mixed region of the fuel assembly that flows out the high-temperature coolant and the coolant of the adjacent assembly that flows out the low-temperature coolant is expanded, so that the reactor core is expanded. Since the temperature fluctuation of the upper coolant can be suppressed and the thermal shock can be mitigated, fatigue to the upper mechanism can be mitigated.

【0014】また、上部構造物の破損を防止することに
より、燃料集合体内への構造物落下による冷却材の流路
閉塞を防ぐことができる。
Further, by preventing the upper structure from being damaged, it is possible to prevent the passage of the coolant from being blocked due to the structure falling into the fuel assembly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の燃料集合体の縦断面図。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の燃料集合体の横断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a fuel assembly according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来から用いられている燃料集合体から流出す
る高温の冷却材と隣接する制御棒集合体から流出する低
温の冷却材が炉心上部で混合する状態を模式的に示した
説明図。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a state in which a high temperature coolant flowing out from a fuel assembly which has been conventionally used and a low temperature coolant flowing out from an adjacent control rod assembly are mixed in the upper part of the core.

【図4】本発明による燃料集合体から流出する高温の冷
却材と隣接する制御棒集合体から流出する低温の冷却材
が炉心上部で混合する状態を模式的に示した説明図。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a state in which a high temperature coolant flowing out of a fuel assembly according to the present invention and a low temperature coolant flowing out of an adjacent control rod assembly are mixed in an upper portion of a core.

【図5】従来の燃料集合体の縦断面図。FIG. 5 is a vertical sectional view of a conventional fuel assembly.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料集合体、2…冷却材流入口、3…入口ノズル、
4…ハンドリングヘッド、5…燃料棒、6…ワイヤ、8
…流路、10…ラッパ管、14…円筒。
1 ... Fuel assembly, 2 ... Coolant inlet, 3 ... Inlet nozzle,
4 ... Handling head, 5 ... Fuel rod, 6 ... Wire, 8
... channel, 10 ... trumpet tube, 14 ... cylinder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】冷却材が内部を下方から上方へと流れる燃
料集合体のハンドリングヘッドの内側において、開口部
が上方へいくに従い前記燃料集合体の中心軸に対して一
方向に偏心していく、回転可能な円筒を有することを特
徴とする燃料集合体。
1. Inside a handling head of a fuel assembly in which a coolant flows upward from below, the opening is eccentric in one direction with respect to the central axis of the fuel assembly as it goes upward. A fuel assembly having a rotatable cylinder.
JP4159131A 1992-06-18 1992-06-18 Fuel assembly Pending JPH063472A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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