JPH1062576A - Method for supplying reactor core with fuel - Google Patents

Method for supplying reactor core with fuel

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JPH1062576A
JPH1062576A JP9140776A JP14077697A JPH1062576A JP H1062576 A JPH1062576 A JP H1062576A JP 9140776 A JP9140776 A JP 9140776A JP 14077697 A JP14077697 A JP 14077697A JP H1062576 A JPH1062576 A JP H1062576A
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Joseph Peters Steven
スティーブン・ジョセフ・ピータース
Morgan Fuausetsuto Russell
ラッセル・モーガン・ファウセット
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ジェラルド・ディーン・クヴァール,ジュニア
C Chi Lawrence
ローレンス・リー・チー
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for supplying reactor core with fuel which is capable of increasing average take-out burnup per bundle, improving thermal margin, reducing work during shut down, reducing the amount of fuel bundle purchased for whole life of the reactor core and reprocessing cost and minimizing or eliminating the spectrum mismatch between fuel bundles. SOLUTION: Before shuffling of fuel bundles or refueling loading is required, fuel bundles having sufficient fissile material inventory for operating the core for full 2 cycles are supplied at initial loading of core. Low enrichment bundles are arranged in a control cells C and high enrichment bundles are arranged in non-control cells N so as to identify the side of high enrichment bundles suffering spectrum mismatch. As the results, fuel bundles are arranged so that the number of bundles encountering spectrum mismatch are reduced.

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、原子炉の炉心の燃料バ
ンドル管理に関し、具体的には、原子炉炉心の燃料装荷
を管理する方法であって、従来の設計に比べて、バンド
ル当たりの平均取り出し燃焼度(discharge exposure)
を増大させ、熱的余裕を向上させ、停止時作業を減少さ
せ、原子炉炉心の全寿命にわたり購入される燃料バンド
ルを正味として減少させると共に、これに伴い再処理経
費を抑える方法に関する。本発明は又、各燃料バンドル
の間のスペクトル・ミスマッチ(不整合)を減少させ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the management of fuel bundles in a nuclear reactor core, and more particularly, to a method of managing fuel loading in a nuclear reactor core. Average discharge burnup (discharge exposure)
To improve thermal margins, reduce downtime, reduce net fuel bundle purchase over the life of the reactor core, and thereby reduce reprocessing costs. The present invention also reduces the spectral mismatch between each fuel bundle.

【0002】[0002]

【従来の技術】沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉で
は、初期炉心装荷は従来、数バッチの燃料、即ち、数群
の燃料バンドルで形成されており、各群は異なるサイク
ル数にわたってそれぞれ運転されている。従って、初期
炉心装荷用の燃料バンドルのうちのある程度のパーセン
トは、単一の運転サイクルを充足するように設計されて
おり、その単一の運転サイクルの末期には、これらの特
定の燃料バンドルは炉心から取り外されて再処理され
る。その他の群の燃料バンドルは、2サイクル又はそれ
以上のサイクルを通して運転されるように設計されてお
り、各々のサイクルの末期には、これらの群は取り除か
れ又は炉心内で再配置替えされる。取り除かれた群は言
うまでもなく、再処理される。このように、燃料バンド
ルの群の核分裂性物質装荷量(fissile loading)は従
来、炉心内でのその固有の滞留時間、即ち、1サイク
ル、2サイクル等に見合うように設定されており、炉心
の平均核分裂性物質装荷量は、サイクルの長さを充足す
るように決定されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In boiling water reactors and pressurized water reactors, the initial core loading has traditionally been formed of several batches of fuel, i.e., several groups of fuel bundles, each group operating over a different number of cycles. Have been. Thus, a certain percentage of the fuel bundles for initial core loading are designed to fill a single operating cycle, and at the end of that single operating cycle, these particular fuel bundles It is removed from the core and reprocessed. Other groups of fuel bundles are designed to operate through two or more cycles, and at the end of each cycle, these groups are removed or relocated in the core. The removed group is, of course, reprocessed. Thus, the fissile loading of a group of fuel bundles is conventionally set to match its unique residence time in the core, ie, one cycle, two cycles, etc. The average fissile material loading has been determined to satisfy the cycle length.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来な
らば第1運転サイクルの後に取り除かれていた燃料バン
ドルの群は、比較的短期間、例えば1年程度しか炉心内
に滞留していない。この燃料の群は、十分なエネルギを
発生してきておらず、従って、更なるサイクルにわたっ
て炉心に滞留する他の燃料バンドルに比べると、その取
り出し燃焼度は少ない。このように、従来の第1サイク
ルの後に取り除かれる燃料バンドルの単位質量当たり発
生される平均エネルギは、更なるサイクルにわたって炉
心に滞留する他の燃料バンドルの群に比べて少ない。
又、初期サイクルの末期に取り除かれる燃料バンドルの
群の取り出し燃焼度が少ない結果、出力発生経費は、平
均してこの初期炉心燃料の方が取り替え装荷燃料(relo
ad fuel)よりも高くなる。これは、部分的には、原子
炉炉心から取り除かれる燃料の再処理に関連して比較的
一定したある程度の経費があるからである。バンドル当
たりの燃料再処理経費は、比較的一定しており、炉心内
での滞留時間には実質的に依存していない。従来ならば
第1サイクルの後に初期炉心装荷から取り除かれていた
燃料バンドルについては、それらの燃料の再処理経費
は、多数のサイクルにまたがって用いられた燃料を再処
理する経費と実質的に同じである。従って、第1サイク
ルの後に取り除かれる燃料バンドルを再処理するための
単位発電量当たりの平均経費は、残された燃料バンドル
の経費よりも実質的に高くなる。即ち、第1サイクルの
後に初期炉心装荷から取り除かれた燃料バンドルについ
て、初期購入経費及び再処理経費を含めた単位発電量当
たりの平均経費は、多数のサイクルで用いられた燃料バ
ンドルについての平均経費よりも実質的に高くなる。
However, the group of fuel bundles which had been removed after the first operation cycle, has stayed in the core for a relatively short period of time, for example, about one year. This group of fuels has not generated enough energy and, therefore, has a lower removal burn-up than other fuel bundles that remain in the core for additional cycles. Thus, the average energy generated per unit mass of fuel bundle removed after the first conventional cycle is less than other groups of fuel bundles staying in the core over additional cycles.
Also, as a result of the lower removal burn-up of the group of fuel bundles removed at the end of the initial cycle, the power generation costs are, on average, lower for this initial core fuel than for the replacement charge fuel (relo
ad fuel). This is due, in part, to a relatively constant cost associated with the reprocessing of fuel removed from the reactor core. The fuel reprocessing cost per bundle is relatively constant and substantially independent of residence time in the core. For fuel bundles that were conventionally removed from the initial core charge after the first cycle, the cost of reprocessing those fuels is substantially the same as the cost of reprocessing fuel used over multiple cycles. It is. Thus, the average cost per unit of power to reprocess the fuel bundles removed after the first cycle is substantially higher than the cost of the remaining fuel bundles. That is, for fuel bundles removed from the initial core loading after the first cycle, the average cost per unit generation, including initial purchase and reprocessing costs, is the average cost for fuel bundles used in multiple cycles. Substantially higher.

【0004】従来の原子炉炉心の燃料管理方式では、初
期炉心はその一部分にしか燃料バンドルを装荷しておら
ず、炉心内の残余の燃料バンドル位置はプラグで塞がれ
ている。第2サイクルの完了後に、プラグを取り外し、
炉心内の燃料バンドルを配置替えして、残余の位置を取
り替え装荷燃料で充填する。しかしながら、この方式に
よって、炉心の出力密度が増大すると共に、例えばプラ
グ等の核廃棄物が増加する。
[0004] In the conventional fuel management system for a reactor core, the initial core only has a part loaded with the fuel bundle, and the remaining fuel bundle position in the core is plugged with a plug. After the completion of the second cycle, remove the plug,
The fuel bundle in the core is rearranged, and the remaining positions are replaced and filled with the loaded fuel. However, this method increases the power density of the core and increases nuclear waste such as plugs.

【0005】更に、従来の核燃料炉心管理では、初期燃
料装荷の装荷パターンは、取り替え装荷の場合も同様で
あるが、低濃縮度、中濃縮度及び高濃縮度の燃料バンド
ルを炉心内の様々な位置に配置している。炉心内でのそ
れらの配置については相当の配慮が払われているが、低
濃縮度及び中濃縮度の燃料バンドルが高濃縮度の燃料バ
ンドルに隣接して配置されている場合には、スペクトル
・ミスマッチ(spectral mismatch)の問題が生じてい
た。例えば、低濃縮度燃料バンドルが高濃縮度燃料バン
ドルに隣接して位置している場合に、高濃縮度バンドル
内に中性子が漏洩すると、高濃縮度バンドルの出力が増
大し、これらのバンドルに、好ましくない出力ピーク化
が発生する。標準的な燃料炉心装荷では、この増大した
熱中性子束に最高度にさらされる燃料棒は、任意の低濃
縮度バンドル又は中濃縮度バンドルに隣接している辺縁
の燃料棒である。典型的には、高濃縮度燃料バンドルは
4辺すべてにおいて低濃縮度又は中濃縮度の燃料バンド
ルによって取り巻かれているので、各々の高濃縮度バン
ドルの全4辺に位置している辺縁の燃料棒は高出力で運
転され、一方、その高濃縮度バンドルの内部の燃料棒は
出力を抑制される。このように、高濃縮度バンドルの内
部の燃料棒は、増大した熱中性子束から本質的に遮蔽さ
れているが、高濃縮度バンドルの辺縁の燃料棒は厳しい
影響を受けていた。これは又、バンドル辺縁に沿った高
濃縮度燃料棒について熱限界基準を満たすためには有害
でもある。標準的な炉心設計では、このスペクトル・ミ
スマッチの問題を解決することは困難であった。
Further, in the conventional nuclear fuel core management, the loading pattern of the initial fuel loading is the same in the case of replacement loading, but the fuel bundles of low enrichment, medium enrichment, and high enrichment are variously packed in the core. Position. Considerable care has been taken in their placement within the reactor core, but where low and medium enrichment fuel bundles are located adjacent to high enrichment fuel bundles, spectral and There was a problem of a mismatch (spectral mismatch). For example, if a low-enrichment bundle is located adjacent to a high-enrichment bundle, and neutrons leak into the high-enrichment bundle, the output of the high-enrichment bundle will increase and these bundles will have: Undesirable output peaking occurs. In standard fuel core loading, the fuel rods most exposed to this increased thermal neutron flux are the marginal fuel rods adjacent to any low or medium enrichment bundles. Typically, the high enrichment fuel bundle is surrounded by low or medium enrichment fuel bundles on all four sides, so that the margins located on all four sides of each high enrichment bundle are The fuel rods are operated at high power, while the fuel rods inside the high enrichment bundle are throttled. Thus, while the fuel rods inside the high-enrichment bundle were essentially shielded from the increased thermal neutron flux, the fuel rods on the periphery of the high-enrichment bundle were severely affected. This is also detrimental to meeting thermal limits for high enrichment fuel rods along the bundle edge. It has been difficult to resolve this spectral mismatch problem with standard core designs.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、原子炉
炉心の燃料管理の方法が提供され、この方法は、初期サ
イクルの開始時に炉心を完全に装荷することを可能に
し、燃料バンドルを取り外したり再配置替えしたりせず
に、少なくとも第2サイクルの末期までを通して運転を
行うことができる。本発明の方法は又、停止回数を減少
させ、全体のプラント能力を向上させると共に、原子炉
の全寿命にわたる全体経費を実質的に抑制する。これを
達成するために、原子炉炉心は初期には、2サイクル又
はそれ以上のサイクルの炉心内滞留時間に見合った核分
裂性物質装荷量を有している燃料バンドルで完全に装荷
される。即ち、初期炉心装荷の平均濃縮度が、1サイク
ルよりも多い運転、即ち、少なくとも2サイクルの運転
を支援するように決定され、その運転のための固有の燃
料設計が決定される。このようにして、初期炉心の核分
裂性物質インベントリは、第1サイクルと第2サイクル
との間に燃料を取り替え装荷したり配置替えしたりせず
に、2サイクル又はそれ以上のサイクルの運転を行える
ようなものとなる。これにより、初期炉心の燃料の平均
滞留時間が延長し、これに呼応して、初期炉心の取り出
し燃焼度が、第1サイクルの末期に部分的な取り替え装
荷を行う必要のあった従来式装荷の炉心の取り出し燃焼
度に比べて増大する。これにより又、スケジュール化さ
れている第1回の停止中の多くの容器内作業を省くこと
ができる。
According to the present invention, there is provided a method of fuel management for a nuclear reactor core, which method allows a full loading of the core at the beginning of an initial cycle and provides a fuel bundle. Operation can be performed at least until the end of the second cycle without removal or rearrangement. The method of the present invention also reduces the number of outages, improves overall plant capacity, and substantially reduces overall costs over the life of the reactor. To accomplish this, the reactor core is initially fully loaded with a fuel bundle having a fissile material loading commensurate with the core or residence time of two or more cycles. That is, the average enrichment of the initial core charge is determined to support more than one cycle of operation, ie, at least two cycles of operation, and a unique fuel design for that operation is determined. In this manner, the fissile material inventory of the initial core can operate for two or more cycles without reloading and relocating fuel between the first and second cycles. It will be something like This increases the average residence time of the fuel in the initial core, and in response, the removal burn-up of the initial core increases the load of the conventional load that required a partial replacement load at the end of the first cycle. It increases compared to the burn-up of the core. This also saves a lot of scheduled work in the container during the first shutdown.

【0007】上述の炉心管理の方法を用いることによ
り、全体的な正味の運転経費が実質的に低減される。第
1サイクルと第2サイクルとの間に燃料の取り替え装荷
を行わずに2サイクル又はそれ以上のサイクルにまたが
る運転を可能にする必要性から濃縮度をより高めたの
で、初期炉心装荷の経費は増大するが、ウランの所要質
量が減少するので、再処理経費は正味として低減され
る。例えば、従来の炉心設計において、約800の燃料
バンドルが炉心内に初期装荷される場合には、典型的に
は150のバンドルが、サイクルの長さ、濃縮度等に応
じて第1サイクルの末期に取り出され得る。次いで、新
たな燃料を有する追加の150のバンドルが、第1サイ
クルの末期に炉心に装荷される。しかしながら、再処理
経費は、原子炉の全寿命にわたる原子炉運転の所要燃料
の質量の関数である。従って、従来の炉心管理設計で
は、第1サイクルの後に取り出された最初の150のバ
ンドルは、バンドル当たり実質的に一定した経費をかけ
て再処理する必要がある。再処理経費は又、平衡に達す
るまでは各々のサイクルの後にもかかる。しかしなが
ら、本発明の炉心管理設計によれば、燃料は少なくとも
第2のサイクルまでを通して炉心内に滞留するので、第
1サイクルの末期には再処理経費はかからない。従っ
て、従来の設計のように第1サイクルの末期に取り除か
れていたならば再処理されたであろう燃料バンドルの数
の分だけ再処理経費が減少する。このように再処理の経
費を切り詰めても、初期サイクルを超えて運転するため
の初期炉心装荷に必要な高めの濃縮度を有する燃料に追
加経費がかかるので、切り詰めた分はある程度までは相
殺されてしまうが、単位発生エネルギ当たりの全体経費
は低減される。即ち、より高い初期濃縮度レベルを用い
るので初期炉心燃料にかかる経費は高くつくが、初期燃
料購入経費及び再処理経費を含めた寿命全般での燃料経
費は、実質的に低減される。
[0007] By using the core management method described above, the overall net operating cost is substantially reduced. Since the enrichment has been increased due to the need to allow operation over two or more cycles without reloading the fuel between the first and second cycles, the cost of the initial core loading is Although increased, the required mass of uranium is reduced, so that reprocessing costs are net reduced. For example, in a conventional core design, if about 800 fuel bundles are initially loaded into the core, typically 150 bundles will be placed at the end of the first cycle depending on cycle length, enrichment, etc. Can be taken out. Then, an additional 150 bundles with fresh fuel are loaded into the core at the end of the first cycle. However, reprocessing costs are a function of the mass of fuel required for reactor operation over the life of the reactor. Thus, in conventional core management designs, the first 150 bundles removed after the first cycle need to be reprocessed at a substantially constant cost per bundle. Reprocessing costs are also incurred after each cycle until equilibrium is reached. However, according to the core management design of the present invention, reprocessing costs are not incurred at the end of the first cycle because fuel remains in the core at least through the second cycle. Thus, reprocessing costs are reduced by the number of fuel bundles that would have been reprocessed if removed at the end of the first cycle as in conventional designs. Even with such reduced reprocessing costs, the reduced amount will be offset to some extent by the additional cost of the fuel with the higher enrichment required for initial core loading to operate beyond the initial cycle. However, the overall cost per unit generated energy is reduced. That is, the cost of initial core fuel is higher due to the use of higher initial enrichment levels, but the overall fuel cost, including initial fuel purchase and reprocessing costs, is substantially reduced.

【0008】標準的な多(マルチ)濃縮度初期炉心設計
を作成する際には、装荷パターンを改変するとスペクト
ル・ミスマッチに関連した新たな問題を招くおそれがあ
るので、炉心設計を熱限界について最適化することは困
難である。本発明は又、高濃縮度燃料バンドルと低濃縮
度燃料バンドルとを互いに対して特定的に配置したコン
トロール・セル・コア方式を採用しており、この方式に
より、潜在的にスペクトル・ミスマッチを起こすおそれ
のある炉心内での位置の同定が可能になると共に、それ
らの位置を、ある低濃縮度燃料バンドルに隣接している
各々の高濃縮度燃料バンドルの1辺のみに限定してい
る。一旦同定されたら、高濃縮度バンドルを、スペクト
ル・ミスマッチを最小化する又は排除するように特別に
設計して、これにより炉心性能を向上させることができ
る。この改良された設計方式については、スペクトル・
ミスマッチに影響される燃料棒は常に同一であり、バン
ドルの内容を、熱的余裕を最適化するように設計するこ
とができる。
[0008] When creating a standard multi-enrichment initial core design, modifying the loading pattern can lead to new problems associated with spectral mismatches, so the core design should be optimized for thermal limitations. It is difficult to convert. The present invention also employs a control cell core scheme in which the high enrichment fuel bundle and the low enrichment fuel bundle are specifically positioned with respect to each other, thereby potentially causing a spectral mismatch. Potential locations within the core can be identified, and those locations are limited to only one side of each high enrichment fuel bundle adjacent to a low enrichment fuel bundle. Once identified, the high enrichment bundle can be specifically designed to minimize or eliminate spectral mismatches, thereby improving core performance. For this improved design approach,
The fuel rods affected by the mismatch are always the same, and the contents of the bundle can be designed to optimize thermal margin.

【0009】従来のコントロール・セル・コア方式で
は、シム制御棒の移動は、低濃縮度バンドルによって取
り巻かれている一定の群の制御棒に限定されている。十
字形の制御棒の各々と、それを取り巻いている4つの燃
料バンドルとが、1つのコントロール・セルを構成して
いる。コントロール・セル・コア方式は、出力のピーク
化を抑え、熱的余裕を増大させると共に、ペレット−被
覆相互作用の傾向を抑える。一般的に述べると、原子炉
の運転サイクルは、このように、コントロール・セルの
制御棒によってのみ制御されている。非コントロール・
セル(non-cotrolcell)は典型的には、運転中は引き抜
かれている。本発明によれば、コントロール・セルには
低濃縮度燃料バンドルが配設されており、一方、低濃縮
度バンドルが配設されている周辺バンドルを除いたすべ
ての非コントロール・セルには、高濃縮度燃料バンドル
が配設されている。この方式で炉心を構成することによ
り、コントロール・セルは、少なくとも1つの非コント
ロール・セルによって互いに離隔されることが理解され
るであろう。又、炉心内の非コントロール・セルの高濃
縮度燃料バンドルは、その1辺のみが、コントロール・
セルの低濃縮度燃料バンドルの辺に隣接するようにして
配置されている。従って、炉心内で潜在的にスペクトル
・ミスマッチを起こすおそれのある位置が、コントロー
ル・セルの低濃縮度バンドルに側面又は辺縁で隣接して
位置している高濃縮度バンドルの上述のような辺として
初期の段階で同定される。その結果、スペクトル・ミス
マッチに関連する問題を蒙り易いバンドル数及びこれら
のバンドル内の燃料棒数が格段に減少する。即ち、コン
トロール・セルの低濃縮度バンドルに隣接した高濃縮度
バンドルについて、従来ならば典型的にはこの高濃縮度
バンドルの2辺又はそれ以上の辺が、中性子束が増大し
た結果として高出力を経験していたところを、その1辺
のみが経験するに留まる。
In conventional control cell core systems, movement of the shim control rods is limited to a group of control rods surrounded by a low enrichment bundle. Each of the cruciform control rods and the four fuel bundles surrounding it form a control cell. The control cell core scheme reduces power peaking, increases thermal margin, and reduces the tendency for pellet-coating interaction. Generally speaking, the operating cycle of the reactor is thus controlled only by the control rods of the control cell. Non-control
The cell (non-cotrolcell) is typically withdrawn during operation. In accordance with the present invention, the control cells are provided with a low-enrichment fuel bundle, while the non-control cells, except for the peripheral bundle in which the low-enrichment bundle is provided, have a high-enrichment bundle. An enrichment fuel bundle is provided. By configuring the core in this manner, it will be appreciated that the control cells are separated from each other by at least one non-control cell. In addition, only one side of the high-enrichment fuel bundle of the non-control cell in the core
The cells are arranged adjacent to the sides of the low enrichment fuel bundle. Therefore, locations that could potentially cause a spectral mismatch in the core are the above described edges of the high enrichment bundle located side or marginally adjacent to the low enrichment bundle of the control cell. At an early stage. As a result, the number of bundles and the number of fuel rods in those bundles that are susceptible to problems associated with spectral mismatch are significantly reduced. That is, for high enrichment bundles adjacent to the low enrichment bundle of the control cell, typically two or more sides of the high enrichment bundle typically have high power as a result of increased neutron flux. Only one side experiences what was experienced.

【0010】更に、炉心設計においてスペクトル・ミス
マッチを蒙り易い高濃縮度バンドルの辺を同定すること
により、高濃縮度バンドルのその辺に沿った個々の燃料
棒の濃縮度を、スペクトル・ミスマッチが減少する又は
排除されるように選択的に低下させ、一方、バンドル内
の残余の燃料棒の濃縮度は比較的高い濃縮度レベルに維
持されるようにすることができる。即ち、低濃縮度バン
ドルに隣接している辺であって、こうしなければスペク
トル・ミスマッチの問題を起こしたであろう辺を有して
いる各々の高濃縮度燃料バンドルにおいて、燃料棒の濃
縮度を選択的に低下させることにより、高出力発生燃料
棒におけるスペクトル・ミスマッチの影響が最小化さ
れ、同時に、燃料バンドルの濃縮度を、燃料炉心装荷、
特に初期炉心装荷に典型的であったレベルよりも高いレ
ベルに維持することができる。従って、スペクトル・ミ
スマッチの起こる炉心内位置を同定すると共に低濃縮度
燃料バンドルに隣接した高濃縮度燃料バンドルを改変す
ることにより、初期炉心装荷は、平均してより高い濃縮
度を有して、第1サイクルの後に燃料補給を行わずに運
転することを可能にする。
Further, by identifying the sides of the high enrichment bundle that are susceptible to spectral mismatch in the core design, the enrichment of individual fuel rods along that side of the high enrichment bundle is reduced, reducing the spectral mismatch. To be removed or eliminated, while enrichment of the remaining fuel rods in the bundle can be maintained at a relatively high enrichment level. That is, in each high enrichment fuel bundle having an edge adjacent to the low enrichment bundle that would otherwise have caused a spectral mismatch problem, the enrichment of the fuel rods By selectively reducing the degree of enrichment, the effects of spectral mismatch on the high power generating fuel rods are minimized, while the enrichment of the fuel bundle is reduced by the fuel core loading,
In particular, they can be maintained at levels higher than those typical for initial core loading. Thus, by identifying the location in the core where the spectral mismatch occurs and modifying the high enrichment fuel bundle adjacent to the low enrichment fuel bundle, the initial core loading has, on average, a higher enrichment, Allows operation without refueling after the first cycle.

【0011】本発明による好ましい実施例では、複数の
核燃料サイクルを有している原子炉炉心に燃料を供給す
る方法が提供され、この方法は、初期サイクルの末期に
核燃料を取り替え装荷せずに初期サイクルを超える期間
にわたり原子炉炉心を運転するのを支援するように、初
期炉心燃料装荷に関わる燃料バンドルに平均して濃縮度
を高める工程を備えている。
In a preferred embodiment according to the present invention, there is provided a method of supplying fuel to a reactor core having a plurality of nuclear fuel cycles, the method comprising the steps of: An average enrichment step is provided for the fuel bundles involved in the initial core fuel loading to assist in operating the reactor core for periods beyond the cycle.

【0012】本発明による好ましい更なる実施例では、
複数の核燃料バンドルを有している原子炉炉心に燃料を
供給する方法が提供され、この方法は、原子炉炉心内
に、コントロール・セルと非コントロール・セルとから
成るパターンを、コントロール・セルが少なくとも1つ
の非コントロール・セルによって互いに離隔されるよう
にして形成する工程と、コントロール・セル内に全体的
に低い濃縮度の燃料バンドルを配設する工程と、非コン
トロール・セルの燃料バンドルの間のスペクトル・ミス
マッチを実質的に回避するために、非コントロール・セ
ル内に全体的に高い濃縮度の燃料バンドルを配設する工
程と、非コントロール・セル内の高い濃縮度のバンドル
の1辺のみがコントロール・セル内の低い濃縮度の燃料
バンドルの辺と隣接して位置するように、炉心内にコン
トロール・セルと非コントロール・セルとを隣接して配
置する工程とを備えている。
In a further preferred embodiment according to the invention,
A method is provided for supplying fuel to a reactor core having a plurality of nuclear fuel bundles, the method comprising: forming a pattern of control cells and non-control cells in a reactor core; Forming at least one non-control cell so as to be spaced apart from each other; providing a generally low enrichment fuel bundle in the control cell; Placing an overall high enrichment fuel bundle in a non-control cell to substantially avoid spectral mismatch of the high enrichment bundle in only one side of the non-control cell The control cell in the core so that the fuel cell is located adjacent to the side of the low enrichment fuel bundle in the control cell. A Control cell and a step of arranging adjacent.

【0013】従って、本発明の主要な目的は、原子炉炉
心バンドル管理のための新規で改良された方法を提供す
ることにあり、この方法によれば、バンドル当たりの平
均取り出し燃焼度が増大し、熱的余裕が改善され、停止
時作業が減少し、原子炉炉心の全寿命にわたり購入され
る燃料バンドルの量が減少し、再処理経費が低減される
と共に、燃料バンドルの間のスペクトル・ミスマッチが
最小化され又は排除される。
Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a new and improved method for managing reactor core bundles, which increases the average withdrawal burnup per bundle. Improved thermal margins, reduced downtime, reduced fuel bundle purchase over the life of the reactor core, reduced reprocessing costs, and spectral mismatch between fuel bundles. Are minimized or eliminated.

【0014】[0014]

【実施例】ここで図面、具体的には図1を参照すると、
同図には原子炉が、全体的に参照番号10を付して模式
的に示されている。原子炉10は、その炉心に配置され
た複数の燃料バンドル12を有しており、燃料バンドル
12はすべて、着脱自在のヘッド(頭部)16を有して
いる原子炉容器14内に包含されている。本発明によれ
ば、図1(A)は、初期燃料装荷された原子炉炉心を示
しており、各燃料バンドルは、2サイクル又はそれ以上
のサイクルの炉心内滞留時間に見合った核燃料物質装荷
量を有している。このように、初期炉心装荷の平均濃縮
度は、第1サイクルと第2サイクルとの間に燃料を取り
替え装荷したり再配置替えしたりせずに、少なくとも2
サイクル又はそれ以上にわたって運転するのを支援して
いる。第1運転サイクルの末期が図1(B)に示されて
おり、ここでは、容器のヘッドは取り外されていない。
しかしながら、図示のように、燃料バンドルは一切、配
置替えされたり取り替え装荷されたりしていない。図1
(C)は、第2サイクル又はその後のサイクルの末期に
おける原子炉を示しており、ここでは、燃料バンドルは
取り除かれており、その後のサイクルで使用される新た
な燃料バンドルが炉心内に装荷されている。
Referring now to the drawings, and specifically to FIG.
FIG. 1 schematically shows a nuclear reactor, generally denoted by reference numeral 10. The reactor 10 has a plurality of fuel bundles 12 arranged in its core, all of which are contained in a reactor vessel 14 having a detachable head 16. ing. In accordance with the present invention, FIG. 1 (A) shows a reactor core with an initial fuel loading, wherein each fuel bundle has a nuclear fuel material loading corresponding to the core residence time of two or more cycles. have. Thus, the average enrichment of the initial core loading is at least 2 without reloading or relocating fuel between the first and second cycles.
Assists in driving for cycles or more. The end of the first operating cycle is shown in FIG. 1 (B), where the head of the container has not been removed.
However, as shown, none of the fuel bundles have been rearranged or replaced. FIG.
(C) shows the reactor at the end of the second or subsequent cycle, where the fuel bundle has been removed and a new fuel bundle to be used in a subsequent cycle is loaded into the core. ing.

【0015】この構成の結果として、2サイクル又はそ
れ以上のサイクルにまたがって運転する必要性から濃縮
度をより高くした結果、初期燃料装荷の経費は高くなる
が、ウランの質量が減少しているので、再処理経費は正
味として低減される。即ち、燃料は、第2サイクル又は
更なるサイクルを通して原子炉内に滞留するので、第1
サイクルの末期での再処理経費がかからない。従って、
初期炉心装荷は、初期サイクルの末期に核燃料を取り替
え装荷せずに、初期サイクルを超える期間にわたり原子
炉炉心を運転するのを支援するように、平均して濃縮度
を高められている。定義のために付け加えておくと、
「サイクル」とは、原子炉の寿命中において、スケジュ
ール化された順次的な停止と停止との間の時間の長さの
ことであり、各停止は従来、燃料交換を含んでいた。
As a result of this configuration, higher enrichment due to the need to operate over two or more cycles results in higher initial fuel loading costs, but reduced uranium mass. Thus, reprocessing costs are reduced net. That is, the fuel remains in the reactor through the second cycle or a further cycle, so that the first
No reprocessing costs at the end of the cycle. Therefore,
The initial core loading is, on average, enriched to assist in operating the reactor core for periods beyond the initial cycle without reloading nuclear fuel at the end of the initial cycle. To add for definition,
A "cycle" is the length of time between scheduled sequential outages during the life of the reactor, each outage conventionally including refueling.

【0016】次いで図2に移ると、同図には、従来の多
濃縮度装荷パターンが原子炉炉心の4分の1区画につい
て示されている。縦軸及び横軸に沿った数字は、炉心内
でのバンドルの位置を定義している。この図面の目的の
ためとして、文字Cはコントロール・セルを示し、文字
Nは非コントロール・セルを示し、番号1を付した燃料
バンドルは、周辺燃料バンドルを示している。加えて、
文字C及び文字Nの直後の数字は、その数字が示されて
いる位置の燃料バンドルの平均濃縮度レベルに対応して
いる。従って、数字2、3、4及び5は、低濃縮度、中
濃縮度、高濃縮度/高ガドリニウム、及び高濃縮度/低
ガドリニウムの燃料バンドルをそれぞれ示している。数
字1は、平均的低濃縮度を有している周辺燃料バンドル
を示している。図面の斜線は、この従来の炉心装荷にお
いてスペクトル・ミスマッチによって影響される燃料バ
ンドルを示している。番号1〜5を付した燃料バンドル
についての濃縮度の典型的な実例は、次の通りである。
「1」=0.71、「2」=1.2、「3」=2.2、
「4」=3.7、「5」=3.7である。番号1〜5を
付した燃料バンドルについての濃縮度の範囲は、典型的
には次の通りである。「1」の場合は0.71〜1.
2、「2」の場合は1.00〜1.5、「3」の場合は
2.0〜2.5、「4」及び「5」の場合は3.5〜
4.0である。
Turning now to FIG. 2, a conventional multi-enrichment loading pattern is shown for a quarter section of the reactor core. The numbers along the vertical and horizontal axes define the position of the bundle within the core. For the purposes of this drawing, the letter C indicates a control cell, the letter N indicates a non-control cell, and the fuel bundle numbered 1 indicates a peripheral fuel bundle. in addition,
The numbers immediately following the letters C and N correspond to the average enrichment level of the fuel bundle at the location where the numbers are indicated. Thus, the numbers 2, 3, 4 and 5 indicate low enrichment, medium enrichment, high enrichment / high gadolinium, and high enrichment / low gadolinium fuel bundles, respectively. Numeral 1 indicates a peripheral fuel bundle having an average low enrichment. The diagonal lines in the drawing show the fuel bundles affected by the spectral mismatch in this conventional core loading. Typical examples of enrichment for fuel bundles numbered 1-5 are as follows.
“1” = 0.71, “2” = 1.2, “3” = 2.2,
“4” = 3.7 and “5” = 3.7. The enrichment ranges for fuel bundles numbered 1-5 are typically as follows. In the case of “1”, 0.71 to 1.
2, 1.00 for 1.5 for "2", 2.0-2.5 for "3", 3.5 for "4" and "5"
4.0.

【0017】図2に示す炉心について検討するとわかる
ように、番号4及び番号5を付された高濃縮度燃料バン
ドルのうちの相当数が、低濃縮度バンドルに隣接した辺
を有している。例えば、横軸14、縦軸8に示すN4と
付された高濃縮度バンドルは、4辺すべてが中濃縮度又
は低濃縮度の燃料バンドルに辺縁で隣接している。従っ
て、この位置の燃料バンドルN4は、スペクトル・ミス
マッチ、即ち、隣接した低濃縮度バンドルからの中性子
漏洩が増大して、出力がより高くなるといったスペクト
ル・ミスマッチを蒙り易く、臨界熱限界に到達するおそ
れがある。このように、図2で示した従来の炉心パター
ンには、スペクトル・ミスマッチを蒙る相当数の燃料バ
ンドルが存在している。
As can be seen from a consideration of the core shown in FIG. 2, a significant number of the high enrichment fuel bundles numbered 4 and 5 have sides adjacent to the low enrichment bundle. For example, the high enrichment bundle denoted by N4 shown on the horizontal axis 14 and the vertical axis 8 has all four sides adjacent to the middle or low enrichment fuel bundle at the periphery. Thus, the fuel bundle N4 at this location is susceptible to spectral mismatch, i.e., higher neutron leakage from adjacent low enrichment bundles, resulting in higher power and reaching the critical thermal limit. There is a risk. Thus, in the conventional core pattern shown in FIG. 2, there is a considerable number of fuel bundles suffering from spectral mismatch.

【0018】従来のコントロール・セル方式によれば、
コントロール・セルには低濃縮度の燃料バンドルが配設
されており、これらは、図2では一貫してC2と付され
ている。各々のコントロール・セル内で4つの低濃縮度
バンドルC2を離隔している十字形の制御棒は、原子炉
の制御棒としての役割を果たしている。非コントロール
・セルに付設された制御棒は、運転中は典型的には引き
抜かれている。
According to the conventional control cell system,
The control cells are provided with low enrichment fuel bundles, which are consistently labeled C2 in FIG. A cross-shaped control rod separating the four low-enrichment bundles C2 in each control cell serves as a control rod for the reactor. Control rods attached to non-control cells are typically withdrawn during operation.

【0019】図3を参照するとわかるように、非コント
ロール・セルに高濃縮度燃料バンドル(H)と中濃縮度
燃料バンドル(M)とが混在している従来の炉心では、
非コントロール・セル内の相当数の高濃縮度バンドルが
スペクトル・ミスマッチを経験する。このように、図3
でわかるように、例えば(横軸,縦軸)がそれぞれ(1
2,14)である位置では、高濃縮度バンドルは、4辺
すべてをより低い濃縮度のバンドル(L)及び(M)に
よって取り巻かれており、従って、この高濃縮度バンド
ルの4つの辺又は縁の各々に沿って位置している燃料棒
は、スペクトル・ミスマッチを蒙る。同様に、(13,
15)に位置している高濃縮度バンドルも、その4つの
辺においてスペクトル・ミスマッチを蒙る。又、図3に
示した以外の高濃縮度バンドルも同様に、4つの辺すべ
てにおいてスペクトル・ミスマッチを蒙る。従って、こ
れらの高濃縮度バンドルにおいては、出力ピーク化問題
が起こる。
As can be seen with reference to FIG. 3, in a conventional core in which a high-enrichment fuel bundle (H) and a medium-enrichment fuel bundle (M) are mixed in a non-control cell,
A significant number of high-enrichment bundles in non-control cells experience spectral mismatch. Thus, FIG.
As can be seen, for example, (horizontal axis, vertical axis)
2,14), the high-enrichment bundle is surrounded on all four sides by lower-enrichment bundles (L) and (M), and thus the four sides or Fuel rods located along each of the edges suffer from spectral mismatch. Similarly, (13,
The highly enriched bundle located at 15) also suffers spectral mismatch on its four sides. Similarly, high enrichment bundles other than those shown in FIG. 3 suffer spectral mismatches on all four sides. Therefore, in these high enrichment bundles, the problem of power peaking occurs.

【0020】次いで図4を参照すると、本発明による炉
心構成が示されている。同図でわかるように、コントロ
ール・セルには低濃縮度バンドルが配設されており、非
コントロール・セルには、周辺のセルを除き、すべて高
濃縮度バンドルが配設されている。後者は、高濃縮度/
低ガドリニウム型又は高濃縮度/高ガドリニウム型のい
ずれかのバンドルである。番号1を付された周辺バンド
ルはすべて、低濃縮度である。本構成では、低濃縮度バ
ンドルに辺縁で隣接しているそれらの位置の故に、スペ
クトル・ミスマッチを蒙る高濃縮度燃料バンドルの数
は、実質的に減少して、図2に示したものの数の約3分
の1になっている。又、スペクトル・ミスマッチを蒙る
高濃縮度燃料バンドルは、炉心座標系の横軸線と縦軸線
とに沿って、各コントロール・セルの間において明確に
同定される。更に又、特記しておくと、従来構成では高
濃縮度バンドルはしばしば4辺でスペクトル・ミスマッ
チを蒙っていたが、上述の構成を用いると、高濃縮度バ
ンドルの1辺のみしかスペクトル・ミスマッチを蒙らな
い。従って、位置(12,13)、(12,14)、
(13,15)及び(14,15)において、低濃縮度
コントロール・セルのバンドルに隣接した辺上に位置す
る燃料棒は、スペクトル・ミスマッチを蒙り易くなる。
4辺すべてがスペクトル・ミスマッチを蒙るような非コ
ントロール・セル内の高濃縮度燃料バンドルは、一切存
在しない。
Referring now to FIG. 4, a core configuration according to the present invention is shown. As can be seen from the figure, the control cells are provided with low-concentration bundles, and the non-control cells are provided with high-concentration bundles except for peripheral cells. The latter has high enrichment /
Bundles of either low gadolinium type or high enrichment / high gadolinium type. All of the peripheral bundles numbered 1 are of low enrichment. In this configuration, because of their location adjacent to the low enrichment bundle, the number of high enrichment fuel bundles suffering from spectral mismatch is substantially reduced to the number shown in FIG. About one third of the total. Also, highly enriched fuel bundles suffering from spectral mismatch are clearly identified between each control cell along the horizontal and vertical axes of the core coordinate system. Furthermore, it should be noted that in the conventional configuration, the high-enrichment bundle often suffered a spectral mismatch on four sides, but using the above-described configuration, only one side of the high-enrichment bundle had a spectral mismatch. I will not be affected. Therefore, the positions (12, 13), (12, 14),
In (13,15) and (14,15), fuel rods located on the side adjacent to the bundle of low enrichment control cells are susceptible to spectral mismatch.
There are no high-enrichment fuel bundles in non-control cells where all four sides suffer spectral mismatch.

【0021】スペクトル・ミスマッチを蒙る非コントロ
ール・セルの辺が同定されているので、本発明によれ
ば、低濃縮度バンドルに辺縁で隣接した高濃縮度バンド
ル内の燃料棒であって、スペクトル・ミスマッチを蒙る
燃料棒の濃縮度を低下させることができ、同時に、高濃
縮度燃料バンドルの濃縮度レベルは高いレベルに維持し
ておくことができる。このようにして、出力ピーク化の
問題と臨界熱限界の問題との両者を回避し、同時に、燃
料バンドルの濃縮度は高レベルに維持され、この高レベ
ルの濃縮度は、燃料を再配置替えしたり取り替え装荷し
たりせずに、まる2サイクル又はそれ以上のサイクルに
またがる運転を行うのに十分な核分裂性物質インベント
リを初期炉心装荷に対して十分に提供することができ
る。
According to the present invention, the fuel rods in the high enrichment bundle that are marginally adjacent to the low enrichment bundle, since the sides of the non-control cells that are subject to the spectral mismatch have been identified, The enrichment of the fuel rods suffering the mismatch can be reduced, while the enrichment level of the high enrichment fuel bundle can be maintained at a high level; In this way, both the problem of power peaking and the problem of critical thermal limits are avoided, while at the same time the enrichment of the fuel bundle is maintained at a high level, and this high level of enrichment relocates the fuel. Enough fissile material inventory can be provided for the initial core loading to perform operation over two or more cycles without dropping or replacement loading.

【0022】例えば、ある高濃縮度燃料バンドル及びそ
の燃料バンドルの辺縁が、スペクトル・ミスマッチを蒙
る燃料棒を有しているものと同定された場合には、これ
らの燃料棒の燃料濃縮度を低下させることができる。例
えば、その高濃縮度バンドル内に9×9の燃料棒配列が
設けられているときに、より低い濃縮度のバンドルに辺
縁で隣接している燃料棒を3つ1組としてその最初及び
最後の組の濃縮度を低下させることができる。例えば、
このような燃料棒の濃縮度を15%〜20%だけ低下さ
せて、これにより、その辺縁に沿った出力ピーク化問題
を軽減することができる。対称性を維持するために、隣
接する1辺もこれに沿って同様の濃縮度を有する燃料棒
で構成して、燃料バンドルがバンドルの対角線、例えば
図面の左上から右下にかけての対角線に沿って対称にな
るようにする。
For example, if a high enrichment fuel bundle and the periphery of the fuel bundle are identified as having fuel rods subject to spectral mismatch, the fuel enrichment of these fuel rods may be reduced. Can be reduced. For example, when a 9 × 9 rod array is provided in the high enrichment bundle, the first and last fuel rods adjacent to the lower enrichment bundle are grouped in triplicate. Can be reduced. For example,
Such fuel rod enrichment can be reduced by 15% to 20%, thereby reducing the problem of power peaking along its periphery. To maintain symmetry, one adjacent side is also made up of fuel rods with similar enrichment along it so that the fuel bundle runs along the diagonal of the bundle, e.g., from top left to bottom right of the drawing. Make it symmetric.

【0023】代表的な実例として、図6及び図7を参照
する。図6には、典型的な初期炉心における高濃縮度/
高ガドリニウムについての従来の核分裂性物質装荷量が
示されている。特に、燃料棒1、2及び3の装荷量に注
目されたい。図7では、炉心内の同じ位置での高濃縮度
/高ガドリニウム燃料バンドルは、図6に示したものと
は異なる核分裂性物質装荷量を有している。具体的に
は、コントロール・セル内の低濃縮度燃料バンドルに辺
縁で隣接している燃料棒の核分裂性物質装荷量は、こう
しなければ起きたであろうスペクトル・ミスマッチを緩
和するように減少させられている。燃料棒1A、2A及
び3Aの核分裂性物質装荷量を、図6の燃料棒1、2及
び3の装荷量と比較されたい。濃縮度が低下したこれら
の燃料棒1A、2A及び3Aは、スペクトル・ミスマッ
チを減少させ又は排除し、一方、燃料バンドルを、全体
的に高い濃縮度を有するようにして維持すると共に、炉
心内で少なくとも初期運転サイクルとその後の1運転サ
イクルとのための反応度を提供するのに十分な核分裂性
物質インベントリを有するようにして維持する。
As a representative example, reference is made to FIGS. FIG. 6 shows high enrichment /
Conventional fissile material loading for high gadolinium is shown. In particular, pay attention to the loading amounts of the fuel rods 1, 2, and 3. In FIG. 7, the high enrichment / high gadolinium fuel bundle at the same location in the core has a different fissile material loading than that shown in FIG. Specifically, the fissile material loading of the fuel rods marginally adjacent to the low-enrichment fuel bundle in the control cell will reduce the spectral mismatch that would otherwise have occurred. Has been reduced. Compare the fissile material loading of fuel rods 1A, 2A and 3A with the loading of fuel rods 1, 2 and 3 in FIG. These reduced enriched fuel rods 1A, 2A and 3A reduce or eliminate spectral mismatches, while maintaining the fuel bundle as having an overall high enrichment, while maintaining the fuel bundle in the core. Maintain and maintain a sufficient fissile material inventory to provide reactivity for at least the initial operating cycle and one subsequent operating cycle.

【0024】現時点で最も実用的で好適な実施例である
と考えられる事柄と関連させて本発明を記載してきた
が、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるもの
ではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される種
々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解された
い。
Although the present invention has been described in connection with what is considered to be the most practical and preferred embodiment at the present time, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, but It is to be understood that the above covers all modifications and equivalents encompassed by the scope of the claims.

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

【図1】図1(A)〜図1(C)は、多数のサイクルに
わたって運転される原子炉の概略図である。
1A to 1C are schematic diagrams of a nuclear reactor operating over a number of cycles.

【図2】原子炉炉心の4分の1を表す概略図であって、
従来の炉心装荷設計による燃料バンドル装荷を示す図で
ある。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a quarter of a reactor core,
FIG. 3 is a diagram showing fuel bundle loading by a conventional core loading design.

【図3】図2に示す炉心の一部の概略図であって、図2
の燃料バンドルの間のスペクトル・ミスマッチを示す図
である。
FIG. 3 is a schematic view of a part of the core shown in FIG. 2;
FIG. 4 shows a spectral mismatch between the fuel bundles of FIG.

【図4】図2と同様の図であって、本発明に従って構成
されている炉心を示す図である。
FIG. 4 is a view similar to FIG. 2, showing a core constructed in accordance with the present invention.

【図5】図3と同様の図であって、図4の炉心の一部を
示す図である。
5 is a view similar to FIG. 3, but showing a part of the core of FIG. 4;

【図6】従来の燃料バンドルについて、燃料バンドルの
核分裂性物質装荷量を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a fissile material loading amount of a fuel bundle for a conventional fuel bundle.

【図7】スペクトル・ミスマッチを回避する本発明の燃
料バンドルについて、燃料バンドルの核分裂性物質装荷
量を示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing fissile material loading of a fuel bundle for a fuel bundle of the present invention that avoids spectral mismatch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 原子炉 12 燃料バンドル 14 原子炉容器 16 ヘッド Reference Signs List 10 reactor 12 fuel bundle 14 reactor vessel 16 head

フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・ジョセフ・ピータース アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、ハンプシャイア、3440番 (72)発明者 ラッセル・モーガン・ファウセット アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミントン、ホリングスワース・ドラ イブ、609番 (72)発明者 ジェラルド・ディーン・クヴァール,ジュ ニア アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ノゼ、ザ・ウッズ・ドライブ,アパー トメント183、4300番 (72)発明者 ローレンス・リー・チー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、フレ モント、ロス・ピノス・プレース、691番Continued on the front page (72) Inventor Stephen Joseph Peters United States, North Carolina, Wilmington, Hampshire, No. 3440 (72) Inventor Russell Morgan Fawset, United States of America, Wilmington, North Carolina Hollingsworth Drive, No. 609 (72) Inventor Gerald Dean Kvar, Jr. United States, California, San Jose, The Woods Drive, Apartment 183, No. 4300 (72) Inventor Lawrence Lee Chi, Los Pinos Place, Fremont, California, United States, number 691

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の核燃料サイクルを有している原子
炉炉心に燃料を供給する方法であって、 初期サイクルの末期に核燃料を取り替え装荷せずに前記
初期サイクルを超える期間にわたり前記原子炉炉心を運
転するのを支援するように、初期炉心燃料装荷に関わる
燃料バンドルの濃縮度を平均して高める工程を備えた原
子炉炉心に燃料を供給する方法。
1. A method for supplying fuel to a reactor core having a plurality of nuclear fuel cycles, the reactor core being replaced for a period beyond the initial cycle without replacing nuclear fuel at the end of the initial cycle. Supplying fuel to a nuclear reactor core comprising: averaging and increasing the enrichment of fuel bundles associated with initial core fuel loading to assist in operating the reactor core.
【請求項2】 前記初期サイクルの末期に前記燃料バン
ドルを再配置替えせずに、前記炉心内の前記燃料バンド
ルを維持する工程を含んでいる請求項1に記載の原子炉
炉心に燃料を供給する方法。
2. Fueling the reactor core of claim 1 including maintaining the fuel bundles in the core without relocating the fuel bundles at the end of the initial cycle. how to.
【請求項3】 前記初期サイクルに続く1サイクルの末
期に取り替え装荷用燃料バンドルを供給する工程を含ん
でいる請求項2に記載の原子炉炉心に燃料を供給する方
法。
3. The method of claim 2, further comprising the step of providing a replacement fuel bundle at the end of one cycle following the initial cycle.
【請求項4】 前記炉心に複数のコントロール・セルを
設ける工程と、該コントロール・セルと前記炉心の周囲
との両者に第1の平均濃縮度を備えた燃料を有している
第1の燃料バンドルを設ける工程と、前記炉心の残部に
第2の平均濃縮度を有している第2の燃料バンドルを設
ける工程とを含んでおり、前記第2の燃料バンドルは、
前記第1の燃料バンドルの平均濃縮度よりも高い平均濃
縮度を有している請求項1に記載の原子炉炉心に燃料を
供給する方法。
4. A method for providing a plurality of control cells in the core, the first fuel comprising a fuel having a first average enrichment in both the control cells and the periphery of the core. Providing a bundle and providing a second fuel bundle having a second average enrichment to the remainder of the core, wherein the second fuel bundle comprises:
The method of providing fuel to a nuclear reactor core according to claim 1, wherein the reactor core has an average enrichment higher than an average enrichment of the first fuel bundle.
【請求項5】 沸騰水型原子炉で実施される請求項1に
記載の原子炉炉心に燃料を供給する方法。
5. The method for supplying fuel to a nuclear reactor core according to claim 1, which is performed in a boiling water reactor.
【請求項6】 加圧水型原子炉で実施される請求項1に
記載の原子炉炉心に燃料を供給する方法。
6. The method of claim 1, wherein the method is performed in a pressurized water reactor.
【請求項7】 複数の核燃料バンドルを有している原子
炉炉心に燃料を供給する方法であって、 前記原子炉の炉心内に、コントロール・セルと非コント
ロール・セルとから成るパターンを、前記コントロール
・セルが少なくとも1つの非コントロール・セルにより
互いに離隔されるようにして形成する工程と、 前記コントロール・セル内に全体的に低い濃縮度の燃料
バンドルを設ける工程と、 前記非コントロール・セル内の燃料バンドルの間のスペ
クトル・ミスマッチを実質的に回避するために、前記非
コントロール・セル内に全体的に高い濃縮度の燃料バン
ドルを設ける工程と、 非コントロール・セル内の高い濃縮度のバンドルの1辺
のみが、コントロール・セル内の低い濃縮度の燃料バン
ドルの辺と隣接して位置するように、前記炉心内にコン
トロール・セルと非コントロール・セルとを隣接して配
置する工程とを備えた原子炉炉心に燃料を供給する方
法。
7. A method for supplying fuel to a reactor core having a plurality of nuclear fuel bundles, comprising: forming a pattern comprising a control cell and a non-control cell in the reactor core. Forming control cells spaced apart from each other by at least one non-control cell; providing an overall low enrichment fuel bundle in the control cell; Providing an overall high enrichment fuel bundle in said non-control cell to substantially avoid spectral mismatch between said fuel bundles; and a high enrichment bundle in said non-control cell. So that only one side of the core is adjacent to the side of the low enrichment fuel bundle in the control cell. The method for supplying fuel to the reactor core that includes a step of arranging adjacent a control cell and non-control cells.
【請求項8】 コントロール・セル内の各々の低い濃縮
度の燃料バンドルの2辺のみが、隣接した非コントロー
ル・セル内の高い濃縮度の燃料バンドルのそれぞれの辺
と隣接して位置するように、前記炉心内にコントロール
・セルと非コントロール・セルとを隣接して配置する工
程を含んでいる請求項7に記載の原子炉炉心に燃料を供
給する方法。
8. The method of claim 1, wherein only two sides of each low enrichment fuel bundle in the control cell are positioned adjacent to each side of the high enrichment fuel bundle in the adjacent non-control cell. The method of claim 7 including the step of positioning a control cell and a non-control cell adjacent to each other in the core.
【請求項9】 各々の燃料バンドルは、方形マトリクス
状の燃料棒配列を有しており、隣接したコントロール・
セル内の低い濃縮度の燃料バンドルの1辺に隣接してい
る非コントロール・セル内の各々の高い濃縮度の燃料バ
ンドルの第1の辺に沿った少なくともいくつかの燃料棒
の濃縮度を、前記非コントロール・セル内の前記高い濃
縮度の燃料バンドルの対向する辺に沿った燃料棒の濃縮
度に比較して低減させて、スペクトル・ミスマッチに起
因する前記第1の辺に沿った前記燃料棒の出力ピーク化
を最小化する請求項1に記載の原子炉炉心に燃料を供給
する方法。
9. Each fuel bundle has an array of fuel rods in the form of a square matrix, and adjacent fuel cells.
Enrichment of at least some of the fuel rods along a first side of each high enrichment fuel bundle in a non-control cell adjacent to one side of the low enrichment fuel bundle in the cell; The fuel along the first side due to a spectral mismatch due to a reduction in fuel rod enrichment along opposite sides of the high enrichment fuel bundle in the non-control cell. The method of claim 1 wherein rod peaking is minimized.
【請求項10】 前記高い濃縮度の燃料バンドル内のい
くつかの燃料棒に、互いに異なる燃料棒濃縮度を提供す
る工程と、前記高い濃縮度の燃料バンドルが該燃料バン
ドルの対角線について対称になるように、前記燃料棒の
濃縮度を高める工程とを含んでいる請求項9に記載の原
子炉炉心に燃料を供給する方法。
10. A method for providing different fuel rod enrichments to several fuel rods in the high enrichment fuel bundle, wherein the high enrichment fuel bundle is symmetric about a diagonal of the fuel bundle. And increasing the enrichment of the fuel rods.
【請求項11】 前記原子炉炉心は、複数の核燃料サイ
クルを有しており、初期サイクルの末期に核燃料を取り
替え装荷せずに前記初期サイクルを超える期間にわたり
前記原子炉炉心を運転するのを支援するように、初期炉
心燃料装荷に関わる高い濃縮度の燃料バンドルに平均し
て濃縮度を提供する請求項7に記載の原子炉炉心に燃料
を供給する方法。
11. The reactor core having a plurality of nuclear fuel cycles to assist in operating the nuclear reactor core over the initial cycle without reloading nuclear fuel at the end of the initial cycle. The method of claim 7, wherein the enrichment is provided on average to the high enrichment fuel bundles involved in the initial core fuel loading to provide fuel enrichment.
【請求項12】 沸騰水型原子炉で実施される請求項7
に記載の原子炉炉心に燃料を供給する方法。
12. The method according to claim 7, which is performed in a boiling water reactor.
A method for supplying fuel to a nuclear reactor core according to the above.
【請求項13】 加圧水型原子炉で実施される請求項7
に記載の原子炉炉心に燃料を供給する方法。
13. The pressurized water nuclear reactor of claim 7.
A method for supplying fuel to a nuclear reactor core according to the above.
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