JPH07128473A - Core of reactor - Google Patents

Core of reactor

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JPH07128473A
JPH07128473A JP5272273A JP27227393A JPH07128473A JP H07128473 A JPH07128473 A JP H07128473A JP 5272273 A JP5272273 A JP 5272273A JP 27227393 A JP27227393 A JP 27227393A JP H07128473 A JPH07128473 A JP H07128473A
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core
fuel assembly
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enrichment
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厚治 蛭川
Kazutaka Hida
和毅 肥田
Hisao Suzuki
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Abstract

PURPOSE:To increase core average enrichment, in addition, enlarge taking-out burnup of an initial charge fuel assembly, particularly, a minimum enrichment fuel assembly and improve fuel economy. CONSTITUTION:A minimum enrichment fuel assembly is disposed at a core outermost circumference or for radial output distribution leveling and a middle enrichment fuel assembly 2C is arranged in a control cell. The middle enrichment fuel assembly 2C is arranged more than the usual middle enrichment fuel assembly in number by two Gd rods or more and the Gd rods are arranged inclinedly and concentratedly on the side of W/W. Thereby, core average enrichment can be increased.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉(以下、
BWRと記す)炉心に係り、特に取り出し燃焼度が増大
し燃料経済性を向上させ得る原子炉の炉心に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a boiling water reactor (hereinafter,
BWR) core, and more particularly to a core of a nuclear reactor capable of increasing the take-out burnup and improving fuel economy.

【0002】[0002]

【従来の技術】BWRの初装荷炉心は、平均濃縮度の異
なる複数種類の燃料集合体を装荷して、初装荷炉心の取
り出し燃焼度の向上を図るものが実用化されている。こ
のような炉心では、運転サイクルを更新する毎に反応度
の低下した燃料集合体を新しい燃料集合体と交換して運
転を継続することにより、平衡サイクルへの移行を速や
かに行うことができる。
2. Description of the Related Art As an initially loaded core of a BWR, a plurality of types of fuel assemblies having different average enrichments are loaded to improve the take-out burnup of the initially loaded core. In such a core, the fuel assembly whose reactivity has been lowered is replaced with a new fuel assembly each time the operation cycle is updated, and the operation is continued, whereby the transition to the equilibrium cycle can be performed quickly.

【0003】ここで初装荷炉心による運転を第1サイク
ルと呼ぶが燃料集合体を前述のように部分的に交換しな
がら、第2、第3、…と運転サイクルを繰り返し、前記
第1サイクルから数サイクルの運転を経て炉心全体の燃
料成分が隣接するサイクル間ではほぼ一定となったサイ
クルを平衡サイクルという。
Here, the operation by the initially loaded core is called the first cycle, but while partially exchanging the fuel assembly as described above, the operation cycle is repeated from the second cycle to the third cycle. The equilibrium cycle is a cycle in which the fuel components of the entire core become almost constant between adjacent cycles after several cycles of operation.

【0004】なお、この平衡サイクルに到達すると隣接
するサイクルの熱的特性(最大線出力密度、最小限界出
力比(MCPR)、出力ピーキング等)、サイクル終了
後の取り替え燃料集合体数、炉心の燃料集合体装荷配
置、サイクル運転中の制御棒パターン等がほぼ等しく安
定している。
When this equilibrium cycle is reached, the thermal characteristics of the adjacent cycle (maximum line power density, minimum limit power ratio (MCPR), power peaking, etc.), the number of fuel assemblies to be replaced after the end of the cycle, and the fuel in the core The aggregate loading arrangement and control rod pattern during cycle operation are almost equal and stable.

【0005】前述したような炉心を有する原子炉では、
1サイクルの運転終了毎に原子炉を停止させ、最も反応
度の低下した燃料集合体を新しいものと交換し、次の運
転サイクルに入る。これを繰り返しながら原子炉の運転
を継続するわけであるが、サイクル毎の熱的特性が悪か
ったり、あるいは目標とする燃焼度が達成されなかった
りすれば、燃料集合体の健全性、原子炉炉心及び燃料集
合体の経済性上問題である。
In a nuclear reactor having a core as described above,
The reactor is shut down after each cycle of operation, the fuel assembly with the lowest reactivity is replaced with a new one, and the next operation cycle starts. The reactor operation is continued while repeating this, but if the thermal characteristics of each cycle are poor or the target burnup is not achieved, the integrity of the fuel assembly, the reactor core And the economical efficiency of the fuel assembly.

【0006】燃料集合体の健全性、原子炉炉心及び燃料
集合体の経済性の点からみて、第1サイクルから平衡サ
イクルに移行する過程の中間サイクル、換言すれば移行
サイクルにおける熱的特性及びサイクル取得燃焼度が、
平衡サイクルのそれらと同程度であるか、またはそれら
に向かって速やかに収束するものであることが望まし
い。
From the viewpoint of the integrity of the fuel assembly, the economical efficiency of the reactor core and the fuel assembly, the intermediate cycle of the process of transition from the first cycle to the equilibrium cycle, in other words, the thermal characteristics and cycle in the transition cycle. The acquired burnup is
It should be comparable to those of the equilibrium cycle, or converge rapidly towards them.

【0007】このような原子炉において、第1サイクル
から平衡サイクルに移行する過程の移行サイクル中の熱
的特性及び取得燃焼度のサイクル毎の変動が少なく燃料
経済性の優れたBWRの先行技術として特公平 3-45358
号公報に開示されている。
In such a nuclear reactor, as a prior art of BWR having excellent fuel economy, there is little variation in the thermal characteristics and the acquired burnup during the transition cycle in the process of transitioning from the first cycle to the equilibrium cycle and the fuel economy is excellent. Japanese Patent Fair 3-45358
It is disclosed in the publication.

【0008】この公報では、平衡炉心において取り替え
燃料集合体がNサイクル分だけ炉内に滞在する場合、初
装荷炉心において平衡濃縮度の異なるN種類の初装荷燃
料集合体を装荷し、各初装荷燃料集合体の可燃性毒物を
含有しないときの無限増倍率が平衡炉心における炉内滞
在サイクルの異なる取り替え燃料集合体の無限増倍率と
ほぼ等しくなるように各初装荷燃料集合体の平均濃縮度
を設定している。なお、各初装荷燃料集合体の平均濃縮
度は前記設定よって得られる値に対して±0.2wt%の上下
の変化幅を許容している。
According to this publication, when the replacement fuel assembly stays in the equilibrium core for N cycles, N types of initially loaded fuel assemblies having different equilibrium enrichments are loaded in the initially loaded core, and each initially loaded fuel assembly is loaded. The average enrichment of each initially loaded fuel assembly is adjusted so that the infinite multiplication factor of the fuel assembly when it does not contain burnable poisons is almost equal to the infinite multiplication factor of the replacement fuel assembly with different in-core stay cycles in the equilibrium core. It is set. The average enrichment of each initially loaded fuel assembly allowed a variation range of ± 0.2 wt% above and below the value obtained by the above setting.

【0009】ところで、濃縮度複数種類の燃料集合体を
用いた初装荷炉心の取り出し燃焼度は、炉心平均濃縮度
を増加させる方法、炉心平均濃縮度は一定でも次に示す
炉心内の濃縮度の分散パラメータを増加させる方法でも
増加出来ることが研究によってわかってきた。
[0009] By the way, the take-out burnup of an initially loaded core using a plurality of types of enrichment is a method of increasing the core average enrichment. Even if the core average enrichment is constant, Studies have shown that the method of increasing the dispersion parameter can also increase.

【0010】[0010]

【数1】 f :iタイプ燃料集合体の体数 ef :iタイプ燃料集合体の濃縮度 [Equation 1] n f : number of i-type fuel assemblies e f : enrichment of i-type fuel assemblies

【0011】また、取り出し燃焼度を増大させて燃料経
済性を向上させるために、取り替え燃料集合体の濃縮度
が増加し、平衡サイクルにおける燃料集合体のバッチ数
が従来約3バッチであったのが4バッチを超えるまでに
なってきている。このような高燃焼度燃料集合の一例を
図21に示す。
Further, in order to increase the take-out burnup and improve the fuel economy, the enrichment of the replacement fuel assembly is increased, and the number of batches of the fuel assembly in the equilibrium cycle is about 3 batches in the past. Is over 4 batches. An example of such a high burnup fuel assembly is shown in FIG.

【0012】燃料集合体1は、長尺燃料棒2、短尺燃料
棒3および太径ウォータロッド6をスペーサ8で9行9
列の正方格子状に束ねて上部タイプレート4および下部
タイプレート5に固定して燃料棒束とし、この燃料棒束
をチャンネルボックス7で包囲して構成されている。な
お、図21(A)は燃料集合体を示し、図2(B)は
(A)のB−B断面図、図2(C)は(A)のC−C断
面図である。
In the fuel assembly 1, the long fuel rods 2, the short fuel rods 3, and the large diameter water rods 6 are arranged in 9 rows 9 by spacers 8.
A bundle of fuel rods is formed by bundling them in a square lattice in a row and fixing them to the upper tie plate 4 and the lower tie plate 5, and the fuel rod bundle is surrounded by a channel box 7. 21 (A) shows a fuel assembly, FIG. 2 (B) is a BB sectional view of (A), and FIG. 2 (C) is a CC sectional view of (A).

【0013】図22(A)に長尺燃料棒2を、同(B)に
短尺燃料棒3の構成を示す。すなわち、これらの燃料棒
2、3は複数個の燃料ペレット10が被覆管11内に装填さ
れ、被覆管11の両端は上部端栓および12下部端栓13で封
止され、被覆管11内の上部プレナム14内にスプリング15
を設けて燃料ペレット10を押圧している。なお。短尺燃
料棒3は下部にもプレナム14が設けられている。
22A shows the structure of the long fuel rod 2, and FIG. 22B shows the structure of the short fuel rod 3. That is, in these fuel rods 2 and 3, a plurality of fuel pellets 10 are loaded in the cladding tube 11, and both ends of the cladding tube 11 are sealed by the upper end plugs 12 and the lower end plugs 13. Spring 15 in upper plenum 14
Is provided to press the fuel pellet 10. Incidentally. The short fuel rod 3 is also provided with a plenum 14 at the lower part.

【0014】短尺燃料棒3は、燃料集合体上部の冷却材
流路を拡大して損圧を低減するとともに、炉停止余裕を
向上させている。また、短尺燃料棒3の位置は沸騰遷移
を起こし易い位置を選んで選定されており、限界出力の
向上に寄与している。
The short fuel rod 3 expands the coolant passage above the fuel assembly to reduce the loss pressure and improve the reactor shutdown margin. Further, the position of the short fuel rod 3 is selected by selecting a position where boiling transition easily occurs, which contributes to the improvement of the limit output.

【0015】高燃焼燃料集合体を装荷した平衡炉心9の
例として、電気出力 135万KWのBWR炉心の 1/4平面
図を図23に示す。図において1つの□が燃料集合体1体
を表しており、炉心は 872体の燃料集合体1で構成され
ている。□内の数字は各燃料集合体の炉内滞在サイクル
数である。
As an example of the equilibrium core 9 loaded with a high combustion fuel assembly, a 1/4 plan view of a BWR core having an electric output of 1.35 million KW is shown in FIG. In the figure, one □ represents one fuel assembly, and the core is composed of 872 fuel assemblies 1. The number in □ is the number of in-core stay cycles of each fuel assembly.

【0016】この炉心には□内1で示す1サイクル目燃
料(新燃料)集合体、同じく2で示す2サイクル目燃料
集合体、同じく3で示す3サイクル目燃料集合体および
同じく4で示す4サイクル目燃料集合体が各々 200体、
同じく5で示す5サイクル目燃料集合体が72体装荷され
ている。この炉心9で使用されている取り替え燃料集合
体の平均濃縮度は3.7wt%である。
In this core, a first cycle fuel (new fuel) assembly indicated by 1 in the box, a second cycle fuel assembly also indicated by 2, a third cycle fuel assembly indicated by 3 and a 4 indicated by 4 in the same manner. Cycle fuel assemblies are 200 each,
Similarly, 72 fifth-cycle fuel assemblies indicated by 5 are loaded. The average enrichment of the replacement fuel assemblies used in this core 9 is 3.7 wt%.

【0017】この炉心9では制御棒が 205本具備されて
いるが、この制御棒1本とこれを取り囲む燃料集合体4
体を合わせて1つのセルと呼ぶ。ただし、炉心最外周の
一部にはセルを構成していない燃料集合体がある。
The core 9 is equipped with 205 control rods, and one control rod and the fuel assembly 4 surrounding the control rod are provided.
The body together is called a cell. However, there is a fuel assembly that does not form cells in a part of the outermost periphery of the core.

【0018】また、サイクル運転中の炉心の余剰反応度
を制御棒でコントロールするために、制御棒の移動によ
る制御棒に隣接する燃料集合体の出力分布歪が緩和され
るように濃縮度が低いかまたは燃焼が進んだ反応度の低
い燃料集合体を4体配置したセルをコントロールセル16
と呼び、炉内に離散的に配置される。コントロールセル
16の数や位置は炉心の余剰反応度や制御棒パターンなど
によって異なるが、本炉心では太枠で示された21個で構
成されている。
Further, in order to control the excess reactivity of the core during the cycle operation by the control rod, the enrichment is low so that the output distribution distortion of the fuel assembly adjacent to the control rod due to the movement of the control rod is alleviated. A control cell is a cell in which four fuel assemblies with low reactivity or advanced combustion have been arranged.
, And are arranged discretely in the furnace. Control cell
The number and position of 16 vary depending on the excess reactivity of the core and the control rod pattern, but in this core, it is composed of 21 indicated by the thick frame.

【0019】このような平衡サイクルに好適な第1サイ
クルを、前記従来の技術に基づいて構成するには、平均
濃縮度の異なる5種類の初装荷燃料集合体を使用するこ
とになる。ただし、5サイクル目燃料集合体に相当する
平均濃縮度が最も低い燃料集合体は装荷体数が少ないの
で、通常は平均濃縮度が2番目に低い初装荷燃料集合体
で代用され、4種類の初装荷燃料集合体が使用される。
To construct the first cycle suitable for such an equilibrium cycle based on the above-mentioned conventional technique, five types of initially loaded fuel assemblies having different average enrichments are used. However, since the fuel assembly having the lowest average enrichment corresponding to the fifth cycle fuel assembly has a small number of loaded bodies, it is usually substituted with the first loaded fuel assembly having the second lowest average enrichment and four types of fuel assemblies are used. An initially loaded fuel assembly is used.

【0020】このような第1サイクルの例を図24に示
す。また、その燃料集合体の内訳を表1に示す。本炉心
は図23と同じBWR炉心であり、図24において□内の記
号Sは4サイクル目燃料集合体に相当する最低濃縮度燃
料集合体、Lは3サイクル目燃料集合体に相当する平均
濃縮度が2番目に低い燃料集合体、Mは2サイクル目燃
料集合体に相当する平均濃縮度が3番目に低い燃料集合
体、そしてHは取り替え燃料集合体と同じ濃縮度の最高
濃縮度燃料集合体である。
An example of such a first cycle is shown in FIG. Table 1 shows the breakdown of the fuel assembly. This core is the same BWR core as in FIG. 23. In FIG. 24, the symbol S in □ is the lowest enrichment fuel assembly corresponding to the 4th cycle fuel assembly, and L is the average enrichment corresponding to the 3rd cycle fuel assembly. Fuel assembly with the second lowest degree, M is the fuel assembly with the lowest average enrichment corresponding to the second cycle fuel assembly, and H is the highest enrichment fuel assembly with the same enrichment as the replacement fuel assembly. It is the body.

【0021】燃料集合体H,M,Lの装荷体数は各々 2
00本、燃料集合体Sの装荷体数は 272体である。コント
ロールセル16は21個あり、最低濃縮度の燃料集合体Sは
コントロールセルおよび、図23に示した平衡サイクルと
同様、炉心からの中性子の漏洩を抑えて経済性を向上さ
せるために炉心最外周に装荷されている。
The number of loaded fuel assemblies H, M, L is 2 each.
The number of loaded fuel assemblies of the fuel assembly S is 00 and 272. There are 21 control cells 16 and the fuel assembly S with the lowest enrichment is the outermost periphery of the core in order to suppress the leakage of neutrons from the core and improve the economic efficiency, like the control cell and the equilibrium cycle shown in FIG. Is loaded into.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】近時、取り替え燃料集
合体の濃縮度が13ケ月運転の条件下でより取り出し燃焼
度を上げて燃料経済性を向上する観点から、3.2 〜3.6
wt%増加し、平衡サイクルにおける燃料集合体のバッ
チ数が従来約3バッチであったのが4バッチを超えるま
でになってきている。
Recently, from the viewpoint of improving the fuel economy by increasing the take-out burnup and improving the fuel economy, under the condition that the replacement fuel assembly is enriched for 13 months.
The number of batches of fuel assemblies in the equilibrium cycle has conventionally increased from about 3 batches to more than 4 batches.

【0024】その結果、第1サイクルから平衡サイクル
までの炉心熱的特性、特に径方向出力ピーキングを熱的
な制限最大線出力密度(MLHGR)、最小限界出力比
(MCPR)を守って容易に運転するために、前記先行
技術を土台とすると、初装荷燃料集合体の種類は4種類
の濃縮度を用意するか、3種類の濃縮度タイプの燃料集
合体を用意し、最低濃縮度の燃料集合体を炉心の中央領
域に広く分散配置して、高濃縮度燃料集合体の第1サイ
クル中期から末期にかけての径方向出力キーピングを抑
制することが必要になってくる。
As a result, the core thermal characteristics from the first cycle to the equilibrium cycle, especially the radial power peaking, can be easily operated in compliance with the thermal limit maximum line power density (MLHGR) and minimum limit power ratio (MCPR). In order to achieve this, on the basis of the above-mentioned prior art, four types of enrichment are prepared as the types of the initially loaded fuel assemblies, or three enrichment type fuel assemblies are prepared and the minimum enrichment fuel assembly is prepared. It becomes necessary to disperse the body widely in the central region of the core to suppress radial power keeping of the high enrichment fuel assembly from the middle to the end of the first cycle.

【0025】その場合、コントロールセル16には、3タ
イプまたは4タイプ濃縮度燃料集合体炉心では、それぞ
れ高濃縮側から数えて3番目または4番目の燃料集合体
を配置するが普通である。これは、コントロールセルに
配置される燃料集合体は、運転中に炉心の余剰反応度を
制御するために炉心にサイクル期間中長期に亘って挿入
される制御棒によって燃焼度の進行が遅れ、かつ燃料集
合体横断面図の燃焼度も制御棒側の進行が遅れることに
よる効果を考えてのことである。
In this case, the control cell 16 is usually provided with the third or fourth fuel assembly counting from the high-enrichment side in a 3 or 4 type enriched fuel assembly core. This is because the fuel assemblies arranged in the control cells are delayed in burnup due to the control rods inserted into the core for a long period during the cycle period to control the excess reactivity of the core during operation, and The burnup in the cross-sectional view of the fuel assembly is also due to the effect of delaying the progress on the control rod side.

【0026】初装荷炉心の平均濃縮度2.2wt%以上の場
合、サイクル末期にコントロールセルの制御棒を引き抜
いた場合、これらの効果により制御棒に隣接する燃料集
合体に最大限界出力比(MLHGR)が生じない様に燃
料集合体の平均濃縮度を設定すると1.2 〜1.4 wt%の
濃縮度以下であることが、要請される。
When the average enrichment of the initially loaded core is 2.2 wt% or more, and when the control rods of the control cell are pulled out at the end of the cycle, the maximum limiting power ratio (MLHGR) to the fuel assembly adjacent to the control rods due to these effects. If the average enrichment of the fuel assembly is set so as not to occur, it is required that the enrichment is 1.2 to 1.4 wt% or less.

【0027】その結果、低濃縮度燃料集合体がコントロ
ールセル16の数と径方向出力分布抑制用の数だけ必要と
なり、炉心の平均濃縮度が低下する。
As a result, the low enrichment fuel assemblies are required for the number of control cells 16 and the number for suppressing the radial power distribution, and the average enrichment of the core is lowered.

【0028】ところで、炉心平均濃縮度を高めること
と、同一の炉心平均濃縮度なら前述の濃縮度分散のパラ
メータを大きくした方が取り出し燃焼度向上の点からは
良いとすると、濃縮度の選定に当たっては最大濃縮度の
燃料集合体の濃縮度はより高く、その体数はより多く、
また最低濃縮度の燃料集合体の濃縮度はより低く、体数
は炉心平均濃縮度を低下させないように少なく、できる
ならば第1サイクル後取り出される燃料集合体とほぼ同
じ体数とし、燃料集合体濃縮度の種類を少なくすること
が要点である。
By the way, it is considered that it is better to increase the core average enrichment and to increase the above-mentioned enrichment dispersion parameter for the same core average enrichment from the viewpoint of improving the burnup. Has a higher enrichment of the fuel assembly with the highest enrichment and a greater number of
In addition, the enrichment of the lowest enrichment fuel assembly is lower, the number of bodies is small so as not to lower the average core enrichment, and if possible, the number of bodies is almost the same as that of the fuel assemblies taken out after the first cycle. The point is to reduce the types of body enrichment.

【0029】図24に示した第1サイクルの運転が終了す
ると、原子炉を低下させ、反応度が最も低下した燃料集
合体を新しい燃料集合体と交換した後に第2サイクルの
運転に入る。この場合、前記従来例では、最低濃縮度の
初装荷燃料集合体Sから順に取り出されることになる。
When the operation of the first cycle shown in FIG. 24 is completed, the reactor is lowered, the fuel assembly having the lowest reactivity is replaced with a new fuel assembly, and then the operation of the second cycle is started. In this case, in the above-mentioned conventional example, the initially loaded fuel assemblies S having the lowest enrichment are sequentially taken out.

【0030】ところが、第1サイクルではコントロール
セル16に配置されていた最低濃縮度の初装荷燃料集合体
Sは、コントロールセル16には制御棒が挿入されている
ため、出力が抑えられており、十分に燃焼が進んでいな
い。
However, since the control rod 16 is inserted in the control cell 16, the output of the initially loaded fuel assembly S having the lowest enrichment, which is disposed in the control cell 16 in the first cycle, is suppressed. Combustion is not progressing sufficiently.

【0031】従って、前記従来例では、最低濃縮度の初
装荷燃料集合体Sは、未だ燃焼していないウラン 235を
多く残したまま新燃料集合体と交換されてしまうことに
なるので、初装荷燃料集合体の経済性向上の点で未だ不
十分である。このことは、第1サイクルにおいて炉心最
外周に配置されていた最低濃縮度の初装荷燃料集合体S
についても同様である。
Therefore, in the above-mentioned conventional example, the initially loaded fuel assembly S having the lowest enrichment is replaced with a fresh fuel assembly while leaving a large amount of uranium 235 that has not yet burned. It is still insufficient in terms of improving the economical efficiency of the fuel assembly. This means that the initially loaded fuel assembly S of the lowest enrichment that was placed on the outermost periphery of the core in the first cycle
Is also the same.

【0032】本発明は上記の課題を解決するためにされ
たもので、平衡炉心において3バッチ程度またはそれ以
上の取り替え燃料集合体となる3.0wt%以上の濃縮度の燃
料集合体を、初装荷燃料集合体の最高濃縮度燃料集合体
として使用する場合、第1、第2サイクルの熱的特性の
満足と、燃料経済性向上及び初装荷燃料集合体製造コス
トの低減を図ることができる原子炉の炉心を提供するこ
とにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a fuel assembly having an enrichment of 3.0 wt% or more, which becomes a replacement fuel assembly of about 3 batches or more in an equilibrium core, is initially loaded. Highest enrichment of a fuel assembly When used as a fuel assembly, a reactor capable of satisfying the thermal characteristics of the first and second cycles, improving the fuel economy, and reducing the manufacturing cost of the initially loaded fuel assembly. To provide the core of.

【0033】また、本発明は平衡炉心において4バッチ
程度またはそれ以上のバッチ数となる高濃縮度取り替え
燃料集合体を用いる原子炉の炉心において、これに好適
な初装荷炉心を提供し、初装荷燃料集合体の取り出し燃
焼度を増大して燃料経済性の向上を図ることができる原
子炉の炉心を提供することにある。
Further, the present invention provides an initial loading core suitable for a core of a nuclear reactor using a highly enriched exchangeable fuel assembly having a batch number of about 4 batches or more in an equilibrium core, and providing an initial loading core. An object of the present invention is to provide a core of a nuclear reactor which can improve the fuel economy by increasing the burnup of the fuel assembly.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】本発明は平衡炉心におい
て3バッチ程度またはそれ以上の取り替え燃料集合体と
なる3.0wt%以上の濃縮度の燃料集合体を、初装荷燃料集
合体の最高濃縮度燃料集合体として使用する場合の濃縮
度3種類の初装荷炉心において、中濃縮度の燃料集合体
を可燃性毒物の量で更に2種類に分け、その可燃性毒物
含有燃料棒の本数差が2本以上であることによる。ま
た、前記高可燃性毒物含有の中濃縮度燃料集合体をコン
トロールセル位置に配置する。
According to the present invention, a fuel assembly having an enrichment of 3.0 wt% or more, which is a replacement fuel assembly of about 3 batches or more in an equilibrium core, has a maximum enrichment of an initially loaded fuel assembly. When used as a fuel assembly, in an initially loaded core with three enrichments, a medium enrichment fuel assembly is further divided into two types according to the amount of burnable poison, and the difference in the number of burnable poison-containing fuel rods is two. Because it is more than a book. Further, the medium enriched fuel assembly containing the highly combustible poison is arranged at the control cell position.

【0035】ここでは、サイクル運転中の炉心の余剰反
応度を制御棒で制御するために、制御棒の移動によって
制御棒に隣接する燃料集合体の出力分布歪が緩和される
ように、反応度的に相当低い、例えば濃縮度の低いまた
は燃焼が進んだ燃料集合体を4体制御棒周囲に配置した
炉心内の燃料集合体−制御棒単位のことで、炉内に離散
的に配置し、少ない場合で9ないし多い場合でも37個あ
る。
Here, in order to control the excess reactivity of the core during the cycle operation by the control rod, the reactivity is adjusted so that the output distribution distortion of the fuel assembly adjacent to the control rod is relaxed by the movement of the control rod. Is considerably low, for example, a fuel assembly with a low degree of enrichment or advanced combustion, which is arranged around four control rods, is a fuel assembly-control rod unit and is discretely arranged in the reactor. There are 9 if there are few and 37 if there are many.

【0036】前記高可燃性毒物含有の中濃縮度燃料集合
体は可燃性毒物含有燃料棒の本数が低可燃性毒物含有の
中濃縮度燃料集合体より2本以上多く、その配置が燃料
集合体横断面の中心から制御棒側に片寄っており、かつ
燃料集合体平均濃縮度が 1.5〜2.8 wt%の燃料集合体
とする。
The medium-enriched fuel assembly containing high burnable poison has more burnable poison-containing fuel rods than the medium-enriched fuel assembly containing low burnable poison by two or more, and the fuel assemblies are arranged. The fuel assembly is offset from the center of the cross section to the control rod side and the average enrichment of the fuel assembly is 1.5 to 2.8 wt%.

【0037】また、本発明では、1本の制御棒と、これ
を囲繞する4体の燃料集合体とから構成されるセルを多
数配列して構成される原子炉の炉心において、異なる平
均濃縮度の初装荷燃料集合体を複数種類使用し、第1サ
イクルにおいて、平均濃縮度が最も低い初装荷燃料集合
体は、原子炉運転時の反応度制御用に設けられたコント
ロールセル以外の位置のみに配置する。さらに望ましく
は、平均濃縮度が最も低い初装荷燃料集合体は、炉心最
外周以外の炉心内部にあってコントロールセルに隣接し
ないセルに互いに隣り合わせないように配置する。
Further, according to the present invention, in the core of a nuclear reactor constituted by arranging a large number of cells each consisting of one control rod and four fuel assemblies surrounding the control rod, different average enrichments are obtained. Using multiple types of initially loaded fuel assemblies, the first loaded fuel assemblies with the lowest average enrichment in the first cycle can only be found in positions other than the control cells provided for reactivity control during reactor operation. Deploy. More preferably, the initially loaded fuel assemblies having the lowest average enrichment are arranged so as not to be adjacent to the cells inside the core other than the outermost periphery of the core and not adjacent to the control cells.

【0038】[0038]

【作用】例えば、初装荷濃縮度3タイプ炉心において、
最高濃縮度燃料集合体が例えば3.5wt%濃縮度の取り替え
燃料集合体と同じとすると、例えば濃縮度の種類は、3.
5(タイプ1), 2.3(タイプ2), 1.3(タイプ3)wt
% のような濃縮度分布となる。
[Function] For example, in the initial load enrichment type 3 type core,
If the highest enrichment fuel assembly is the same as the replacement fuel assembly with 3.5 wt% enrichment, for example, the enrichment type is 3.
5 (Type 1), 2.3 (Type 2), 1.3 (Type 3) wt
It has a concentration distribution like%.

【0039】これに対して、本発明によれば各タイプの
濃縮度燃料集合体は同じであるが、中濃縮度の2.3wt%
(タイプ2)の燃料集合体に対しては可燃性毒物として
添加するガドリニア入り燃料棒の本数が少ないもの(タ
イプ2)と多いもの(タイプ2C)の2種類用意する。
On the other hand, according to the present invention, each type of enriched fuel assembly is the same, but the medium enrichment is 2.3 wt%.
For the (type 2) fuel assembly, two types of fuel rods with a small number of gadolinia-containing fuel rods added as burnable poisons (type 2) and many (type 2C) are prepared.

【0040】そのガドリニア入り燃料棒の本数差を2本
以上とすることによって、さらに燃料集合体横断面のガ
ドリニア含有燃料棒の配置を制御棒側に重心が片寄る様
な配置とする。
By setting the difference in the number of gadolinia-containing fuel rods to two or more, the gadolinia-containing fuel rods in the cross section of the fuel assembly are further arranged such that the center of gravity is offset to the control rod side.

【0041】これにより、中濃縮度燃料集合体の高ガド
リニア燃料集合体(タイプ2C)を第1サイクルのコン
トロールセルのブレードヒストリーを考慮しても最大線
出力密度の運転基準を満たすことができる。
As a result, the operating standard of the maximum linear power density can be satisfied even for the high-gadolinia fuel assembly (type 2C) of the medium enrichment fuel assembly even when the blade history of the control cell of the first cycle is taken into consideration.

【0042】しかも、中濃縮度の初装荷燃料集合体のガ
ドリニア設計の異なる種類の間では、濃縮度所要量の設
計は共通化させることによって、初装荷燃料集合体に必
要な濃縮ウラン粉末の濃縮度の種類を増加させずに対応
できる。
Moreover, by designing the required enrichment levels to be common among different types of gadolinia designs of the initially loaded fuel assemblies of medium enrichment, the enriched uranium powder required for the initially loaded fuel assemblies is enriched. It can be handled without increasing the number of types.

【0043】この結果、本発明の濃縮度3タイプ炉心で
は初装荷炉心の低濃縮度燃料集合体(タイプ3)の体数
を従来より減少することができ、その結果炉心平均濃縮
度を高めることによって初装荷炉心の取り出し燃焼度を
増大できる。
As a result, in the enrichment 3 type core of the present invention, the number of low enrichment fuel assemblies (type 3) in the initially loaded core can be reduced as compared with the conventional one, and as a result, the average enrichment of the core can be increased. This can increase the take-out burnup of the initially loaded core.

【0044】従来、原子炉の初装荷炉心では、最低濃縮
度の燃料集合体はコントロールセルや炉心最外周に配置
されていたため、原子炉の運転中にはその出力が抑えら
れており、十分燃焼が進まない状態のまま第1サイクル
終了後に新燃料集合体と交換されていた。
Conventionally, in the initially loaded core of the nuclear reactor, the fuel assemblies having the lowest enrichment were arranged in the control cell and the outermost periphery of the core, so that the output thereof was suppressed during the operation of the reactor, and the fuel burned sufficiently. Was being replaced with a fresh fuel assembly after the end of the first cycle.

【0045】これに対して本発明によれば、第1サイク
ル終了後炉心から取り出される平均濃縮度が最も低い初
装荷燃料集合体は、コントロールセルや炉心最外周を除
く位置に配置されていたものであるので、十分に燃焼が
進んでおり、初装荷燃料集合体の取り出し燃焼度を増大
することができる。
On the other hand, according to the present invention, the initially loaded fuel assembly having the lowest average enrichment extracted from the core after the end of the first cycle is arranged at a position excluding the control cell and the outermost periphery of the core. Therefore, the combustion has progressed sufficiently, and it is possible to increase the take-out burnup of the initially loaded fuel assembly.

【0046】また、平均濃縮度が最も低い燃料集合体を
コントロールセルに新設しないセルに互いに隣り合わな
いように配置することによって、その隣に配置されて平
均濃縮度の高い燃料集合体で発生した過剰の中性子の供
給を受けることができるので、さらにその燃焼を進行さ
せることができる。さらに、コントロールセルや炉心最
外周に配置されていた平均濃縮度の高い初装荷燃料集合
体は、第1サイクルではその燃料集合体が抑制されるこ
とになる。
Further, the fuel assemblies having the lowest average enrichment are arranged in the cells not newly installed in the control cell so as not to be adjacent to each other, so that the fuel assemblies having the highest average enrichment are arranged next to each other. Since excess neutrons can be supplied, the combustion can be further advanced. Further, in the initially loaded fuel assembly having a high average enrichment, which was arranged in the control cell or the outermost periphery of the core, the fuel assembly is suppressed in the first cycle.

【0047】これらの燃料集合体は第2サイクル以降も
炉心内に残るため、未燃焼のウラン235が第2サイクル
までより多く持ち越されることになり、その分第2サイ
クルの運転に必要な新燃料集合体の体数が削減できるの
で、さらに燃料経済性が向上する。その結果、従来技術
で構成された炉心と同じ炉心平均濃縮度としても、より
高い初装荷炉心の取り出し燃焼度が達成される。
Since these fuel assemblies remain in the core after the second cycle, more unburned uranium 235 is carried over to the second cycle, and the new fuel required for the second cycle operation is correspondingly carried over. Since the number of assemblies can be reduced, fuel economy is further improved. As a result, even with the same core average enrichment as that of the core constructed by the conventional technique, a higher take-out burnup of the initially loaded core is achieved.

【0048】[0048]

【実施例】図面を参照しながら本発明に係る原子炉の炉
心の実施例を説明する。
Embodiments of the core of a nuclear reactor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0049】(第1の実施例)図1(A)に本発明に係
る第1の実施例における 1/4 90°回転対称の初装荷炉
心の燃料配置例を示す。第1の実施例では燃料集合体の
平均濃縮度が異なる3種類の燃料集合体(高濃縮度燃料
のタイプ1燃料集合体,中濃縮度燃料のタイプ2,2C
燃料集合体,低濃縮度燃料のタイプ3燃料集合体)を用
いている。その燃料集合体平均濃縮度と体数を下表に示
す。
(First Embodiment) FIG. 1A shows an example of fuel arrangement in a 1/4 90 ° rotationally symmetric initially loaded core according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, three kinds of fuel assemblies having different average enrichment of fuel assemblies (type 1 fuel assembly of high enrichment fuel, type 2 and 2C of medium enrichment fuel) are used.
Fuel assembly, type 3 fuel assembly of low enrichment fuel) is used. The average enrichment and the number of fuel assemblies are shown in the table below.

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

【0051】[0051]

【表3】 [Table 3]

【0052】本実施例の炉心では、例えば取り替え燃料
集合体の平均濃縮度を3.5wt%とした場合、初装荷炉心の
濃縮度のタイプを 3.5(タイプ1), 2.3(タイプ2,
タイプ2C), 1.3(タイプ3)wt% の様な3種類に
し、しかも2.3wt%(タイプ2,タイプ2C)の燃料集合
体に対しては可燃性毒物として添加するガドリニア入り
燃料棒の本数が少ないもの(タイプ2)と多いもの(タ
イプ2C)の2種類用意し、そのガドリニア入り燃料棒
の本数差を2本以上とする。しかも、中濃縮度の初装荷
燃料集合体のガドリニア設計の異なる燃料集合体の間で
は、濃縮度所要量の設計は共通化させると、更に燃料製
造上都合が良い。
In the core of the present embodiment, for example, when the average enrichment of the replacement fuel assembly is 3.5 wt%, the types of enrichment of the initially loaded core are 3.5 (type 1) and 2.3 (type 2,
Type 2C), 1.3 (Type 3) wt%, and 2.3 wt% (Type 2, Type 2C) fuel assemblies, the number of fuel rods with gadolinia added as combustible poisons Prepare two types, one with a small amount (type 2) and one with a large amount (type 2C), and make the difference in the number of gadolinia-containing fuel rods two or more. Moreover, it is more convenient for fuel production if the design of the required enrichment level is made common among fuel assemblies having different gadolinia designs of the initially loaded fuel assemblies of medium enrichment level.

【0053】図1(A)の第1の実施例では炉心最外周
にタイプ3燃料集合体3p(ここでは炉心の中央に配置
されるタイプ3燃料集合体と同一設計の場合でも第1サ
イクルから第2サイクルへの燃料交換、移動が分かりや
すいように炉心最外周のタイプ3燃料集合体に3pの記
号を付した。)を配置する。
In the first embodiment shown in FIG. 1 (A), the type 3 fuel assembly 3p is provided at the outermost periphery of the core (here, even if the same design as the type 3 fuel assembly arranged in the center of the core is used, from the first cycle). The symbol 3p is attached to the type 3 fuel assembly at the outermost periphery of the core so that the fuel exchange and movement to the second cycle can be easily understood.

【0054】また炉心中央領域には、制御棒の周囲4体
をすべてタイプ2C燃料集合体で構成されたコントロー
ルセルC(出力運転中、反応度制御及び出力分布制御を
行うための専用制御棒セルで、制御棒周囲の燃料集合体
は低反応度の燃料集合体を配置する。)を配置してあ
る。 最外周から第2層目、第3層目には最高濃縮度の
タイプ1燃料集合体のみを配置するか、または大半をタ
イプ1燃料集合体とする。
Further, in the central region of the core, a control cell C composed of four type of 4C fuel assemblies around the control rods (dedicated control rod cells for controlling reactivity and power distribution during power operation) The fuel assemblies around the control rods are low-reactivity fuel assemblies). From the outermost circumference to the second layer and the third layer, only the type 1 fuel assemblies having the highest enrichment are arranged, or most of them are type 1 fuel assemblies.

【0055】他の残りの位置ではタイプ1燃料集合体は
原則としてタイプ2またはタイプ3燃料集合体に面する
ように分散配置する。例えば、コントロールセルCに面
した制御セルは原則としてタイプ2またはタイプ3燃料
集合体と、タイプ1燃料集合体を交互にほぼチェカーボ
ード状に配する。コントロールセルCに面しない制御棒
セルは原則としてタイプ2とタイプ3燃料集合体の燃料
集合体を3体とタイプ1燃料集合体を1体を配置する。
In the other remaining positions, the type 1 fuel assemblies are in principle distributed so as to face the type 2 or type 3 fuel assemblies. For example, in the control cell facing the control cell C, in principle, the type 2 or type 3 fuel assembly and the type 1 fuel assembly are alternately arranged in a checkerboard shape. In principle, the control rod cells not facing the control cell C are provided with three type 2 and type 3 fuel assemblies and one type 1 fuel assembly.

【0056】このタイプ3燃料集合体の数は第1回取り
替え燃料集合体の体数より多くする。特にこの例では、
図1(B)の第2サイクルの炉心燃料配置図からも分か
るように、最外周のタイプ3燃料集合体は第2サイクル
も最外周に配置され、第1サイクルに最外周より内側に
配置されたタイプ3燃料集合体のみが第1回取り替え燃
料集合体と交換される。
The number of the type 3 fuel assemblies is larger than that of the first replacement fuel assemblies. Especially in this example,
As can be seen from the core fuel arrangement diagram of the second cycle in FIG. 1B, the outermost type 3 fuel assembly is also arranged in the outermost periphery in the second cycle, and is arranged inward of the outermost periphery in the first cycle. Only Type 3 fuel assemblies are replaced with the first replacement fuel assemblies.

【0057】図2は燃料集合体に含まれる燃料棒の有効
部長さが少なくとも濃縮領域では同じである場合のタイ
プ1、タイプ2、2C、タイプ3燃料集合体の軸方向濃
縮度分布、可燃性毒物軸方向分布の例を示す。この様
な、燃料集合体としては図22(A)に示したような燃料
有効部が標準長さの長尺燃料棒2のみで構成された、図
3(A)(B)に示すような燃料集合体1a,1bの例
がある。
FIG. 2 shows the axial enrichment distributions and flammability of Type 1, Type 2, 2C, and Type 3 fuel assemblies when the effective lengths of the fuel rods included in the fuel assemblies are the same at least in the enrichment region. An example of the poison axial distribution is shown. In such a fuel assembly, as shown in FIGS. 3A and 3B, the fuel effective portion as shown in FIG. 22A is constituted by only the standard length long fuel rods 2. There are examples of the fuel assemblies 1a and 1b.

【0058】この初装荷燃料集合体は図2に示したよう
に燃料有効長さ¨L¨の上下端にブランケット領域(天
然ウラン、劣化ウランまたは再処理回収ウランを使用し
た燃料有効領域)を有し、その長さはそれぞれL/24〜L/
12である。タイプ1、タイプ2、2C燃料集合体は濃縮
領域¨Le ¨が濃縮度の軸方向分布を有し、タイプ3燃
料集合体の濃縮領域¨Le ¨が濃縮度の軸方向に一様で
ある。
As shown in FIG. 2, this initially loaded fuel assembly has blanket regions (fuel effective region using natural uranium, depleted uranium or reprocessed recovered uranium) at the upper and lower ends of the effective fuel length L. However, the length is L / 24 to L /
Twelve. In the type 1, type 2, and 2C fuel assemblies, the enrichment region ¨L e has an axial distribution of enrichment, and the enrichment region ¨L e of the type 3 fuel assembly is uniform in the axial direction of enrichment. is there.

【0059】タイプ1燃料集合体およびタイプ2,2C
燃料集合体は燃料有効長¨L¨の下端から約L/3 〜 L/2
の位置に濃縮度の区分境界aを有し、境界aの上下で上
部の濃縮度の方が下部よりも約0.2wt%程度高い。
Type 1 Fuel Assembly and Type 2, 2C
The fuel assembly is approximately L / 3 to L / 2 from the lower end of the effective fuel length L.
There is a partition boundary a of enrichment at the position of, and the enrichment of the upper part above and below the boundary a is about 0.2 wt% higher than the lower part.

【0060】尚、ここでタイプ1燃料集合体とタイプ2
(2,2Cの両方)燃料集合体の境界aを軸方向にずら
しても良い。ずらす場合はタイプ2(2,2Cの両方)
燃料集合体の境界aをタイプ1燃料集合体のそれよりも
L/12以上上方に設定する。
Here, the type 1 fuel assembly and the type 2 fuel assembly
(Both 2, 2C) The boundary a of the fuel assembly may be shifted in the axial direction. Type 2 (both 2, 2C) when shifting
The boundary a of the fuel assembly is better than that of the type 1 fuel assembly.
Set above L / 12 or above.

【0061】また、タイプ1、タイプ2、2C燃料集合
体は可燃性毒物燃料棒を有し、その本数はタイプ2、タ
イプ2C、タイプ1燃料集合体の順に多くなる。可燃性
毒物としてはここでは燃料ペレットにガドリニアを添加
する形態を考える。可燃性毒物の軸方向分布設計は燃料
有効長¨L¨の内の濃縮領域¨Le ¨に可燃性毒物が添
加されており、その領域¨Le ¨内で一様か分布を有す
る設計が考えられる。
Further, the type 1, type 2, and 2C fuel assemblies have combustible poison fuel rods, and the number thereof increases in the order of type 2, type 2C, and type 1 fuel assemblies. Here, as the burnable poison, a mode in which gadolinia is added to the fuel pellet is considered. The design of the axial distribution of the burnable poison is such that the burnable poison is added to the concentration region L e in the effective fuel length L, and the design is uniform or distributed in the region L e. Conceivable.

【0062】分布を有する例としては図2に示すよう
に、その領域内で可燃性毒物添加燃料棒のガドリニア濃
度は一様かまたは濃縮度区分の境界aと同じ位置で可燃
性毒物の量に差があり、燃料集合体全体のガドリニア軸
方向設計として、図2の如く境界aの上側でガドリニア
量が小さく下側で大きくなっている。
As an example having a distribution, as shown in FIG. 2, the gadolinia concentration of the burnable poison-added fuel rod is uniform within that region, or the amount of burnable poison is at the same position as the boundary a of the enrichment classification. There is a difference, and in the gadolinia axial direction design of the entire fuel assembly, the gadolinia amount is small on the upper side of the boundary a and is large on the lower side as shown in FIG.

【0063】更にタイプ1燃料集合体及びタイプ2
(2,2Cの両方)燃料集合体のいずれかまたは両方と
もが、境界aより上方の濃縮領域¨Le ¨の上端から約
L/12〜L/6 の長さの可燃性毒物の少ない低可燃性毒物領
域¨LLG¨を有する。
Further type 1 fuel assemblies and type 2
Both either or both (2,2C of both) the fuel assemblies, approximately from the upper end of the upper enrichment region ¨L e ¨ the boundary a
It has a low flammable poison area, L LG, which has a length of L / 12 to L / 6 and is low in burnable poison.

【0064】可燃性毒物量を少なくする手段はタイプ1
燃料集合体についてはガドリニアの濃度を低可燃性毒物
領域¨LLG¨のすぐ下の領域より小さくする。例えばガ
ドリニア濃度を1.5 〜4 wt%の低い濃度とする。また
は、ガドリニア添加燃料棒を1本減ずる。またはその両
方とする等の手段がある。
The means for reducing the amount of burnable poison is type 1
The fuel assembly is smaller than the area immediately below the low burnable poison regions ¨L LG ¨ the concentration of gadolinia. For example, the gadolinia concentration is set to a low concentration of 1.5 to 4 wt%. Alternatively, reduce one gadolinia-added fuel rod. Alternatively, both means may be used.

【0065】また、タイプ1燃料集合体は低可燃性毒物
領域¨LLG¨に対応した部位の濃縮度を濃縮領域の中で
最低の濃縮度とするか、または境界aの下側の濃縮度と
同程度の濃縮度としても良い。
[0065] Also, the type 1 fuel assemblies or the lowest enrichment to enrichment of the portion corresponding to the low burnable poison regions ¨L LG ¨ in enriched region, or below the enrichment of boundary a The degree of enrichment may be about the same.

【0066】タイプ2、2C燃料集合体については低可
燃性毒物領域¨LLG¨のガドリニア添加燃料棒を 1〜3
本減少し、同時にガドリニア濃度を1.5 〜4 wt%の低
い濃度とする。また、低可燃性毒物領域¨LLG¨に対応
した部位の濃縮度はその下方の濃縮度と同じとする。
[0066] For the type 2,2C fuel assemblies gadolinia added fuel rods of low-burnable poison region ¨L LG ¨ 1~3
The gadolinia concentration is reduced to a low concentration of 1.5 to 4 wt% at the same time. Further, enrichment of the portion corresponding to the low burnable poison regions ¨L LG ¨ is the same as the enrichment of the lower.

【0067】図4に9×9燃料棒で中央に3×3燃料棒
セル分のウォーターロッド6を有した構造の場合の例
で、タイプ2燃料集合体とタイプ2C燃料集合体の横断
面濃縮度及びガドリニア分布設計例を示す。
FIG. 4 shows an example of a structure having a 9 × 9 fuel rod and a water rod 6 for a 3 × 3 fuel rod cell in the center, and a cross-sectional enrichment of a type 2 fuel assembly and a type 2C fuel assembly. Degree and gadolinia distribution design examples are shown.

【0068】図4のタイプ2燃料集合体では離散的に且
つ燃料集合体横断面の中心に重心を有する形でガドリニ
ア含有燃料棒(G1)が4本配置されている。これに対
して図5に示すタイプ2C燃料集合体では、ガドリニア
含有燃料棒が4本多く且つガドリニア添加濃度7.5wt%以
上と、高い濃度の燃料棒7本は複数本づつ互いに隣接し
ている。
In the type 2 fuel assembly of FIG. 4, four gadolinia-containing fuel rods (G1) are arranged discretely and having a center of gravity at the center of the cross section of the fuel assembly. On the other hand, in the type 2C fuel assembly shown in FIG. 5, the number of gadolinia-containing fuel rods is increased by four and the gadolinia addition concentration is 7.5 wt% or more, and seven high-concentration fuel rods are adjacent to each other.

【0069】その配置の重心も燃料集合体横断面図中心
より制御棒(W−W側)側に片寄っている。また、W−
W側の最外周燃料棒はタイプ2燃料集合体よりもタイプ
2C燃料集合体の方が低濃縮度の燃料棒本数が多く配置
されている。
The center of gravity of the arrangement is also offset to the control rod (WW side) side from the center of the cross sectional view of the fuel assembly. Also, W-
As for the outermost fuel rod on the W side, the type 2C fuel assembly has a larger number of low enrichment fuel rods than the type 2 fuel assembly.

【0070】初装荷燃料集合体の濃縮度設計で見た燃料
棒製造種類をタイプ2燃料集合体とタイプ2C燃料集合
体と濃縮度と本数共々同一にする方が燃料製造上簡単で
あるが、図6の様に若干平均濃縮度がずれても同一濃縮
度で本数のみがことなる設計でも良い。
It is easier in terms of fuel production to make the fuel rod production types in the enrichment design of the initially loaded fuel assembly the same as the type 2 fuel assembly and the type 2C fuel assembly in terms of enrichment and number, respectively. As shown in FIG. 6, even if the average enrichment is slightly different, the design may be such that only the number is different with the same enrichment.

【0071】タイプ2C燃料集合体の燃料棒位置(8.
8)のガドリニア添加燃料棒は薄いガドリニア濃度、例
えば1.0wt%を配置しても良い。また、他のガドリニア添
加燃料棒の濃いガドリニア濃度としては 10wt%程度にま
で上げるとも考えられる。
Type 2C fuel assembly fuel rod position (8.
The gadolinia-added fuel rod of 8) may be arranged with a thin gadolinia concentration, for example, 1.0 wt%. In addition, the concentration of other gadolinia-added fuel rods may be increased to about 10 wt%.

【0072】図7、図8には本発明のタイプ1燃料集合
体、タイプ3燃料集合体の横断面設計例を示す。図8の
様にタイプ3燃料集合体はより簡単化した濃縮度分布と
し、燃料集合体の外周燃料棒や大型ウォーターロッド周
囲に高局所出力ピーキングが発生しやすい設計とする。
7 and 8 show examples of cross-sectional design of the type 1 fuel assembly and the type 3 fuel assembly of the present invention. As shown in FIG. 8, the type 3 fuel assembly has a more simplified enrichment distribution, and is designed so that high local power peaking easily occurs around the outer circumference fuel rods and large water rods of the fuel assembly.

【0073】つぎに本発明の第1実施例の作用を図1
(A),(B)図10及び図13(A),(B)を用いて従
来の濃縮度3タイプ炉心との比較で説明する。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(A), (B) A comparison with a conventional enrichment type 3 type core will be described with reference to FIGS. 10 and 13 (A), (B).

【0074】図10は濃縮度3タイプ炉心の第1サイクル
において、各タイプの燃料集合体の無限増倍率が変化す
る様子を示したものである。
FIG. 10 shows how the infinite multiplication factor of each type of fuel assembly changes in the first cycle of the enrichment 3 type core.

【0075】第1サイクル長さが、起動試験等により相
当長さ(2000〜3000MWd/st)取り替え炉心よりも長くな
る(第1サイクル長さ約 11000MWd/st)のでタイプ1、
タイプ2、タイプ2C燃料集合体のガドリニア濃度は取
り替え燃料集合体よりも濃度の高いものとする。図10の
無限倍増率のタイプ1、タイプ2燃料集合体の曲線は7.
5wt%のガドリニア添加濃度の場合の計算である。その結
果、タイプ1燃料集合体の無限増倍率の最大値は取り替
え燃料集合体より小さく、ピーク位置も3000〜5000MWd/
st程度後に生ずる。
Since the first cycle length is longer than that of the replacement core by a start test etc. (2000 to 3000 MWd / st) (first cycle length is about 11000 MWd / st), the type 1
The gadolinia concentration of the type 2 and type 2C fuel assemblies is higher than that of the replacement fuel assemblies. Infinite multiplication factor type 1 and type 2 fuel assembly curves in Figure 10 are 7.
The calculation is for a gadolinia addition concentration of 5 wt%. As a result, the maximum infinite multiplication factor of the Type 1 fuel assembly was smaller than that of the replacement fuel assembly, and the peak position was 3000 to 5000 MWd /
It occurs after about st.

【0076】従来例では炉心に配された各タイプの第1
の燃料集合体のサイクル末期の燃焼度を図10にプロット
すると、縦のバー様になる。このようにタイプ3燃料集
合体の内コントロールセルに配されたものは、その他の
炉心中央に配置されたタイプ3燃料集合体に比較して
0.8倍程度の燃焼度(8000MWd/st)しか進まない。
In the conventional example, the first of each type placed in the core
When the burnup at the end of cycle of the fuel assembly of is plotted in Fig. 10, it becomes a vertical bar. In this way, the type 3 fuel assemblies arranged in the control cells are compared with other type 3 fuel assemblies arranged in the center of the core.
The burnup is about 0.8 times (8000MWd / st) only.

【0077】また、最外周に配置されたタイプ3燃料集
合体は同じく約 0.5倍の燃焼度(5000MWd/st)しか進ま
ない。この炉心が第2サイクルに移行するとき、図13
(A),(B)に示すように炉心中央領域の燃焼度の進
んだタイプ3燃料集合体が取り出され、残ったタイプ3
燃料集合体は最も燃焼の進んだものを炉心最外周に優先
的に配する。
Further, the type 3 fuel assembly arranged on the outermost periphery also advances only about 0.5 times the burnup (5000 MWd / st). When this core shifts to the second cycle,
As shown in (A) and (B), the Type 3 fuel assemblies with advanced burnup in the central region of the core were taken out and the remaining Type 3 fuel assemblies were taken out.
The fuel assemblies with the most advanced combustion are preferentially placed on the outermost periphery of the core.

【0078】これが第2サイクル(サイクル長さ約9500
MWd/st)の炉心反応度をより高め、タイプ3燃料集合体
の取り出し燃料度をより向上する方法である。しかし第
1サイクルでコントロールセルに配置されたタイプ3燃
料集合体は第2サイクルで約半数が最外周に配置され、
約半数が取り出される。
This is the second cycle (cycle length of about 9500
MWd / st) core reactivity and the fuel extraction efficiency of type 3 fuel assemblies. However, about half of the Type 3 fuel assemblies placed in the control cells in the first cycle were placed in the outermost periphery in the second cycle,
About half are taken out.

【0079】第2サイクルに最外周に配置されたタイプ
3燃料集合体は約4000MWd/st程度の燃焼度を取得出来る
みであり、第1サイクル最外周、第2サイクル炉心中央
のコントロールセル以外の位置に配されたタイプ3燃料
集合体が得る5000+8000MWd/stと同程度である。この結
果、第1サイクル後に取り出されたコントロールセル配
置のタイプ3燃料集合体の燃焼度取得損失は第2サイク
ルではほとんど取り返せないこととなる。
The type 3 fuel assemblies arranged at the outermost periphery in the second cycle can obtain a burnup of about 4000 MWd / st, and other than the control cells at the outermost periphery of the first cycle and the center of the second cycle core. It is about the same as the 5000 + 8000 MWd / st that a Type 3 fuel assembly placed at a position can obtain. As a result, the burnup acquisition loss of the type 3 fuel assembly with the control cell arrangement taken out after the first cycle can hardly be recovered in the second cycle.

【0080】本発明の第1の実施例によれば、第1サイ
クルにおいて、濃縮度の最も低い且つ可燃性毒物を含有
しないタイプ3燃料集合体は、炉心最外周及び炉心中央
領域のコントロールセル以外の位置に配置されること
と、タイプ3燃料集合体の体数を最外周配置の数と第1
回取り替え燃料集合体の数の合計以上とすることによ
り、第1回の燃料交換は炉心中央のタイプ3燃料集合体
のみとなる。炉心中央のタイプ3燃料集合体はコントロ
ールセルによる燃焼度取得の損失を受けること無く取り
出される。
According to the first embodiment of the present invention, in the first cycle, the type 3 fuel assemblies having the lowest enrichment and containing no combustible poisons are except the control cells in the outermost core and the central core region. And the number of type 3 fuel assemblies is
By setting the number of refueling fuel assemblies to the total number or more, the first refueling is performed only for the type 3 fuel assembly in the center of the core. The type 3 fuel assembly in the center of the core is taken out without suffering loss of burnup acquisition by the control cell.

【0081】コントロールセルに装荷された燃料集合体
においては、制御棒挿入運転が長く続いて、W−W側の
燃料棒の燃焼が遅れ、対角反対側(N−N側)の燃料棒
の燃焼がより進む。第1サイクル末期に炉心の余剰反応
度が低下するとコントロールセルの制御棒は引き抜かれ
る。
In the fuel assemblies loaded in the control cells, the control rod insertion operation continues for a long time, the combustion of the fuel rods on the WW side is delayed, and the fuel rods on the diagonally opposite side (NN side) are burned. Combustion progresses more. When the excess reactivity of the core decreases at the end of the first cycle, the control rod of the control cell is pulled out.

【0082】この時点でのW−W側の燃料棒の局所出力
ピーキングがステップ状に増加することと、制御棒によ
る反応度制御がなくなったことによりW−W側の燃料棒
の線出力密度が非常に大きくなる。この結果を考慮して
も最大線出力密度の運転制限以内とする必要から従来は
タイプ3燃料集合体の平均濃縮度を可燃性毒物なしとし
て、1.3wt%程度以下に設定し、燃料集合体内の最外周燃
料棒の濃縮度も比較的低い設計としている。
At this point, the local output peaking of the fuel rod on the WW side increases stepwise, and the linear power density of the fuel rod on the WW side is reduced due to the loss of reactivity control by the control rod. Grows very large. Even if this result is taken into consideration, it is necessary to keep the maximum linear power density within the operating limit, so conventionally, the average enrichment of the type 3 fuel assembly was set to 1.3 wt% or less without combustible poisons, The outermost fuel rod is also designed to have a relatively low enrichment.

【0083】本実施例では第1サイクルでコントロール
セルに配置されるタイプ2C燃料集合体はガドリニア燃
料棒の本数が多いのと、ガドリニア添加燃料棒を複数互
いに隣接して燃料集合体内に配置するので、熱中性子束
遮蔽によりガドリニウムの燃焼が遅くなることの効果に
より第1サイクル中の無限倍増率は約10%△k以上タイ
プ2燃料集合体に比して抑制される。
In this embodiment, since the type 2C fuel assembly arranged in the control cell in the first cycle has a large number of gadolinia fuel rods, and a plurality of gadolinia-added fuel rods are arranged adjacent to each other in the fuel assembly. Due to the effect of slowing the burning of gadolinium due to the thermal neutron flux shielding, the infinite multiplication factor in the first cycle is suppressed by about 10% Δk or more as compared with the type 2 fuel assembly.

【0084】この抑制効果はガドリニアの添加濃度が高
いほど長期間反応度抑制が可能なので、7.5wt%(図10中
破線のタイプ2C燃料集合体)以上 10wt%(図10中一点
鎖線のタイプ2C燃料集合体)程度あると都合が良い。
This suppression effect is such that the higher the concentration of gadolinia added, the longer the reactivity can be suppressed. Therefore, 7.5 wt% (type 2C fuel assembly indicated by a broken line in FIG. 10) or more 10 wt% (type 2C indicated by a chain line in FIG. 10) It is convenient to have a fuel assembly).

【0085】また、タイプ2C燃料集合体はW−W側の
最外周位置に低濃縮度の燃料集合体がより多く配置され
且つ、高濃度のガドリニア添加燃料棒も制御棒側に配置
が片寄ったパターンで設計されている。
Further, in the type 2C fuel assembly, more fuel assemblies having low enrichment were arranged at the outermost peripheral position on the WW side, and the high concentration gadolinia-added fuel rods were also arranged on the control rod side. Designed with patterns.

【0086】従って、サイクル末期に制御棒が引き抜か
れても、W−W側の燃料棒のインポータンスが増加する
が、その近傍に配置された高濃度のガドリニア添加燃料
棒のガドリニウムもまだ残留反応度を有しているので、
W−W側の局所出力の増加を抑制して燃料集合体横断面
内の出力分布の平坦化の方向に働く。
Therefore, even if the control rod is pulled out at the end of the cycle, the importance of the fuel rod on the WW side increases, but the gadolinium of the high-concentration gadolinia-added fuel rod arranged in the vicinity thereof still has the residual reactivity. Because it has
It works in the direction of flattening the power distribution in the cross section of the fuel assembly by suppressing the increase of the local power on the WW side.

【0087】第2サイクルでは、タイプ2C燃料集合体
の残留ガドリニウムも燃焼し尽くし、その後燃焼に従っ
て無限増倍率は減少する。
In the second cycle, the residual gadolinium in the type 2C fuel assembly is also burned out, and the infinite multiplication factor decreases as the combustion proceeds.

【0088】これに対し、タイプ2燃料集合体は第1サ
イクル初期から末期にかけて無限増倍率の変化は少な
く、ほぼ平衡炉心における2サイクル燃焼後の無限増倍
率に近い反応度を維持し、可燃性毒物の燃焼による反応
度増加とU235 の燃焼による反応度低下がバランスした
推移を示す。
On the other hand, the type 2 fuel assembly shows little change in the infinite multiplication factor from the first cycle to the end of the first cycle, maintains the reactivity close to the infinite multiplication factor after the two cycles of combustion in the equilibrium core, and is combustible. It shows a transition in which the reactivity increase due to the combustion of poisonous substances and the reactivity decrease due to the combustion of U 235 are balanced.

【0089】タイプ1燃料集合体は取り替え燃料集合体
と同一濃縮度であるが、ガドリニア添加燃料棒は5〜6
本少ない。そのため、第1サイクル初期の無限増倍率は
取り替え燃料集合体より10%△k程度高い値である。
Type 1 fuel assemblies have the same enrichment as replacement fuel assemblies, but gadolinia-added fuel rods have 5 to 6 enrichment.
There are few books. Therefore, the infinite multiplication factor at the beginning of the first cycle is about 10% Δk higher than that of the replacement fuel assembly.

【0090】タイプ3燃料集合体は第1サイクル初期に
平衡炉心における2.5サイクル燃焼度の無限増倍率を
示し、その後燃焼に従って、無限増倍率は減少する。
The type 3 fuel assembly exhibits an infinite multiplication factor of 2.5 cycle burnup in the equilibrium core at the beginning of the first cycle, and thereafter, the infinite multiplication factor decreases with combustion.

【0091】また、図8のタイプ3燃料集合体の様に燃
料集合体最外周や大型ウォーターロッド周囲等の中性子
インポータンスの高い燃料棒位置に濃縮度の高い燃焼棒
を配置することにより、低い濃縮度でより高い無限増倍
率が得られ、より経済的な燃料構成となる。すなわち、
本実施例ではタイプ3燃料集合体は全てコントロールセ
ル以外の位置に配する初装荷炉心であることによる。
Further, as in the type 3 fuel assembly of FIG. 8, by arranging the combustion rods with high enrichment at the fuel rod positions with high neutron importance such as the outermost periphery of the fuel assembly and around the large water rod, low enrichment is achieved. A higher infinite multiplication factor is obtained with a higher degree, resulting in a more economical fuel composition. That is,
This is because all the type 3 fuel assemblies in this embodiment are initially loaded cores arranged at positions other than the control cells.

【0092】従来の濃縮度多種類炉心ではタイプ3燃料
集合体をコントロールセルに配置するために、最外周の
燃料棒の出力ピーキングを下げる。したがって、横断面
で使用する濃縮度のうち、比較的低い物を使用し、無限
増倍率的につまり燃焼経済的に損失がある。図9に従来
のタイプ3燃焼集合体を示している。
In the conventional multi-rich enrichment core, the power peaking of the outermost fuel rod is lowered in order to arrange the type 3 fuel assembly in the control cell. Therefore, there is a loss in the infinite multiplication factor, that is, in the combustion economy by using a relatively low enrichment in the cross section. FIG. 9 shows a conventional type 3 combustion assembly.

【0093】尚、図10の燃料集合体タイプ毎の無限増倍
率の燃焼変化図から、図1の炉心において図13(A)の
濃縮度3タイプ炉心におけるタイプ、1タイプ2、タイ
プ3の同一ガドリニア設計、同一濃縮度設計を使うと、
図13(A)におけるコントロールセルのタイプ3燃料集
合体がタイプ2C燃料集合体に置き代わった分、サイク
ル末期の炉心余剰反応度が増加し、第1回取り替え燃料
集合体の体数が低減することになる。
From the combustion change diagram of infinite multiplication factor for each fuel assembly type in FIG. 10, the same type 1, type 2, and type 3 in the enrichment 3 type core of FIG. 13 (A) in the core of FIG. With the gadolinia design and the same enrichment design,
As the type 3 fuel assembly of the control cell in FIG. 13 (A) is replaced with the type 2C fuel assembly, the core excess reactivity at the end of the cycle increases and the number of the first replacement fuel assemblies decreases. It will be.

【0094】つぎに上記第1の実施例の効果を説明す
る。BWRの取り替え炉心では、径方向出力分布を平坦
にするには、無限増倍率の異なる燃料集合体を、分散し
て配置してサイクルの燃焼期間中、任意の最小配置の4
体の平均無限増倍率がほぼ同じように配置することであ
る。また、インポータンスの高い炉心中央から外側に向
かって徐々に平均の無限増倍率を増加させると炉心の径
方向の出力分布が平坦化できる。
Next, the effect of the first embodiment will be described. In the BWR replacement core, in order to make the radial power distribution flat, the fuel assemblies having different infinite multiplication factors are dispersed and arranged at an arbitrary minimum arrangement of 4 during the combustion period of the cycle.
The average infinite multiplication factor of the body is to be arranged almost the same. Further, if the average infinite multiplication factor is gradually increased from the center of the core having high importance toward the outside, the power distribution in the radial direction of the core can be flattened.

【0095】本実施例の濃縮度多種類初装荷炉心におい
て、第1サイクル初期に最大の反応度を有するタイプ2
燃料集合体はそれより反応度の低いタイプ3燃料集合
体、タイプ1燃料集合体に囲まれるので、タイプ2燃料
集合体の径方向出力ピーキング作用がある。
In the core having various enrichment types of the present embodiment, the type 2 having the maximum reactivity in the early stage of the first cycle
Since the fuel assembly is surrounded by the less reactive type 3 fuel assembly and type 1 fuel assembly, there is a radial output peaking effect of the type 2 fuel assembly.

【0096】また、濃縮度3タイプ炉心におけるコント
ロールセルに配置される反応度の低いタイプ3燃料集合
体の代わりに、それよりも濃縮度及びガドリニア添加量
が多くサイクル末期においてタイプ2C燃料集合体の出
力タイプ3燃料集合体より高い分炉内の出力ミスマッチ
が緩和され炉心出力が平坦化し、径方向出力ピーキング
を改善する。
Further, instead of the type 3 fuel assembly having a low reactivity, which is arranged in the control cell in the enrichment type 3 core, the enrichment and gadolinia addition amount is larger than that and the type 2C fuel assembly is added at the end of the cycle. Higher than the power type 3 fuel assembly The power mismatch in the core is mitigated, the core power is flattened, and the radial power peaking is improved.

【0097】したがって、第1サイクル末期を余剰反応
度に十分な余裕を持って迎えられるので、第1回取り替
え燃料集合体の体数を従来よりも大幅に減じることがで
きる。その結果炉心平均濃縮度を従来より約 0.16wt%増
大して、初装荷炉心の取り出し燃焼度が増大できる。こ
れは初装荷炉心の燃料経済性が向上することを意味す
る。
Therefore, since the end of the first cycle can be welcomed with a sufficient margin for the excess reactivity, the number of the first-time replacement fuel assemblies can be greatly reduced as compared with the conventional case. As a result, the average enrichment of the core can be increased by about 0.16 wt% compared with the conventional one, and the take-out burnup of the initially loaded core can be increased. This means that the fuel economy of the initially loaded core is improved.

【0098】また、各燃料タイプの軸方向の濃縮度分
布、ガドリニア分布設計とすることによって、取り出し
燃焼度が向上し、且つコントロールセル炉内において制
御棒に隣接しないタイプ2、タイプ1燃料集合体の軸方
向出力分布が燃料集合体の軸方向反応度分布によって安
定に制御でき、最大線出力密度、MCPR等の炉心の熱
的制限を満足できる。
Further, by adopting the axial enrichment distribution and gadolinia distribution design of each fuel type, the takeout burnup is improved and the type 2 and type 1 fuel assemblies which are not adjacent to the control rod in the control cell furnace The axial power distribution can be stably controlled by the axial reactivity distribution of the fuel assembly, and the core thermal limits such as maximum linear power density and MCPR can be satisfied.

【0099】特に、燃料有効部の下部から L/3〜L/2 の
位置に濃縮度及びガドリニア量の分布境界aを設け,境
界より下部の反応度を抑制することにより、BWRの特
徴であるボイド発生による下方ピーク出力分布を抑制
し、平坦化できる。
In particular, the characteristic of BWR is that a concentration boundary and a gadolinia amount distribution boundary a are provided at positions L / 3 to L / 2 from the lower part of the effective fuel portion and the reactivity below the boundary is suppressed. It is possible to suppress the lower peak output distribution due to the occurrence of voids and flatten it.

【0100】さらに、この境界がタイプ1燃料集合体と
タイプ2燃料集合体で同じであると、境界のすぐ上部に
出力ピークを生じるので、反応度が低く下方出力ピーク
特性の弱いタイプ2燃料の前記境界aをL/12以上ずらす
ことにより、それを緩和することができる。
Furthermore, if this boundary is the same between the type 1 fuel assembly and the type 2 fuel assembly, an output peak occurs just above the boundary, so that the reactivity of the type 2 fuel is low and the lower output peak characteristic is weak. By shifting the boundary a by L / 12 or more, it can be alleviated.

【0101】また、濃縮領域の上端に低可燃性毒物領域
を設け、サイクル末期における可燃性毒物の燃え残りを
減じることによって、燃焼経済性が向上する。この時、
タイプ1燃料集合体については炉内装荷サイクル数が多
いので、濃縮度も低減すると、移行サイクルにおける炉
停止余裕の改善に寄与する。
Further, a low burnable poisonous substance region is provided at the upper end of the concentration region to reduce the unburned residue of the burnable poisonous substance at the end of the cycle, thereby improving the combustion economy. This time,
Since the type 1 fuel assembly has a large number of internal furnace loading cycles, reducing the enrichment also contributes to improving the reactor shutdown margin in the transition cycle.

【0102】(第2の実施例)つぎに本発明に係る原子
炉の炉心の第2の実施例を説明する。図11、図12、図3
(C)(D)中にPで示した部分長燃料棒を有する燃料
集合体を使用したタイプ1、タイプ2、2C、タイプ3
燃料集合体の軸方向濃縮度分布、可燃性毒物軸方向分布
の例を示す。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the core of the nuclear reactor according to the present invention will be described. 11, 12, and 3
(C) Type 1, type 2, 2C, type 3 using a fuel assembly having partial length fuel rods indicated by P in (D)
An example of the axial enrichment distribution of the fuel assembly and the burnable poison axial distribution is shown.

【0103】図11は図2における低可燃性毒物領域¨L
LG¨を標準長燃料棒において、部分長燃料棒の燃料棒有
効部上方の領域に対応する領域全体¨LPLR ¨とした例
である。
FIG. 11 shows the low-combustible poisonous substance region L in FIG.
This is an example in which LG is a standard length fuel rod, and the entire region corresponding to the region above the fuel rod effective portion of the partial length fuel rod is L PLR .

【0104】軸方向の構成は図2とほぼ同じであるが、
タイプ1、タイプ2(2,2C)燃料集合体について
は、領域¨LPLR ¨の燃料装荷量がそれより下の領域よ
りも小さい事を考慮して濃縮度をそれより下部と同一か
やや低下する程度とし、また更に燃料下部の燃料ウラン
の量が多い分軸方向に出力ピーキングが発生しやすいの
でより平坦化の反応が必要である。
The axial configuration is almost the same as in FIG.
For Type 1 and Type 2 (2,2C) fuel assemblies, the enrichment is the same as or slightly lower than that of the lower part in consideration of the fact that the amount of fuel loaded in the region, L PLR, is smaller than that in the lower region. The amount of fuel uranium in the lower part of the fuel is large, and output peaking is likely to occur in the axial direction, so a more flattening reaction is required.

【0105】例えば、aの境界は約 L/3の位置の方が軸
方向出力が平坦化しやすい。また、境界aの上下の濃縮
度差をより上を大きくすることも効果がある。この様な
軸方向設計により部分長燃焼棒を有する燃料集合体を使
用した本実施例の初装荷炉心の軸方向分布を平坦化する
ことができる。
For example, in the boundary of a, the output in the axial direction tends to be flattened at a position of about L / 3. It is also effective to increase the difference in enrichment above and below the boundary a. With such an axial design, it is possible to flatten the axial distribution of the initially loaded core of this embodiment using the fuel assembly having the partial length combustion rods.

【0106】図12は図11の軸方向設計の簡易化を図った
ものである。タイプ1燃料集合体を除いて下部領域(部
分長燃料棒の有効部領域)の濃縮度及びガドリニア軸方
向設計が一様である。タイプ1燃料集合体は実線の様に
約 L/3の位置にガドリニア量の境界aを有し、濃縮度の
限界は有しない。
FIG. 12 is intended to simplify the axial design of FIG. Except for Type 1 fuel assemblies, the enrichment and gadolinia axial design of the lower region (the effective region of the partial length fuel rod) is uniform. The Type 1 fuel assembly has a gadolinia amount boundary a at a position of about L / 3 as shown by the solid line, and has no limit of enrichment.

【0107】この場合、タイプ1燃料集合体のガドリニ
ア設計を点線の様にこの下部領域だけ1、2本の部分ガ
ドリニア添加燃料棒としてガドリニア入り燃料棒本数を
増加させても良い。また、図12のタイプ2(2,2
C)、タイプ3燃料集合体と図12タイプ1燃料集合体の
軸方向設計を組み合わせても良い。
In this case, in the gadolinia design of the type 1 fuel assembly, the number of gadolinia-containing fuel rods may be increased as one or two partial gadolinia-added fuel rods only in the lower region as shown by the dotted line. In addition, type 2 (2, 2
C), the axial design of the Type 3 fuel assembly and FIG. 12 Type 1 fuel assembly may be combined.

【0108】図14(A),(B)に本発明の第2の実施
例に係る 1/4 90°回転対称の初装荷炉心の燃料配置例
を示す。本実施例では燃料集合体の平均濃縮度が異なる
3種類の燃料集合体(高濃縮度燃料タイプ1燃料集合
体、中濃縮度燃料タイプ2、2C燃料集合体、低濃縮度
燃料のタイプ3燃料集合体)を使用している。その燃料
集合体の平均濃縮度と体数を下表に示す。第2の実施例
に対応した従来の濃縮度3タイプ初装荷炉心の例を図1
5(A),(B)に示す。
FIGS. 14 (A) and 14 (B) show an example of fuel arrangement in the 1/4 90 ° rotationally symmetric initially loaded core according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, three types of fuel assemblies having different average enrichment of fuel assemblies (high enrichment fuel type 1 fuel assembly, medium enrichment fuel type 2, 2C fuel assembly, low enrichment fuel type 3 fuel) are used. Aggregate) is used. The average enrichment and number of fuel assemblies are shown in the table below. An example of a conventional enriched type 3 initially loaded core corresponding to the second embodiment is shown in FIG.
5 (A) and (B).

【0109】[0109]

【表4】 [Table 4]

【0110】[0110]

【表5】 [Table 5]

【0111】本発明の炉心では、例えば取り替え燃料集
合体の平均濃縮度を3.5wt%とした場合、初装荷炉心の濃
縮度のタイプを 3.5(タイプ1燃料集合体), 2.3(タ
イプ2、タイプ2C燃料集合体), 1.3(タイプ3燃料
集合体)wt% の様な3種類にし、しかも 2.3 wt%(タイ
プ2、タイプ2C燃料集合体)の燃料集合体に対しては
可燃性毒物として添加するガドリニア入り燃料棒の本数
の少ないもの(タイプ2燃料集合体)と多いもの(タイ
プ2C燃料集合体)の2種類用意し、そのガドリニア入
り燃料棒の本数差を2本以上とする。しかも、中濃縮度
の初装荷燃料集合体のガドリニア設計の異なる燃料集合
体の間では、濃縮度所要量の設計は共通化される。
In the core of the present invention, for example, when the average enrichment of the replacement fuel assembly is 3.5 wt%, the enrichment type of the initially loaded core is 3.5 (type 1 fuel assembly), 2.3 (type 2, type 2). 2C fuel assemblies), 1.3 (type 3 fuel assemblies) wt%, and 2.3 wt% (type 2 and type 2C fuel assemblies) added as a burnable poison to fuel assemblies. Prepare two types of fuel rods with gadolinia (type 2 fuel assembly) and those with many gadolinia fuel rods (type 2C fuel assembly), and make the difference in the number of gadolinia-containing fuel rods two or more. Moreover, the design of the enrichment requirement amount is common among fuel assemblies having different gadolinia designs of the initially loaded fuel assemblies of medium enrichment.

【0112】図14(A),(B)の本発明の第2の実施
例では炉心最外周にタイプ1燃料集合体1P (ここでは
炉心の中央に配されるタイプ1燃料集合体と同一設計の
場合でも第1サイクルから第2サイクルへの燃料交換、
移動が分かりやすいように炉心最外周のタイプ1燃料集
合体に1P の記号を付した。)を配置し、また炉心中央
領域には、制御棒周囲4体をすべてタイプ2C燃料集合
体で構成されたコントロールセルC(出力運転中、反応
度制御及び出力分布制御を行うための専用の制御棒セル
で制御棒周囲の燃料集合体は低反応度の燃料集合体を配
置する。)を配置してある。
In the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 14A and 14B, the type 1 fuel assembly 1 P is located at the outermost periphery of the core (here, the same as the type 1 fuel assembly arranged in the center of the core). Refueling from the first cycle to the second cycle, even in the case of design,
The type 1 fuel assemblies at the outermost periphery of the core are marked with 1 P so that the movement is easy to understand. ) Is arranged, and in the central region of the core, all four control rod peripheral bodies are control cells C composed of type 2C fuel assemblies (dedicated control for performing reactivity control and power distribution control during power operation). In the rod cell, the fuel assembly around the control rod is arranged with a low reactivity fuel assembly.).

【0113】最外周から第2層目には最高濃縮度のタイ
プ1燃料集合体のみを配置するか、または、大半をタイ
プ1燃料集合体とする。
From the outermost periphery to the second layer, only the type 1 fuel assemblies having the highest enrichment are arranged, or most of them are type 1 fuel assemblies.

【0114】他の残りの位置ではタイプ1燃料集合体は
原則としてタイプ2またはタイプ3燃料集合体に面する
ように分散配置する。例えば、コントロールセルCに面
した制御棒セルは原則としてタイプ2またはタイプ3燃
料集合体と、タイプ1燃料集合体を交互にほぼチェカー
ボード状に配置する。コントロールセルCに面しない制
御棒セルは原則としてタイプ2とタイプ3燃料集合体を
3体とタイプ1燃料集合体1体を配置する。
In the other remaining positions, the type 1 fuel assemblies are in principle distributed so as to face the type 2 or type 3 fuel assemblies. For example, in the control rod cell facing the control cell C, in principle, the type 2 or type 3 fuel assembly and the type 1 fuel assembly are alternately arranged in a checkerboard shape. In principle, the control rod cells not facing the control cell C are provided with three type 2 and type 3 fuel assemblies and one type 1 fuel assembly.

【0115】本実施例の燃料集合体の軸方向設計として
は前記の図2、図11、図12の何れも可能である。本実施
例では最外周に高反応度のタイプ1燃料集合体を配置し
ているので、径方向出力分布がよりいっそう平坦化さ
れ、MCPRや最大線出力密度の特性が第1の実施例よ
りもより向上できる。
As the axial design of the fuel assembly of this embodiment, any of the above-mentioned FIG. 2, FIG. 11 and FIG. 12 is possible. In this embodiment, since the high-reactivity type 1 fuel assembly is arranged on the outermost circumference, the radial power distribution is further flattened, and the characteristics of MCPR and maximum linear power density are higher than those of the first embodiment. You can improve more.

【0116】また、最外周配置のタイプ1燃料集合体は
炉心中央領域の燃料集合体に比較して約50%程度の出力
であり、第1サイクルにおける燃焼が進まないので、第
2サイクルに持ち越される反応度が大きい。その結果、
第2サイクルへの燃料集合体の交換体数を低減できる。
さらに、初装荷炉心の平均濃縮度も増大するので初装荷
炉心の取り出し燃焼度増加に寄与する。
Further, the type 1 fuel assembly in the outermost periphery has an output of about 50% as compared with the fuel assembly in the central region of the core, and since combustion in the first cycle does not proceed, it is carried over to the second cycle. The degree of reaction is high. as a result,
The number of exchangers of the fuel assembly for the second cycle can be reduced.
In addition, the average enrichment of the initially loaded core also increases, which contributes to the increase in the burn-up burnup of the initially loaded core.

【0117】尚、これまでの実施例では最外周の燃料集
合体はタイプ1燃料集合体か、タイプ3燃料集合体を配
置したが本実施例の変形例としてタイプ2燃料集合体を
配置しても良いし、タイプ1とタイプ2燃料集合体を混
合させても、タイプ1とタイプ3燃料集合体と混合させ
ても良い。その特性は中間的な効果を得る。
In the above embodiments, the outermost fuel assembly is the type 1 fuel assembly or the type 3 fuel assembly. However, as a modification of this embodiment, the type 2 fuel assembly is arranged. Alternatively, the type 1 and type 2 fuel assemblies may be mixed, or the type 1 and type 3 fuel assemblies may be mixed. Its properties have intermediate effects.

【0118】本発明の第1、第2の実施例の炉心を第2
サイクルに移行するときはタイプ3燃料集合体の燃焼の
進んだものから優先的に取り出して、コントロールセル
Cにはタイプ2の比較的燃焼の進んだ燃料集合体を配置
する。この時コントロールセルの数は第1サイクルより
減らす。例えば本発明では第1サイクルに29個のコント
ロールを用いているが第2サイクルには21〜29個のコン
トロールセルに減じる。または炉心最外周には、燃焼の
進んだ反応度の低いタイプ3、タイプ2燃料集合体を配
置する。
The cores of the first and second embodiments of the present invention are
When shifting to the cycle, the type 3 fuel assembly with advanced combustion is preferentially taken out, and the type 2 fuel assembly with relatively advanced combustion is arranged in the control cell C. At this time, the number of control cells is reduced from the first cycle. For example, the present invention uses 29 controls in the first cycle, but reduces to 21 to 29 control cells in the second cycle. Alternatively, type 3 and type 2 fuel assemblies with advanced combustion and low reactivity are arranged on the outermost periphery of the core.

【0119】このため第2サイクルのためにタイプ2
(2,2C)燃料集合体は コントロールセル用: 84〜116 体 最外周用: 92体の内タイプ3燃料集合体が足りない分 炉心中央径方向出力平坦化: 残り体数 が必要である。
Therefore, for the second cycle, type 2
(2,2C) fuel assemblies are for control cells: 84 to 116 outermost: 92 out of 92 type 3 fuel assemblies are lacking Central core radial output flattening: The number of remaining bodies is required.

【0120】本実施例によれば第1回取り替え燃料集合
体はほぼ 100体前後であり、タイプ2C燃料集合体は第
2サイクルにおいて炉心中央領域のコントロールセルで
はないところに配置しても上記要求を満足できる。従っ
て、容易に第2サイクルに移行して径方向出力分布の平
坦化が実現でき、第2サイクルのコントロールセル炉
心、低中性子漏洩炉心が構成できる。
According to the present embodiment, the number of the first-time replacement fuel assemblies is approximately 100, and the type 2C fuel assemblies are arranged in the second cycle at positions other than the control cells in the central region of the core. Can be satisfied. Therefore, it is possible to easily shift to the second cycle and realize the flattening of the radial power distribution, and to configure the control cell core and the low neutron leakage core of the second cycle.

【0121】また、第2サイクルにタイプ2C燃料集合
体の持ち越したU235 をインポータンスの高い炉心中央
領域のコントロールセル以外の位置に配置して、第2サ
イクルの経済的な運用ができる。第2サイクル以降、低
中性子漏洩炉心を組むことにより、更に初装荷炉心の取
り出し燃焼度が向上する。
Further, the U 235 carried over the type 2C fuel assembly in the second cycle is arranged at a position other than the control cell in the central region of the core having a high importance, and the economical operation of the second cycle can be performed. By forming a low neutron leakage core after the second cycle, the take-out burnup of the initially loaded core is further improved.

【0122】これまでの実施例の説明では初装荷炉心の
燃料集合体の最大濃縮度を3.5wt%の例で説明してきた
が、より高い濃縮度を使用した場合にも適用できる。ま
た、燃料集合体の断面構造も濃縮度分布を具体的に例示
した9×9燃料棒格子3×3燃料棒セルウォーターロッ
ドに限定されるものはない。
In the above description of the embodiments, the maximum enrichment of the fuel assembly of the initially loaded core is 3.5 wt%, but it can be applied to the case where a higher enrichment is used. Further, the cross-sectional structure of the fuel assembly is not limited to the 9 × 9 fuel rod lattice 3 × 3 fuel rod cell water rod in which the enrichment distribution is specifically illustrated.

【0123】さらに、濃縮度3タイプ炉心の例で示した
が、濃縮度4タイプ炉心において、コントロールセルを
最低濃縮度燃料集合体とせず、より高濃縮で、1.5wt%以
上の濃縮度を有する濃縮度タイプ燃料集合体とする場合
にも応用できる。
Further, although the example of the enrichment type 3 core is shown, in the enrichment type 4 core, the control cell is not the lowest enrichment fuel assembly, and the enrichment is 1.5 wt% or more with higher enrichment. It can also be applied to the case of enrichment type fuel assembly.

【0124】(第3の実施例)本発明の第3の実施例で
ある原子炉の炉心の第1サイクルにおける燃料集合体の
配置を図16に示す。本実施例では図24の従来例と同一の
BWRであり、図16はその 1/4炉心平面を示したもので
ある。本炉心に装荷されている初装荷燃料の平均濃縮度
および装荷体数を表6に示す。図16では、図24と異な
り、炉心最外周に2番目に濃縮度が低い燃料集合体Lが
配置されている。
(Third Embodiment) FIG. 16 shows the arrangement of the fuel assemblies in the first cycle of the reactor core according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the BWR is the same as that of the conventional example shown in FIG. 24, and FIG. 16 shows its 1/4 core plane. Table 6 shows the average enrichment and the number of loaded bodies of the initially loaded fuel loaded in the core. In FIG. 16, unlike FIG. 24, the fuel assembly L having the second lowest enrichment is arranged at the outermost periphery of the core.

【0125】なお本炉心では、図24に示した従来例とほ
ぼ同じ炉心平均濃縮度であるが、S,M,Lの燃料集合
体濃縮度を若干下げて、図24の従来例の場合よりSの燃
料集合体体数を減少させた分の調整をしている。また、
余剰反応度の制御の柔軟性を増やすためコントロールセ
ルを29個に増やしている。
The core average enrichment of this core is almost the same as that of the conventional example shown in FIG. 24, but the fuel assembly enrichment of S, M, and L is slightly lowered to make the core more concentrated than that of the conventional example of FIG. Adjustments are made by reducing the number of S fuel assemblies. Also,
The number of control cells is increased to 29 to increase the flexibility of controlling the excess reactivity.

【0126】[0126]

【表6】 [Table 6]

【0127】平均濃縮度が最も低い燃料集合体Sは、コ
ントロールセル16および炉心最外周を除く位置のみに
配置されており、第1サイクルで十分に燃焼が進み、第
1サイクル終了後全て炉心から取り出される。その装荷
体数は第1回取り替え燃料集合体と同じ体数であり、燃
焼余力を有する平均濃縮度が高い他の初装荷燃料集合体
が第1サイクル終了時に取り出されることがないように
している。
The fuel assembly S having the lowest average enrichment is arranged only at the positions other than the control cell 16 and the outermost periphery of the core. Combustion proceeds sufficiently in the first cycle, and after the completion of the first cycle, all of the core is removed. Taken out. The number of the loaded fuel assemblies is the same as that of the first-time replacement fuel assemblies, so that other initially loaded fuel assemblies having a high residual enrichment and a high average enrichment are not taken out at the end of the first cycle. .

【0128】また、燃料集合体Sの燃焼を進めるため
に、本実施例では、ほとんどの燃料集合体Sをコントロ
ールセルに隣接しないセルに配置し、しかも燃料集合体
Sどうしが隣合わないようにしている。このように配置
することによって、出力が低いコントロールセルから遠
ざけることができるとともに、平均濃縮度の高い燃料集
合体HまたはMが燃料集合体Sの四方を取り囲むことに
なる。
Further, in order to promote the combustion of the fuel assemblies S, in this embodiment, most of the fuel assemblies S are arranged in the cells not adjacent to the control cells, and the fuel assemblies S are not adjacent to each other. ing. By arranging in this way, it is possible to keep away from the control cell having a low output, and the fuel assemblies H or M having a high average enrichment surround the fuel assembly S on all sides.

【0129】したがって、高濃縮度燃料集合体で発生し
た過剰の中性子が低濃縮度燃料集合体Sに流入し燃料集
合体Sがその濃縮度から期待される以上に燃焼すること
ができる。
Therefore, excess neutrons generated in the high enrichment fuel assembly can flow into the low enrichment fuel assembly S and burn the fuel assembly S more than expected from the enrichment.

【0130】さらに、このような配置によれば、多くの
高濃縮度燃料集合体HやMが低濃縮度燃料集合体Sまた
はLに隣接することになるので、高濃縮度燃料集合体の
出力が抑制され炉停止余裕や熱的余裕が向上する。
Further, according to such an arrangement, since many high enrichment fuel assemblies H and M are adjacent to the low enrichment fuel assemblies S or L, the output of the high enrichment fuel assembly is high. Is suppressed, and the reactor shutdown margin and thermal margin are improved.

【0131】本実施例に使用する各初装荷燃料集合体の
軸方向濃縮度およびガドリニア分布を図17に示す。いず
れの燃料集合体においても、上端部2ノードおよび下端
部1ノードに天然ウランブランケットが設けられてお
り、さらに短尺燃料棒の上端を境にして、上部が下部よ
りも断面平均濃縮度を約0.2wt%高くしている。
FIG. 17 shows the axial enrichment and gadolinia distribution of each initially loaded fuel assembly used in this example. In each of the fuel assemblies, natural uranium blankets are provided at the upper end 2 nodes and the lower end 1 node, and further, with the upper end of the short fuel rod as a boundary, the upper part has a cross-sectional average enrichment of about 0.2 or more. wt% higher.

【0132】BWRの炉心では、冷却材が沸騰するため
に炉心上部では炉心下部よりも減速材不足となる。その
ため、出力分布は下方ピークとなり易いので、上部の濃
縮度を高めることによってこれを補償し、軸方向出力分
布を平坦化している。
In the BWR core, since the coolant boils, the moderator is insufficient in the upper part of the core than in the lower part of the core. Therefore, the output distribution is likely to have a downward peak, and this is compensated for by increasing the enrichment of the upper part to flatten the axial output distribution.

【0133】本実施例では、上下端の天然ウランブラン
ケット部を除いて軸方向に濃縮度が一様な燃料棒を用
い、短尺燃料棒の濃縮度を長尺燃料棒の平均濃縮度より
も低くすることによって、上下濃縮度分布を持たせてい
る。また、他の実施例として、特定の長尺燃料棒におい
て上下に濃縮度分布を持たせてもよい。
In this embodiment, fuel rods having a uniform enrichment in the axial direction except for the natural uranium blanket portions at the upper and lower ends are used, and the enrichment of the short fuel rods is made lower than the average enrichment of the long fuel rods. By doing so, a vertical distribution of enrichment is provided. Further, as another embodiment, a specific long fuel rod may have an enrichment distribution vertically.

【0134】ところで、図21に示した高燃焼度用燃料集
合体では、短尺燃料棒3の存在のために、無限増倍率の
特性が上下で大きく異なっている。すなわち、上部は下
部に対して同じボイド率で比較すると、燃料棒が少なく
減速材が多いので、同じ濃縮度であれば無限増倍率は大
きく、これ自体は軸方向出力分布を平坦化する作用を有
する。
By the way, in the high burnup fuel assembly shown in FIG. 21, the characteristics of the infinite multiplication factor greatly differ from each other due to the existence of the short fuel rods 3. That is, when comparing the upper part with the same void ratio as the lower part, there are many fuel rods and many moderators, so if the concentration is the same, the infinite multiplication factor is large, and this itself has the effect of flattening the axial power distribution. Have.

【0135】しかしながら、ガドリニアの毒物反応度も
上部が下部よりも大きくなるので、ガドリニア入り燃料
棒の本数が上下で同じであれば、燃焼初期の無限増倍率
は上部が下部よりも抑制され、軸方向出力分布は下方ピ
ークとなる。
However, since the upper part of gadolinia also has a higher reactivity than the lower part, if the number of fuel rods with gadolinia is the same in the upper and lower parts, the infinite multiplication factor in the initial stage of combustion is suppressed in the upper part more than in the lower part. The directional output distribution has a downward peak.

【0136】この傾向は、ガドリニア入り燃料棒本数が
多いほど顕著である。これを図18に示した燃料集合体H
と燃料集合体Lの無限増倍率を用いて説明する。一般に
特定の燃料集合体の出力が過大にならないようにするた
めに、平均濃縮度が高い燃料集合体ほど多くのガドリニ
ア入り燃料棒を含有させて、各燃料集合体の無限増倍率
を適度な値に保っている。
This tendency becomes more remarkable as the number of fuel rods containing gadolinia increases. This is the fuel assembly H shown in FIG.
And the infinite multiplication factor of the fuel assembly L will be described. Generally, in order to prevent the output of a specific fuel assembly from becoming excessive, the fuel rods with higher average enrichment should contain more gadolinia-containing fuel rods, and the infinite multiplication factor of each fuel assembly should be set to an appropriate value. Keep it at.

【0137】本実施例においては、平均濃縮度3.7wt%の
燃料集合体Hでは9本程度のガドリニア入り燃料棒を、
平均濃縮度1.6wt%の燃料集合体Lでは2本のガドリニア
入り燃料棒を使用している。図18に示されているとお
り、上下でガドリニア入り燃料棒本数が等しい場合、燃
料集合体Lでは適度な上下無限増倍率差が維持されてい
るが、燃料集合体Hでは燃焼初期においては上部の無限
増倍率は下部よりも小さくなっており、出力分布の下方
ピークが顕著となる。
In this example, in the fuel assembly H having an average enrichment of 3.7 wt%, about 9 fuel rods with gadolinia were used.
The fuel assembly L having an average enrichment of 1.6 wt% uses two gadolinia-containing fuel rods. As shown in FIG. 18, when the number of gadolinia-containing fuel rods is the same in the upper and lower parts, the fuel assembly L maintains a moderate upper and lower infinite multiplication factor difference. The infinite multiplication factor is smaller than in the lower part, and the lower peak of the output distribution becomes noticeable.

【0138】本実施例では、この点を改善して軸方向出
力分布を平坦化するために、図17に示すようなガドリニ
ア設計を行っている。図17は本実施例で使用された初装
荷燃料集合体の軸方向濃縮度およびガドリニア分布状態
を示しており、図17中(A)は初装荷燃料集合体Sで平
均濃縮度0.9wt%、(B)は初装荷燃料集合体Mで平均濃
縮度2.5wt%、(C)は初装荷燃料集合体Lで平均濃縮度
1.6wt%、(D)は初装荷燃料集合体Hで平均濃縮度3.7w
t%である。
In this embodiment, in order to improve this point and flatten the axial power distribution, a gadolinia design as shown in FIG. 17 is performed. FIG. 17 shows the axial enrichment and gadolinia distribution state of the initially loaded fuel assembly used in this example. In FIG. 17 (A), the initially loaded fuel assembly S has an average enrichment of 0.9 wt%, (B) is the average enrichment of the initially loaded fuel assemblies M, 2.5 wt%, (C) is the average enrichment of the initially loaded fuel assemblies L
1.6wt%, (D) is the initially loaded fuel assembly H with an average enrichment of 3.7w
t%.

【0139】すなわち、ガドリニア入り燃料棒は、燃料
集合体Sには含有されておらず、燃料集合体Lには上下
2本ずつ、燃料集合体Mには上部に3本、下部に4本、
さらに燃料集合体Hには上部に9本、下部に11本含有
している。
That is, the fuel rods containing gadolinia are not contained in the fuel assembly S, the fuel assembly L has two upper and lower fuel rods, the fuel assembly M has three upper fuel rods, and four lower fuel rods.
Further, the fuel assembly H contains 9 rods in the upper portion and 11 rods in the lower portion.

【0140】この結果、図18に示すように、各燃料集合
体の上下の無限増倍率は適度な差に保たれており、軸方
向出力分布を平坦にすることができる。なお、燃料集合
体Lでは、無限増倍率の上下差はやや大き過ぎるのでガ
ドリニア入り燃料棒の本数を上下とも4本としてもよ
い。
As a result, as shown in FIG. 18, the upper and lower infinite multiplication factors of each fuel assembly are kept at an appropriate difference, and the axial power distribution can be made flat. In the fuel assembly L, the vertical difference in infinite multiplication factor is too large, and thus the number of gadolinia-containing fuel rods may be four at the top and bottom.

【0141】なお、本実施例では全ての燃料集合体にお
いて、上下端天然ウラン部を除く部分のガドリニア濃度
は7.5wt%である。ただし、特に運転サイクル後半の軸方
向出力分布を適宜制御するために、上部を下部よりも薄
くしたり、または上部を下部よりも濃くしたりした実施
例も考えられる。
In all the fuel assemblies in this embodiment, the gadolinia concentration in the portion excluding the upper and lower natural uranium portions is 7.5 wt%. However, an embodiment in which the upper portion is made thinner than the lower portion or the upper portion is made thicker than the lower portion in order to appropriately control the axial power distribution in the latter half of the operation cycle is also conceivable.

【0142】また、本実施例では短尺燃料棒の上端を境
にして濃縮度およびガドリニア入り燃料棒本数を分布さ
せたが、これらの上下境界の位置は燃料集合体の下端か
らその全長の 1/3ないし 2/3の間であればよく、さらに
濃縮度の上下境界とガドリニア入り燃料棒本数の上下境
界とは異なっていてもよい。
Further, in this embodiment, the enrichment and the number of fuel rods with gadolinia were distributed with the upper end of the short fuel rod as a boundary, but the positions of these upper and lower boundaries are from the lower end of the fuel assembly to 1 / of its total length. It may be between 3 and 2/3, and the upper and lower boundaries of the enrichment and the upper and lower boundaries of the number of fuel rods with gadolinia may be different.

【0143】(第4の実施例)次に本発明の第4の実施
例である原子炉の炉心の第1サイクルにおける燃料配置
を図19(A)に示す。本実施例は図16に示した第3の実
施例と同一のBWRであり、各燃料集合体の濃縮度およ
びガドリニア分布は図17に示した第3の実施例で使用し
たものと同一のものである。
(Fourth Embodiment) FIG. 19 (A) shows the fuel arrangement in the first cycle of the core of the nuclear reactor according to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is the same BWR as the third embodiment shown in FIG. 16, and the enrichment and gadolinia distribution of each fuel assembly are the same as those used in the third embodiment shown in FIG. Is.

【0144】本炉心に装荷されている初装荷燃料集合体
の平均濃縮度および装荷体数を表7に示す。図19(A)
では、炉心最外周に配置されている最高濃縮度の初装荷
燃料HをPで示している。なお、本炉心では、図16に示
した第3の実施例に比べて炉心平均濃縮度が増加してお
り余剰反応度が増大するので、コントロールセルを37個
に増やしている。
Table 7 shows the average enrichment and the number of loaded bodies of the initially loaded fuel assemblies loaded in the core. Figure 19 (A)
Indicates the initial enrichment fuel H of the highest enrichment arranged at the outermost periphery of the core by P. In this core, since the core average enrichment is increased and the excess reactivity is increased as compared with the third embodiment shown in FIG. 16, the number of control cells is increased to 37.

【0145】[0145]

【表7】 [Table 7]

【0146】本実施例では、特公平 5−27075 号公報に
従って、炉心最外周には平均濃縮度が最も高い燃料集合
体H(Pで表示)を配置しており、第1サイクルではそ
の燃焼を抑制している。従って燃料集合体Hでは、図2
4に示した従来例および第3の実施例に比べてより多く
のウラン235が第2サイクル以降に持ち越されること
になるので、第2サイクル以降でこれらの初装荷燃料集
合体を活発に燃焼させることができ、初装荷燃料集合体
の取り出し燃焼度が増大する。
In this embodiment, according to Japanese Patent Publication No. 5-27075, a fuel assembly H (indicated by P) having the highest average enrichment is arranged at the outermost periphery of the core, and its combustion is performed in the first cycle. It's suppressed. Therefore, in the fuel assembly H, as shown in FIG.
Since more uranium 235 is carried over after the second cycle as compared with the conventional example and the third example shown in FIG. 4, these initial-loaded fuel assemblies are actively burned after the second cycle. Therefore, the take-out burnup of the initially loaded fuel assembly is increased.

【0147】第1サイクルにおいて炉心最外周に配置す
る初装荷燃料集合体は、第1サイクル終了後取り出され
る燃料集合体S以外であればどれでもよく、例えば上か
ら2番目の濃縮度の燃料集合体Mでもよいが、最も長期
間炉心内に滞在する燃料集合体Hが初装荷炉心の取り出
し燃焼度増大に最も効果的である。
In the first cycle, the initially loaded fuel assembly to be arranged on the outermost periphery of the core may be any fuel assembly other than the fuel assembly S taken out after the end of the first cycle. For example, the fuel assembly having the second highest enrichment from the top. The body M may be used, but the fuel assembly H that stays in the core for the longest time is most effective for increasing the take-out burnup of the initially loaded core.

【0148】平均濃縮度が最も低い初装荷燃料集合体S
をコントロールセル以外の位置のみに配置する本実施例
の効果は、第1サイクル終了時の燃料集合体Sおよび燃
料集合体Lの燃焼度によって示される。本実施例では各
燃料集合体の燃焼度は 11.0GWd/tおよび11.2GWd/t であ
る。
Initially loaded fuel assembly S having the lowest average enrichment
The effect of the present embodiment in which is arranged only at a position other than the control cell is shown by the burnup of the fuel assemblies S and L at the end of the first cycle. In this embodiment, the burnup of each fuel assembly is 11.0 GWd / t and 11.2 GWd / t.

【0149】一方従来例として、図19(A)において、
燃料集合体Sを 100体、燃料集合体Lを 148体とし、燃
料集合体Sをコントロールセルに配置した場合には、燃
料集合体SおよびLの燃焼度は各々8.9GWd/tおよび 12.
6GWd/tであった。
On the other hand, as a conventional example, in FIG.
When the fuel assemblies S are 100 and the fuel assemblies L are 148 and the fuel assemblies S are arranged in the control cells, the burnups of the fuel assemblies S and L are 8.9 GWd / t and 12.
It was 6 GWd / t.

【0150】従って本実施例では上記従来例と比べて、
第1サイクル終了後に取り出される燃料集合体Sの燃焼
度は24%増加し、第2サイクルまでに炉内に滞在する燃
料集合体Lの燃焼度は12%抑制され約1.5 %△kの反応
度利得が得られている。その結果、本発明では約8本の
取り替え燃料集合体が節約でき初装荷燃料集合体の経済
性を向上させることができた。
Therefore, in this embodiment, as compared with the above-mentioned conventional example,
The burnup of the fuel assembly S taken out after the completion of the first cycle is increased by 24%, and the burnup of the fuel assembly L staying in the reactor by the second cycle is suppressed by 12% and the reactivity of about 1.5% Δk is reached. Gain has been obtained. As a result, in the present invention, about 8 replacement fuel assemblies can be saved and the economical efficiency of the initially loaded fuel assembly can be improved.

【0151】図19(A)に示した本実施例の第1サイク
ルの運転終了後に燃料交換を行った後の第2サイクルの
燃料集合体の配置図を19(B)に示す。平均濃縮度が最
も低い燃料集合体Sは、第1サイクル終了後全て炉心か
ら取り出されているので、第2サイクルでは炉心に装荷
されていない。
FIG. 19 (B) is a layout view of the fuel assemblies of the second cycle after the fuel exchange is performed after the operation of the first cycle of this embodiment shown in FIG. 19 (A). Since the fuel assemblies S having the lowest average enrichment are all taken out from the core after the end of the first cycle, they are not loaded in the core in the second cycle.

【0152】コントロールセルには平均濃縮度が3番目
に低い初装荷燃料集合体Mが配置されており、一方コン
トロールセル以外の全てのセルには、反応度が最も低い
燃料集合体Lまたは第1サイクルにおいて炉心最外周に
配置されていた最高濃縮度の初装荷燃料集合体Pまたは
取り替え燃料集合体1のうち少なくとも1体が配置され
ている。
The initially loaded fuel assemblies M having the third lowest average enrichment are arranged in the control cells, while the fuel assemblies L having the lowest reactivity or the first loaded fuel assemblies M are arranged in all the cells other than the control cells. At least one of the initially loaded fuel assembly P or the replacement fuel assembly 1 having the highest enrichment, which was arranged at the outermost periphery of the core in the cycle, is arranged.

【0153】取り替え燃料集合体1はガドリニアを含有
しており、また最高濃縮度の初装荷燃料集合体Pも第1
サイクルにおいて余り燃焼が進んでいないので未だガド
リニアが残っており、運転サイクル初期ではいずれも反
応度が低い。従って、反応度が最も低い燃料集合体Lと
ともに出力抑制の働きをすることができるので、これに
より第2サイクルの炉停止余裕や熱的余裕を改善してい
る。
The replacement fuel assembly 1 contains gadolinia, and the initially loaded fuel assembly P of the highest enrichment is also the first.
The gadolinia still remains because the combustion has not progressed so much in the cycle, and the reactivity is low at the beginning of the operation cycle. Therefore, it is possible to work together with the fuel assembly L having the lowest reactivity to suppress the output, thereby improving the reactor shutdown margin and the thermal margin in the second cycle.

【0154】(第5の実施例)本発明の第5の実施例で
ある原子炉の炉心の第1サイクルにおける燃料集合体の
配置を図20に示す。本実施例では図16に示した第3
の実施例と同一のBWRであり、各燃料集合体の濃縮度
およびガドリニア分布は図17に示した第3および第4
の実施例で使用されたものと同一である。
(Fifth Embodiment) FIG. 20 shows the arrangement of the fuel assemblies in the first cycle of the reactor core according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the third shown in FIG.
The same BWR as in the example of FIG. 17, and the enrichment and gadolinia distribution of each fuel assembly are the third and fourth shown in FIG.
Is the same as that used in the above example.

【0155】この第5の実施例では、平均濃縮度が最も
低い初装荷燃料集合体Sは、炉心内部では第3及び第4
の実施例と同じくコントロールセル以外の位置に配置さ
れているが、第3及び第4の実施例と異なり炉心最外周
にも配置されている。炉心最外周に配置された燃料集合
体Sは、第1サイクルでは燃焼が十分に進まないので、
第1サイクル終了後には取り出さず、第2サイクルもそ
のまま炉心最外周に配置しておき第2サイクル終了後に
炉心から取り出される。
In the fifth embodiment, the initially loaded fuel assembly S having the lowest average enrichment is the third and the fourth in the core.
Although it is arranged at a position other than the control cell as in the third embodiment, it is also arranged at the outermost periphery of the core unlike the third and fourth embodiments. The fuel assemblies S arranged on the outermost periphery of the core do not burn sufficiently in the first cycle.
It is not taken out after the completion of the first cycle, and the second cycle is also placed as it is at the outermost periphery of the core and taken out of the core after the completion of the second cycle.

【0156】従って、この第5の実施例では、平均濃縮
度が2番目に低い初装荷燃料集合体Lが第1サイクル終
了後に炉心から取り出されることがないように、炉心内
部に配置された燃料集合体Sの体数を第1回取り替え体
数と等しいかまたはそれ以上にしておくことが重要であ
る。
Therefore, in the fifth embodiment, the fuel arranged inside the core is prevented so that the initially loaded fuel assembly L having the second lowest average enrichment is not taken out from the core after the end of the first cycle. It is important to keep the number of aggregates S equal to or greater than the number of first replacement bodies.

【0157】[0157]

【発明の効果】本発明によれば、コントロールセル以外
の炉心中央領域のみ(または最外周位置とコントロール
セル以外の炉心中央領域のみ)に最低濃縮度燃料集合体
を配置するので初装荷炉心の最低濃縮度燃料集合体の体
数を低減できる。また、初装荷炉心の熱的制限も満足出
来る炉心平均濃縮度をより高めた炉心が構成できるの
で、初装荷炉心の取り出し燃焼度の大幅な向上が図れ
る。
According to the present invention, since the lowest enrichment fuel assemblies are arranged only in the central region of the core other than the control cells (or only in the outermost position and the central region of the core other than the control cells) The number of enriched fuel assemblies can be reduced. Further, since a core having a higher average core enrichment that can satisfy the thermal limitation of the initially loaded core can be configured, the take-out burnup of the initially loaded core can be significantly improved.

【0158】本発明に基づいて初装荷燃料集合体を配置
すれば、平均濃縮度が最も低い初装荷燃料集合体が十分
に燃焼した後に炉心から取り出されるので、燃焼度が増
大し、燃料経済性が向上する。また第1サイクルにおけ
る炉停止余裕や熱的余裕が改善される。
When the initially loaded fuel assembly is arranged according to the present invention, the initially loaded fuel assembly having the lowest average enrichment is sufficiently burned and then taken out from the core, so that the burnup is increased and the fuel economy is improved. Is improved. Further, the reactor shutdown margin and the thermal margin in the first cycle are improved.

【0159】また、第1サイクルにおいてコントロール
セルや炉心最外周に配置されていた平均濃縮度の高い初
装荷燃料集合体は、第1サイクルではあまり燃焼が進ま
ないので、より多くのウラン 235を第2サイクルまで持
ち越すことができる。従って、第2サイクルで必要な新
燃料集合体の体数を減少させることができるので、さら
に経済性が向上する。
Further, since the initially loaded fuel assemblies having a high average enrichment, which were arranged in the control cell or the outermost periphery of the core in the first cycle, did not burn much in the first cycle, more uranium 235 was added to the first cycle. You can carry up to 2 cycles. Therefore, the number of new fuel assemblies required in the second cycle can be reduced, which further improves the economical efficiency.

【0160】さらに、短尺燃料棒を有する高燃焼度用燃
料集合体を使用する場合に、本発明に基づいてガドリニ
ア入り燃料棒を設定することによって軸方向出力分布を
十分に平坦化することができる。
Further, when a high burnup fuel assembly having short fuel rods is used, the axial power distribution can be sufficiently flattened by setting the gadolinia-containing fuel rod according to the present invention. .

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

【図1】(A)は本発明に係る原子炉の炉心の第1の実
施例における炉心の第1サイクルにおける燃料集合体配
置を示す 1/4炉心平面図、(B)は同じく第2サイクル
における 1/4炉心平面図。
FIG. 1A is a 1/4 core plan view showing the fuel assembly arrangement in the first cycle of the core in the first embodiment of the nuclear reactor according to the present invention, and FIG. 1B is the same second cycle. 1/4 core plan view at.

【図2】本発明に係る初装荷炉心の各タイプの燃料集合
体の軸方向濃縮度、可燃性毒物分布を説明するための模
式図。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining axial enrichment and burnable poison distribution of each type of fuel assembly of the initially loaded core according to the present invention.

【図3】燃料集合体を概略的に示す横断面図で、(A)
は第1例を、(B)は第2の例を、(C)は第3の例
を、(D)は第4の例をそれぞれ示す。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a fuel assembly, (A)
Shows a first example, (B) shows a second example, (C) shows a third example, and (D) shows a fourth example.

【図4】(A)は本発明に係る炉心で使用するタイプ2
燃料集合体の概略的横断面図、(B)は(A)に対応す
るロッド番号の凡例図。
FIG. 4A is a type 2 used in the core according to the present invention.
The schematic cross-sectional view of a fuel assembly, (B) is a legend figure of the rod number corresponding to (A).

【図5】(A)は図4と同じくタイプ2C燃料集合体の
概略的横断面図、(B)は(A)に対応するロッド番号
の凡例図。
5A is a schematic cross-sectional view of a type 2C fuel assembly similar to FIG. 4, and FIG. 5B is a legend diagram of rod numbers corresponding to FIG.

【図6】(A)は図5のタイプ2C燃料集合体の変形例
を示す概略的横断面図、(B)は(A)に対応するロッ
ド番号の凡例図。
6A is a schematic cross-sectional view showing a modified example of the type 2C fuel assembly of FIG. 5, and FIG. 6B is a legend diagram of rod numbers corresponding to FIG.

【図7】(A)は図4と同じくタイプ1燃料集合体の概
略的横断面図、(B)は(A)に対応するロッド番号の
凡例図。
7A is a schematic cross-sectional view of a type 1 fuel assembly similar to FIG. 4, and FIG. 7B is a legend diagram of rod numbers corresponding to FIG.

【図8】(A)は図4と同じくタイプ3燃料集合体の概
略的横断面図、(B)は(A)に対応するロッド番号の
凡例図。
8A is a schematic cross-sectional view of a type 3 fuel assembly similar to FIG. 4, and FIG. 8B is a legend diagram of rod numbers corresponding to FIG. 8A.

【図9】(A)は従来のタイプ3燃料集合体の概略的横
断面図、(B)は(A)に対応するロッド番号の凡例
図。
9A is a schematic cross-sectional view of a conventional type 3 fuel assembly, and FIG. 9B is a legend diagram of rod numbers corresponding to FIG. 9A.

【図10】本発明に係る初装荷炉心を構成する各タイプ
の燃料集合体の無限増倍率の燃焼推移を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the transition of combustion at infinite multiplication factor of each type of fuel assembly that constitutes the initially loaded core according to the present invention.

【図11】本発明の初装荷炉心の各燃料タイプの軸方向
濃縮度、可燃性毒物分布例を短尺(部分長)燃料棒を有
する場合について説明するための模式図。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an example of the axial enrichment and burnable poison distribution of each fuel type of the initially loaded core of the present invention in the case of having a short (partial length) fuel rod.

【図12】図11において他の例を説明するための模式
図。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining another example in FIG.

【図13】(A)は従来の濃縮度タイプ3初装荷炉心の
最外周低濃縮度燃料集合体配置を示す第1サイクルの 1
/4炉心平面図、(B)は(A)における第2サイクル炉
心燃料集合体配置の 1/4炉心平面図。
FIG. 13 (A) shows a layout of the first cycle of the conventional enrichment type 3 initial loading core showing the arrangement of the outermost peripheral low enrichment fuel assemblies.
/ 4 core plan view, (B) is a 1/4 core plan view of the second cycle core fuel assembly arrangement in (A).

【図14】(A)は本発明の第2の実施例における初装
荷炉心燃料集合体配置の 1/4炉心平面図、(B)は
(A)における第2サイクル炉心燃料集合体の配置の 1
/4炉心平面図。
FIG. 14 (A) is a 1/4 core plan view of the initially loaded core fuel assembly arrangement in the second embodiment of the present invention, and FIG. 14 (B) is the arrangement of the second cycle core fuel assembly in (A). 1
/ 4 Core plan view.

【図15】(A)は図13の他の例を説明するための初
装荷炉心燃料集合体配置の 1/4炉心平面図、(B)は
(A)における第2サイクル燃料集合体配置の 1/4炉心
平面図。
FIG. 15 (A) is a 1/4 core plan view of the initially loaded core fuel assembly arrangement for explaining the other example of FIG. 13, and (B) is the second cycle fuel assembly arrangement of FIG. 1/4 core plan view.

【図16】本発明に係る原子炉の炉心の第3の実施例に
おける第1サイクルの燃料集合体配置を示す 1/4炉心平
面図。
FIG. 16 is a 1/4 core plan view showing the fuel assembly arrangement of the first cycle in the third embodiment of the reactor core according to the present invention.

【図17】本発明の実施例で使用された初装荷燃料集合
体の軸方向濃度およびガドリニア分布図で、(A)は平
均濃縮度0.9wt%を(B)は同じく2.5wt%を、(C)は同
じく1.6wt%を(D)は同じく3.7wt%をそれぞれ示す。
FIG. 17 is an axial concentration and gadolinia distribution chart of the initially loaded fuel assembly used in the example of the present invention, where (A) shows an average enrichment of 0.9 wt% and (B) shows the same 2.5 wt%. C) shows 1.6 wt% and (D) shows 3.7 wt%.

【図18】本発明の実施例で使用された初装荷燃料集合
体の上下断面におけるボイド率40%の場合の脱げん増
倍率の燃焼度変化を示す曲線図。
FIG. 18 is a curve diagram showing the burnup change of the descaling multiplication factor when the void ratio is 40% in the upper and lower cross sections of the initially loaded fuel assembly used in the example of the present invention.

【図19】(A)は本発明に係る原子炉の炉心の第4の
実施例における第1サイクルの燃料集合体配置を示す 1
/4炉心平面図、(B)は(A)における第2サイクルの
燃料集合体配置を示す 1/4炉心平面図。
FIG. 19 (A) shows a first-cycle fuel assembly arrangement in a fourth embodiment of the core of a nuclear reactor according to the present invention 1
/ 4 core plan view, (B) is a 1/4 core plan view showing the fuel assembly arrangement for the second cycle in (A).

【図20】本発明に係る原子炉の炉心の第5の実施例に
おける第1サイクルの燃料集合体配置を示す 1/4炉心平
面図。
FIG. 20 is a 1/4 core plan view showing the first-cycle fuel assembly arrangement in the fifth embodiment of the reactor core according to the present invention.

【図21】(A)は従来の原子炉炉心で使用されている
高燃焼度燃料集合体を示す縦断面図、(B)は(A)の
B−B矢視方向を切断して示す横断面図、(C)は
(A)のC−C矢視方向を切断した横断面図。
FIG. 21 (A) is a vertical cross-sectional view showing a high burnup fuel assembly used in a conventional nuclear reactor core, and FIG. 21 (B) is a transverse cross section taken along line BB of FIG. 21 (A). FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.

【図22】(A)は図21における燃料集合体の長尺燃
料棒を一部断面で示す立面図、(B)は同じく短尺燃料
棒を一部断面で示す立面図。
FIG. 22 (A) is an elevation view showing a part of a long fuel rod of the fuel assembly in FIG. 21, and FIG. 22 (B) is an elevation view showing a part of a short fuel rod of the same fuel assembly.

【図23】従来の高濃度燃料集合体を装荷した平衡サイ
クルの燃料集合体配置を示す 1/4炉心平面図。
FIG. 23 is a 1/4 core plan view showing a fuel assembly arrangement in a balanced cycle in which a conventional high-concentration fuel assembly is loaded.

【図24】従来のBWRの炉心の第1サイクルにおける
燃料集合体配置を示す 1/4炉心平面図。
FIG. 24 is a 1/4 core plan view showing the fuel assembly arrangement in the first cycle of the conventional BWR core.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料集合体、2…長尺燃料棒、3…短尺燃料棒、4
…上部タイプレート、5…下部タイプレート、6…ウォ
ータロッド、7…チャンネルボックス、8…スペーサ、
9…炉心、10…燃料ペレット、11…被覆管、12…
上部端栓、13…下部端栓、14…プレナム、15…ス
プリング、16…コントロールセル。
1 ... Fuel assembly, 2 ... Long fuel rod, 3 ... Short fuel rod, 4
... Upper tie plate, 5 ... Lower tie plate, 6 ... Water rod, 7 ... Channel box, 8 ... Spacer,
9 ... Reactor core, 10 ... Fuel pellet, 11 ... Cladding tube, 12 ...
Upper end plug, 13 ... Lower end plug, 14 ... Plenum, 15 ... Spring, 16 ... Control cell.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる平均濃縮度の燃料集合体を複数種
類使用する沸騰水型原子炉の初装荷炉心において、前記
燃料集合体を平均濃縮度の高いほうから各々タイプ1、
タイプ2およびタイプ3燃料集合体として、前記タイプ
3燃料集合体は可燃性毒物含有燃料棒を含まず、前記タ
イプ1およびタイプ2燃料集合体は可燃性毒物含有燃料
棒を含み、前記可燃性毒物含有燃料棒本数は前記タイプ
1燃料集合体の方が前記タイプ2燃料棒集合体より多
く、かつ前記タイプ2燃料集合体は可燃性毒物含有燃料
棒本数が2本以上差のある2種類を有し、前記タイプ2
燃料集合体のうち可燃性毒物含有燃料棒の多いタイプ2
燃料集合体を原子炉運転時の反応度制御用に設けられた
コントロールセルに配置することを特徴とする原子炉の
炉心。
1. In an initially loaded core of a boiling water reactor that uses a plurality of types of fuel assemblies having different average enrichments, the fuel assemblies are respectively type 1 from the one having the highest average enrichment,
As Type 2 and Type 3 fuel assemblies, the Type 3 fuel assemblies do not include combustible poison-containing fuel rods, and the Type 1 and Type 2 fuel assemblies include combustible poison-containing fuel rods. The number of fuel rods contained in the type 1 fuel assembly is larger than that in the type 2 fuel rod assembly, and the type 2 fuel assembly has two types in which the number of burnable poison-containing fuel rods differs by 2 or more. And the type 2
Type 2 with many burnable poison-containing fuel rods among fuel assemblies
A reactor core, in which a fuel assembly is arranged in a control cell provided for controlling reactivity during a reactor operation.
【請求項2】 前記タイプ2燃料集合体のうち可燃性毒
物含有棒の多い前記タイプ2燃料集合体は、前記可燃性
毒物含有燃料棒配置が、燃料集合体横断面の中心から制
御棒側に片寄りかつ平均濃縮度が 1.5〜2.8wt%の燃料集
合体からなることを特徴とする請求項1記載の原子炉の
炉心。
2. The type 2 fuel assembly having many burnable poison-containing rods among the type 2 fuel assemblies, wherein the burnable poison-containing fuel rods are arranged from the center of the cross section of the fuel assembly to the control rod side. The core of a nuclear reactor according to claim 1, which is composed of a fuel assembly that is offset and has an average enrichment of 1.5 to 2.8 wt%.
【請求項3】 前記タイプ2燃料集合体をコントロール
セルに配置し、炉心最外周に前記タイプ3燃料集合体を
配置することを特徴とする請求項1記載の沸騰水型原子
炉の炉心。
3. The core of a boiling water reactor according to claim 1, wherein the type 2 fuel assembly is arranged in a control cell, and the type 3 fuel assembly is arranged at the outermost periphery of the core.
【請求項4】 前記タイプ2燃料集合体をコントロール
セルに配置し、炉心最外周または炉心最外周と2層目に
前記タイプ1燃料集合体を配置することを特徴とする請
求項1記載の沸騰水型原子炉の炉心。
4. The boiling according to claim 1, wherein the type 2 fuel assembly is arranged in a control cell, and the type 1 fuel assembly is arranged in the outermost core or the outermost core and the second layer. The core of a water reactor.
【請求項5】 1本の制御棒と、この制御棒を囲繞する
4本の燃料集合体とから構成されるセルを多数配列して
構成される原子炉の炉心において、異なる平均濃縮度の
初装荷燃料集合体を複数種類使用し、第1サイクルにお
いて、平均濃縮度が最も低い初装荷燃料集合体は、原子
炉運転時の反応度制御用に設けられたコントロールセル
以外の位置のみに配置されていることを特徴とする原子
炉の炉心。
5. A reactor core having a plurality of cells, each of which is composed of one control rod and four fuel assemblies surrounding the control rod, arranged at different average enrichment levels. Using multiple types of loaded fuel assemblies, in the first cycle, the initial loaded fuel assembly with the lowest average enrichment is located only at the position other than the control cell provided for the reactivity control during reactor operation. The core of a nuclear reactor characterized by:
【請求項6】 前記第1サイクルにおいて、平均濃縮度
が最も低い初装荷燃料集合体は、炉心最外周以外の位置
のみに配置されているか、または炉心最外周には平均濃
縮度が最も低い初装荷燃料集合体が配置されており、か
つ炉心最外周に配置されて平均濃縮度が最も低い初装荷
燃料集合体は、第2サイクルにおいても炉心最外周に配
置されていることを特徴とする請求項5記載の原子炉の
炉心。
6. In the first cycle, the initially loaded fuel assemblies having the lowest average enrichment are arranged only at positions other than the outermost periphery of the core, or the first loaded fuel assemblies having the lowest average enrichment are located at the outermost periphery of the core. The initially loaded fuel assembly in which the loaded fuel assemblies are arranged and which is arranged in the outermost periphery of the core and has the lowest average enrichment is also arranged in the outermost periphery of the core in the second cycle as well. Item 5. A nuclear reactor core according to item 5.
【請求項7】 前記第1サイクルにおいて、炉心最外周
以外の位置に配置されている平均濃縮度が最も低い初装
荷燃料集合体の装荷体数が、前記第1サイクル終了後炉
心から取り出される初装荷燃料集合体の体数に少なくと
も等しいかまたは、コントロールセルに隣接しない炉心
最外周以外の全てのセルには、平均濃縮度が最も低い初
装荷燃料集合体が少なくとも1体互いに隣接しないよう
に配置されていることを特徴とする請求項5ないし請求
項6記載の原子炉の炉心。
7. In the first cycle, the number of loaded bodies of the initially loaded fuel assemblies arranged at positions other than the outermost periphery of the core and having the lowest average enrichment is first taken out from the core after completion of the first cycle. At least equal to the number of loaded fuel assemblies, or in all cells other than the core outermost periphery that are not adjacent to the control cells, at least one initially loaded fuel assembly having the lowest average enrichment is arranged so as not to be adjacent to each other. The core of a nuclear reactor according to claim 5, wherein the core of the nuclear reactor is provided.
【請求項8】 前記第2サイクルにおいて、コントロー
ルセル及び炉心最外周以外の全てのセルには、平均濃縮
度が2番目に低い初装荷燃料集合体または第1サイクル
において炉心最外周に配置されていた初装荷燃料集合体
または取り替え燃料集合体のうち少なくとも1本が配置
され、しかもコントロールセルに隣接しない炉心最外周
以外の全てのセルには、平均濃縮度が2番目に低い初装
荷燃料集合体が少なくとも1体互いに隣接しないように
配置されていることを特徴とする請求項5ないし請求項
7記載の原子炉の炉心。
8. In the second cycle, all cells except the control cell and the outermost core of the core are provided with an initially loaded fuel assembly having the second lowest average enrichment or the outermost core of the core in the first cycle. At least one of the initially loaded fuel assembly or the replacement fuel assembly is arranged, and in all cells other than the outermost core of the core which are not adjacent to the control cell, the initially loaded fuel assembly having the second lowest average enrichment. 8. The core of a nuclear reactor according to claim 5, wherein at least one body is arranged so as not to be adjacent to each other.
【請求項9】 前記第1サイクルにおいてコントロール
セルには平均濃縮度が2番目に低い初装荷燃料集合体が
配置され、しかも第2サイクルにおいてコントロールセ
ルには平均濃縮度が3番目に低い初装荷燃料集合体が配
置されていることを特徴とする請求項5ないし請求項8
記載の原子炉の炉心。
9. In the first cycle, a control cell is provided with an initially loaded fuel assembly having the second lowest average enrichment, and in the second cycle, the control cell is provided with an initial loading having the third lowest average enrichment. 9. A fuel assembly is arranged, and the fuel assembly is arranged.
The core of the described reactor.
【請求項10】 複数の長尺燃料棒と複数の短尺燃料棒
とを格子状に束ねて構成される燃料集合体を装荷した原
子炉の炉心において、異なる平均濃縮度の初装荷燃料集
合体を複数種類使用し、平均濃縮度が最も低い初装荷燃
料集合体は可燃性毒物入り燃料棒を含まず、しかも燃料
集合体あたりの可燃性毒物入り燃料棒本数および可燃性
毒物入り燃料棒本数の上下差が、平均濃縮度が最も高い
初装荷燃料集合体で最も多く、平均濃縮度が低くなるに
つれて少なくなることを特徴とする原子炉の炉心。
10. A core of a nuclear reactor loaded with a fuel assembly configured by bundling a plurality of long fuel rods and a plurality of short fuel rods in a grid pattern, wherein initially loaded fuel assemblies having different average enrichments are provided. The first-loaded fuel assemblies that use multiple types and have the lowest average enrichment do not include burnable poison-bearing fuel rods, and the number of burnable poison-bearing fuel rods and the number of burnable poison-bearing fuel rods per fuel assembly are above and below. The core of a reactor characterized in that the difference is greatest in the initially loaded fuel assemblies with the highest average enrichment and decreases with decreasing average enrichment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009036729A (en) * 2007-08-03 2009-02-19 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Core of nuclear reactor
JP2009156630A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Core of boiling water reactor
JP2011169858A (en) * 2010-02-22 2011-09-01 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Initial loading core of boiling water reactor
JP2013137269A (en) * 2011-12-28 2013-07-11 Nuclear Fuel Ind Ltd Set of fuel assembly for boiling-water reactor, and reactor core loaded with the same
JP2016161373A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Initial core and fuel exchange method
JP2017032363A (en) * 2015-07-31 2017-02-09 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Initial loading reactor core of boiling-water reactor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009036729A (en) * 2007-08-03 2009-02-19 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Core of nuclear reactor
JP2009156630A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Core of boiling water reactor
JP2011169858A (en) * 2010-02-22 2011-09-01 Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd Initial loading core of boiling water reactor
JP2013137269A (en) * 2011-12-28 2013-07-11 Nuclear Fuel Ind Ltd Set of fuel assembly for boiling-water reactor, and reactor core loaded with the same
JP2016161373A (en) * 2015-03-02 2016-09-05 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Initial core and fuel exchange method
JP2017032363A (en) * 2015-07-31 2017-02-09 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Initial loading reactor core of boiling-water reactor

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