JPH07140286A - 高速炉炉心 - Google Patents
高速炉炉心Info
- Publication number
- JPH07140286A JPH07140286A JP5311190A JP31119093A JPH07140286A JP H07140286 A JPH07140286 A JP H07140286A JP 5311190 A JP5311190 A JP 5311190A JP 31119093 A JP31119093 A JP 31119093A JP H07140286 A JPH07140286 A JP H07140286A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- target
- fuel
- fuel assembly
- minor actinide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/28—Fuel elements with fissile or breeder material in solid form within a non-active casing
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/326—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
- G21C3/328—Relative disposition of the elements in the bundle lattice
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C5/00—Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
- G21C5/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D9/00—Arrangements to provide heat for purposes other than conversion into power, e.g. for heating buildings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S376/00—Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
- Y10S376/90—Particular material or material shapes for fission reactors
- Y10S376/901—Fuel
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 長半減期のマイナーアクチニド核種を多量に
含むターゲット集合体を炉心内に少数体分散装荷し、炉
心特性に大きな影響を与えないで多量のマイナーアクチ
ニド核種を効率よく燃焼させる。 【構成】 マイナーアクチニド核種を添加したターゲッ
ト燃料集合体を、炉心内に少数体分散装荷する非均質装
荷型である。ターゲット燃料集合体１２はラッパ管の外
形、寸法が通常炉心燃料集合体１０と同一の六角柱状で
あり、ラッパ管内のターゲット燃料棒１８のマイナーア
クチニド核種の添加率は２０〜５０％、直径は通常炉心
燃料棒１６より細くする。通常炉心燃料集合体への通常
炉心燃料棒の装荷本数を２７１本、ターゲット燃料集合
体へのターゲット燃料棒の装荷本数を３３１本又は３９
７本とし、このターゲット燃料集合体を炉心内に３０〜
５０体分散配置する。
含むターゲット集合体を炉心内に少数体分散装荷し、炉
心特性に大きな影響を与えないで多量のマイナーアクチ
ニド核種を効率よく燃焼させる。 【構成】 マイナーアクチニド核種を添加したターゲッ
ト燃料集合体を、炉心内に少数体分散装荷する非均質装
荷型である。ターゲット燃料集合体１２はラッパ管の外
形、寸法が通常炉心燃料集合体１０と同一の六角柱状で
あり、ラッパ管内のターゲット燃料棒１８のマイナーア
クチニド核種の添加率は２０〜５０％、直径は通常炉心
燃料棒１６より細くする。通常炉心燃料集合体への通常
炉心燃料棒の装荷本数を２７１本、ターゲット燃料集合
体へのターゲット燃料棒の装荷本数を３３１本又は３９
７本とし、このターゲット燃料集合体を炉心内に３０〜
５０体分散配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、長半減期のマイナーア
クチニド核種を２０〜５０％含むターゲット集合体を、
炉心内に３０〜５０体分散装荷し、炉心特性に大きな影
響を及ぼすことなくマイナーアクチニド核種を効率良く
燃焼できるようにした高速炉炉心に関するものである。
クチニド核種を２０〜５０％含むターゲット集合体を、
炉心内に３０〜５０体分散装荷し、炉心特性に大きな影
響を及ぼすことなくマイナーアクチニド核種を効率良く
燃焼できるようにした高速炉炉心に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】軽水炉使用済み燃料中に存在する長半減
期のマイナーアクチニド核種の消滅処理に高速炉を用い
ることが検討されている。このマイナーアクチニド核種
としては、ネプツニウム（Ｎｐ）、アメリシウム（Ａ
ｍ）、キュリウム（Ｃｍ）等がある。マイナーアクチニ
ド核種を含む燃料を炉心に装荷する方法としては、少量
のマイナーアクチニド核種を全ての炉心燃料に均等に添
加して装荷する方法（均質装荷法）と、多量のマイナー
アクチニド核種を添加した特殊燃料集合体（これを「タ
ーゲット燃料集合体」と呼ぶ）を少数体装荷する方法
（非均質装荷法）が考えられている。
期のマイナーアクチニド核種の消滅処理に高速炉を用い
ることが検討されている。このマイナーアクチニド核種
としては、ネプツニウム（Ｎｐ）、アメリシウム（Ａ
ｍ）、キュリウム（Ｃｍ）等がある。マイナーアクチニ
ド核種を含む燃料を炉心に装荷する方法としては、少量
のマイナーアクチニド核種を全ての炉心燃料に均等に添
加して装荷する方法（均質装荷法）と、多量のマイナー
アクチニド核種を添加した特殊燃料集合体（これを「タ
ーゲット燃料集合体」と呼ぶ）を少数体装荷する方法
（非均質装荷法）が考えられている。
【０００３】均質装荷法では、マイナーアクチニド核種
の添加率を炉心平均で５％程度にすると、炉心特性に大
きな影響を与えないでマイナーアクチニド核種を消滅処
理できることが分かってきている。しかし上記マイナー
アクチニド核種のうち、アメリシウムやキュリウムは、
中性子発生量、ガンマ線量、発熱量が大きい核種であ
り、そのため燃料製造には厚い遮蔽物で囲まれたセルが
必要になる。
の添加率を炉心平均で５％程度にすると、炉心特性に大
きな影響を与えないでマイナーアクチニド核種を消滅処
理できることが分かってきている。しかし上記マイナー
アクチニド核種のうち、アメリシウムやキュリウムは、
中性子発生量、ガンマ線量、発熱量が大きい核種であ
り、そのため燃料製造には厚い遮蔽物で囲まれたセルが
必要になる。
【０００４】それに対して非均質装荷法では、マイナー
アクチニド核種を含む燃料を少数にできるので、燃料製
造上並びに管理上でメリットがある。また、マイナーア
クチニド核種の供給状況に柔軟に対応できる。そして非
均質装荷法の場合、マイナーアクチニド核種の添加率の
高いターゲット燃料集合体（集合体平均でマイナーアク
チニド核種添加率が２０〜５０％）は、炉心内で分散装
荷する方が、集中的に装荷するよりも核・熱特性上で良
好となることが分かってきている。
アクチニド核種を含む燃料を少数にできるので、燃料製
造上並びに管理上でメリットがある。また、マイナーア
クチニド核種の供給状況に柔軟に対応できる。そして非
均質装荷法の場合、マイナーアクチニド核種の添加率の
高いターゲット燃料集合体（集合体平均でマイナーアク
チニド核種添加率が２０〜５０％）は、炉心内で分散装
荷する方が、集中的に装荷するよりも核・熱特性上で良
好となることが分かってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マイナーアク
チニド核種添加率の高い燃料は、マイナーアクチニド核
種の物性特性上、融点や熱伝導率が通常の混合酸化物
（ＭＯＸ）燃料に比べて低下することが予想される。そ
こで、単にマイナーアクチニド核種を添加しただけのタ
ーゲット燃料集合体による非均質装荷法では、燃料許容
線出力をオーバーすることが考えられる。そのため運転
出力を下げねばならないことになり、そうするとターゲ
ット燃料集合体でマイナーアクチニド核種を十分に消滅
させることができなくなる。
チニド核種添加率の高い燃料は、マイナーアクチニド核
種の物性特性上、融点や熱伝導率が通常の混合酸化物
（ＭＯＸ）燃料に比べて低下することが予想される。そ
こで、単にマイナーアクチニド核種を添加しただけのタ
ーゲット燃料集合体による非均質装荷法では、燃料許容
線出力をオーバーすることが考えられる。そのため運転
出力を下げねばならないことになり、そうするとターゲ
ット燃料集合体でマイナーアクチニド核種を十分に消滅
させることができなくなる。
【０００６】本発明の目的は、上記の技術的課題を解決
し、長半減期のマイナーアクチニド核種を多量に含むタ
ーゲット集合体を炉心内に少数体分散装荷し、炉心特性
に大きな影響を与えないで多量のマイナーアクチニド核
種を効率よく燃焼させることのできる高速炉炉心を提供
することである。
し、長半減期のマイナーアクチニド核種を多量に含むタ
ーゲット集合体を炉心内に少数体分散装荷し、炉心特性
に大きな影響を与えないで多量のマイナーアクチニド核
種を効率よく燃焼させることのできる高速炉炉心を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、マイナーアク
チニド核種を添加したターゲット燃料集合体を、炉心内
に少数体分散装荷する非均質装荷型の高速炉炉心であ
る。ターゲット燃料集合体は、ラッパ管の外形及び寸法
が通常炉心燃料集合体と同一の六角柱状であり、ラッパ
管内のターゲット燃料棒のマイナーアクチニド核種の添
加率は２０〜５０％とし、該ターゲット燃料棒の直径は
通常炉心燃料棒の直径より細くする。そして通常炉心燃
料集合体への通常炉心燃料棒の装荷本数を２７１本、タ
ーゲット燃料集合体へのターゲット燃料棒の装荷本数を
３３１本又は３９７本とし、このターゲット燃料集合体
を炉心内に３０〜５０体分散配置する。マイナーアクチ
ニド核種を含む燃料の母材としては、ウラン−プルトニ
ウム混合酸化物又はウラン−プルトニウム混合窒化物が
使用できる。
チニド核種を添加したターゲット燃料集合体を、炉心内
に少数体分散装荷する非均質装荷型の高速炉炉心であ
る。ターゲット燃料集合体は、ラッパ管の外形及び寸法
が通常炉心燃料集合体と同一の六角柱状であり、ラッパ
管内のターゲット燃料棒のマイナーアクチニド核種の添
加率は２０〜５０％とし、該ターゲット燃料棒の直径は
通常炉心燃料棒の直径より細くする。そして通常炉心燃
料集合体への通常炉心燃料棒の装荷本数を２７１本、タ
ーゲット燃料集合体へのターゲット燃料棒の装荷本数を
３３１本又は３９７本とし、このターゲット燃料集合体
を炉心内に３０〜５０体分散配置する。マイナーアクチ
ニド核種を含む燃料の母材としては、ウラン−プルトニ
ウム混合酸化物又はウラン−プルトニウム混合窒化物が
使用できる。
【０００８】ウランやプルトニウムを含まずに、酸化ア
ルミニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムマグ
ネシウム、酸化セリウム、酸化ガドリニウム、窒化アル
ミニウム、又は窒化ジルコニウムにマイナーアクチニド
核種を添加したターゲット集合体を炉心内に少数体分散
装荷することもできる。その場合も、ターゲット集合体
はラッパ管の外形及び形状が通常炉心燃料集合体と同一
の六角柱状であり、ラッパ管内のターゲット棒のマイナ
ーアクチニド核種の添加率は２０〜５０％で、該ターゲ
ット棒の直径は通常炉心燃料棒の直径より細くする。そ
して通常炉心燃料集合体への通常炉心燃料棒の装荷本数
を２７１本、ターゲット集合体へのターゲット棒の装荷
本数を３３１本又は３９７本とし、このターゲット集合
体を炉心内に３０〜５０体分散配置する。
ルミニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムマグ
ネシウム、酸化セリウム、酸化ガドリニウム、窒化アル
ミニウム、又は窒化ジルコニウムにマイナーアクチニド
核種を添加したターゲット集合体を炉心内に少数体分散
装荷することもできる。その場合も、ターゲット集合体
はラッパ管の外形及び形状が通常炉心燃料集合体と同一
の六角柱状であり、ラッパ管内のターゲット棒のマイナ
ーアクチニド核種の添加率は２０〜５０％で、該ターゲ
ット棒の直径は通常炉心燃料棒の直径より細くする。そ
して通常炉心燃料集合体への通常炉心燃料棒の装荷本数
を２７１本、ターゲット集合体へのターゲット棒の装荷
本数を３３１本又は３９７本とし、このターゲット集合
体を炉心内に３０〜５０体分散配置する。
【０００９】
【作用】ターゲット集合体は、ラッパ管の外形及び寸法
が通常炉心燃料集合体と同一の六角柱状であるので、通
常の燃料交換機で取り扱うことができる。ラッパ管内の
ターゲット棒のマイナーアクチニド核種の添加率は２０
〜５０％と高いので、マイナーアクチニド核種の物性特
性から融点や熱伝導率が低下する。そこで、該ターゲッ
ト棒の直径を通常炉心燃料棒の直径より細径化すること
により、除熱効率を上げて許容線出力の低下を防ぐ。そ
してターゲット棒を細径化した分だけ、装荷本数を増や
して、同じ集合体外形が得られるようにしている。
が通常炉心燃料集合体と同一の六角柱状であるので、通
常の燃料交換機で取り扱うことができる。ラッパ管内の
ターゲット棒のマイナーアクチニド核種の添加率は２０
〜５０％と高いので、マイナーアクチニド核種の物性特
性から融点や熱伝導率が低下する。そこで、該ターゲッ
ト棒の直径を通常炉心燃料棒の直径より細径化すること
により、除熱効率を上げて許容線出力の低下を防ぐ。そ
してターゲット棒を細径化した分だけ、装荷本数を増や
して、同じ集合体外形が得られるようにしている。
【００１０】
【実施例】本発明は、マイナーアクチニド核種を添加し
たターゲット燃料集合体を炉心内に少数体（３０〜５０
体）分散装荷する非均質装荷型の高速炉炉心である。タ
ーゲット燃料集合体内部のターゲット燃料棒のマイナー
アクチニド核種の添加率は２０〜５０％とし、通常炉心
燃料棒より細径化する。そして細径化した分、ターゲッ
ト燃料集合体へのターゲット燃料棒の装荷本数を多くす
る。
たターゲット燃料集合体を炉心内に少数体（３０〜５０
体）分散装荷する非均質装荷型の高速炉炉心である。タ
ーゲット燃料集合体内部のターゲット燃料棒のマイナー
アクチニド核種の添加率は２０〜５０％とし、通常炉心
燃料棒より細径化する。そして細径化した分、ターゲッ
ト燃料集合体へのターゲット燃料棒の装荷本数を多くす
る。
【００１１】図１にマイナーアクチニド核種添加率と燃
料融点との関係を示す。マイナーアクチニド核種の添加
率が高くなるにつれて燃料融点は低下している。また燃
料の熱伝導度もマイナーアクチニド核種添加率が高くな
るにつれて低下することが分かっている。これらのこと
から、多量のマイナーアクチニド核種を添加したターゲ
ット燃料集合体を装荷する場合、通常の（マイナーアク
チニド核種を添加していない）炉心燃料集合体に比べ
て、燃料許容線出力（燃料が溶融しない上限の線出力）
が低下することになる。
料融点との関係を示す。マイナーアクチニド核種の添加
率が高くなるにつれて燃料融点は低下している。また燃
料の熱伝導度もマイナーアクチニド核種添加率が高くな
るにつれて低下することが分かっている。これらのこと
から、多量のマイナーアクチニド核種を添加したターゲ
ット燃料集合体を装荷する場合、通常の（マイナーアク
チニド核種を添加していない）炉心燃料集合体に比べ
て、燃料許容線出力（燃料が溶融しない上限の線出力）
が低下することになる。
【００１２】図２にマイナーアクチニド核種添加率と許
容線出力との関係を示す。例えばマイナーアクチニド核
種の添加率が５０％の場合、許容線出力はマイナーアク
チニド核種を添加していない場合に比べて約２０％低下
している。燃料許容線出力が低いと、運転出力を下げる
必要があり、その結果、ターゲット燃料集合体でマイナ
ーアクチニド核種を十分に消滅できないことも考えられ
る。
容線出力との関係を示す。例えばマイナーアクチニド核
種の添加率が５０％の場合、許容線出力はマイナーアク
チニド核種を添加していない場合に比べて約２０％低下
している。燃料許容線出力が低いと、運転出力を下げる
必要があり、その結果、ターゲット燃料集合体でマイナ
ーアクチニド核種を十分に消滅できないことも考えられ
る。
【００１３】そこで本発明では上記のように、許容線出
力の低下に対応するため、ターゲット燃料棒の直径を細
くして、通常炉心燃料集合体と同一外形の六角筒状のラ
ッパ管内に、より多くのターゲット燃料棒を装荷してお
り、この点に特徴がある。
力の低下に対応するため、ターゲット燃料棒の直径を細
くして、通常炉心燃料集合体と同一外形の六角筒状のラ
ッパ管内に、より多くのターゲット燃料棒を装荷してお
り、この点に特徴がある。
【００１４】図３に本発明で用いる燃料集合体の一実施
例を示す。図３のＡは通常の炉心燃料集合体１０の横断
面を表しており、図３のＢはマイナーアクチニド核種を
添加したターゲット燃料集合体１２の横断面を表してい
る。通常の炉心燃料集合体１０は、六角筒状のラッパ管
１４内に２７１本の炉心燃料棒１６を規則正しく配列し
装荷した構造である。それに対してターゲット燃料集合
体１２では、同一形状の六角筒状のラッパ管１４内に３
９７体のターゲット燃料棒１８を規則正しく配列し装荷
した構造としている。
例を示す。図３のＡは通常の炉心燃料集合体１０の横断
面を表しており、図３のＢはマイナーアクチニド核種を
添加したターゲット燃料集合体１２の横断面を表してい
る。通常の炉心燃料集合体１０は、六角筒状のラッパ管
１４内に２７１本の炉心燃料棒１６を規則正しく配列し
装荷した構造である。それに対してターゲット燃料集合
体１２では、同一形状の六角筒状のラッパ管１４内に３
９７体のターゲット燃料棒１８を規則正しく配列し装荷
した構造としている。
【００１５】図４は、このような炉心燃料集合体及びタ
ーゲット燃料集合体を用いた炉心配置の一例を示す説明
図である。この炉心構成は、出力平坦化のためにプルト
ニウム（Ｐｕ）富化度を内側炉心より外側炉心の方を高
めた２領域炉心である。通常の内側炉心燃料集合体を１
５４体、外側炉心燃料集合体を１８０体とし、それに対
してターゲット燃料集合体３９体を分散配置した構成で
ある。更にその外周側にはブランケット燃料集合体が配
置されている。また主制御棒及び後備制御棒が適当な位
置に挿入される。
ーゲット燃料集合体を用いた炉心配置の一例を示す説明
図である。この炉心構成は、出力平坦化のためにプルト
ニウム（Ｐｕ）富化度を内側炉心より外側炉心の方を高
めた２領域炉心である。通常の内側炉心燃料集合体を１
５４体、外側炉心燃料集合体を１８０体とし、それに対
してターゲット燃料集合体３９体を分散配置した構成で
ある。更にその外周側にはブランケット燃料集合体が配
置されている。また主制御棒及び後備制御棒が適当な位
置に挿入される。
【００１６】このような炉心配置で、ターゲット燃料集
合体内のターゲット燃料棒（マイナーアクチニド核種の
添加率５０％）の本数をパラメータとした場合の、最大
線出力の変化を図５に示す。ターゲット燃料棒の本数が
増加するにしたがって最大線出力は低下し、ターゲット
燃料集合体内のターゲット燃料棒の装荷本数を３９７本
とした場合に、許容線出力を下回る。またナトリウムボ
イド反応度やドップラー係数は、同じマイナーアクチニ
ド核種添加率の均質炉心と同程度となり、運転制御特性
上も何ら問題はない。更に本発明の炉心のマイナーアク
チニド核種消滅率は、均質炉心と同程度（年間１１％程
度）の値が得られる。
合体内のターゲット燃料棒（マイナーアクチニド核種の
添加率５０％）の本数をパラメータとした場合の、最大
線出力の変化を図５に示す。ターゲット燃料棒の本数が
増加するにしたがって最大線出力は低下し、ターゲット
燃料集合体内のターゲット燃料棒の装荷本数を３９７本
とした場合に、許容線出力を下回る。またナトリウムボ
イド反応度やドップラー係数は、同じマイナーアクチニ
ド核種添加率の均質炉心と同程度となり、運転制御特性
上も何ら問題はない。更に本発明の炉心のマイナーアク
チニド核種消滅率は、均質炉心と同程度（年間１１％程
度）の値が得られる。
【００１７】ところで六角筒状のラッパ管内に燃料棒を
規則正しく配列し挿入する場合、その本数は必然的に１
２７本、２１７本、２７１本、３３１本、３９７本、・
・・というように飛び飛びの値となる。現在、ラッパ管
の寸法、あるいは燃料ペレットの製造上の観点などか
ら、通常の炉心燃料集合体では１体の炉心燃料集合体当
たりの通常炉心燃料棒の装荷本数は２７１本が標準であ
る。他方、ラッパ管の形状は、図４からも分かるように
全て同一とする必要がある。従って、本発明ではターゲ
ット燃料棒を細径化する関係上、同じラッパ管内に入る
本数は多くなり、その装荷本数は３３１本又は３９７本
となる。それ以上になると、ターゲット燃料棒が細くな
りすぎて、機械的強度などの面で問題が生じ、実用化し
えないからである。
規則正しく配列し挿入する場合、その本数は必然的に１
２７本、２１７本、２７１本、３３１本、３９７本、・
・・というように飛び飛びの値となる。現在、ラッパ管
の寸法、あるいは燃料ペレットの製造上の観点などか
ら、通常の炉心燃料集合体では１体の炉心燃料集合体当
たりの通常炉心燃料棒の装荷本数は２７１本が標準であ
る。他方、ラッパ管の形状は、図４からも分かるように
全て同一とする必要がある。従って、本発明ではターゲ
ット燃料棒を細径化する関係上、同じラッパ管内に入る
本数は多くなり、その装荷本数は３３１本又は３９７本
となる。それ以上になると、ターゲット燃料棒が細くな
りすぎて、機械的強度などの面で問題が生じ、実用化し
えないからである。
【００１８】本発明において、マイナーアクチニド核種
を含む燃料の母材は、通常、ウラン−プルトニウム混合
酸化物である。しかし、中性子スペクトルが硬く、マイ
ナーアクチニド核種消滅率が酸化物燃料よりも優れたウ
ラン−プルトニウム混合窒化物にも適用できる。
を含む燃料の母材は、通常、ウラン−プルトニウム混合
酸化物である。しかし、中性子スペクトルが硬く、マイ
ナーアクチニド核種消滅率が酸化物燃料よりも優れたウ
ラン−プルトニウム混合窒化物にも適用できる。
【００１９】更に上記の実施例では、ターゲット燃料集
合体にウランやプルトニウムを含む燃料を使用している
が、ターゲット集合体として、それらを含まない構成と
することもできる。即ち、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、酸化セリウ
ム、酸化ガドリニウム、窒化アルミニウム、又は窒化ジ
ルコニウムを、マイナーアクチニド核種を添加したター
ゲット集合体を用いるのである。これにより、ウランや
プルトニウムからのマイナーアクチニド核種の生成がな
くなり、より効率良くマイナーアクチニド核種を消滅さ
せることができる。
合体にウランやプルトニウムを含む燃料を使用している
が、ターゲット集合体として、それらを含まない構成と
することもできる。即ち、酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、酸化セリウ
ム、酸化ガドリニウム、窒化アルミニウム、又は窒化ジ
ルコニウムを、マイナーアクチニド核種を添加したター
ゲット集合体を用いるのである。これにより、ウランや
プルトニウムからのマイナーアクチニド核種の生成がな
くなり、より効率良くマイナーアクチニド核種を消滅さ
せることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上記のようにマイナーアクチニ
ド核種を添加したターゲット棒を細径化し、その分だけ
装荷本数を多くしたターゲット集合体を使用し、それを
炉心内に少数体分散装荷する非均質装荷型としたことに
より、マイナーアクチニド核種の多量添加による燃料許
容線出力の低下を補償しつつ、均質マイナーアクチニド
核種添加炉心と同等の良好なマイナーアクチニド核種消
滅率を達成できる。しかも本発明は、ターゲット集合体
の数が炉心燃料集合体数の８〜１４％程度にできるた
め、燃料製造上並びに管理上で多大のメリットがある。
ド核種を添加したターゲット棒を細径化し、その分だけ
装荷本数を多くしたターゲット集合体を使用し、それを
炉心内に少数体分散装荷する非均質装荷型としたことに
より、マイナーアクチニド核種の多量添加による燃料許
容線出力の低下を補償しつつ、均質マイナーアクチニド
核種添加炉心と同等の良好なマイナーアクチニド核種消
滅率を達成できる。しかも本発明は、ターゲット集合体
の数が炉心燃料集合体数の８〜１４％程度にできるた
め、燃料製造上並びに管理上で多大のメリットがある。
【図１】マイナーアクチニド核種添加率と燃料融点との
関係線図。
関係線図。
【図２】マイナーアクチニド核種添加率と許容線出力と
の関係線図。
の関係線図。
【図３】本発明で用いる燃料集合体の横断面図。
【図４】本発明におけるターゲット燃料集合体の炉心内
配置図。
配置図。
【図５】ターゲット燃料集合体内の燃料棒本数と最大線
出力との関係線図。
出力との関係線図。
１０ 通常炉心燃料集合体 １２ ターゲット燃料集合体 １４ ラッパ管 １６ 通常炉心燃料棒 １８ ターゲット燃料棒
Claims (3)
- 【請求項１】 マイナーアクチニド核種を添加したター
ゲット燃料集合体を炉心内に少数体分散装荷する非均質
装荷型の高速炉炉心であって、ターゲット燃料集合体の
ラッパ管の外形及び寸法が通常炉心燃料集合体と同一の
六角柱状であり、ラッパ管内のターゲット燃料棒のマイ
ナーアクチニド核種の添加率は２０〜５０％で、該ター
ゲット燃料棒の直径は通常炉心燃料棒の直径より細く、
且つ通常炉心燃料集合体への通常炉心燃料棒の装荷本数
を２７１本、ターゲット燃料集合体へのターゲット燃料
棒の装荷本数を３３１本又は３９７本とし、このターゲ
ット燃料集合体を炉心内に３０〜５０体分散配置したこ
とを特徴とする高速炉炉心。 - 【請求項２】 マイナーアクチニド核種を含む燃料の母
材として、ウラン−プルトニウム混合酸化物又はウラン
−プルトニウム混合窒化物を使用する請求項１記載の高
速炉炉心。 - 【請求項３】 酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、
酸化アルミニウムマグネシウム、酸化セリウム、酸化ガ
ドリニウム、窒化アルミニウム、又は窒化ジルコニウム
にマイナーアクチニド核種を添加したターゲット集合体
を炉心内に少数体分散装荷する高速炉炉心であって、タ
ーゲット集合体はラッパ管の外形及び寸法が通常炉心燃
料集合体と同一の六角柱状であり、ラッパ管内のターゲ
ット棒のマイナーアクチニド核種の添加率は２０〜５０
％で、該ターゲット棒の直径は通常炉心燃料棒の直径よ
り細く、且つ通常炉心燃料集合体への通常炉心燃料棒の
装荷本数を２７１本、ターゲット集合体へのターゲット
棒の装荷本数を３３１本又は３９７本とし、このターゲ
ット集合体を炉心内に３０〜５０体分散配置したことを
特徴とする高速炉炉心。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311190A JP2668646B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高速炉炉心 |
| US08/341,972 US5446773A (en) | 1993-11-17 | 1994-11-16 | Fast Reactor Core |
| FR9413762A FR2712724B1 (fr) | 1993-11-17 | 1994-11-17 | CÓoeur de réacteur à neutrons rapides. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311190A JP2668646B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高速炉炉心 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07140286A true JPH07140286A (ja) | 1995-06-02 |
| JP2668646B2 JP2668646B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=18014181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5311190A Expired - Fee Related JP2668646B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高速炉炉心 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5446773A (ja) |
| JP (1) | JP2668646B2 (ja) |
| FR (1) | FR2712724B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190833A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 長寿命核分裂生成物を短寿命核種へ変換する方法 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2784220B1 (fr) * | 1998-10-02 | 2000-12-22 | Japan Nuclear Cycle Dev Inst | Ensemble pour la transmutation d'une matiere radioactive a longue duree de vie et coeur de reacteur charge de tels ensembles |
| US6678344B2 (en) * | 2001-02-20 | 2004-01-13 | Framatome Anp, Inc. | Method and apparatus for producing radioisotopes |
| US7139360B2 (en) * | 2004-10-14 | 2006-11-21 | Westinghouse Electric Co. Llc | Use of boron or enriched boron 10 in UO2 |
| US20060210011A1 (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-21 | Karam Ratib A | High temperature gas-cooled fast reactor |
| US20090135990A1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-05-28 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Placement of target rods in BWR bundle |
| US8571167B2 (en) * | 2009-06-01 | 2013-10-29 | Advanced Reactor Concepts LLC | Particulate metal fuels used in power generation, recycling systems, and small modular reactors |
| WO2011093839A2 (en) | 2009-11-02 | 2011-08-04 | Searete, Llc | Standing wave nuclear fission reactor and methods |
| US9922733B2 (en) * | 2009-11-06 | 2018-03-20 | Terrapower, Llc | Methods and systems for migrating fuel assemblies in a nuclear fission reactor |
| US10008294B2 (en) * | 2009-11-06 | 2018-06-26 | Terrapower, Llc | Methods and systems for migrating fuel assemblies in a nuclear fission reactor |
| US9786392B2 (en) | 2009-11-06 | 2017-10-10 | Terrapower, Llc | Methods and systems for migrating fuel assemblies in a nuclear fission reactor |
| US9799416B2 (en) * | 2009-11-06 | 2017-10-24 | Terrapower, Llc | Methods and systems for migrating fuel assemblies in a nuclear fission reactor |
| JP2013517479A (ja) | 2010-01-13 | 2013-05-16 | アドバンスト・リアクター・コンセプツ・エルエルシー | シースで被覆された環状の金属核燃料 |
| RU2596160C2 (ru) | 2010-02-22 | 2016-08-27 | Эдвансд Риэктор Консептс Ллк | Небольшая атомная электростанция на быстрых нейтронах с длительным интервалом замены топлива |
| CN103106939B (zh) * | 2013-01-15 | 2014-07-02 | 西安交通大学 | 一种利用压水堆嬗变长寿命高放核素的方法 |
| CA2944530C (en) | 2014-04-14 | 2023-06-20 | Advanced Reactor Concepts LLC | Ceramic nuclear fuel dispersed in a metallic alloy matrix |
| CN108039218A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-15 | 中国核动力研究设计院 | 一种利用商用压水堆辐照生产Pu-238的装置 |
| CN109192332B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-01-07 | 中国核动力研究设计院 | 六边形套管型燃料堆芯钴靶组件核设计检验堆芯及方法 |
| CN109215812B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-01-14 | 中国核动力研究设计院 | 六边形套管型燃料铝组件核设计可靠性检验堆芯及方法 |
| CN109215811B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-01-14 | 中国核动力研究设计院 | 六边形铍组件和铝组件核设计可靠性检验堆芯及调整方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2552920B1 (fr) * | 1983-09-30 | 1985-12-27 | Framatome Sa | Coeur pour un reacteur nucleaire refroidi par de l'eau sous pression |
| JP2774828B2 (ja) * | 1989-08-25 | 1998-07-09 | 株式会社日立製作所 | 高速炉用燃料集合体及び高速炉の炉心並びに高速炉用燃料棒 |
| JPH041593A (ja) * | 1990-04-17 | 1992-01-07 | Hitachi Ltd | 燃料集合体 |
| DE69119156T2 (de) * | 1990-08-03 | 1997-01-09 | Toshiba Kawasaki Kk | Die Transmutation transuranischer Elemente ermöglichender Reaktorkern, die Transmutation transuranischer Elemente ermöglichender Brennstab und die Transmutation transuranischer Elemente ermöglichendes Brennstabbündel |
| JPH04268489A (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-24 | Hitachi Ltd | 高速増殖炉の炉心及び使用する燃料集合体、制御棒集合体並びに超ウラン元素廃棄物の消滅方法 |
| JPH04299287A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Toshiba Corp | 高速炉用炉心 |
| JP2953844B2 (ja) * | 1991-12-27 | 1999-09-27 | 株式会社東芝 | 超ウラン元素の消滅処理炉心 |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP5311190A patent/JP2668646B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-11-16 US US08/341,972 patent/US5446773A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-17 FR FR9413762A patent/FR2712724B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190833A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 長寿命核分裂生成物を短寿命核種へ変換する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2712724B1 (fr) | 1996-09-13 |
| US5446773A (en) | 1995-08-29 |
| FR2712724A1 (fr) | 1995-05-24 |
| JP2668646B2 (ja) | 1997-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2668646B2 (ja) | 高速炉炉心 | |
| US20130114781A1 (en) | Fully ceramic microencapsulated replacement fuel assemblies for light water reactors | |
| JPH03191897A (ja) | 高速炉の炉心 | |
| JP2020003244A (ja) | 高速炉の炉心 | |
| JP2953844B2 (ja) | 超ウラン元素の消滅処理炉心 | |
| JP2010145140A (ja) | 高速炉の燃料装荷方法 | |
| JPH06347579A (ja) | 高速増殖炉の炉心及び燃料集合体 | |
| JP2923269B2 (ja) | 高速増殖炉の炉心 | |
| JPH02271294A (ja) | 高速増殖炉炉心 | |
| JPH08201555A (ja) | Ｐｗｒ用ｍｏｘ燃料集合体 | |
| JPH0636047B2 (ja) | 原子炉用燃料集合体 | |
| JP5410653B2 (ja) | 高速炉の炉心及び高速炉の燃料取り扱い方法 | |
| JP2869312B2 (ja) | 超長寿命高速炉用炉心 | |
| JPH04140694A (ja) | 超ウラン元素の消滅処理炉心 | |
| JP2786656B2 (ja) | 高速炉の炉心及び燃料交換方法 | |
| JPH041593A (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH0493694A (ja) | 超ウラン元素消滅処理用燃料および燃料集合体 | |
| JPH07306282A (ja) | 長寿命核種消滅処理用集合体及び原子炉の炉心 | |
| JP2860615B2 (ja) | プルトニウム専焼用燃料集合体 | |
| JPH04299286A (ja) | 高速炉用炉心の運転方法 | |
| Loh et al. | An evaluation of the fast-mixed spectrum reactor | |
| JPH04268489A (ja) | 高速増殖炉の炉心及び使用する燃料集合体、制御棒集合体並びに超ウラン元素廃棄物の消滅方法 | |
| JPH0886894A (ja) | Ｍｏｘ燃料集合体 | |
| JPH0382994A (ja) | 高速炉用燃料集合体及び高速炉の炉心並びに高速炉用燃料棒 | |
| JP2550136B2 (ja) | 高速増殖炉の炉心及び高速増殖炉の燃料装荷方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |