JPH0875883A

JPH0875883A - 燃料集合体、原子力プラント及び原子力プラント運転方法

Info

Publication number: JPH0875883A
Application number: JP6211284A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Ito; 秀一伊藤; Naoto Uetake; 直人植竹; Yoshitaka Nishino; 由高西野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-05
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】原子炉燃料集合体で放射性イオン及びクラッ
ドを捕獲し、燃料交換時に除去することで一次冷却水を
浄化し、炉水浄化系を縮小もしくは不要とする原子力プ
ラントを提供することにある。【構成】燃料集合体を構成する燃料棒１のうちの何本
かを、吸着材５を内部に収容したフィルタロッド２に置
き換える。フィルタロッド２の形状等（特に、断面積）
を、燃料棒１のそれと一致させておけば置き換えは容易
である。また、反応、冷却などへ与える影響も最小限に
できる。あるいは、冷却水中へ粉末状の吸着材を注入す
る。該吸着材は、クラッド等を吸着した状態で、燃料棒
１に付着する。燃料を交換すれば、これと同時に、吸着
材およびこれに吸着されたクラッドを炉外に取り出すこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電プラントの
一次冷却水中の放射性イオン、及び酸化物（クラッド）
を捕獲する核燃料集合体、原子力プラント、および原子
力プラント運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントの一次冷却系に使用
されている配管、ポンプ、弁等はステンレス鋼及びステ
ライト等から構成されている。これらの材料は長時間使
用されると腐食し、構成金属元素が原子炉冷却材中に溶
出して、炉心へ流入する。溶出金属元素は大部分は燃料
被覆管に付着し、中性子照射を受ける。その結果、コバ
ルト６０、コバルト５８等の放射性核種が生成される。
これらの放射性核種は再び溶出し、イオンあるいは不溶
性固体成分（クラッド）として冷却水中を浮遊する。そ
の一部は炉水浄化系で除去されるが、残りは一次冷却系
を循環し、プラント構成部材表面に付着する。このた
め、構成部材表面における線量率が高くなり、定期点検
時に作業員が被曝するという問題があった。

【０００３】この問題に対処するため、現在は、一次冷
却材中の放射性イオンおよび不溶性固体成分（クラッ
ド）を、浄化系ループに配置した脱塩器やイオン交換樹
脂によって除去している。しかし、イオン交換樹脂等に
よる除去を行うためには、冷却材の温度を下げなければ
ならない。また、除去処理可能な量も、最大で給水流量
のわずか７％に過ぎない。また、この方法では浄化装置
の維持管理が必要となり、コスト面での負担が大きいと
いった問題があった。

【０００４】別の解決方法として、特開昭５９−１７８
３８６号公報には、核燃料棒の最下端部に、放射性核種
捕獲装置を設けた核燃料棒に関する技術が開示されてい
る（以下”従来技術Ａ”という）。

【０００５】また、特開平３−２０６９９６号公報に
は、加圧水型原子炉燃料集合体を構成する制御棒案内管
及び計装案内管に、吸着物質を塗布した燃料集合体に関
する技術が開示されている（以下”従来技術Ｂ”とい
う）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
Ａでは、燃料棒の構造が複雑になり、製造コストの高騰
を招くものであった。また、万が一、燃料棒が破損した
場合には、核燃料の冷却材中への溶出といった事態に至
る危険性が高かった。

【０００７】上記従来技術Ｂでは、吸着剤を塗布出来る
面積が限られているため、除去可能なクラッド等の量に
は、おのずから限度があった。

【０００８】本発明は、原子力プラントの冷却水中に存
在する放射性イオンおよび不溶性固体成分（クラッド）
を、安全且つ確実に除去するための技術（原子炉燃料集
合体、原子力プラント、原子力プラント運転方法）を提
供することを目的とする。

【０００９】本発明は、原子力プラントの冷却水中に存
在する放射性イオンおよび不溶性固体成分（クラッド）
を、低コストで除去するための技術（原子炉燃料集合
体、原子力プラント、原子力プラント運転方法）を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の態様としては、
原子力プラントの燃料集合体において、核燃料を収容し
た燃料棒と、上記原子力プラントの冷却水中に存在する
クラッドおよび放射性イオンを捕捉する捕捉手段を備え
たフィルタロッドと、を有することを特徴とする燃料集
合体が提供される。

【００１１】上記フィルタロッドの断面積は、上記燃料
棒の断面積以下であってもよい。

【００１２】本発明の第２の態様としては、原子力プラ
ントの燃料集合体において、核燃料を収容した燃料棒
と、ウォーターロッドと、上記原子力プラントの冷却水
中に存在するクラッドおよび放射性イオンを捕捉する捕
捉手段を備えたフィルタロッドと、を有することを特徴
とする燃料集合体が提供される。

【００１３】上記フィルタロッドの断面積は、上記ウォ
ーターロッドの断面積以下であってもよい。

【００１４】第１、第２の態様において、上記捕捉手段
は、Ｔｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗまた
はそれらを少なくとも１種類含む酸化物からなる群のう
ちの、少なくとも１つを含んで構成される吸着材を含ん
で構成されることが好ましい。

【００１５】さらには、上記フィルタロッドは、さら
に、発熱体を有してもよい。

【００１６】上記フィルタロッドは、さらに、上記冷却
水の上記捕捉手段へ向かう流れを作る送水手段を有して
もよい。

【００１７】本発明の第３の態様としては、核反応の発
生する熱によって１次冷却水を加熱し水蒸気を発生させ
る原子炉と、上記水蒸気の持つエネルギーを利用して発
電を行う発電手段と、上記発電手段によってに用いられ
た後の上記水蒸気を凝縮させて水に戻す復水手段と、上
記復水手段によって凝縮されてできた水を、一次冷却水
として再び上記原子炉に戻す循環路と、放射性イオンお
よび／またはクラッドを捕捉し、且つ、燃料棒に付着す
る、吸着材を、上記一次冷却水中に注入する注入装置
と、を有することを特徴とする原子力プラントが提供さ
れる。

【００１８】本発明の第４の態様としては、一次冷却水
中の放射性イオンおよび／またはクラッドを捕捉し且つ
燃料棒に付着する吸着材を、一次冷却系に注入するこ
と、を特徴とする原子力プラントの運転方法が提供され
る。

【００１９】上記吸着材の注入は、原子炉が臨界に達し
た後、未臨界になるまでの間に行うことが好ましい。

【００２０】上記吸着材は、Ｔｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎ
ｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらを少なくとも１種類含
む酸化物を少なくとも１つを含んで構成されるものであ
ってもよい。

【００２１】上記吸着材は、粒子状であることが好まし
い。

【００２２】

【作用】第１、第２の態様について説明する。

【００２３】熱対流（あるいは、送水手段）によって、
原子炉内の冷却材はフィルタロッドに送られる。

【００２４】すると、フィルタロッドの備える捕捉手段
（例えば、Ｔｉ，Ｖ等の吸着材）は、冷却材中のクラッ
ドおよび放射性イオンを捕捉する。捕捉のメカニズム自
体は、化学吸着反応、物理吸着、濾過等、どのような者
であっても良い。発熱手段の発生する熱によって吸着材
表面に沸騰場を形成すれば、この捕捉の効率は高まる。

【００２５】フィルタロッドの断面積を、燃料棒の断面
積以下としておけば、燃料棒のうちの何本かをフィルタ
ロッドに置き換えるだけで、本発明を既存の燃料集合体
に適用できる。同様に、ウォーターロッドをフィルタロ
ッドに置き換える場合には、ウォーターロッドの断面積
以下としておけば、既存の燃料集合体への適用が容易に
なる。

【００２６】第３、第４の態様について説明する。

【００２７】原子炉が臨界に達した後、未臨界になるま
での間に、注入装置によって、原子炉の一次冷却水中に
粒子状の吸着材を注入する。すると、吸着材は、一次冷
却水中の放射性イオンおよび／またはクラッドを捕捉
し、燃料棒に付着する。あるいは、燃料棒に付着し、そ
の状態でクラッド等を吸着する。これら吸着材及びこれ
に吸着されたクラッド等は、燃料交換に伴って原子炉の
外に取り出だされる。

【００２８】注入した吸着材粒子の９０％は、燃料棒の
被覆管表面に付着すると思われる。残りの１０％は、原
子炉浄化系のフィルタ等によって除去される。なお、本
発明の第１、第２の態様と合わせて適用した場合には、
フィルタロッドによっても除去される。

【００２９】なお、本発明の各態様で使用する吸着材
は、高温（３００℃）で安定であり、熱中性子の吸収断
面積が小さく、放射化しにくいもの、例えば、Ｔｉ、
Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗまたはその酸化
物を少なくとも一つ含むを用いることができる。

【００３０】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。

【００３１】［実施例１］本実施例の燃料集合体は、図
１に示すとおり、５６本の燃料棒１と、４本のフィルタ
ロッド２と、１本のウオーターロッド３と、を含んで構
成されている。

【００３２】燃料棒１は、核燃料を収容したものであ
り、その全長は４０８０ｍｍ、外径は１２．５ｍｍであ
る。

【００３３】ウオーターロッド３は、中性子を減速する
ためのものである。ウォーターロッド３は、ジルカロイ
２を材料とした、外径約３４ｍｍのパイプ３０を含んで
構成されている（図３参照）。ウォーターロッド３の上
下には、孔３２が設けられており、この孔３２を通じ
て、ウォーターロッド内外を冷却水が流通可能にされて
いる。

【００３４】フィルタロッド２は、クラッド等を吸着す
るためのものである。フィルタロッド２の詳細を図２に
示した。

【００３５】フィルタロッド２は、管４にクラッド等を
吸着する吸着材５を収容して構成されている。

【００３６】管４は、ジルカロイ２を材料とし、その外
形は、円筒状（外径：１２．５ｍｍ、側壁の厚さ：０．
８６ｍｍ）である。該管４の上下には、一次冷却水をフ
ィルタロッド２内に流入させるための穴４２を備えた、
蓋４０が被せられている。

【００３７】吸着材５には、平均孔径５０−１００Åの
細孔を持ち、気孔率０．４−０．８のＦｅＴｉＯ₃を使
用している。また、その外形は、管４内にちょうど収ま
る大きさの円柱状としている。但し、吸着材５は、これ
に限定されるものではない。吸着材５としては、高温
（３００℃）で安定であり、熱中性子の吸収断面積が
小さく、放射化しにくい、等の条件を満たすものであ
れば他のものを使用してもよい。このような条件を満た
す吸着材として、Ｔｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、
Ｍｏ、Ｗまたはその酸化物を少なくとも一つ含むものが
上げられる。ここで使用可能なＴｉの酸化物としては、
例えば、ＴｉＯ₂が挙げられる。Ｖの酸化物としては、
例えば、ＶＯ（Ｖ₂Ｏ₂）、Ｖ₂Ｏ₃、ＶＯ₂（Ｖ₂Ｏ₄）、
Ｖ₂Ｏ₅が挙げられる。Ｎｂの酸化物としては、例えば、
Ｎｂ₂Ｏ₅が挙げられる。Ｚｒの酸化物としては、例え
ば、ＺｒＯ₂が挙げられる。Ｍｏの酸化物としては、例
えば、ＭｏＯ₂、ＭｏＯ₃、Ｍｏ₂Ｏ₃、Ｍｏ₂Ｏ₅、Ｍｏ₈
Ｏ₂₃、Ｍｏ₉Ｏ₂₆が挙げられる。Ｗの酸化物としては、
例えば、ＷＯ₂、ＷＯ₃が挙げられる。さらには、Ｆｅ_x
Ｔｉ_yＯ_z（ｘ＝１〜０．８、Ｙ＝１．２，Ｚ＝２．２）
を使用することもできる。なお、ここでは、”吸着”材
と呼んでいるが、イオン、クラッド等を捕捉（あるいは
捕獲）する機構は、吸着でなく濾過であってもよい。ま
た、吸着と濾過との両方の機構が共に作用するものであ
っても当然構わない。

【００３８】フィルタロッド２は、その外径、断面積お
よび長さを、燃料棒１のそれと略同一にしている。従っ
て、既存の原子力プラントへ本発明を適用するには、単
に所望の燃料棒１を本実施例のフィルタロッド２に置き
換えるだけで良い。なお、該置き換えにおいては、中性
子の減速及び燃料棒等の冷却を考慮して、冷却水の存在
量およびその流れを特に重視する必要がある。従って、
フィルタロッド２の断面形状（輪郭）等を燃料棒１と一
致させられない場合でも、その断面積は燃料棒２のそれ
以下としておくことが好ましい。フィルタロッド２の配
置は、実際の原子炉の事情に合わせて適宜決定すればよ
い。

【００３９】燃料棒１、フィルタロッド２、ウォーター
ロッド３は、その上下をジルカロイ４のタイプレート６
で固定され、８×８の配列を構成して並べられる（図１
参照）。また、ロッド同志の接触を避けるため、ロッド
の間にスペーサー７が入れられている。

【００４０】一時冷却水は、熱対流等によって原子炉中
を常に循環移動している。放射性イオン、クラッドもこ
れに伴って移動している。クラッド等は、一時冷却水と
ともに、孔４０からフィルタロッド２内に流入する。吸
着材５は、このクラッド等を捕捉する。捕捉された放射
性イオンおよびクラッドは、燃料交換時に燃料棒ととも
に炉内から取り出すことができる。従って、本実施例の
燃料集合体を用いた原子力プラントでは炉水浄化系が不
要となる。しかも、単に燃料棒１の内の何本かをフィル
タロッド２に置き換えるだけで既存の原子力プラントへ
も簡単に適用可能である。

【００４１】なお、燃料棒１をフィルタロッド２に置き
換えたことによって、原子炉の熱出力及び熱中性子分布
が影響を受けないように、フィルタロッド２の周りの燃
料棒は濃縮度を適宜変更することが好ましい。

【００４２】燃料集合体の基本構造には、従来から使用
されてきた構造をそのまま使用することができるため信
頼性が高い。原子炉内での一時冷却水の移動経路等が変
化することもほとんどない。しかも、吸着材の容量を大
きくできるため、大量のクラッドなどを除去することが
できる。

【００４３】本実施例ではフィルタロッド２の外径及び
断面積を燃料棒と一致させていたが、さらに、その外形
全体を燃料棒と一致させておけば、置き換えがより容易
となる。

【００４４】［実施例２］本実施例２の基本構成は、実
施例１と同様である。但し、本実施例のフィルタロッド
２は、ウォーターロッド３に置き換えて使用することを
前提としている。そのため、実施例１と比べて、フィル
タロッド２の配置および構成が多少異なる。本実施例２
の燃料集合体は、図４に示すように、６０本の燃料棒１
と、４本のフィルタロッド２とを、８×８の配列で並べ
た構成となっている。

【００４５】本実施例では、燃料集合体の中心付近、す
なわち、実施例１においては、ウォーターロッド３が配
置されていた領域に、フィルタロッド２を４本配置して
いる。

【００４６】フィルタロッド２を構成する管４は、実施
例１と同様である（材料：ジルカロイ２、外径：１２．
５ｍｍ、側壁の厚さ：０．８６ｍｍ）。

【００４７】図５に示すとおり、フィルタロッド２を構
成する吸着材５は、その外形を円筒状としている（全
長：３７０８ｍｍ、外径：１０．５ｍｍ、内径：６．５
ｍｍ）。本実施例では、吸着材５をこのように円筒状に
しているため、フィルタロッド２内に存在する水の量が
多い。従って、フィルタロッド２（内に存在する水）
が、実質的には、ウォーターロッドとして機能しうる。
その他の点は、実施例１と同様である（材質：ＦｅＴｉ
Ｏ₃、平均孔径：５０−１００Å、気孔率：０．４−
０．８）。なお、吸着材５の気孔率を高めて、ウォータ
ーロッドとしての機能をより高めた構成としてもよい。

【００４８】本実施例では、実施例１と同様の効果に加
えて、フィルタロッド２が中性子を減速するウオーター
ロッドとしても機能しうるという効果を有する。従っ
て、ウォーターロッドを専用に設ける必要がない。

【００４９】実施例１でも述べたとおり、既に使用され
ている燃料集合体へ本発明を適用する場合には、中性子
の減速、燃料棒冷却に与える影響を最小限のものとする
必要がある。従って、本実施例のごとく、ウォーターロ
ッド部分への配置（あるいは置き換え）を意図としてい
る場合には、フィルタロッド２の断面積は、ウォーター
ロッドの断面積以下とすることが好ましい。

【００５０】図４には、当初、ウォーターロッドを１つ
だけ有していた例を示しているが、ウォーターロッドを
複数備えた燃料集合体についても当然適用可能である。
この場合、必ずしもすべてのウォーターロッドをフィル
タロッド２で置き換える必要はない。必要に応じて、一
部のウォーターロッドのみをフィルタロッドで置き換え
るようにしても良い。

【００５１】［実施例３］本実施例は、フィルタロッド
２’にポンプ８を備えたことを特徴とするものである
（図６参照）。

【００５２】フィルタロッド２’の基本構成は、実施例
１、２と同様である。

【００５３】管４は、ジルカロイ２を材料とし、その外
形は全長４０８０ｍｍ、外径３４ｍｍ、厚さ０．８６ｍ
ｍである。

【００５４】吸着材５は、管４内の空間の一部（本実施
例では上側部分のみ）に配置されている。そして、該空
間の残りの部分（本実施例では吸着材５の下方）には、
ポンプ８および図示しないバッテリを設置している。吸
着材５自体の材質、気孔率等は、実施例１と同様であ
る。

【００５５】本実施例のポンプ８は、上記バッテリから
供給される電力によって作動し、冷却水を５００−１０
００ｋｇ／ｈで吸着材５へ向けて強制的に送り出す仕様
となっている。

【００５６】本実施例では、ポンプ８を設置した分だ
け、吸着材５の容量が減少している。しかし、ポンプ８
を作動させることで、フィルタロッド２’内を流れる冷
却水の量を多くすることができる。そのため、結果的に
は、単に、熱対流等によってフィルタロッド２’内に冷
却水を通過させる場合に比べて、大量の冷却水を浄化す
ることができる。

【００５７】ポンプ８の出力に応じて、吸着材５の容積
等を変更すればより浄化の効率を高めることもできる。
例えば、本実施例では冷却水を吸着材５に強制的に送り
込むことができるため、吸着材５の孔径を実施例１より
も小さくして、微細なクラッドを効率良く捕捉すること
もできる。

【００５８】ポンプ８は常に動いている必要はなく、あ
る一時期だけ集中的に作動するだけでも、本発明の目的
である冷却水の浄化は十分に達成することができる。従
って、必要なバッテリも十分収容可能である。

【００５９】［実施例４］本実施例は、フィルタロッド
２”内に発熱体９を備えた点を特徴とするものである
（図７参照）。他は、基本的には実施例２と同様であ
る。

【００６０】管４は、ジルカロイ２を材料とし、その外
形は円筒形（全長：４０８０ｍｍ、外径：１２．５ｍ
ｍ、厚さ：０．８６ｍｍ）である。

【００６１】吸着材５は、ＦｅＴｉＯ₃を材料とし、そ
の外形は円筒形（全長：３７０８ｍｍ、外径：１０．５
ｍｍ、内径：６．５ｍｍ）である。

【００６２】発熱体９は、吸着材５を加熱してクラッド
を吸着しやすくするためのものである。吸着材５を加熱
して温度を上昇させると、この吸着材５の表面に沸騰場
が形成される。そして、該沸騰による気泡が生じている
部分では、冷却水が気化したことによってクラッド等が
濃縮された状態となり、吸着しやすくなる。

【００６３】発熱体９は、吸着材５内の空間部分に配置
されている。本実施例では発熱体９として、核燃料（小
型燃料棒）を使用している。発熱体９の外形は、円柱状
（外径：６．５ｍｍ）である。本実施例では発熱体９と
して核燃料を使用しているが、原子力プラントへの影響
がないものであれば他のものを使用しても構わない。

【００６４】本実施例では、実施例１、２に比べて、よ
り効率的にクラッド等を捕捉することができる。

【００６５】［実施例５］本実施例は、冷却水中に粉末
状の吸着材ｆを注入することを最大の特徴とするもので
ある。

【００６６】まず、沸騰水型原子力プラントの一時冷却
水循環系統の概要を、図８を用いて説明する。

【００６７】原子炉１０内の一次冷却水は、加熱されて
水蒸気となる。この水蒸気は、発電手段を構成するター
ビン１１における発電に用いられる。発電に用いられた
後の水蒸気は、復水器１２によって凝縮させられて水に
戻る。そして、この水は、給水再循環系配管１９を通じ
て原子炉１０に戻される。途中、該給水再循環系配管１
９に配置された復水濾過器１４、復水脱塩器１５によっ
て、各種不純物（例えば、鉄クラッド、不純物金属イオ
ン）等が除去される。また、この水は、給水ヒータ１７
によって加熱される。なお、給水再循環系配管１９にお
けるこの水の流れは、復水ポンプ１３、給水ポンプ１６
によって作られている。

【００６８】本実施例では、さらに、復水器１２によっ
て凝縮されてできた水を、再び、原子炉にまで導く給水
再循環系配管１９に注入装置１８を設け、これによって
粉末状の吸着材ｆを冷却水中に注入する構成としてい
る。粉末体を扱う装置については、既に広く実用化され
周知の技術であるためここでは説明を省略する。特許請
求の範囲においていう”循環炉”とは、本実施例におい
ては給水再循環系配管１９に相当するものである。”注
入装置”とは、注入装置１８に相当するものである。

【００６９】吸着材ｆは、冷却水中を浮遊しつつ、クラ
ッド等を捕捉するためのものであり、本実施例ではＦｅ
ＴｉＯ₃の粉末（表面積：５０ｍ²／ｇ、平均粒径：１０
μｍ）を用いている。また、その注入量は３００ｇ、注
入速度は１００ｇ／ｈとしている。当然ながらこれらの
具体的数値は、適用する原子力プラントに応じて適宜変
更すれば良い。吸着材ｆとしては、この他にも、実施例
１で吸着材５として挙げた各種材料（例えば、ＴｉＯ₂
等）をも使用することができる。

【００７０】注入された粉末状の吸着材ｆは、一時冷却
水によって原子炉内に運ばれて、炉内を浮遊しつつ、放
射性イオンおよび酸化物（クラッド）を吸着する。そし
て、最終的には、その大部分が燃料棒に付着する。従っ
て、燃料棒の交換に伴って、該吸着材ｆおよびこれに吸
着しているクラッド等は炉内から回収される。

【００７１】吸着材ｆの注入は原理的にはいつでも構わ
ないが、吸着材ｆの注入は原子炉が臨界に達してから未
臨界になるまで（制御棒を挿入するまで）の間に注入を
行うことが好ましい。しかし、燃料棒に吸着材ｆが付着
した状態が長期間続くことは熱的に見て好ましくはな
い。その一方で、燃料交換の直前では、十分にクラッド
を除去することができない。燃料棒に吸着している吸着
材ｆの割合がまだ低いため、吸着材ｆ自身の原子炉内へ
の残留率も高くなる（但し、これは、交換によって挿入
された新たな燃料棒に吸着されるため、結果的には、上
述の場合と同様吸着材ｆが長期間燃料棒に付着した状態
が続くことになる）。このような条件を勘案すると、燃
料交換の１週間程度前に行うことがより好ましい。但
し、これは、使用する吸着材の種類、量等に応じて適宜
変更しても良い。

【００７２】一般に、吸着材の表面積が大きいほど、吸
着可能な量は増大する。これは、見方を変えれば、吸着
材単位重量当たりの吸着の速さが速くなったことにも相
当する。本実施例５は、粉末状（粒子状）の吸着材ｆを
使用しているため、その表面積が大きく、より速やかに
クラッド等の除去を行うことができる。しかも、注入す
る吸着材ｆの量は、実施例１乃至４とは異なり、燃料棒
等の大きさの制限を受けることもない。従って、大量の
吸着材ｆを注入して、十分にクラッド等を除去すること
ができる。

【００７３】実施例５と、実施例１乃至実施例４を、同
時に適用することもできる。この場合には、吸着材ｆの
回収率が向上し、より効率的にクラッドの除去が可能と
なる。

【００７４】以上説明したとおり上記実施例１乃至実施
例５においては、効率良くクラッド等を除去することが
できる。また、また、既に稼動している原子炉に適用す
れば、浄化系の維持管理が不要となり、運転コストを低
減できる。

【００７５】本発明は、沸騰水型原子炉、加圧水型原子
炉いずれについても適用可能である。

【００７６】

【発明の効果】一次系冷却材中の放射性イオンおよび酸
化物（クラッド）を、燃料集合体、フィルタロッドで効
率良く捕捉できる。また、捕捉した放射性イオンおよび
酸化物（クラッド）は燃料交換時に燃料集合体とともに
炉外へ取り出すことができる。これにより、現在の原子
炉においては不可欠な炉水浄化系を、縮小もしくは削減
することができる。また、既に稼動している原子炉に適
用すれば、浄化系の維持管理が不要となり、運転コスト
を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１である高温フィルタの機能を
持ったロッド及びウオーターロッドを備えた沸騰水型燃
料集合体を示す側面図である。

【図２】実施例１におけるフィルタロッド２の詳細を示
す（ａ）側面部分透視図、（ｂ）底面図である。

【図３】ウォーターロッド３の斜視図である。

【図４】本発明の実施例２であるフィルタロッド２を備
えた沸騰水型燃料集合体を示す側面図である。

【図５】実施例２におけるフィルタロッド２の詳細を示
す（ａ）側面部分透視図、（ｂ）底面図である。

【図６】本発明の実施例３である小型ポンプを備えたフ
ィルタロッド２’を示す（ａ）側面部分透視図、（ｂ）
底面図である。

【図７】本発明の実施例４である発熱体９を備えたフィ
ルタロッド２”を示す（ａ）側面部分透視図、（ｂ）底
面図である。

【図８】本発明の実施例５である沸騰水型原子力発電プ
ラントの模式図である。

【符号の説明】１…燃料棒、２…フィルタロッド、３…ウオーターロッ
ド、４…管、５…吸着材、６…上下タイプレート、７…
スペーサー、８…小型ポンプ、９発熱体、１０…原子
炉、１１…タービン、１２…復水器、１４…復水ろ過
器、１５…復水脱塩器、１７…給水ヒーター、１３…復
水ポンプ、１６…給水ポンプ、１８…注入装置、１９…
給水再循環系配管、３０…管、３２…孔、４０…蓋、４
２…孔、ｆ…吸着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ２１Ｄ 3/00 ＮＧ２１Ｃ 19/30 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原子力プラントの燃料集合体において、核燃料を収容した燃料棒と、上記原子力プラントの冷却水中に存在するクラッドおよ
び放射性イオンを捕捉する捕捉手段を備えたフィルタロ
ッドと、を有することを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】上記フィルタロッドの断面積は、上記燃料
棒の断面積以下であること、を特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項３】原子力プラントの燃料集合体において、核燃料を収容した燃料棒と、ウォーターロッドと、上記原子力プラントの冷却水中に存在するクラッドおよ
び放射性イオンを捕捉する捕捉手段を備えたフィルタロ
ッドと、を有することを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】上記フィルタロッドの断面積は、上記ウォ
ーターロッドの断面積以下であること、を特徴とする請求項３記載の燃料集合体。
【請求項５】上記捕捉手段は、Ｔｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらを少なくとも１種類
含む酸化物からなる群のうちの、少なくとも１つを含ん
で構成される吸着材を含んで構成されること、を特徴とする請求項１または３記載の燃料集合体。
【請求項６】上記フィルタロッドは、さらに、発熱体を
有すること、を特徴とする請求項１または３記載の燃料集合体。
【請求項７】上記フィルタロッドは、さらに、上記冷却
水の上記捕捉手段へ向かう流れを作る送水手段を有する
こと、を特徴とする請求項１または３記載の燃料集合体。
【請求項８】核反応の発生する熱によって１次冷却水を
加熱し水蒸気を発生させる原子炉と、上記水蒸気の持つエネルギーを利用して発電を行う発電
手段と、上記発電手段によってに用いられた後の上記水蒸気を凝
縮させて水に戻す復水手段と、上記復水手段によって凝縮されてできた水を、一次冷却
水として再び上記原子炉に戻す循環路と、放射性イオンおよび／またはクラッドを捕捉し、且つ、
燃料棒に付着する、吸着材を、上記一次冷却水中に注入
する注入装置と、を有することを特徴とする原子力プラント。
【請求項９】一次冷却水中の放射性イオンおよびまたは
クラッドを捕捉し且つ燃料棒に付着する吸着材を、一次
冷却系に注入すること、を特徴とする原子力プラントの運転方法。
【請求項１０】上記吸着材の注入は、原子炉が臨界に達
した後、未臨界になるまでの間に行うものであること、を特徴とする請求項９記載の原子力プラントの運転方
法。
【請求項１１】上記吸着材は、Ｔｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗまたはそれらを少なくとも１種類
含む酸化物を少なくとも１つを含んで構成されるもので
あること、を特徴とする請求項９記載の原子力プラントの運転方
法。
【請求項１２】上記吸着材は、粒子状であること、を特徴とする請求項９記載の原子力プラントの運転方
法。