JPH0769447B2 - 燃料集合体 - Google Patents
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- JPH0769447B2 JPH0769447B2 JP62152492A JP15249287A JPH0769447B2 JP H0769447 B2 JPH0769447 B2 JP H0769447B2 JP 62152492 A JP62152492 A JP 62152492A JP 15249287 A JP15249287 A JP 15249287A JP H0769447 B2 JPH0769447 B2 JP H0769447B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉に装荷される燃料集合体に係
り、特に、原子炉炉心の炉停止余裕を確保しながら圧力
損失を低減して炉心安定性を向上させるのに好適な燃料
集合体に関する。
り、特に、原子炉炉心の炉停止余裕を確保しながら圧力
損失を低減して炉心安定性を向上させるのに好適な燃料
集合体に関する。
沸騰水型原子炉には、燃料集合体が数多く装荷されてお
り、例えば電気出力1100MW級の沸騰水型原子炉には、約
760体の燃料集合体が装荷されている。
り、例えば電気出力1100MW級の沸騰水型原子炉には、約
760体の燃料集合体が装荷されている。
全発電量の中で、原子発電が占める割合が増えている今
日、原子力発電の安全性を高めながら発電コストを低減
することが重要な課題となつている。そのため一つの方
法として、中性子利用率を高め燃料ウラン等を有効利用
し燃料費を削減しながら、熱的余裕と炉心安定性を高め
る方法がある。
日、原子力発電の安全性を高めながら発電コストを低減
することが重要な課題となつている。そのため一つの方
法として、中性子利用率を高め燃料ウラン等を有効利用
し燃料費を削減しながら、熱的余裕と炉心安定性を高め
る方法がある。
第２図に、燃料集合体の縦断面図を示す。図において、
１は燃料集合体,2は燃料棒,3は水ロツド,4はスペーサ,5
は下部タイプレート,6は上部タイプレート,7は集合体
壁,8は軽水（冷却材）、９は入口オリフイスである。冷
却材であるとともに中性押減速材である軽水８は、単相
流状態で入口オリフイス９から流入し、燃料棒２から熱
を奪いながら上方に流れ、沸騰し、軽水とその蒸気が混
じつた二相流状態で流出する。
１は燃料集合体,2は燃料棒,3は水ロツド,4はスペーサ,5
は下部タイプレート,6は上部タイプレート,7は集合体
壁,8は軽水（冷却材）、９は入口オリフイスである。冷
却材であるとともに中性押減速材である軽水８は、単相
流状態で入口オリフイス９から流入し、燃料棒２から熱
を奪いながら上方に流れ、沸騰し、軽水とその蒸気が混
じつた二相流状態で流出する。
第３図は、第２図に示した燃料集合体の構成要素の一つ
である燃料棒２の断面図である。図において、10は被覆
管、11は燃料ペレツト、12は下部端栓、13は上部端栓、
14はガスプレナム、15はプレナムコイルバネである。燃
料ペレツト11の上にはガスプレナム14がある。このガス
プレナム14の主な役割としては、 A.燃料ペレツト11の発熱等による体積膨張を吸収する。
これを実現するため、燃料ペレツト11をプレナムコイル
バネ15でおさえ膨張を吸収する。
である燃料棒２の断面図である。図において、10は被覆
管、11は燃料ペレツト、12は下部端栓、13は上部端栓、
14はガスプレナム、15はプレナムコイルバネである。燃
料ペレツト11の上にはガスプレナム14がある。このガス
プレナム14の主な役割としては、 A.燃料ペレツト11の発熱等による体積膨張を吸収する。
これを実現するため、燃料ペレツト11をプレナムコイル
バネ15でおさえ膨張を吸収する。
B.燃料ペレツト11の発生する核分裂生成ガスを蓄積し、
燃焼が進んだとき燃料棒内圧が過大にならないようにす
る。
燃焼が進んだとき燃料棒内圧が過大にならないようにす
る。
がある。このため、ガスプレナムの体積としては、上記
ＡとＢの役割を果すのに十分な大きさを必要とする。特
に、Ｂの役割を果すためには、上記核分裂生成ガスの他
に、製造時に充填されるHeガスや燃料ペレツト11に含ま
れる揮発性不純物等が蓄積されることも考慮して体積を
決定しなければならない。例えば、燃料ペレツト11の領
域の長さが3.76mある場合には、ガスプレナムの長さ
は、0.3m必要である。
ＡとＢの役割を果すのに十分な大きさを必要とする。特
に、Ｂの役割を果すためには、上記核分裂生成ガスの他
に、製造時に充填されるHeガスや燃料ペレツト11に含ま
れる揮発性不純物等が蓄積されることも考慮して体積を
決定しなければならない。例えば、燃料ペレツト11の領
域の長さが3.76mある場合には、ガスプレナムの長さ
は、0.3m必要である。
特開昭58−77686号にみられるように、軸方向出力分布
を平坦化する目的で、第３図に示した燃料棒と第４図に
示す燃料棒とを混在させた構造の燃料集合体を有する原
子炉がある。第４図の燃料棒は、第３図の燃料棒の燃料
ペレツトの一部を水管16で置き換えた構造になつてお
り、ガスプレナム14の位置は、第３図の燃料棒と同一位
置にある。このため、ガスプレナム14に妨げられること
なく、中性子を効率よく熱化できる位置に上記水管16を
設置でき、燃料集合体上部に反応度を付加し、軸方向出
力分布を平坦化できる。さらに、第３図の燃料棒だけで
構成した燃料集合体に比べ、水対燃料体積比が大きくな
り、炉停止余裕を増加できる特徴もある。
を平坦化する目的で、第３図に示した燃料棒と第４図に
示す燃料棒とを混在させた構造の燃料集合体を有する原
子炉がある。第４図の燃料棒は、第３図の燃料棒の燃料
ペレツトの一部を水管16で置き換えた構造になつてお
り、ガスプレナム14の位置は、第３図の燃料棒と同一位
置にある。このため、ガスプレナム14に妨げられること
なく、中性子を効率よく熱化できる位置に上記水管16を
設置でき、燃料集合体上部に反応度を付加し、軸方向出
力分布を平坦化できる。さらに、第３図の燃料棒だけで
構成した燃料集合体に比べ、水対燃料体積比が大きくな
り、炉停止余裕を増加できる特徴もある。
また、これとは別に第５図に示すように、第３図の燃料
棒に比べ、燃料ペレツト領域の長さを短かくした燃料棒
（以下、短尺燃料棒という）が提案されている（特開昭
60−224092号等）。
棒に比べ、燃料ペレツト領域の長さを短かくした燃料棒
（以下、短尺燃料棒という）が提案されている（特開昭
60−224092号等）。
第５図Ａは短尺燃料棒を示し、第５図Ｂは比較のため第
３図の通常の燃料棒（以下、単に燃料棒という）を示し
ている。
３図の通常の燃料棒（以下、単に燃料棒という）を示し
ている。
燃料経済性を高めるため、濃縮度の高い燃料ペレツトを
用いる場合には、原子炉の安全性向上という点から炉停
止余裕を増加することが重要である。短尺燃料棒と燃料
棒とを混在させた燃料集合体では、短尺燃料棒のガスプ
レナムの位置は、燃料棒の燃料ペレツト領域にある。従
つて、上記燃料集合体の上方で燃料装荷量が減少し、か
つガスプレナムの上方に冷却材が流れ込むことにより、
燃料棒だけで構成した燃料集合体に比べ、水対燃料体積
化が大きくなる。このため軸方向出力分布を平坦化し炉
停止余裕を増加できる。しかも、短尺燃料棒を燃料集合
体内に適切に配置すれば、圧力損失を低減できる。これ
は、次の理由による。冷却材の流路面積を増加させる
と、摩擦圧力損失を低減できる。特に短尺燃料棒上方の
燃料集合体上部では、蒸気体積率が大きいため、二相流
圧力損失係数が大きくなる。そこで、短尺燃料棒の上部
で流路面積を増加させると、蒸気体積率が小さい燃料集
合体下部に比べ圧力損失低減効率が大きくなる。このた
め、短尺燃料棒を用いれば、炉停止余裕の増加，幅方向
出力分布の平坦化，圧力損失の低減が可能になり、炉心
安定性を向上させることができる。
用いる場合には、原子炉の安全性向上という点から炉停
止余裕を増加することが重要である。短尺燃料棒と燃料
棒とを混在させた燃料集合体では、短尺燃料棒のガスプ
レナムの位置は、燃料棒の燃料ペレツト領域にある。従
つて、上記燃料集合体の上方で燃料装荷量が減少し、か
つガスプレナムの上方に冷却材が流れ込むことにより、
燃料棒だけで構成した燃料集合体に比べ、水対燃料体積
化が大きくなる。このため軸方向出力分布を平坦化し炉
停止余裕を増加できる。しかも、短尺燃料棒を燃料集合
体内に適切に配置すれば、圧力損失を低減できる。これ
は、次の理由による。冷却材の流路面積を増加させる
と、摩擦圧力損失を低減できる。特に短尺燃料棒上方の
燃料集合体上部では、蒸気体積率が大きいため、二相流
圧力損失係数が大きくなる。そこで、短尺燃料棒の上部
で流路面積を増加させると、蒸気体積率が小さい燃料集
合体下部に比べ圧力損失低減効率が大きくなる。このた
め、短尺燃料棒を用いれば、炉停止余裕の増加，幅方向
出力分布の平坦化，圧力損失の低減が可能になり、炉心
安定性を向上させることができる。
上記従来技術は、短尺燃料棒と通常の燃料棒とを混在さ
せて燃料集合体を構成するとき、短尺燃料棒のガスプレ
ナムが通常の燃料棒の燃料ペレツト領域にあるにもかか
わらず、短尺燃料棒のガスプレナムが通常の燃料棒と同
一の形状であるため、中性子利用率を向上させることに
ついての配慮がなく、短尺燃料棒のガスプレナムの空間
が燃料集合体内で有効に利用されないという問題があつ
た。
せて燃料集合体を構成するとき、短尺燃料棒のガスプレ
ナムが通常の燃料棒の燃料ペレツト領域にあるにもかか
わらず、短尺燃料棒のガスプレナムが通常の燃料棒と同
一の形状であるため、中性子利用率を向上させることに
ついての配慮がなく、短尺燃料棒のガスプレナムの空間
が燃料集合体内で有効に利用されないという問題があつ
た。
本発明の目的は、中性子利用率を向上させる形状のガス
プレナム部を有する短尺燃料棒を備え充分な炉停止余裕
を持つ燃料集合体を提供することである。
プレナム部を有する短尺燃料棒を備え充分な炉停止余裕
を持つ燃料集合体を提供することである。
本発明は、上記目的を達成するために、燃料ペレット領
域の長さが異なる二種類以上の燃料棒を配置した燃料集
合体において、短い燃料ペレット領域を有する複数の燃
料棒のうち少なくとも一部の燃料棒が、燃料ペレット領
域の先端に前記燃料ペレット領域の燃料棒の直径よりも
外径が細いガスプレナム部を備えた燃料集合体を提案す
るものである。
域の長さが異なる二種類以上の燃料棒を配置した燃料集
合体において、短い燃料ペレット領域を有する複数の燃
料棒のうち少なくとも一部の燃料棒が、燃料ペレット領
域の先端に前記燃料ペレット領域の燃料棒の直径よりも
外径が細いガスプレナム部を備えた燃料集合体を提案す
るものである。
前記細いガスプレナム部の上端には、燃料ペレット領域
の燃料棒と略同径のガスプレナム部を設けるようにして
もよい。
の燃料棒と略同径のガスプレナム部を設けるようにして
もよい。
上記形状のガスプレナム部を有する短尺燃料棒と燃料棒
とで構成された燃料集合体は、従来の短尺燃料棒ではガ
スプレナム部であつた空間にも軽水を存在させることが
可能である。従つて、燃料集合体上部の水対燃料体積比
が大きくなるので、炉停止余裕が増加する。
とで構成された燃料集合体は、従来の短尺燃料棒ではガ
スプレナム部であつた空間にも軽水を存在させることが
可能である。従つて、燃料集合体上部の水対燃料体積比
が大きくなるので、炉停止余裕が増加する。
次に、本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明の燃料集合体に装荷される短尺燃料棒
の断面図である。図において、10は被覆管、11は燃料ペ
レツト、12は下部端栓、13は上部端栓、14はガスプレナ
ム、15はプレナムコイルバネである。ガスプレナム14
は、燃料ペレツト11の近傍で燃料ペレツト領域の燃料棒
の直径と等しく、上方では上記直径よりも細い構造にな
つている。以下では、この直径の等しい領域を通常ガス
プレナム、それよりも細い領域を細径ガスプレナムとい
う。このような構造のガスプレナムを用いれば、従来の
短尺燃料棒ではガスプレナムであつた空間にも冷却水を
流せる。すなわち、点線Ａで囲まれた領域が、冷却水を
増すことができる空間である。この冷却水の増加によ
り、燃料集合体の上部で水対燃料体積比が大きくなる。
の断面図である。図において、10は被覆管、11は燃料ペ
レツト、12は下部端栓、13は上部端栓、14はガスプレナ
ム、15はプレナムコイルバネである。ガスプレナム14
は、燃料ペレツト11の近傍で燃料ペレツト領域の燃料棒
の直径と等しく、上方では上記直径よりも細い構造にな
つている。以下では、この直径の等しい領域を通常ガス
プレナム、それよりも細い領域を細径ガスプレナムとい
う。このような構造のガスプレナムを用いれば、従来の
短尺燃料棒ではガスプレナムであつた空間にも冷却水を
流せる。すなわち、点線Ａで囲まれた領域が、冷却水を
増すことができる空間である。この冷却水の増加によ
り、燃料集合体の上部で水対燃料体積比が大きくなる。
このような構造のガスプレナムでも、前述のガスプレナ
ムの役割を十分果すことができる。まず、燃料ペレツト
の発熱等による体積膨張については、通常ガスプレナム
の長さを体積膨張によるのびの長さより長くすればよ
い。次に、核分裂生成ガスの蓄積については、燃料棒内
圧が過大にならないように、細径ガスプレナムの体積を
確保することで対応可能である。
ムの役割を十分果すことができる。まず、燃料ペレツト
の発熱等による体積膨張については、通常ガスプレナム
の長さを体積膨張によるのびの長さより長くすればよ
い。次に、核分裂生成ガスの蓄積については、燃料棒内
圧が過大にならないように、細径ガスプレナムの体積を
確保することで対応可能である。
本発明の短尺燃料棒を用いると、燃料集合体の上部で水
対燃料原子数比が大きくなり、炉停止余裕が増加するこ
とを更に具体的に説明する。ここで、炉停止余裕とは、
もし何かの原因で最も価値の高い制御棒が挿入されてい
なくとも、残りの制御棒で実効増倍率Ｋを１未満にする
のにどの程度余裕があるかを示す指標で、大きいほど余
裕のあることを示している。
対燃料原子数比が大きくなり、炉停止余裕が増加するこ
とを更に具体的に説明する。ここで、炉停止余裕とは、
もし何かの原因で最も価値の高い制御棒が挿入されてい
なくとも、残りの制御棒で実効増倍率Ｋを１未満にする
のにどの程度余裕があるかを示す指標で、大きいほど余
裕のあることを示している。
第６図は、第１図の短尺燃料棒を燃料集合体内に装荷し
た場合の燃料集合体の横断面図である。この図におい
て、２は燃料棒、３は水ロツド、７は集合体壁、８は軽
水、17は短尺燃料棒である。上記燃料集合体では、集合
体壁７の内側に燃料ペレツト領域の長さ3.76m,ガスプレ
ナム部の長さ0.3mの燃料棒68本と燃料ペレツト領域の長
さ2.35m,ガスプレナム部の長さ1.71mの短尺燃料棒８本
を正方９×９格子状に規則正しく配置している。また、
短尺燃料棒と燃料棒の全長は等しく、どちらも、上部タ
イプレートと下部タイプレートにより支持されている。
次に、通常ガスプレナムの長さを見積る。燃料ペレツト
UO2（論理密度95％）の線膨張係数が1.4×10-5m/m℃で
被覆管（ジルカロイIV）の線膨張係数が4.4×10-6m/m℃
である。通常ガスプレナムの長さを決定するには、被覆
管の線膨張係数が燃料ペレツトの1/3以下であり、温度
も燃料ペレツトより低いため、無視してもよい。燃料ペ
レツトは軸方向に温度分布をもつが、平均すれば約1400
℃以下である。この温度は、燃料の濃縮度や燃料集合体
の炉心における位置等により影響を受けるため、熱的に
最も厳しい値を選んである。このような条件における燃
料ペレツトの熱膨張は約5cmであるので、通常ガスプレ
ナム部の長さは、プレナムコイルバネ15を入れる空間を
考慮して10cmになつている。
た場合の燃料集合体の横断面図である。この図におい
て、２は燃料棒、３は水ロツド、７は集合体壁、８は軽
水、17は短尺燃料棒である。上記燃料集合体では、集合
体壁７の内側に燃料ペレツト領域の長さ3.76m,ガスプレ
ナム部の長さ0.3mの燃料棒68本と燃料ペレツト領域の長
さ2.35m,ガスプレナム部の長さ1.71mの短尺燃料棒８本
を正方９×９格子状に規則正しく配置している。また、
短尺燃料棒と燃料棒の全長は等しく、どちらも、上部タ
イプレートと下部タイプレートにより支持されている。
次に、通常ガスプレナムの長さを見積る。燃料ペレツト
UO2（論理密度95％）の線膨張係数が1.4×10-5m/m℃で
被覆管（ジルカロイIV）の線膨張係数が4.4×10-6m/m℃
である。通常ガスプレナムの長さを決定するには、被覆
管の線膨張係数が燃料ペレツトの1/3以下であり、温度
も燃料ペレツトより低いため、無視してもよい。燃料ペ
レツトは軸方向に温度分布をもつが、平均すれば約1400
℃以下である。この温度は、燃料の濃縮度や燃料集合体
の炉心における位置等により影響を受けるため、熱的に
最も厳しい値を選んである。このような条件における燃
料ペレツトの熱膨張は約5cmであるので、通常ガスプレ
ナム部の長さは、プレナムコイルバネ15を入れる空間を
考慮して10cmになつている。
細部ガスプレナムの長さは、通常ガスプレナムの長さが
10cmであるため、161cmになる。この長さで、核分裂生
成ガスを蓄え、被覆管内のガス圧をある値以上にしない
ようにしなければならない。このため、細部ガスプレナ
ムの内径は、燃料棒のガスプレナムと同一の体積をもた
せるとして、0.38cmになつている。細部ガスプレナムで
は、被覆管の厚さが0.07cmであるので、外径0.52cmであ
る。
10cmであるため、161cmになる。この長さで、核分裂生
成ガスを蓄え、被覆管内のガス圧をある値以上にしない
ようにしなければならない。このため、細部ガスプレナ
ムの内径は、燃料棒のガスプレナムと同一の体積をもた
せるとして、0.38cmになつている。細部ガスプレナムで
は、被覆管の厚さが0.07cmであるので、外径0.52cmであ
る。
第７図は、燃料集合体内の冷却水が定格運転時の温度28
6℃からスクラム時の温度20℃（ボイド率０％）に変化
した場合、中性子増倍率ｋの変化割合Δk/kが、水対燃
料原子数比によつてどの程度変化するかを示したもので
ある。ここで、上記変化割合Δk/kは制御棒を挿入して
いないの正である。この図から、水対燃料原子数比が大
きくなるほど上記変化割合Δk/kが小さくなり、冷却水
の温度変化による中性子増倍率の増加も少なくなつて、
炉停止余裕が増加することが分る。
6℃からスクラム時の温度20℃（ボイド率０％）に変化
した場合、中性子増倍率ｋの変化割合Δk/kが、水対燃
料原子数比によつてどの程度変化するかを示したもので
ある。ここで、上記変化割合Δk/kは制御棒を挿入して
いないの正である。この図から、水対燃料原子数比が大
きくなるほど上記変化割合Δk/kが小さくなり、冷却水
の温度変化による中性子増倍率の増加も少なくなつて、
炉停止余裕が増加することが分る。
第８図は、沸騰水型原子炉炉心平均軸方向出力分布を示
している。図において、端銭は定格運転時を、実線は制
御棒全挿入時を表している。定格運転時には炉心平均軸
方向出力分布のピークが炉心の下側にできるが、制御棒
全挿入時には、出力分布のピークが炉心の上側に移る。
これは、次の理由による。運転時には炉心の下側の方が
燃焼による核分裂物質の消費が速く、相対的に上側の方
が核分裂物質が多くなつている。このため、ボイドを含
まない冷却水で炉心が満たされると核分裂物質の多い上
側で出力ピークが発生する。この出力ピークが炉停止時
に制御棒１本未挿入の場合の実効増倍率に大きく寄与し
ている。
している。図において、端銭は定格運転時を、実線は制
御棒全挿入時を表している。定格運転時には炉心平均軸
方向出力分布のピークが炉心の下側にできるが、制御棒
全挿入時には、出力分布のピークが炉心の上側に移る。
これは、次の理由による。運転時には炉心の下側の方が
燃焼による核分裂物質の消費が速く、相対的に上側の方
が核分裂物質が多くなつている。このため、ボイドを含
まない冷却水で炉心が満たされると核分裂物質の多い上
側で出力ピークが発生する。この出力ピークが炉停止時
に制御棒１本未挿入の場合の実効増倍率に大きく寄与し
ている。
従つて、炉心上方の水対燃料原子数比を上げれば、上記
上側での出力ピークを下げ、しかも高温時と冷温時の増
倍率の変化を小さくできるので、炉停止余裕を効果的に
増やせることになる。すなわち、本発明の短尺燃料棒を
用いれば、燃料集合体上部の炉停止余裕に大きな影響を
与える場所で水体燃料原子数比が大きくなり、炉停止余
裕を効率的に増加できる。例えば、本発明の短尺燃料棒
を用いた燃料集合体による沸騰水型原子炉では、炉停止
余裕を従来の短尺燃料棒を使つた燃料集合体に比べ、約
10％増加できる。
上側での出力ピークを下げ、しかも高温時と冷温時の増
倍率の変化を小さくできるので、炉停止余裕を効果的に
増やせることになる。すなわち、本発明の短尺燃料棒を
用いれば、燃料集合体上部の炉停止余裕に大きな影響を
与える場所で水体燃料原子数比が大きくなり、炉停止余
裕を効率的に増加できる。例えば、本発明の短尺燃料棒
を用いた燃料集合体による沸騰水型原子炉では、炉停止
余裕を従来の短尺燃料棒を使つた燃料集合体に比べ、約
10％増加できる。
本発明の短尺燃料棒を用いた燃料集合体では、炉停止余
裕が増加するとともに、圧力損失が減少し炉心安定性が
向上する効果も得られる。次に、これらの効果について
述べる。第９図は、本発明の短尺燃料棒を用いた燃料集
合体の圧力損失を示した図である。本発明の短尺燃料棒
を用いると圧力損失を低減できることが分る。第10図
は、本発明の短尺燃料棒を用いた燃料集合体の炉心安定
性減幅比を示したものである。この図から、本発明の短
尺燃料棒を用いると、炉心安定性減幅比も減少し炉心安
定性が増すことが明らかである。
裕が増加するとともに、圧力損失が減少し炉心安定性が
向上する効果も得られる。次に、これらの効果について
述べる。第９図は、本発明の短尺燃料棒を用いた燃料集
合体の圧力損失を示した図である。本発明の短尺燃料棒
を用いると圧力損失を低減できることが分る。第10図
は、本発明の短尺燃料棒を用いた燃料集合体の炉心安定
性減幅比を示したものである。この図から、本発明の短
尺燃料棒を用いると、炉心安定性減幅比も減少し炉心安
定性が増すことが明らかである。
本実施例の短尺燃料棒の長さは燃料棒の長さと等しく、
短尺燃料棒も上部タイプレートと下部タイプレートで固
定できるので、従来と比べて短尺燃料棒保持の信頼性が
高まるという効果もある。
短尺燃料棒も上部タイプレートと下部タイプレートで固
定できるので、従来と比べて短尺燃料棒保持の信頼性が
高まるという効果もある。
第11図は、本発明による他の実施例を示している。この
短尺燃料棒は、第１図の短尺燃料棒に比べ、核分裂性ガ
スをプレナム上部で多く蓄える構造になつている。従つ
て、水対燃料原子数比を更に大きくし、炉停止余裕をよ
り増加させることができる。
短尺燃料棒は、第１図の短尺燃料棒に比べ、核分裂性ガ
スをプレナム上部で多く蓄える構造になつている。従つ
て、水対燃料原子数比を更に大きくし、炉停止余裕をよ
り増加させることができる。
なお、ガスプレナム上部に多くの核分裂性ガスを蓄える
ようにすれば、短尺燃料棒内のペレツト領域を従来より
も長くでき、従来の短尺燃料棒を使う場合と比べて、燃
料経済性が改善される。
ようにすれば、短尺燃料棒内のペレツト領域を従来より
も長くでき、従来の短尺燃料棒を使う場合と比べて、燃
料経済性が改善される。
高転換バーナー炉等の高経済性を目的とした原子炉で
は、燃料の濃縮度が高いため、炉停止余裕をいかにして
確保するかが、炉心設計のポイントになる。本発明の燃
料集合体を用いれば、従来の燃料集合体に比べ、停止余
裕を約10％増加でき、充分な炉停止余裕を確保可能であ
る。
は、燃料の濃縮度が高いため、炉停止余裕をいかにして
確保するかが、炉心設計のポイントになる。本発明の燃
料集合体を用いれば、従来の燃料集合体に比べ、停止余
裕を約10％増加でき、充分な炉停止余裕を確保可能であ
る。
本発明によれば、短尺燃料棒のガスプレナムの一部を細
長くすることで、燃料集合体上部の水対燃料原子数比を
大きくし、短尺燃料棒の他の特徴である圧力損失の低減
と炉心安定性の向上という効果を損うことなく、炉停止
余裕を増加できる。また、短尺燃料棒のペレツト上端部
で、ガスプレナムによつて占められる空間が減少するの
で、必要な炉停止余裕を確保しつつ、短尺燃料棒内のペ
レツト領域を従来よりも長くできる。この結果、集合体
全体でのラウン装荷量を増やせるので、燃料経済性を従
来の短尺燃料棒を使う場合に比較して改善できるという
別の効果もある。
長くすることで、燃料集合体上部の水対燃料原子数比を
大きくし、短尺燃料棒の他の特徴である圧力損失の低減
と炉心安定性の向上という効果を損うことなく、炉停止
余裕を増加できる。また、短尺燃料棒のペレツト上端部
で、ガスプレナムによつて占められる空間が減少するの
で、必要な炉停止余裕を確保しつつ、短尺燃料棒内のペ
レツト領域を従来よりも長くできる。この結果、集合体
全体でのラウン装荷量を増やせるので、燃料経済性を従
来の短尺燃料棒を使う場合に比較して改善できるという
別の効果もある。
第１図は本発明による燃料集合体の一実施例に用いる短
尺燃料棒の断面図、第２図は燃料集合体の断面図、第３
図は燃料棒の断面図、第４図は水管を有する燃料棒の断
面図、第５図は従来の短尺燃料棒の断面図、第６図は燃
料集合体の横断面図、第７図は水対燃料原子数比に対す
る中性子増倍率keffの変化割合Δk/kを示す図、第８図
は沸騰水型原子炉炉心平均軸方向分布を示す図、第９図
は本発明による短尺燃料棒を用いた燃料集合体の圧力損
失を示す図、第10図は本発明による短尺燃料棒を用いた
燃料集合体の炉心安定性減幅比を示す図、第11図は本発
明による燃料集合体の別の実施例に用いる短尺燃料棒の
断面図である。 １……燃料集合体、２……燃料棒、３……水ロツド、４
……スペーサ、５……下部タイプレート、６……上部タ
イプレート、７……集合体壁、８……軽水、９……入口
オリフイス、10……被覆管、11……燃料ペレツト、12…
…下部端栓、13……上部端栓、14……ガスプレナム、15
……プレナムコイルバネ、16……水管、17……短尺燃料
棒。
尺燃料棒の断面図、第２図は燃料集合体の断面図、第３
図は燃料棒の断面図、第４図は水管を有する燃料棒の断
面図、第５図は従来の短尺燃料棒の断面図、第６図は燃
料集合体の横断面図、第７図は水対燃料原子数比に対す
る中性子増倍率keffの変化割合Δk/kを示す図、第８図
は沸騰水型原子炉炉心平均軸方向分布を示す図、第９図
は本発明による短尺燃料棒を用いた燃料集合体の圧力損
失を示す図、第10図は本発明による短尺燃料棒を用いた
燃料集合体の炉心安定性減幅比を示す図、第11図は本発
明による燃料集合体の別の実施例に用いる短尺燃料棒の
断面図である。 １……燃料集合体、２……燃料棒、３……水ロツド、４
……スペーサ、５……下部タイプレート、６……上部タ
イプレート、７……集合体壁、８……軽水、９……入口
オリフイス、10……被覆管、11……燃料ペレツト、12…
…下部端栓、13……上部端栓、14……ガスプレナム、15
……プレナムコイルバネ、16……水管、17……短尺燃料
棒。
Claims (2)
- 【請求項１】燃料ペレット領域の長さが異なる二種類以
上の燃料棒を配置した燃料集合体において、 短い燃料ペレット領域を有する複数の燃料棒のうち少な
くとも一部の燃料棒が、燃料ペレット領域の先端に前記
燃料ペレット領域の燃料棒の直径よりも外径が細いガス
プレナム部を備えたことを特徴とする燃料集合体。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 前記細いガスプレナム部の上端に前記燃料ペレット領域
の燃料棒と略同径のガスプレナム部を設けたことを特徴
とする燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152492A JPH0769447B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152492A JPH0769447B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63315981A JPS63315981A (ja) | 1988-12-23 |
| JPH0769447B2 true JPH0769447B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=15541650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62152492A Expired - Fee Related JPH0769447B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769447B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE504643C2 (sv) * | 1995-07-12 | 1997-03-24 | Asea Atom Ab | Bränslepatron för en kokarvattenreaktor där bränslestavarna är försedda med ett plenumrör som omsluter ett fissionsgasplenum |
| JP7176999B2 (ja) * | 2019-04-26 | 2022-11-22 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 燃料要素、燃料集合体及び炉心 |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP62152492A patent/JPH0769447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63315981A (ja) | 1988-12-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |