JPH0650353B2 - 原子炉燃料装荷方法 - Google Patents
原子炉燃料装荷方法Info
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- JPH0650353B2 JPH0650353B2 JP61161191A JP16119186A JPH0650353B2 JP H0650353 B2 JPH0650353 B2 JP H0650353B2 JP 61161191 A JP61161191 A JP 61161191A JP 16119186 A JP16119186 A JP 16119186A JP H0650353 B2 JPH0650353 B2 JP H0650353B2
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- 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ウラン燃料とウラン・プルトニウム混合酸化
物燃料（以下、ＭＯＸ燃料という）とを、炉心内に装荷
する原子炉の燃料装荷方法に関する。
物燃料（以下、ＭＯＸ燃料という）とを、炉心内に装荷
する原子炉の燃料装荷方法に関する。
（従来の技術） 一般に、軽水炉では天然ウランを濃縮した濃縮ウランを
燃料として使用している。そして、軽水炉の炉心は、こ
の濃縮ウラン等を内蔵した多数体の燃料集合体を装荷し
て構成されており、一定期間の運転の後、燃焼が進み反
応度の低下した燃料集合体の一部が未燃焼の新燃料集合
体と交換される。この一定期間の運転と燃料交換とをサ
イクリックに何度も行うため、炉心には炉心滞在期間の
異なる燃料集合体が混在している。
燃料として使用している。そして、軽水炉の炉心は、こ
の濃縮ウラン等を内蔵した多数体の燃料集合体を装荷し
て構成されており、一定期間の運転の後、燃焼が進み反
応度の低下した燃料集合体の一部が未燃焼の新燃料集合
体と交換される。この一定期間の運転と燃料交換とをサ
イクリックに何度も行うため、炉心には炉心滞在期間の
異なる燃料集合体が混在している。
第５図は濃縮ウランを燃料とした長尺な燃料集合体２１
の横断面を示している。この燃料集合体２１は、数種類
の濃縮度の異なる長尺な燃料棒２２，２２…を、８×８
の正方格子状に束ねて、長尺なチャンネルボックス２３
内に内装して形成されている。炉心内においては、制御
棒２４によって燃料集合体２１の燃焼度の調整が行なわ
れる。図中、各燃料棒２２内に示した１〜５の番号およ
びＧの文字は、各燃料棒２２のウランの濃縮度を示す。
このＧを記した燃料棒は、燃料中に可燃性毒物であるガ
ドリニアが添加されている燃料棒であることを示す。こ
れらの各燃料棒２２の濃縮度は、次の第１表の通りであ
る。図中Ｗを記した２本の棒はウオータロッドである。
の横断面を示している。この燃料集合体２１は、数種類
の濃縮度の異なる長尺な燃料棒２２，２２…を、８×８
の正方格子状に束ねて、長尺なチャンネルボックス２３
内に内装して形成されている。炉心内においては、制御
棒２４によって燃料集合体２１の燃焼度の調整が行なわ
れる。図中、各燃料棒２２内に示した１〜５の番号およ
びＧの文字は、各燃料棒２２のウランの濃縮度を示す。
このＧを記した燃料棒は、燃料中に可燃性毒物であるガ
ドリニアが添加されている燃料棒であることを示す。こ
れらの各燃料棒２２の濃縮度は、次の第１表の通りであ
る。図中Ｗを記した２本の棒はウオータロッドである。
第６図は炉心における代表的な燃料集合体２１の配置図
を示す。炉心は、４分１対称性を有しているため、４分
の１象現のみを示し、他は省略してある。第６図中の正
方格子ひとつが、燃料集合体２１の１体分に相当する。
同図中の番号は、その燃料集合体２１の炉心内滞在サイ
クル数を示している。すなわち、１は１サイクル滞在、
２は２サイクル滞在、…であることを示す。従って、１
の燃料集合体２１はこのサイクルにおける新燃料である
ことを意味する。この例では燃料取替体数は１６８体で
あり、図中の４分１炉心には４２体の新燃料がある。
を示す。炉心は、４分１対称性を有しているため、４分
の１象現のみを示し、他は省略してある。第６図中の正
方格子ひとつが、燃料集合体２１の１体分に相当する。
同図中の番号は、その燃料集合体２１の炉心内滞在サイ
クル数を示している。すなわち、１は１サイクル滞在、
２は２サイクル滞在、…であることを示す。従って、１
の燃料集合体２１はこのサイクルにおける新燃料である
ことを意味する。この例では燃料取替体数は１６８体で
あり、図中の４分１炉心には４２体の新燃料がある。
新燃料は、第６図に示すように、炉心内に一様に分布す
るよう配置するのが特徴である。これは、新燃料は、既
に炉心に数サイクル滞在した燃料に比べると反応度が大
きいため、新燃料同志を接近して配置すると熱的特性や
原子炉停止余裕特性が悪化するためである。なお、第６
図中Ｉ方向及びＪ方向に示す０〜１３はそれぞれ炉心内
の番地を示す符号である。
るよう配置するのが特徴である。これは、新燃料は、既
に炉心に数サイクル滞在した燃料に比べると反応度が大
きいため、新燃料同志を接近して配置すると熱的特性や
原子炉停止余裕特性が悪化するためである。なお、第６
図中Ｉ方向及びＪ方向に示す０〜１３はそれぞれ炉心内
の番地を示す符号である。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、軽水炉用の燃料の一部にＭＯＸ燃料を使用す
る場合には、ウランとプルトニウムの核的特性の違いか
ら以下に述べるような問題が生ずる。
る場合には、ウランとプルトニウムの核的特性の違いか
ら以下に述べるような問題が生ずる。
実際には、このＭＯＸ燃料は、ＭＯＸ燃料を一部に含む
ＭＯＸ燃料集合体として炉心内に装荷されるものである
が、まず、ウラン燃料とＭＯＸ燃料の反応度特性の違い
を第７図に示す。第７図は反応度の指標である無限増倍
率特性を示したものであり、点線ｄがウラン燃料、実線
ｅがＭＯＸ燃料の無限増倍率である。このように、ＭＯ
Ｘ燃料の無限増倍率は、ウラン燃料に比べて相対的に燃
焼初期では小さく、燃焼後期では大きくなる特徴があ
る。このため、新燃料としてのウラン燃料とＭＯＸ燃料
とでは、ウラン燃料の方が反応度が高くＭＯＸ燃料の方
が低くなる。従ってウラン燃料とＭＯＸ燃料との両方を
新燃料として使用する最初のサイクルにおいては、従来
ウラン燃料だけを使用していた場合に比べて、ＭＯＸ燃
料を使用したことにより反応度が低下する問題が生ず
る。
ＭＯＸ燃料集合体として炉心内に装荷されるものである
が、まず、ウラン燃料とＭＯＸ燃料の反応度特性の違い
を第７図に示す。第７図は反応度の指標である無限増倍
率特性を示したものであり、点線ｄがウラン燃料、実線
ｅがＭＯＸ燃料の無限増倍率である。このように、ＭＯ
Ｘ燃料の無限増倍率は、ウラン燃料に比べて相対的に燃
焼初期では小さく、燃焼後期では大きくなる特徴があ
る。このため、新燃料としてのウラン燃料とＭＯＸ燃料
とでは、ウラン燃料の方が反応度が高くＭＯＸ燃料の方
が低くなる。従ってウラン燃料とＭＯＸ燃料との両方を
新燃料として使用する最初のサイクルにおいては、従来
ウラン燃料だけを使用していた場合に比べて、ＭＯＸ燃
料を使用したことにより反応度が低下する問題が生ず
る。
この反応度不足の補償は、燃料の交換割合を増加させ
て、多数の新燃料を装荷することによって可能である
が、燃料の交換割合の増加は、燃料経済上不利益とな
る。
て、多数の新燃料を装荷することによって可能である
が、燃料の交換割合の増加は、燃料経済上不利益とな
る。
また、燃料の交換割合を増加させない場合には、サイク
ル末期に反応度不足が生じ、所定の運転期間を達成でき
ないという不具合が生じる。
ル末期に反応度不足が生じ、所定の運転期間を達成でき
ないという不具合が生じる。
本発明はこれらの点を考慮してなされたものでＭＯＸ燃
料を取替燃料の一部としてウラン燃料集合体と共に炉心
に装荷する場合において、ＭＯＸ燃料集合体反応度損失
を小さく抑えて燃料装荷を行なうことができ、しかも燃
料の取替割合を増加させる必要もなく、所定期間に亘る
良好な原子炉運転を行なうことのできる燃料装荷方法を
提供することを目的とする。
料を取替燃料の一部としてウラン燃料集合体と共に炉心
に装荷する場合において、ＭＯＸ燃料集合体反応度損失
を小さく抑えて燃料装荷を行なうことができ、しかも燃
料の取替割合を増加させる必要もなく、所定期間に亘る
良好な原子炉運転を行なうことのできる燃料装荷方法を
提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、多数の燃料集合体が装荷されている炉心内
へ、ウラン燃料集合体とウラン・プルトニウム混合酸化
物燃料集合体とを取替燃料として新たに装荷する燃料装
荷方法において、炉心を径方向に同心円状の中央領域、
周辺領域及び最外周領域とに分け、ウラン・プルトニウ
ム混合酸化物燃料集合体の新燃料の炉心単位体積当りの
装荷率を、中央領域及び最外周領域より周辺領域の方で
大きくなるようにして燃料集合体を装荷することを特徴
とする。
へ、ウラン燃料集合体とウラン・プルトニウム混合酸化
物燃料集合体とを取替燃料として新たに装荷する燃料装
荷方法において、炉心を径方向に同心円状の中央領域、
周辺領域及び最外周領域とに分け、ウラン・プルトニウ
ム混合酸化物燃料集合体の新燃料の炉心単位体積当りの
装荷率を、中央領域及び最外周領域より周辺領域の方で
大きくなるようにして燃料集合体を装荷することを特徴
とする。
（作 用） 本発明においては、ウラン燃料とＭＯＸ燃料とを共に取
替燃料として炉心内に装荷する場合に、新規燃料同志で
はウラン燃料より反応度の小さいＭＯＸ燃料を、中性子
インポータンスの小さい炉心の周辺領域へ優先的に装荷
している。従って、炉心の周辺領域からの中性子の漏洩
を、周辺領域にウラン燃料を装荷した場合に比べて非常
に小さく抑えることができる。これにより、反応度損失
が極めて小さくなり、反応度損失を補う必要がなく、燃
料の取替割合を増加させなくて済む。従って、所定割合
に亘って確実に良好な原子炉運転を継続することができ
る。
替燃料として炉心内に装荷する場合に、新規燃料同志で
はウラン燃料より反応度の小さいＭＯＸ燃料を、中性子
インポータンスの小さい炉心の周辺領域へ優先的に装荷
している。従って、炉心の周辺領域からの中性子の漏洩
を、周辺領域にウラン燃料を装荷した場合に比べて非常
に小さく抑えることができる。これにより、反応度損失
が極めて小さくなり、反応度損失を補う必要がなく、燃
料の取替割合を増加させなくて済む。従って、所定割合
に亘って確実に良好な原子炉運転を継続することができ
る。
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図から第４図について説明
する。
する。
第１図はＭＯＸ燃料の一例であるＭＯＸ燃料集合体２５
の横断面図を示していてる。
の横断面図を示していてる。
このＭＯＸ燃料集合体２５のチャンネルボックス２７内
に内蔵されている各燃料棒２６，２６…のウランおよび
プルトニウムの組成は第２表に示す通りである。
に内蔵されている各燃料棒２６，２６…のウランおよび
プルトニウムの組成は第２表に示す通りである。
第２表中ｘＰｕｆは、プルトニウム同位体のうち、核分
裂性であるプルトニウムの全ウラン、全プルトニウムに
対する割合を示す。
裂性であるプルトニウムの全ウラン、全プルトニウムに
対する割合を示す。
このＭＯＸ燃料集合体２５は、６２本の燃料棒のうち、
種類５，６の２２本の燃料棒２６，２６…がプルトニウ
ムを含むＭＯＸ燃料であり、アイランド型ＭＯＸ燃料と
呼ばれる。
種類５，６の２２本の燃料棒２６，２６…がプルトニウ
ムを含むＭＯＸ燃料であり、アイランド型ＭＯＸ燃料と
呼ばれる。
このＭＯＸ燃料集合体２５と、第５図に示したウラン燃
料のみを用いた燃料集合体２１との無限増倍率特性（以
下、ｋ∞特性という）を比較して第４図に示す。第４図
において、実線ｆはアイランド型ＭＯＸ燃料のｋ∞特性
であり、実線ｇはウラン燃料のｋ∞特性である。
料のみを用いた燃料集合体２１との無限増倍率特性（以
下、ｋ∞特性という）を比較して第４図に示す。第４図
において、実線ｆはアイランド型ＭＯＸ燃料のｋ∞特性
であり、実線ｇはウラン燃料のｋ∞特性である。
このｋ∞は、燃料集合体の反応度を表わす指標であり、
燃焼の進行とともに、核分裂性同位体が減少するため単
調に減少する傾向を示す。しかし、燃焼初期には、過剰
な反応度を抑制するため、燃料にはバーナブルポイズン
であるＧｄが混入されており、初期のｋ∞は小さく抑え
られている。第４図の点線ｆ，ｇが、それぞれＧｄが装
填されていない場合のｋ∞を示しており、各曲線の点線
と実線の差は、Ｇｄによる反応度抑制効果に相当する。
曲線のピーク点がＧｄが燃え尽きる点であり、それ以降
は燃焼とともにｋ∞は単調に減少する。
燃焼の進行とともに、核分裂性同位体が減少するため単
調に減少する傾向を示す。しかし、燃焼初期には、過剰
な反応度を抑制するため、燃料にはバーナブルポイズン
であるＧｄが混入されており、初期のｋ∞は小さく抑え
られている。第４図の点線ｆ，ｇが、それぞれＧｄが装
填されていない場合のｋ∞を示しており、各曲線の点線
と実線の差は、Ｇｄによる反応度抑制効果に相当する。
曲線のピーク点がＧｄが燃え尽きる点であり、それ以降
は燃焼とともにｋ∞は単調に減少する。
両者のｋ∞特性を比較すると、ｋ∞の燃焼に伴う変化率
は、ＭＯＸ燃料の方がウラン燃料に比べ小さい。一般
に、プルトニウム含有量の多い燃料ほどｋ∞の変化がゆ
るやかになる。
は、ＭＯＸ燃料の方がウラン燃料に比べ小さい。一般
に、プルトニウム含有量の多い燃料ほどｋ∞の変化がゆ
るやかになる。
ところで、このＭＯＸ燃料とウラン燃料とは、その燃料
が炉心に装荷されてから取出されるまでの寿命を通して
みると、平均的に反応度が同一である。すなわち、同一
の取出燃焼度が得られる。
が炉心に装荷されてから取出されるまでの寿命を通して
みると、平均的に反応度が同一である。すなわち、同一
の取出燃焼度が得られる。
第４図に示してある各燃料の曲線上の小円で囲んだ数値
１〜４は、それぞれの燃料からなる平衡炉心のサイクル
末期において、各炉心滞在年数の異なる燃料の平均的な
燃焼度でのｋ∞を示している。すなわち、数値１は１サ
イクル炉心に滞在した燃料のｋ∞、数値２は２サイクル
炉心に滞在した燃料のｋ∞、等々である。そして、これ
らのｋ∞に、そのｋ∞に相当する燃料の体数を掛けて、
炉心平均のｋ∞を算出すると、ＭＯＸ燃料が一部に装荷
されている炉心の場合もウラン燃料のみが装荷されてい
る炉心の場合も、ｋ∞の平均値が同じとなる。従って、
両燃料は、寿命を通してみると反応度が同一であること
が分かる。しかし１サイクル炉心に滞在した燃料のｋ∞
はＭＯＸ燃料の方がウラン燃料より小さい。
１〜４は、それぞれの燃料からなる平衡炉心のサイクル
末期において、各炉心滞在年数の異なる燃料の平均的な
燃焼度でのｋ∞を示している。すなわち、数値１は１サ
イクル炉心に滞在した燃料のｋ∞、数値２は２サイクル
炉心に滞在した燃料のｋ∞、等々である。そして、これ
らのｋ∞に、そのｋ∞に相当する燃料の体数を掛けて、
炉心平均のｋ∞を算出すると、ＭＯＸ燃料が一部に装荷
されている炉心の場合もウラン燃料のみが装荷されてい
る炉心の場合も、ｋ∞の平均値が同じとなる。従って、
両燃料は、寿命を通してみると反応度が同一であること
が分かる。しかし１サイクル炉心に滞在した燃料のｋ∞
はＭＯＸ燃料の方がウラン燃料より小さい。
次に第５図に示す燃料集合体２１と第１図に示すＭＯＸ
燃料集合体２５とを、第６図に示す燃料配置に基づい
て、炉心内へ装荷する本実施例の燃料装荷方法を説明す
る。
燃料集合体２５とを、第６図に示す燃料配置に基づい
て、炉心内へ装荷する本実施例の燃料装荷方法を説明す
る。
第２図は、取替燃料１６８体のうち、約３０％の５２体
がＭＯＸ燃料集合体２５であり、残りの１１６体がウラ
ン燃料を用いた燃料集合体２１である場合を示してい
る。これらの新燃料は、第６図に示す数値１の記された
位置に装荷される。なお、分かり易くするため、本発明
の実施例を示す第２図および第３図では、数値１以外の
数値で示される燃料の表記は省略する。
がＭＯＸ燃料集合体２５であり、残りの１１６体がウラ
ン燃料を用いた燃料集合体２１である場合を示してい
る。これらの新燃料は、第６図に示す数値１の記された
位置に装荷される。なお、分かり易くするため、本発明
の実施例を示す第２図および第３図では、数値１以外の
数値で示される燃料の表記は省略する。
第２図中の〇印の位置がＭＯＸ燃料集合体２５の装荷位
置であり、×印がウラン燃料を用いた通常の燃料集合体
２１の装荷位置である。また、太実線の境界面Ａ−Ａ′
が、本炉心を中央領域Ｉと周辺領域Ｏとに区分する境界
面である。この境界面Ａ−Ａ′は、炉心の中心から炉心
半径の約７／１０より外側に位置している。
置であり、×印がウラン燃料を用いた通常の燃料集合体
２１の装荷位置である。また、太実線の境界面Ａ−Ａ′
が、本炉心を中央領域Ｉと周辺領域Ｏとに区分する境界
面である。この境界面Ａ−Ａ′は、炉心の中心から炉心
半径の約７／１０より外側に位置している。
本実施例においては、第２図に示すように、ＭＯＸ燃料
集合体２５の全部が、周辺領域Ｏに配置され、通常の燃
料集合体２１は中央領域Ｉに多数装荷されている。ま
た、周辺領域Ｏに装荷されたＭＯＸ燃料集合体２５と、
通常の燃料集合体２１との装荷位置は、ウラン燃料であ
る通常の燃料集合体２１の方が周辺領域Ｏの中でもより
中央領域Ｉに近い位置に装荷され、逆に、ＭＯＸ燃料集
合体２５はより外側に装荷されている。
集合体２５の全部が、周辺領域Ｏに配置され、通常の燃
料集合体２１は中央領域Ｉに多数装荷されている。ま
た、周辺領域Ｏに装荷されたＭＯＸ燃料集合体２５と、
通常の燃料集合体２１との装荷位置は、ウラン燃料であ
る通常の燃料集合体２１の方が周辺領域Ｏの中でもより
中央領域Ｉに近い位置に装荷され、逆に、ＭＯＸ燃料集
合体２５はより外側に装荷されている。
なお、最外周領域は中性子の漏れが大きく、新燃料を装
荷するより、燃焼の進んだ燃料を装荷した方が反応度の
損失が小さいため、最外周領域にはＭＯＸ燃料の新燃料
を配置しない。
荷するより、燃焼の進んだ燃料を装荷した方が反応度の
損失が小さいため、最外周領域にはＭＯＸ燃料の新燃料
を配置しない。
第３図は本発明の他の実施例による装荷方法を示す図で
ある。
ある。
この実施例は取替燃料１６８体のうち、約５０％の８０
体がＭＯＸ燃料集合体２５であり、残りの８８体がウラ
ン燃料である通常の燃料集合体２１の場合の燃料装荷方
法を示している。
体がＭＯＸ燃料集合体２５であり、残りの８８体がウラ
ン燃料である通常の燃料集合体２１の場合の燃料装荷方
法を示している。
本実施例においても、ＭＯＸ燃料集合体２５は、中央領
域Ｉと周辺領域Ｏとを区分する境界面Ｂ−Ｂ′を境にし
て、周辺領域Ｏに多数装荷されており、他方の通常の燃
料集合体２１が中央領域Ｉに多数装荷されている。ま
た、周辺領域Ｏに装荷される場所がなく、中央領域Ｉに
装荷されるＭＯＸ燃料集合体２５は、中央領域Ｉの中で
も、できるだけ周辺領域Ｏに近い位置に装荷されてい
る。
域Ｉと周辺領域Ｏとを区分する境界面Ｂ−Ｂ′を境にし
て、周辺領域Ｏに多数装荷されており、他方の通常の燃
料集合体２１が中央領域Ｉに多数装荷されている。ま
た、周辺領域Ｏに装荷される場所がなく、中央領域Ｉに
装荷されるＭＯＸ燃料集合体２５は、中央領域Ｉの中で
も、できるだけ周辺領域Ｏに近い位置に装荷されてい
る。
本発明においては、これらの実施例に見られるように、
取替燃料として炉心内へ新規に装荷されるＭＯＸ燃料集
合体２５を炉心の周辺領域Ｏに優先的に装荷し、ウラン
燃料である通常の燃料集合体２１を炉心の中心領域Ｉに
装荷している。換言すると、ＭＯＸ燃料集合体２５の炉
心単位体積当りの装荷率を、炉心の中央領域Ｉより周辺
領域Ｏの方で大きくなるようにして燃料集合体２１，２
５を装荷している。
取替燃料として炉心内へ新規に装荷されるＭＯＸ燃料集
合体２５を炉心の周辺領域Ｏに優先的に装荷し、ウラン
燃料である通常の燃料集合体２１を炉心の中心領域Ｉに
装荷している。換言すると、ＭＯＸ燃料集合体２５の炉
心単位体積当りの装荷率を、炉心の中央領域Ｉより周辺
領域Ｏの方で大きくなるようにして燃料集合体２１，２
５を装荷している。
次に、前記各実施例の作用を説明する。
本実施例においては燃料集合体２１とＭＯＸ燃料集合体
２５とを前述のようにして炉心内に装荷しているので、
次のようにして反応度損失の防止を図ることができる。
２５とを前述のようにして炉心内に装荷しているので、
次のようにして反応度損失の防止を図ることができる。
反応度損失を小さく抑えることができるのは、炉心の径
方向における中性子インポータンス分布と密接な関係が
ある。
方向における中性子インポータンス分布と密接な関係が
ある。
一般に、炉心内にある位置における中性子インポータン
スとは、その位置に燃料を装荷した時に炉心全体に与え
る反応度寄与の大きさを表わす指標である。すなわち、
インポータンスの大きい位置に、反応度の高い燃料を装
荷するほど炉心の反応度は高くなり、逆にインポータン
スの小さい位置に高い反応度の燃料を装荷しても、炉心
の反応度を上げるのに効果がない。一方インポータンス
の大きい位置に、反応度の低い燃料を装荷するほど、炉
心の反応度低下への寄与が大きく、逆に、インポータン
スの小さい位置へ低い反応度の燃料を装荷しても炉心の
反応度低下への寄与は小さい。
スとは、その位置に燃料を装荷した時に炉心全体に与え
る反応度寄与の大きさを表わす指標である。すなわち、
インポータンスの大きい位置に、反応度の高い燃料を装
荷するほど炉心の反応度は高くなり、逆にインポータン
スの小さい位置に高い反応度の燃料を装荷しても、炉心
の反応度を上げるのに効果がない。一方インポータンス
の大きい位置に、反応度の低い燃料を装荷するほど、炉
心の反応度低下への寄与が大きく、逆に、インポータン
スの小さい位置へ低い反応度の燃料を装荷しても炉心の
反応度低下への寄与は小さい。
さて、軽水炉における中性子インポータンスの径方向分
布は、炉心中央部で高く、炉心周辺部に向うにつれて小
さくなる。これは、炉心周辺部へ近づくにつれ、炉心外
への中性子漏れが大きくなるためである。
布は、炉心中央部で高く、炉心周辺部に向うにつれて小
さくなる。これは、炉心周辺部へ近づくにつれ、炉心外
への中性子漏れが大きくなるためである。
このため、インポータンスの大きい炉心中央部に反応度
の高い燃料を装荷することが炉心の反応度を効率良く高
めるための有効な手段であり、一方、インポータンスの
小さい炉心周辺部には反応度の低い燃料を装荷すること
が、反応度低下を最小限に抑えるための有効な手段であ
る。
の高い燃料を装荷することが炉心の反応度を効率良く高
めるための有効な手段であり、一方、インポータンスの
小さい炉心周辺部には反応度の低い燃料を装荷すること
が、反応度低下を最小限に抑えるための有効な手段であ
る。
このため本実施例では、新燃料同志の比較では反応度の
小さいＭＯＸ燃料を炉心の周辺領域Ｏに装荷し、反応度
の大きいウラン燃料を炉心の中央領域Ｉに装荷してい
る。これによってＭＯＸ燃料装荷による反応度損失を最
小限に抑えることができる。また本実施例においては、
中央領域Ｉと周辺領域Ｏとの境界Ａ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′を
炉心の中心から炉心半径の７／１０と８／１０の間に位
置させている。
小さいＭＯＸ燃料を炉心の周辺領域Ｏに装荷し、反応度
の大きいウラン燃料を炉心の中央領域Ｉに装荷してい
る。これによってＭＯＸ燃料装荷による反応度損失を最
小限に抑えることができる。また本実施例においては、
中央領域Ｉと周辺領域Ｏとの境界Ａ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′を
炉心の中心から炉心半径の７／１０と８／１０の間に位
置させている。
なぜなら、軽水炉におけるインポータンス分布は、前述
のように、中性子の漏れの大きい所で小さくなってい
る。従って、炉心の径方向端から十分に離れている炉心
中央部では、中性子の径方向端からの漏れは少なく、あ
る程度径方向端から内側へ入ると、中性子インポータン
スはほとんど一定となる。このインポータンスが一定と
なる境界は、炉心中心から炉心半径の約７／１０の位置
に相当する。そして、それより外側が、中性子の漏れが
大きくインポータンスが小さい領域となる。従って、炉
心半径の７／１０よりも内側の位置にこの境界を設定し
ても意味がない。よって、実施例においては、反応度の
小さい新燃料のＭＯＸ燃料は、炉心半径の約７／１０よ
り外側の周辺領域Ｏに装荷している。
のように、中性子の漏れの大きい所で小さくなってい
る。従って、炉心の径方向端から十分に離れている炉心
中央部では、中性子の径方向端からの漏れは少なく、あ
る程度径方向端から内側へ入ると、中性子インポータン
スはほとんど一定となる。このインポータンスが一定と
なる境界は、炉心中心から炉心半径の約７／１０の位置
に相当する。そして、それより外側が、中性子の漏れが
大きくインポータンスが小さい領域となる。従って、炉
心半径の７／１０よりも内側の位置にこの境界を設定し
ても意味がない。よって、実施例においては、反応度の
小さい新燃料のＭＯＸ燃料は、炉心半径の約７／１０よ
り外側の周辺領域Ｏに装荷している。
一方この周辺領域Ｏでの新燃料の装荷位置は有限である
ので、この領域に装荷できないＭＯＸ燃料は中央領域Ｉ
に装荷せざるを得ない。このような場合、中央領域Ｉは
インポータンス分布がほぼ一定であるので、ＭＯＸ燃料
の中央領域Ｉでの装荷位置を特定する必要はない。
ので、この領域に装荷できないＭＯＸ燃料は中央領域Ｉ
に装荷せざるを得ない。このような場合、中央領域Ｉは
インポータンス分布がほぼ一定であるので、ＭＯＸ燃料
の中央領域Ｉでの装荷位置を特定する必要はない。
また、周辺領域Ｏに、新燃料のＭＯＸ燃料とウラン燃料
が共に装荷される場合には、その周辺領域Ｏ内において
も、より炉心外面に近い方にＭＯＸ燃料を装荷すること
が反応低下防止に効果がある。
が共に装荷される場合には、その周辺領域Ｏ内において
も、より炉心外面に近い方にＭＯＸ燃料を装荷すること
が反応低下防止に効果がある。
なお、本発明の実施例の説明に当っては、ＭＯＸ燃料は
アイランド型ＭＯＸ燃料の場合を例にとったが、燃料棒
の全体にプルトニウム同位体を含んでいるデイスクリー
ト型ＭＯＸ燃料を装荷する場合においても、本発明によ
る装荷方法が有効であることは言うまでもない。
アイランド型ＭＯＸ燃料の場合を例にとったが、燃料棒
の全体にプルトニウム同位体を含んでいるデイスクリー
ト型ＭＯＸ燃料を装荷する場合においても、本発明によ
る装荷方法が有効であることは言うまでもない。
本実施例の効果をまとめると次のようになる。
本実施例による燃料装荷方法は、ウラン燃料とＭＯＸ燃
料とを取替燃料として炉心に装荷するに際し、新燃料同
志ではウラン燃料より反応度の小さいＭＯＸ燃料を中性
子インポータンスの小さい炉心の周辺領域に装荷してい
るので、ＭＯＸ燃料装荷による反応度損失を抑制するこ
とができる。ＭＯＸ燃料を炉心全体へ一様に装荷するよ
うな、従来の標準的な新燃料の装荷方式を採った場合に
生ずる反応度損失が本発明では発生しないので、反応度
損失を補うために燃料の取替割合を増やしたりする必要
がない。また、従来のように反応度不足が生じて、所定
の運転期間を運転できないような不具合も生じない。
料とを取替燃料として炉心に装荷するに際し、新燃料同
志ではウラン燃料より反応度の小さいＭＯＸ燃料を中性
子インポータンスの小さい炉心の周辺領域に装荷してい
るので、ＭＯＸ燃料装荷による反応度損失を抑制するこ
とができる。ＭＯＸ燃料を炉心全体へ一様に装荷するよ
うな、従来の標準的な新燃料の装荷方式を採った場合に
生ずる反応度損失が本発明では発生しないので、反応度
損失を補うために燃料の取替割合を増やしたりする必要
がない。また、従来のように反応度不足が生じて、所定
の運転期間を運転できないような不具合も生じない。
このように本発明の燃料装荷方法によれば、ＭＯＸ燃料
を取替燃料の一部としてウラン燃料集合体と共に炉心に
装荷する場合において、ＭＯＸ燃料集合体反応度損失を
小さく抑えて燃料装荷を行なうことができ、しかも燃料
の取替割合を増加させる必要もなく、所定期間に亘る良
好な原子炉運転を行なうことができる等の効果を奏す
る。
を取替燃料の一部としてウラン燃料集合体と共に炉心に
装荷する場合において、ＭＯＸ燃料集合体反応度損失を
小さく抑えて燃料装荷を行なうことができ、しかも燃料
の取替割合を増加させる必要もなく、所定期間に亘る良
好な原子炉運転を行なうことができる等の効果を奏す
る。
第１図はＭＯＸ燃料を内蔵したＭＯＸ燃料集合体の断面
図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の燃料装荷方
法によって装荷されている炉心の部分平面図、第４図は
ウラン燃料とＭＯＸ燃料とのｋ∞特性の比較図、第５図
はウラン燃料のみを内蔵した燃料集合体の断面図、第６
図は従来の燃料集合体の炉心配置図、第７図はウラン燃
料とＭＯＸ燃料のｋ∞特性を比較した概念図である。 ２１……燃料集合体、２２，２６……燃料棒、２３，２
７……チャンネルボックス、２４……制御棒、２５……
ＭＯＸ燃料集合体。
図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の燃料装荷方
法によって装荷されている炉心の部分平面図、第４図は
ウラン燃料とＭＯＸ燃料とのｋ∞特性の比較図、第５図
はウラン燃料のみを内蔵した燃料集合体の断面図、第６
図は従来の燃料集合体の炉心配置図、第７図はウラン燃
料とＭＯＸ燃料のｋ∞特性を比較した概念図である。 ２１……燃料集合体、２２，２６……燃料棒、２３，２
７……チャンネルボックス、２４……制御棒、２５……
ＭＯＸ燃料集合体。
Claims (2)
- 【請求項１】多数の燃料集合体が装荷されている炉心内
へ、ウラン燃料集合体とウラン・プルトニウム混合酸化
物燃料集合体とを取替燃料として新たに装荷する原子炉
の燃料装荷方法において、前記炉心を径方向に同心円状
の中央領域、周辺領域及び最外周領域とに分け、前記ウ
ラン・プルトニウム混合酸化物燃料集合体の新燃料の炉
心単位体積当りの装荷率を、前記中央領域及び最外周領
域より周辺領域の方で大きくなるようにして前記燃料集
合体を装荷することを特徴とする燃料装荷方法。 - 【請求項２】中央領域と周辺領域との境界が、炉心の中
心より半径の約７／１０より外側にあることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の燃料装荷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61161191A JPH0650353B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 原子炉燃料装荷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61161191A JPH0650353B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 原子炉燃料装荷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316292A JPS6316292A (ja) | 1988-01-23 |
| JPH0650353B2 true JPH0650353B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=15730315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61161191A Expired - Lifetime JPH0650353B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 原子炉燃料装荷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650353B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4653342B2 (ja) * | 2001-06-14 | 2011-03-16 | 原子燃料工業株式会社 | 沸騰水型原子炉炉心 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262090A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-25 | 株式会社日立製作所 | 原子炉 |
| JPH067194B2 (ja) * | 1985-10-23 | 1994-01-26 | 株式会社日立製作所 | 軽水型原子炉炉心およびその燃料装荷方法 |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP61161191A patent/JPH0650353B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316292A (ja) | 1988-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |