JPH0636047B2 - 原子炉用燃料集合体 - Google Patents
原子炉用燃料集合体Info
- Publication number
- JPH0636047B2 JPH0636047B2 JP63220090A JP22009088A JPH0636047B2 JP H0636047 B2 JPH0636047 B2 JP H0636047B2 JP 63220090 A JP63220090 A JP 63220090A JP 22009088 A JP22009088 A JP 22009088A JP H0636047 B2 JPH0636047 B2 JP H0636047B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- fuel rods
- nuclear
- uranium
- burnable poison
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、高燃焼度および長期連続運転における燃料
の初期の余剰反応度および出力ピーキングを抑制できる
ようにした、原子炉用クラスタ型燃料集合体に関するも
のである。
の初期の余剰反応度および出力ピーキングを抑制できる
ようにした、原子炉用クラスタ型燃料集合体に関するも
のである。
＜従来の技術＞ 原子炉用燃料集合体においてバーナブルポイズンを利用
するものとして、例えば実開昭58-186496 号公報で提案
されている。この燃料集合体は、核燃料物質としてプル
トニウム−ウラン混合酸化物を使用した多数の核燃料棒
の同心円周上に多層配設した圧力管型原子炉用のクラス
タ型燃料集合体において、燃料配列上、中間層に位置す
る核燃料棒のうちの複数本を、バーナブルポイズン入り
濃縮ウラン酸化物燃料棒とし、このバーナブルポイズン
入り核燃料棒を略均一分布状態で配設してなるものであ
る。かような燃料集合体によれば、高燃焼度を目指す場
合に、局所ピーキングをあまり悪化させずに、また炉心
特性に大きな影響を与えずに出力ミスマツチを燃料交換
後の必要な期間抑制することができる。
するものとして、例えば実開昭58-186496 号公報で提案
されている。この燃料集合体は、核燃料物質としてプル
トニウム−ウラン混合酸化物を使用した多数の核燃料棒
の同心円周上に多層配設した圧力管型原子炉用のクラス
タ型燃料集合体において、燃料配列上、中間層に位置す
る核燃料棒のうちの複数本を、バーナブルポイズン入り
濃縮ウラン酸化物燃料棒とし、このバーナブルポイズン
入り核燃料棒を略均一分布状態で配設してなるものであ
る。かような燃料集合体によれば、高燃焼度を目指す場
合に、局所ピーキングをあまり悪化させずに、また炉心
特性に大きな影響を与えずに出力ミスマツチを燃料交換
後の必要な期間抑制することができる。
＜発明が解決しようとする課題＞ 上記の従来技術においてはバーナブルポイズンを濃縮ウ
ラン酸化物に添加した燃料棒を使用しているため、余剰
反応の抑制効果は大きいが、バーナブルポイズンの消滅
が速いため、余剰反応抑制効果の持続性に問題があっ
た。
ラン酸化物に添加した燃料棒を使用しているため、余剰
反応の抑制効果は大きいが、バーナブルポイズンの消滅
が速いため、余剰反応抑制効果の持続性に問題があっ
た。
しかしながら、高燃焼度および１２ヶ月〜１８ヶ月とい
った長期連続運転を目標とする場合には、燃料の初期の
余剰反応度および出力ピーキングの抑制効果が大きく、
しかもこれらの抑制効果が核的および熱的制限条件を満
足するように長期間持続することが要求される。
った長期連続運転を目標とする場合には、燃料の初期の
余剰反応度および出力ピーキングの抑制効果が大きく、
しかもこれらの抑制効果が核的および熱的制限条件を満
足するように長期間持続することが要求される。
そこでこの発明は、高燃焼度および長期連続運転に必要
な初期の余剰反応度および出力キーピングの抑制効果が
大きく、しかもこれら抑制効果が持続できるような燃料
集合体を提供することを目的としてなされたものであ
る。
な初期の余剰反応度および出力キーピングの抑制効果が
大きく、しかもこれら抑制効果が持続できるような燃料
集合体を提供することを目的としてなされたものであ
る。
＜課題を解決するための手段＞ すなわちこの発明は、核燃料物質として濃縮ウラン酸化
物またはプルトニウム−ウラン混合酸化物を使用した多
数の核燃料棒を同心円周上に多層配設した原子炉用のク
ラスタ型燃料集合体において、核燃料棒のうちの複数本
を、バーナブルポイズン入り濃縮ウラン酸化物燃料棒お
よびバーナブルポイズン入りプルトニウム−ウラン混合
酸化物燃料棒として混入配置せしめたことを特徴とする
原子炉用燃料集合体である。
物またはプルトニウム−ウラン混合酸化物を使用した多
数の核燃料棒を同心円周上に多層配設した原子炉用のク
ラスタ型燃料集合体において、核燃料棒のうちの複数本
を、バーナブルポイズン入り濃縮ウラン酸化物燃料棒お
よびバーナブルポイズン入りプルトニウム−ウラン混合
酸化物燃料棒として混入配置せしめたことを特徴とする
原子炉用燃料集合体である。
この発明の好ましい実施態様においては、同心円周上の
中間層に位置する核燃料棒のうちの複数本を、バーナブ
ルポイズン入り濃縮ウラン酸化物燃料棒およびバーナブ
ルポイズン入りプルトニウム−ウラン混合酸化物燃料棒
として、これらバーナブルポイズン入り燃料棒を略均一
分布状態で配設する。あるいはまた、同心円周上の内層
に位置する核燃料棒のうちの複数本をバーナブルポイズ
ン入り濃縮ウラン酸化物燃料棒とし、中間層に位置する
核燃料棒のうちの複数本をバーナブルポイズン入りプル
トニウム−ウラン混合酸化物燃料棒として配設すること
もできる。
中間層に位置する核燃料棒のうちの複数本を、バーナブ
ルポイズン入り濃縮ウラン酸化物燃料棒およびバーナブ
ルポイズン入りプルトニウム−ウラン混合酸化物燃料棒
として、これらバーナブルポイズン入り燃料棒を略均一
分布状態で配設する。あるいはまた、同心円周上の内層
に位置する核燃料棒のうちの複数本をバーナブルポイズ
ン入り濃縮ウラン酸化物燃料棒とし、中間層に位置する
核燃料棒のうちの複数本をバーナブルポイズン入りプル
トニウム−ウラン混合酸化物燃料棒として配設すること
もできる。
＜作用＞ プルトニウムには同位体として238Ｐｕ， 239Ｐｕ，
240Ｐｕ， 241Ｐｕ， 242Ｐｕ等があり、これら同位体
は異なるエネルギー依存の中性子吸収断面積をもつ。こ
のうち核分裂に寄与する 239Ｐｕおよび 241Ｐｕは、第
１図及び第２図からわかるように、 235Ｕの中性子吸収
断面積より大きく、中性子エネルギー 0.025ｅＶ近傍で
239Ｐｕは235Ｕの１．５倍、241Ｐｕは235Ｕの２．０倍
となる。また 239Ｐｕおよび 241Ｐｕは、中性子エネル
ギー0.3ｅＶ近傍で大きな共鳴吸収断面積を持つ。
240Ｐｕ， 241Ｐｕ， 242Ｐｕ等があり、これら同位体
は異なるエネルギー依存の中性子吸収断面積をもつ。こ
のうち核分裂に寄与する 239Ｐｕおよび 241Ｐｕは、第
１図及び第２図からわかるように、 235Ｕの中性子吸収
断面積より大きく、中性子エネルギー 0.025ｅＶ近傍で
239Ｐｕは235Ｕの１．５倍、241Ｐｕは235Ｕの２．０倍
となる。また 239Ｐｕおよび 241Ｐｕは、中性子エネル
ギー0.3ｅＶ近傍で大きな共鳴吸収断面積を持つ。
このためフルトニウム−ウラン混合酸化物を使用した核
燃料棒（以下ＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒という）は、濃縮
ウラン酸化物を使用した核燃料棒（以下ＵＯ２燃料棒と
いう）に比べて燃料棒内の中性子自己遮蔽効果が大き
く、燃料棒内での中性子束低下は大きくなる。したがっ
て、ＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒にバーナブルポイズンを添
加して出力ピーキングや余剰反応度を抑制しようとする
場合は、ＵＯ２燃料棒にバーナブルポイズンを添加して
使用した場合に比べて、初期の反応抑制効果が小さく、
かつ燃焼によるバーナブルポイズンの消滅効果が小さい
ため、出力ピーキングの変化が小さいことになる。
燃料棒（以下ＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒という）は、濃縮
ウラン酸化物を使用した核燃料棒（以下ＵＯ２燃料棒と
いう）に比べて燃料棒内の中性子自己遮蔽効果が大き
く、燃料棒内での中性子束低下は大きくなる。したがっ
て、ＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒にバーナブルポイズンを添
加して出力ピーキングや余剰反応度を抑制しようとする
場合は、ＵＯ２燃料棒にバーナブルポイズンを添加して
使用した場合に比べて、初期の反応抑制効果が小さく、
かつ燃焼によるバーナブルポイズンの消滅効果が小さい
ため、出力ピーキングの変化が小さいことになる。
余剰反応度および出力ピーキングの抑制効果の特性が異
なるバーナブルポイズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒お
よびバーナブルポイズン入りＵＯ２入り燃料棒を、燃料
集合体内の燃料棒として混入配置せしめれば、バーナブ
ルポイズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒だけを混入配置
した場合の変化と、バーナブルポイズン入りＵＯ２燃料
棒だけを混入配置した場合の変化との中間を示し、初期
の余剰反応度および出力ピーキングの抑制効果が大き
く、かつこれらの抑制効果が長期間持続することにな
る。
なるバーナブルポイズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒お
よびバーナブルポイズン入りＵＯ２入り燃料棒を、燃料
集合体内の燃料棒として混入配置せしめれば、バーナブ
ルポイズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒だけを混入配置
した場合の変化と、バーナブルポイズン入りＵＯ２燃料
棒だけを混入配置した場合の変化との中間を示し、初期
の余剰反応度および出力ピーキングの抑制効果が大き
く、かつこれらの抑制効果が長期間持続することにな
る。
＜実施例＞ 以下に図面に示す実施例を参照してこの発明をさらに説
明する。第３図から第８図までの各図中において、同じ
要素には同じ参照番号を付すことにより説明を省略す
る。
明する。第３図から第８図までの各図中において、同じ
要素には同じ参照番号を付すことにより説明を省略す
る。
第３図は３６本の燃料棒を同心円周上に配設した原子炉
用燃料集合体であり、カランドリア管１および圧力管２
の二重管の中に、天然ウランに平均約 2.5wt％核分裂性
Ｐｕを富化したＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒または約 2.8wt
濃縮のＵＯ２燃料棒３が内層、中間層および外層として
配列されている。この実施例においては、中間層に約
0.5wt％の酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒４と約 0.
8wt％の酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒
５が一本置きに配置されている。なお、図中番号６は中
心支持管を示す。
用燃料集合体であり、カランドリア管１および圧力管２
の二重管の中に、天然ウランに平均約 2.5wt％核分裂性
Ｐｕを富化したＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒または約 2.8wt
濃縮のＵＯ２燃料棒３が内層、中間層および外層として
配列されている。この実施例においては、中間層に約
0.5wt％の酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒４と約 0.
8wt％の酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒
５が一本置きに配置されている。なお、図中番号６は中
心支持管を示す。
バーナブルポイズンとしては、上記した酸化ガドリニウ
ム（Ｇｄ２Ｏ３）をはじめとして、ホウ素（Ｂ）やカド
ミウム（Ｃｄ）等の従来から用いられているバーナブル
ポイズンがこの発明でも使用できる。
ム（Ｇｄ２Ｏ３）をはじめとして、ホウ素（Ｂ）やカド
ミウム（Ｃｄ）等の従来から用いられているバーナブル
ポイズンがこの発明でも使用できる。
この第３図の配置の燃料集合体における実効増倍率の燃
焼に伴う変化を、酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒だ
けを混入配置した場合と、酸化ガドリニウム入りＰｕＯ
２−ＵＯ２燃料棒だけを混入配置した場合と比較して第
９図に示す。第９図のグラフは、酸化ガドリニウム入り
ＵＯ２燃料棒と酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２
燃料棒とを１つの燃料集合体に混入配置させたこの発明
の場合の実効増倍率の燃焼に伴う変化（実線）は、酸化
ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒だけを混入配置した場合
の変化（２点鎖線）と、酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２
−ＵＯ２燃料棒だけを混入配置した場合の変化（１点鎖
線）との中間を示す。このことは、初期の余剰反応度を
抑制でき、かつ長期連続運転に対応して持続的に余剰反
応度の抑制ができることを示している。また、これに対
応して出力ピーキングの抑制が可能となる。
焼に伴う変化を、酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒だ
けを混入配置した場合と、酸化ガドリニウム入りＰｕＯ
２−ＵＯ２燃料棒だけを混入配置した場合と比較して第
９図に示す。第９図のグラフは、酸化ガドリニウム入り
ＵＯ２燃料棒と酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２
燃料棒とを１つの燃料集合体に混入配置させたこの発明
の場合の実効増倍率の燃焼に伴う変化（実線）は、酸化
ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒だけを混入配置した場合
の変化（２点鎖線）と、酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２
−ＵＯ２燃料棒だけを混入配置した場合の変化（１点鎖
線）との中間を示す。このことは、初期の余剰反応度を
抑制でき、かつ長期連続運転に対応して持続的に余剰反
応度の抑制ができることを示している。また、これに対
応して出力ピーキングの抑制が可能となる。
第４図は、５４本の燃料棒を配設してなる燃料集合体に
おいて、中間層に酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒４
と酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒５とを
２本置きに混入配置した実施例を示す。
おいて、中間層に酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒４
と酸化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒５とを
２本置きに混入配置した実施例を示す。
第５図、第６図、第７図および第８図は、いずれも内層
に酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒４を、中間層に酸
化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒５をそれぞ
れ混入配置した実施例を示す。
に酸化ガドリニウム入りＵＯ２燃料棒４を、中間層に酸
化ガドリニウム入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒５をそれぞ
れ混入配置した実施例を示す。
バーナブルポイズン入りＵＯ２燃料棒４とバーナブルポ
イズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒５とは必ずしも同数
本混入させる必要はないが、それぞれできるだけ均一分
布状態となるように略等間隔で規則正しく配置すること
が望ましい。
イズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒５とは必ずしも同数
本混入させる必要はないが、それぞれできるだけ均一分
布状態となるように略等間隔で規則正しく配置すること
が望ましい。
＜発明の効果＞ 以上の説明からわかるようにこの発明によれば、核燃料
物質として濃縮ウラン酸化物またはプルトニウム−ウラ
ン混合酸化物を使用した多数の核燃料棒を多層配設した
原子炉用燃料集合体において、核燃料棒のうちの複数本
を、バーナブルポイズン入りＵＯ２燃料棒およびバーナ
ブルポイズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒として混入配
置せしめることによって、高燃焼度および長期連続運転
に必要な、初期の余剰反応度および出力ピーキングの抑
制効果が大きく、かつこれらの抑制が核的および熱的制
限条件を満足するように長期に持続できる特性を持つ燃
料集合体を提供することができる。
物質として濃縮ウラン酸化物またはプルトニウム−ウラ
ン混合酸化物を使用した多数の核燃料棒を多層配設した
原子炉用燃料集合体において、核燃料棒のうちの複数本
を、バーナブルポイズン入りＵＯ２燃料棒およびバーナ
ブルポイズン入りＰｕＯ２−ＵＯ２燃料棒として混入配
置せしめることによって、高燃焼度および長期連続運転
に必要な、初期の余剰反応度および出力ピーキングの抑
制効果が大きく、かつこれらの抑制が核的および熱的制
限条件を満足するように長期に持続できる特性を持つ燃
料集合体を提供することができる。
第１図および第２図はウランおよびプルトニウムの各種
同位体の中性子吸収断面積を示すグラフ； 第３図、第４図、第５図、第６図、第７図および第８図
はこの発明の各種実施例を示す断面図； 第９図は第３図に示したこの発明の燃料集合体の実効増
倍率の燃焼に伴う変化を示すグラフである。 １……カランドリア管、２……圧力管、３……濃縮ウラ
ン酸化物燃料棒またはプルトニウム−ウラン混合酸化物
燃料棒、４……バーナブルポイズン入り濃縮ウラン酸化
物燃料棒、５……バーナブルポイズン入りプルトニウム
−ウラン混合酸化物燃料棒。
同位体の中性子吸収断面積を示すグラフ； 第３図、第４図、第５図、第６図、第７図および第８図
はこの発明の各種実施例を示す断面図； 第９図は第３図に示したこの発明の燃料集合体の実効増
倍率の燃焼に伴う変化を示すグラフである。 １……カランドリア管、２……圧力管、３……濃縮ウラ
ン酸化物燃料棒またはプルトニウム−ウラン混合酸化物
燃料棒、４……バーナブルポイズン入り濃縮ウラン酸化
物燃料棒、５……バーナブルポイズン入りプルトニウム
−ウラン混合酸化物燃料棒。
Claims (4)
- 【請求項１】核燃料物質として濃縮ウラン酸化物または
プルトニウム−ウラン混合酸化物を使用した多数の核燃
料棒を同心円周上に多層配設した原子炉用のクラスタ型
燃料集合体において、核燃料棒のうちの複数本を、バー
ナブルポイズン入り濃縮ウラン酸化物燃料棒およびバー
ナブルポイズン入りプルトニウム−ウラン混合酸化物燃
料棒として混入配置せしめたことを特徴とする原子炉用
燃料集合体。 - 【請求項２】同心円周上の中間層に位置する核燃料棒の
うちの複数本を、バーナブルポイズン入り濃縮ウラン酸
化物燃料棒およびバーナブルポイズン入りプルトニウム
−ウラン混合酸化物燃料棒として、これらバーナブルポ
イズン入り燃料棒を略均一分布状態で配設したことを特
徴とする請求項１記載の燃料集合体。 - 【請求項３】同心円周上の内層に位置する核燃料棒のう
ちの複数本をバーナブルポイズン入り濃縮ウラン酸化物
燃料棒とし、中間層に位置する核燃料棒のうちの複数本
をバーナブルポイズン入りプルトニウム−ウラン混合酸
化物燃料棒として配設したことを特徴とする請求項１記
載の燃料集合体。 - 【請求項４】バーナブルポイズンはＧｄ２Ｏ３，Ｂまた
はＣｄから選ばれることを特徴とする請求項１、２また
は３記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220090A JPH0636047B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 原子炉用燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220090A JPH0636047B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 原子炉用燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267991A JPH0267991A (ja) | 1990-03-07 |
| JPH0636047B2 true JPH0636047B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=16745770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63220090A Expired - Lifetime JPH0636047B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 原子炉用燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636047B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07128471A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Hitachi Ltd | 燃料集合体の製造方法 |
| GB9511396D0 (en) * | 1995-06-06 | 1995-08-02 | British Nuclear Fuels Plc | Chemical complexes |
| GB9515966D0 (en) * | 1995-08-03 | 1995-10-04 | British Nuclear Fuels Plc | Nuclear fuel pellets |
| GB9620569D0 (en) * | 1996-10-02 | 1996-11-20 | British Nuclear Fuels Plc | Improvements in and relating to fuels |
| JP4863917B2 (ja) * | 2007-04-04 | 2012-01-25 | 三洋電機株式会社 | ドライクリーニング装置 |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP63220090A patent/JPH0636047B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0267991A (ja) | 1990-03-07 |
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