JPH08201555A - Ｐｗｒ用ｍｏｘ燃料集合体 - Google Patents
Ｐｗｒ用ｍｏｘ燃料集合体Info
- Publication number
- JPH08201555A JPH08201555A JP7026243A JP2624395A JPH08201555A JP H08201555 A JPH08201555 A JP H08201555A JP 7026243 A JP7026243 A JP 7026243A JP 2624395 A JP2624395 A JP 2624395A JP H08201555 A JPH08201555 A JP H08201555A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel assembly
- fuel
- mox
- fuel rods
- gadolinia
- 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.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＰＷＲ用ＭＯＸ燃料集合体において、燃料棒
の種類を削減し、燃料成形加工の工数削減とコストダウ
ンを図る。 【構成】 ＭＯＸ燃料集合体の各コーナー部と、外周か
ら２列のうちの制御棒案内管４の近傍とに夫々、ガドリ
ニアやエルビア等の可燃性毒物を混入したウラン燃料棒
３を配設したことを特徴としている。
の種類を削減し、燃料成形加工の工数削減とコストダウ
ンを図る。 【構成】 ＭＯＸ燃料集合体の各コーナー部と、外周か
ら２列のうちの制御棒案内管４の近傍とに夫々、ガドリ
ニアやエルビア等の可燃性毒物を混入したウラン燃料棒
３を配設したことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＷＲ用ＭＯＸ燃料集
合体に関するものである。
合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＰＷＲに使用されるＭＯＸ燃料集合体
は、核特性の点からウラン燃料集合体と混在して炉心に
装荷されるが、この場合、中性子吸収断面積の小さいウ
ラン燃料集合体から中性子吸収断面積の大きいＭＯＸ燃
料集合体への中性子の流入が生じ、境界となる燃料集合
体の外周部で出力ピーキングが上昇する。
は、核特性の点からウラン燃料集合体と混在して炉心に
装荷されるが、この場合、中性子吸収断面積の小さいウ
ラン燃料集合体から中性子吸収断面積の大きいＭＯＸ燃
料集合体への中性子の流入が生じ、境界となる燃料集合
体の外周部で出力ピーキングが上昇する。
【０００３】このため現在では、上記中性子流入による
ＭＯＸ燃料集合体の出力ピーキングを抑制するために、
上記燃料集合体内にプルトニウム（Ｐｕ）富化度分布を
設け、燃料集合体外周部の富化度を低下させている。こ
のような出力ピーキングは、ＭＯＸ燃料富化度が高い程
厳しくなる。例えば、現時点で日本において予定されて
いる集合体平均Ｐｕｆ富化度６ｗｔ％程度の場合、図５
に示すように燃料集合体内富化度を高・中・低の３つの
富化度に分割する必要がある。
ＭＯＸ燃料集合体の出力ピーキングを抑制するために、
上記燃料集合体内にプルトニウム（Ｐｕ）富化度分布を
設け、燃料集合体外周部の富化度を低下させている。こ
のような出力ピーキングは、ＭＯＸ燃料富化度が高い程
厳しくなる。例えば、現時点で日本において予定されて
いる集合体平均Ｐｕｆ富化度６ｗｔ％程度の場合、図５
に示すように燃料集合体内富化度を高・中・低の３つの
富化度に分割する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、ＭＯＸ燃料
集合体には上述の如く数種類の富化度分布が存在するた
め、製造するＭＯＸ燃料棒富化度を変更する際に異なる
富化度のＭＯＸ燃料が混入せぬよう、ＭＯＸ燃料棒加工
ラインのクリーン・アップを行う必要がある。
集合体には上述の如く数種類の富化度分布が存在するた
め、製造するＭＯＸ燃料棒富化度を変更する際に異なる
富化度のＭＯＸ燃料が混入せぬよう、ＭＯＸ燃料棒加工
ラインのクリーン・アップを行う必要がある。
【０００５】ＭＯＸ燃料棒加工ラインのクリーン・アッ
プはプルトニウム（Ｐｕ）による被曝や核物質防護の観
点からウラン燃料棒加工ラインのそれに比べて作業量が
大きく、富化度分割数が多いとＭＯＸ燃料集合体加工コ
ストの上昇要因となる。
プはプルトニウム（Ｐｕ）による被曝や核物質防護の観
点からウラン燃料棒加工ラインのそれに比べて作業量が
大きく、富化度分割数が多いとＭＯＸ燃料集合体加工コ
ストの上昇要因となる。
【０００６】本発明は上述の如き実状にもとづき、ガド
リニア等の可燃性毒物を混入させた燃料棒を燃料集合体
外周部に配置することによって燃料集合体外周部の出力
ピーキングを抑制し、燃料集合体内富化度分割数を減少
させることを目的とするものである。
リニア等の可燃性毒物を混入させた燃料棒を燃料集合体
外周部に配置することによって燃料集合体外周部の出力
ピーキングを抑制し、燃料集合体内富化度分割数を減少
させることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】しかして、上記目的に適
合する本発明の特徴は、核分裂性プルトニウムを含有す
るＭＯＸ燃料棒を集束してなるＰＷＲ用ＭＯＸ燃料集合
体であって、燃料集合体の各コーナー部と、外周から２
列目までとに夫々、ガドリニア（Ｇｄ2 Ｏ3 ）やエルビ
ア（Ｅｒ2 Ｏ3 ）等の可燃性毒物を混入したウラン燃料
棒を配設したところにある。
合する本発明の特徴は、核分裂性プルトニウムを含有す
るＭＯＸ燃料棒を集束してなるＰＷＲ用ＭＯＸ燃料集合
体であって、燃料集合体の各コーナー部と、外周から２
列目までとに夫々、ガドリニア（Ｇｄ2 Ｏ3 ）やエルビ
ア（Ｅｒ2 Ｏ3 ）等の可燃性毒物を混入したウラン燃料
棒を配設したところにある。
【０００８】
【作用】前記したようにＭＯＸ燃料集合体はウラン燃料
集合体と混在して炉心に装荷されるため、隣接するウラ
ン燃料集合体からの中性子流入が生じるが、上記本発明
のＭＯＸ燃料集合体においては、燃料集合体外周部にほ
ぼ等間隔に配置された可燃性毒物入り燃料棒が中性子を
吸収するため、燃料集合体外周部において出力ピーキン
グの発生を抑制することができる。特に、燃料集合体コ
ーナー部においては、３方向に位置するウラン燃料集合
体から中性子が流入するが、このコーナー部に配置され
た可燃性毒物入り燃料棒の中性子吸収により、２富化度
でも出力ピーキングを抑制することが可能である。
集合体と混在して炉心に装荷されるため、隣接するウラ
ン燃料集合体からの中性子流入が生じるが、上記本発明
のＭＯＸ燃料集合体においては、燃料集合体外周部にほ
ぼ等間隔に配置された可燃性毒物入り燃料棒が中性子を
吸収するため、燃料集合体外周部において出力ピーキン
グの発生を抑制することができる。特に、燃料集合体コ
ーナー部においては、３方向に位置するウラン燃料集合
体から中性子が流入するが、このコーナー部に配置され
た可燃性毒物入り燃料棒の中性子吸収により、２富化度
でも出力ピーキングを抑制することが可能である。
【０００９】
【実施例】以下、さらに添付図面を参照して、本発明の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００１０】図１は本発明実施例の１７×１７配列のＰ
ＷＲ用ＭＯＸ燃料集合体における燃料棒の配置を示す平
面図であり、この燃料集合体は、核分裂性Ｐｕを含有す
るＭＯＸ燃料棒１，２を４つのコーナー部と最外周の制
御棒案内管４の外側とを除いて概略正方行列に集束し、
外周部よりも中心部により高い富化度のＭＯＸ燃料棒を
配設している。
ＷＲ用ＭＯＸ燃料集合体における燃料棒の配置を示す平
面図であり、この燃料集合体は、核分裂性Ｐｕを含有す
るＭＯＸ燃料棒１，２を４つのコーナー部と最外周の制
御棒案内管４の外側とを除いて概略正方行列に集束し、
外周部よりも中心部により高い富化度のＭＯＸ燃料棒を
配設している。
【００１１】そして、本発明実施例では、かかるＭＯＸ
燃料集合体において、上記４つのコーナー部と、上記最
外周の制御棒案内管４の外側とに、ガドリニアからなる
可燃性毒物を混入したＵＯ2 燃料棒３を配設すると共
に、上記４つの各コーナー部を除く最外周部と、これら
各コーナー部の対角線上に隣合う部分とに、低富化度の
0.2 wt％ 2 3 5Ｕ＋4.2wt ％Ｐｕｆ燃料棒１を配設して
いる。この低富化度燃料棒１は、前記した従来の３富化
度燃料集合体の中富化度に近い富化度である。また上記
燃料集合体の残る中心部には、高富化度の0.2 wt％
2 3 5Ｕ＋6.8wt ％Ｐｕｆ燃料棒２を配設している。
燃料集合体において、上記４つのコーナー部と、上記最
外周の制御棒案内管４の外側とに、ガドリニアからなる
可燃性毒物を混入したＵＯ2 燃料棒３を配設すると共
に、上記４つの各コーナー部を除く最外周部と、これら
各コーナー部の対角線上に隣合う部分とに、低富化度の
0.2 wt％ 2 3 5Ｕ＋4.2wt ％Ｐｕｆ燃料棒１を配設して
いる。この低富化度燃料棒１は、前記した従来の３富化
度燃料集合体の中富化度に近い富化度である。また上記
燃料集合体の残る中心部には、高富化度の0.2 wt％
2 3 5Ｕ＋6.8wt ％Ｐｕｆ燃料棒２を配設している。
【００１２】上記可燃性毒物入りＵＯ2 燃料棒３として
は、例えば上記ＭＯＸ燃料集合体では、1.6wt ％ 2 3 5
Ｕ＋１０wt％Ｇｄ2 Ｏ3 燃料棒やＥｒ2 Ｏ3 燃料棒等が
適当である。また、これら可燃性毒物入りＵＯ2 燃料棒
３は、燃料集合体の各コーナー部と、外周から２列目ま
での範囲内で、前記最外周の制御棒案内管４の近傍とに
配設することが可能である。
は、例えば上記ＭＯＸ燃料集合体では、1.6wt ％ 2 3 5
Ｕ＋１０wt％Ｇｄ2 Ｏ3 燃料棒やＥｒ2 Ｏ3 燃料棒等が
適当である。また、これら可燃性毒物入りＵＯ2 燃料棒
３は、燃料集合体の各コーナー部と、外周から２列目ま
での範囲内で、前記最外周の制御棒案内管４の近傍とに
配設することが可能である。
【００１３】一方、図２は、上記本発明実施例のガドリ
ニア入りＭＯＸ燃料集合体を８７万ｋｗ級ＰＷＲに装荷
した炉心設計例を示す４分の１炉心図であり、この炉心
設計例では、上記実施例のガドリニア入りＭＯＸ燃料集
合体５を１６体、同じく上記実施例の１回燃焼済みガド
リニア入りＭＯＸ燃料集合体６を１６体、夫々装荷して
いる（図中７はウラン燃料集合体である）。ガドリニア
入りＭＯＸ燃料集合体５には、照射済の可燃性毒物棒
（旧ＢＰ）を制御棒案内管に挿入してサイクル初期にお
ける出力ピーキングを抑制している。
ニア入りＭＯＸ燃料集合体を８７万ｋｗ級ＰＷＲに装荷
した炉心設計例を示す４分の１炉心図であり、この炉心
設計例では、上記実施例のガドリニア入りＭＯＸ燃料集
合体５を１６体、同じく上記実施例の１回燃焼済みガド
リニア入りＭＯＸ燃料集合体６を１６体、夫々装荷して
いる（図中７はウラン燃料集合体である）。ガドリニア
入りＭＯＸ燃料集合体５には、照射済の可燃性毒物棒
（旧ＢＰ）を制御棒案内管に挿入してサイクル初期にお
ける出力ピーキングを抑制している。
【００１４】すなわち、従来型のＭＯＸ燃料集合体は燃
料集合体内に可燃性毒物を含まないため、未照射の新Ｂ
Ｐを挿入して炉心に装荷する必要があるのに対し、上記
実施例のガドリニア入りＭＯＸ燃料集合体は燃料集合体
内に可燃性毒物であるガドリニアを含むため、旧ＢＰの
再利用のみによって出力ピーキングを抑制することがで
き、新ＢＰの節約の点でも有効である。
料集合体内に可燃性毒物を含まないため、未照射の新Ｂ
Ｐを挿入して炉心に装荷する必要があるのに対し、上記
実施例のガドリニア入りＭＯＸ燃料集合体は燃料集合体
内に可燃性毒物であるガドリニアを含むため、旧ＢＰの
再利用のみによって出力ピーキングを抑制することがで
き、新ＢＰの節約の点でも有効である。
【００１５】また、上記ガドリニア入りＭＯＸ燃料集合
体装荷炉心の径方向出力ピーキング係数は、その燃焼特
性を図３に示すように、炉心寿命を通じて制限値を十分
余裕をもって下まわっており、上記実施例の２富化度型
のガドリニア入りＭＯＸ燃料集合体の採用により、新Ｂ
Ｐを使用することなく炉心の安全性を確保することがで
きることがわかる。
体装荷炉心の径方向出力ピーキング係数は、その燃焼特
性を図３に示すように、炉心寿命を通じて制限値を十分
余裕をもって下まわっており、上記実施例の２富化度型
のガドリニア入りＭＯＸ燃料集合体の採用により、新Ｂ
Ｐを使用することなく炉心の安全性を確保することがで
きることがわかる。
【００１６】しかして、上記本発明実施例のガドリニア
入りＭＯＸ燃料集合体５（６）はウラン燃料集合体７と
混在して炉心に装荷されることから、図４に示すよう
に、隣接するウラン燃料集合体７からの中性子流入が生
じるが、燃料集合体外周部に配置されたガドリニア入り
燃料棒３が中性子を吸収するため、燃料集合体外周部に
おいて出力ピーキングの上昇を抑制することができる。
特に、燃料集合体コーナー部においては、３方向に位置
するウラン燃料集合体７から中性子が流入するが、この
コーナー部に配置されたガドリニア入り燃料棒３の中性
子吸収により、図１に示した如き２種類のＰｕ富化度で
も出力ピーキングを抑制することができる。
入りＭＯＸ燃料集合体５（６）はウラン燃料集合体７と
混在して炉心に装荷されることから、図４に示すよう
に、隣接するウラン燃料集合体７からの中性子流入が生
じるが、燃料集合体外周部に配置されたガドリニア入り
燃料棒３が中性子を吸収するため、燃料集合体外周部に
おいて出力ピーキングの上昇を抑制することができる。
特に、燃料集合体コーナー部においては、３方向に位置
するウラン燃料集合体７から中性子が流入するが、この
コーナー部に配置されたガドリニア入り燃料棒３の中性
子吸収により、図１に示した如き２種類のＰｕ富化度で
も出力ピーキングを抑制することができる。
【００１７】すなわち、本発明では上記の如き構成によ
って、燃料集合体の出力ピーキングを従来の３富化度と
同等に抑制しながら、上記ＭＯＸ燃料棒の種類を上記２
種に削減し、燃料成形加工のコストを低減することが可
能である。
って、燃料集合体の出力ピーキングを従来の３富化度と
同等に抑制しながら、上記ＭＯＸ燃料棒の種類を上記２
種に削減し、燃料成形加工のコストを低減することが可
能である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＭＯＸ燃
料集合体は、燃料集合体のコーナー部と外周の２列の所
定位置に、可燃性の中性子吸収物質である可燃性毒物を
混入したウラン燃料棒を配設することにより、ＭＯＸ燃
料富化度分割数を減少させたものであり、従来の３富化
度では２回要していたＭＯＸ燃料棒加工ラインのクリー
ン・アップ作業を、２富化度とすることにより１回で済
ませると共に、ＭＯＸ燃料棒の種類を減じて、ＭＯＸ燃
料集合体の製造コスト削減に顕著な効果を期待できる。
料集合体は、燃料集合体のコーナー部と外周の２列の所
定位置に、可燃性の中性子吸収物質である可燃性毒物を
混入したウラン燃料棒を配設することにより、ＭＯＸ燃
料富化度分割数を減少させたものであり、従来の３富化
度では２回要していたＭＯＸ燃料棒加工ラインのクリー
ン・アップ作業を、２富化度とすることにより１回で済
ませると共に、ＭＯＸ燃料棒の種類を減じて、ＭＯＸ燃
料集合体の製造コスト削減に顕著な効果を期待できる。
【００１９】また、ガドリニア入りＭＯＸ燃料集合体は
可燃性毒物であるガドリニアを含むため、従来型ＭＯＸ
燃料集合体使用時に不可欠であった新ＢＰが不用となる
という点でも極めて有効である。
可燃性毒物であるガドリニアを含むため、従来型ＭＯＸ
燃料集合体使用時に不可欠であった新ＢＰが不用となる
という点でも極めて有効である。
【図１】本発明実施例の１７×１７配列のＰＷＲ用ＭＯ
Ｘ燃料集合体における燃料棒の配置を示す平面図であ
る。
Ｘ燃料集合体における燃料棒の配置を示す平面図であ
る。
【図２】本発明実施例のＭＯＸ燃料集合体をＰＷＲに装
荷した炉心設計例を示す図である。
荷した炉心設計例を示す図である。
【図３】図２に示す設計例の炉心における径方向出力ピ
ーキング係数の燃焼特性を示すグラフである。
ーキング係数の燃焼特性を示すグラフである。
【図４】周囲のウラン燃料集合体から本発明実施例のＭ
ＯＸ燃料集合体へ中性子が流入する状態を示す概念図で
ある。
ＯＸ燃料集合体へ中性子が流入する状態を示す概念図で
ある。
【図５】従来の１７×１７配列のＰＷＲ用ＭＯＸ燃料集
合体における燃料棒の配置を示す平面図である。
合体における燃料棒の配置を示す平面図である。
１ 低富化度燃料棒 ２ 高富化度燃料棒 ３ ガドリニア入りウラン燃料棒 ４ 制御棒案内管 ５ ガドリニア入りＭＯＸ燃料集合体 ６ 燃焼済ガドリニア入りＭＯＸ燃料集合体 ７ ウラン燃料集合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛尾 直史 大阪市西区土佐堀一丁目３番７号 株式会 社原子力エンジニアリング内
Claims (1)
- 【請求項１】 核分裂性プルトニウムを含有するＭＯＸ
燃料棒を集束してなるＰＷＲ用ＭＯＸ燃料集合体におい
て、燃料集合体の各コーナー部と、外周から２列目まで
とに夫々、ガドリニアやエルビア等の可燃性毒物を混入
したウラン燃料棒を配設したことを特徴とするＰＷＲ用
ＭＯＸ燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7026243A JPH08201555A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | Ｐｗｒ用ｍｏｘ燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7026243A JPH08201555A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | Ｐｗｒ用ｍｏｘ燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201555A true JPH08201555A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=12187865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7026243A Pending JPH08201555A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | Ｐｗｒ用ｍｏｘ燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201555A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005004167A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-13 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | 加圧水型原子炉用ｍｏｘ燃料集合体 |
| JP2007514141A (ja) * | 2003-11-27 | 2007-05-31 | アレヴァ エヌペ | プルトニウム非含有濃縮ウランを含む加圧水型原子炉用の燃料集合体 |
| JP2008170454A (ja) * | 2008-03-24 | 2008-07-24 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 加圧水型原子炉用ｍｏｘ燃料集合体 |
| JP2012505369A (ja) * | 2008-08-26 | 2012-03-01 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 混合酸化物燃料集合体 |
| JP2013007678A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
| JP2013501234A (ja) * | 2009-08-06 | 2013-01-10 | アレバ・エヌペ | プルトニウム−平衡サイクルに達するための加圧水型原子炉を操作する方法 |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP7026243A patent/JPH08201555A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005004167A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-13 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | 加圧水型原子炉用ｍｏｘ燃料集合体 |
| JP2007514141A (ja) * | 2003-11-27 | 2007-05-31 | アレヴァ エヌペ | プルトニウム非含有濃縮ウランを含む加圧水型原子炉用の燃料集合体 |
| JP4728250B2 (ja) * | 2003-11-27 | 2011-07-20 | アレヴァ エヌペ | プルトニウム非含有濃縮ウランを含む加圧水型原子炉用の燃料集合体および該燃料集合体を備えた炉心 |
| JP2008170454A (ja) * | 2008-03-24 | 2008-07-24 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 加圧水型原子炉用ｍｏｘ燃料集合体 |
| JP2012505369A (ja) * | 2008-08-26 | 2012-03-01 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 混合酸化物燃料集合体 |
| JP2013501234A (ja) * | 2009-08-06 | 2013-01-10 | アレバ・エヌペ | プルトニウム−平衡サイクルに達するための加圧水型原子炉を操作する方法 |
| JP2013007678A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Toshiba Corp | 燃料集合体 |
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