JPS5814080A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPS5814080A JPS5814080A JP56112179A JP11217981A JPS5814080A JP S5814080 A JPS5814080 A JP S5814080A JP 56112179 A JP56112179 A JP 56112179A JP 11217981 A JP11217981 A JP 11217981A JP S5814080 A JPS5814080 A JP S5814080A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- cross
- aggregate
- fuel assembly
- sectional area
- 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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Classifications
-
- 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
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、原子炉燃料集合体に関するものである。
従来の沸騰水型原子炉の燃料集合体の例を第１図に示す
。沸騰水型原子炉では燃料集合体のチャンネルボックス
外部に制御棒や中性子検出器計装管を配しており、その
だめ燃料集合体の間隔は、それらの装置が挿入されるだ
け広げられ、冷却水で満たされている。このため燃料集
合体周辺部の燃料棒は、燃料集合体中心部の燃料棒に比
べて、水対ウラン比が大きくなる。その結果、燃料集合
体周辺部と中心部間に次に示す核的非均質効果が生じる
。
。沸騰水型原子炉では燃料集合体のチャンネルボックス
外部に制御棒や中性子検出器計装管を配しており、その
だめ燃料集合体の間隔は、それらの装置が挿入されるだ
け広げられ、冷却水で満たされている。このため燃料集
合体周辺部の燃料棒は、燃料集合体中心部の燃料棒に比
べて、水対ウラン比が大きくなる。その結果、燃料集合
体周辺部と中心部間に次に示す核的非均質効果が生じる
。
（１）水対ウラン比が大きい燃料集合体周辺部で中性子
インポータンスが高い。これは周辺部で中性子の熱化が
進むためである。第２図に中性子インポータンス及び集
合体空間依存性を示す。・（２）燃料集合体周辺部の中
性子無限増倍率が中心部より高い。第３図は中性子無限
増倍率と水対ウラン比の関係を示したものである。水対
ウラン比を大きくすると、水による中性子減速効果が有
効になり一般にに０゜は上昇する。しかし水対ウラン比
がある値以上になると、減速効果による中性子無限増倍
率の増加分と、吸収効果による減少分がほぼ等しくなり
中性子無限増倍率が上昇しなくなる。第３図に記したＡ
点、Ｂ点および０点は、それぞれ集合体平均、集合体中
上部および集き体層辺部を示す。集合体周辺部は過減速
領域、集合体中心部は減速不足領域にある。
インポータンスが高い。これは周辺部で中性子の熱化が
進むためである。第２図に中性子インポータンス及び集
合体空間依存性を示す。・（２）燃料集合体周辺部の中
性子無限増倍率が中心部より高い。第３図は中性子無限
増倍率と水対ウラン比の関係を示したものである。水対
ウラン比を大きくすると、水による中性子減速効果が有
効になり一般にに０゜は上昇する。しかし水対ウラン比
がある値以上になると、減速効果による中性子無限増倍
率の増加分と、吸収効果による減少分がほぼ等しくなり
中性子無限増倍率が上昇しなくなる。第３図に記したＡ
点、Ｂ点および０点は、それぞれ集合体平均、集合体中
上部および集き体層辺部を示す。集合体周辺部は過減速
領域、集合体中心部は減速不足領域にある。
（１）及び（２）のため、燃料集合体内の濃縮度分布を
一様にすると、集合体周辺部に配置された燃料棒の出力
が大きくなり、局所出力ビーキング係数の値が高くなる
。これは燃料集合体の熱的余裕を減少させるため問題と
なる。局所出力分布の平坦化を実現させるためには集合
体周辺部のウラン−２３５量を減少すればよい。ウラン
−２３５量を調整するため従来用いられていたのは、濃
縮度分布（集合体周辺部の燃料ペレット濃縮度を中心部
のそれより低くすること）による方法である。しかしこ
の方法は、次の点では有効でない。
一様にすると、集合体周辺部に配置された燃料棒の出力
が大きくなり、局所出力ビーキング係数の値が高くなる
。これは燃料集合体の熱的余裕を減少させるため問題と
なる。局所出力分布の平坦化を実現させるためには集合
体周辺部のウラン−２３５量を減少すればよい。ウラン
−２３５量を調整するため従来用いられていたのは、濃
縮度分布（集合体周辺部の燃料ペレット濃縮度を中心部
のそれより低くすること）による方法である。しかしこ
の方法は、次の点では有効でない。
（３）中性子インポータンスの高い燃料集合体周辺部に
ペレット濃縮度の低い燃料棒を配置するため、燃料集合
体平均の中性子無限増倍率が低下する。
ペレット濃縮度の低い燃料棒を配置するため、燃料集合
体平均の中性子無限増倍率が低下する。
（４）集合体平均濃縮度以上の濃縮度を有する燃料ペレ
ットが必要となる。これは、ペレット最高濃縮度に制限
がある場合、集合体平均濃縮度を低下させることになり
、喉り出し燃焼変を低下させる。
ットが必要となる。これは、ペレット最高濃縮度に制限
がある場合、集合体平均濃縮度を低下させることになり
、喉り出し燃焼変を低下させる。
本発明の目的は、燃料集合体の核的非均質性を有効に利
用することで、ウラン−２３５の燃焼を効果的に行わせ
、上記の欠点をなくした燃料集合体を提供することにあ
る。
用することで、ウラン−２３５の燃焼を効果的に行わせ
、上記の欠点をなくした燃料集合体を提供することにあ
る。
燃料集合体周辺部（集合体最外層の燃料棒）と中心部（
周辺部以外の燃料棒）の平均濃縮度の比をパラメータと
して、中性子無限増倍率及び周辺部出力比（集合体周辺
部燃料棒１本あたりの平均出力的燃料棒平均出力の比）
の変化を第４図、第５図に示す。従来より濃縮度分布を
平坦にすると、中性子無限増倍率が上昇する一方、周辺
部出力比が増加し、局所出力ビーキング係数が増大する
。
周辺部以外の燃料棒）の平均濃縮度の比をパラメータと
して、中性子無限増倍率及び周辺部出力比（集合体周辺
部燃料棒１本あたりの平均出力的燃料棒平均出力の比）
の変化を第４図、第５図に示す。従来より濃縮度分布を
平坦にすると、中性子無限増倍率が上昇する一方、周辺
部出力比が増加し、局所出力ビーキング係数が増大する
。
また集合体周辺部の濃縮度を高くしだため、中性子平均
エネルギーが上昇し、制御棒価値の低下・負の出力係数
の増大という問題が生じる。これらの間頌点は、単位燃
料棒格子の冷却材流路断面積と燃料ペレット断面積の比
（以下単位格子水対ペレット断面積比と略記する）の平
均値を集合体周辺部と中心部で変化させることで中性子
無限増倍率を下げることなく解決できる。集合体周辺部
の単位格子水対ペレット断面積比を集合体中心部より大
きくすると、周辺部のウラン−２３５量が中心部より減
少することで、周辺部出力比が減少し、局所出力ビーキ
ング係数が低減できる。第６図にその結果を示す。
エネルギーが上昇し、制御棒価値の低下・負の出力係数
の増大という問題が生じる。これらの間頌点は、単位燃
料棒格子の冷却材流路断面積と燃料ペレット断面積の比
（以下単位格子水対ペレット断面積比と略記する）の平
均値を集合体周辺部と中心部で変化させることで中性子
無限増倍率を下げることなく解決できる。集合体周辺部
の単位格子水対ペレット断面積比を集合体中心部より大
きくすると、周辺部のウラン−２３５量が中心部より減
少することで、周辺部出力比が減少し、局所出力ビーキ
ング係数が低減できる。第６図にその結果を示す。
一方、集合体周辺部の単位格子水封ペレット断面積比を
集合体中心部より大きくすると、中性子無限増倍率は次
のような変化をする。まず集合体周辺部では、水対ウラ
ン比が増加することで第３図から分かるように中性子無
限増倍率が低下する。
集合体中心部より大きくすると、中性子無限増倍率は次
のような変化をする。まず集合体周辺部では、水対ウラ
ン比が増加することで第３図から分かるように中性子無
限増倍率が低下する。
しかし集合体周辺部で熱化された中性子が集合体中心部
の中性子エネルギーを低下させるため、集合体中心部の
中性子無限増倍率は上昇する。その結果、燃料集合体全
体として中性子無限増倍率の低下はわずかとなる。また
集合体周辺部の単位格子水対ペレット断面積比を中心部
より小さくすることで、集合体平均の水対ウラン比が増
加するだめ、中性子平均エネルギーが低下し、制御棒価
値の増加及び負の出力係数の減少が実現できる。これは
、高濃縮度燃料を用いる高燃焼度炉心に有効であるばか
りか、従来の炉心においても安定性のよい炉心を実現す
ることができる。
の中性子エネルギーを低下させるため、集合体中心部の
中性子無限増倍率は上昇する。その結果、燃料集合体全
体として中性子無限増倍率の低下はわずかとなる。また
集合体周辺部の単位格子水対ペレット断面積比を中心部
より小さくすることで、集合体平均の水対ウラン比が増
加するだめ、中性子平均エネルギーが低下し、制御棒価
値の増加及び負の出力係数の減少が実現できる。これは
、高濃縮度燃料を用いる高燃焼度炉心に有効であるばか
りか、従来の炉心においても安定性のよい炉心を実現す
ることができる。
以上の方法で得られた燃料集合体は、燃料集合体平均濃
縮度を上昇させることも、局所出力ビーキング係数を増
大させることもなく、炉心装荷燃料を減少させることが
できる。その結果、必要天然ウラン量・作業分離単位及
び再処理量の減少が実現できる。単位格子水対ペレット
断面積比を大きくする方法としては、次の２つがある。
縮度を上昇させることも、局所出力ビーキング係数を増
大させることもなく、炉心装荷燃料を減少させることが
できる。その結果、必要天然ウラン量・作業分離単位及
び再処理量の減少が実現できる。単位格子水対ペレット
断面積比を大きくする方法としては、次の２つがある。
（５）燃料棒内に充填するペレットを中空ペレットにす
る。
る。
（６）燃料棒を細くする（燃料棒内のペレット直径が小
さくなる）。
さくなる）。
一般にこれら２つの方法を組み合わせてもよい。
以下本発明を実施例によって詳しく説明する。
実施例１
本実施例は、従来の燃料集合体に本発明を適用したもの
である。第７図は従来の８×８燃料燃料体の横断面であ
る。■は燃料棒、２はチャンネルボックス、３は冷却材
領域、４は制御環、１１は水ロッドである。燃料棒のと
ころに示されている数字６．７．８．９および１０は濃
縮度の異なる燃料棒を示し、第１表に６から１０までに
濃縮度を示す。
である。第７図は従来の８×８燃料燃料体の横断面であ
る。■は燃料棒、２はチャンネルボックス、３は冷却材
領域、４は制御環、１１は水ロッドである。燃料棒のと
ころに示されている数字６．７．８．９および１０は濃
縮度の異なる燃料棒を示し、第１表に６から１０までに
濃縮度を示す。
第１表
一方、第８図は本実施例の燃料集合体の横断面を示して
いる。燃料棒としては１２〜１７で示される種類のもの
が使用される。各燃料棒の濃縮度及びペレット直径を第
２表に示す。この集合体の濃縮度は従来例の集合体中心
部の濃縮度を０．９倍に、また、集合体平均濃縮度は従
来値と等しくなるように決められたものである。また集
合体周辺部の燃料棒１４．１５．１６の燃料棒直径を中
心部の燃料棒１２．１３．１７より５％細くシ（ペレッ
ト直径も５％細くなる）集合体周辺部の単位格子水対ペ
レット断面積比を集合体中心部より２１％大きくした。
いる。燃料棒としては１２〜１７で示される種類のもの
が使用される。各燃料棒の濃縮度及びペレット直径を第
２表に示す。この集合体の濃縮度は従来例の集合体中心
部の濃縮度を０．９倍に、また、集合体平均濃縮度は従
来値と等しくなるように決められたものである。また集
合体周辺部の燃料棒１４．１５．１６の燃料棒直径を中
心部の燃料棒１２．１３．１７より５％細くシ（ペレッ
ト直径も５％細くなる）集合体周辺部の単位格子水対ペ
レット断面積比を集合体中心部より２１％大きくした。
第３表に本実施例による燃料集合体周辺部と中心部の平
均濃縮度と単位格子水対ペレット断面積比をそれぞれ従
来値と比較して示す。
均濃縮度と単位格子水対ペレット断面積比をそれぞれ従
来値と比較して示す。
第２表
第３表
その結果、局所出力ビーキングは従来と等しく、しかも
峨り出し燃焼度を約５係高めることができる。第４表に
本実施例の単位出力あたりのウラン装荷量、必要天然ウ
ラン量、分離作業単位、制御棒価値、ボイド係数を従来
値を１とした時の値で示す。
峨り出し燃焼度を約５係高めることができる。第４表に
本実施例の単位出力あたりのウラン装荷量、必要天然ウ
ラン量、分離作業単位、制御棒価値、ボイド係数を従来
値を１とした時の値で示す。
実施例２
本実施例は、本発明を燃料集合体平均濃縮度約５％重量
％の高燃焼度炉心用燃料集合体に適用したものである。
％の高燃焼度炉心用燃料集合体に適用したものである。
使用ペレット最大濃縮度の制限を５．５重量％とした燃
料集合体の場合、第５表に示す濃縮度分布により集合体
平均濃縮度が５．１ｗ／。
料集合体の場合、第５表に示す濃縮度分布により集合体
平均濃縮度が５．１ｗ／。
となる。
第５表
一方、本実施例では、全ての燃料棒濃縮度を５．１重量
％とし、集合体周辺部の燃料棒直径を中心部のそれより
６％細くシ（ペレット直径も６％細くなる）集合体周辺
部の単位格子水対ペレット断面積比を集合体中心部より
２５係大きくした。
％とし、集合体周辺部の燃料棒直径を中心部のそれより
６％細くシ（ペレット直径も６％細くなる）集合体周辺
部の単位格子水対ペレット断面積比を集合体中心部より
２５係大きくした。
この結果、燃料集合体局所出力ビーキング係数を悪化さ
せることなく、集合体出力を第５表の場合と同様にでき
、単位出力あたりの必要天然ウラン（１０） 量・装荷ウラン量・分離作業単位をそれぞれ約２係（第
５表の濃縮度分布のある場合と比較して）減少できる。
せることなく、集合体出力を第５表の場合と同様にでき
、単位出力あたりの必要天然ウラン（１０） 量・装荷ウラン量・分離作業単位をそれぞれ約２係（第
５表の濃縮度分布のある場合と比較して）減少できる。
以上より本発明を用いれば、使用するペレット濃縮度が
１種類でも局所出力ビーキング係数を従来値と同様にで
き、ることが０分かるわ−・したがって使用ペレット最
高濃縮度に制限がある場合、本発明により集合体平均濃
縮度を最大にできる。本実施例で全ての燃料棒濃縮度を
制限値である５、５重量係とした場合、取り出し燃焼度
を約３０Ｗｄ／ａｔ延長させることができる。これはサ
イクル期間で約２ケ月の延長になる。第６表に単位出力
あたりのウラン装荷量、必要天然ウラン量、分離作業単
位を第５表の濃縮度分布のある集合体を１とした時の値
で示す。
１種類でも局所出力ビーキング係数を従来値と同様にで
き、ることが０分かるわ−・したがって使用ペレット最
高濃縮度に制限がある場合、本発明により集合体平均濃
縮度を最大にできる。本実施例で全ての燃料棒濃縮度を
制限値である５、５重量係とした場合、取り出し燃焼度
を約３０Ｗｄ／ａｔ延長させることができる。これはサ
イクル期間で約２ケ月の延長になる。第６表に単位出力
あたりのウラン装荷量、必要天然ウラン量、分離作業単
位を第５表の濃縮度分布のある集合体を１とした時の値
で示す。
第６表
（１１）
以上説明したように、集合体周辺部の単位格子水対ペレ
ット断面積比の平均値を中心部のそれより大きくすると
いう簡単な方法が集ば体の核的非均質性を有効に利用す
ることを可能にした。その結果、燃料集合体平均濃縮度
及び局所出力ビーキング係数が従来と同じままで省ウラ
ン資源を可能にした。壕だウラン装荷量の減少から再処
理量の低減も可能となった。
ット断面積比の平均値を中心部のそれより大きくすると
いう簡単な方法が集ば体の核的非均質性を有効に利用す
ることを可能にした。その結果、燃料集合体平均濃縮度
及び局所出力ビーキング係数が従来と同じままで省ウラ
ン資源を可能にした。壕だウラン装荷量の減少から再処
理量の低減も可能となった。
第１図は従来の燃料集合体の水平断面図、第２図は中性
子インポータンスの集合体空間依存性説明図、第３図は
水対ウラン比と中性子無限増倍率の関係説明図、第４図
、第５図はそれぞれ集合体中心部と周辺部の平均濃縮度
の比と中性子無限増倍率・集合体周辺部出力比の関係説
明図、第６図は集合体周辺部と中心部の単位格子水内ペ
レット断面積比の違いが集ば体層辺部出力比に及ぼす効
果の説明図、第７図は従来型燃料集合体の水平断面図、
第８図は本発明の燃料集合体の実施例水平断面図である
。 （１２） 断面図である。 １２．１３．１４．１５．１６・・・燃料棒、１７・・
・（１３） ＄２区 ＋ｒ＞ネｒｂ！’ｙｎｒＲ’ｌｈ＼’＞ｔｈ ５’Ｅ
ｆ＆ （’ｍ）第３目 Ｈ／ｕ（卸対比ジ 第４．図 ￥５ 口 ＄乙 口
子インポータンスの集合体空間依存性説明図、第３図は
水対ウラン比と中性子無限増倍率の関係説明図、第４図
、第５図はそれぞれ集合体中心部と周辺部の平均濃縮度
の比と中性子無限増倍率・集合体周辺部出力比の関係説
明図、第６図は集合体周辺部と中心部の単位格子水内ペ
レット断面積比の違いが集ば体層辺部出力比に及ぼす効
果の説明図、第７図は従来型燃料集合体の水平断面図、
第８図は本発明の燃料集合体の実施例水平断面図である
。 （１２） 断面図である。 １２．１３．１４．１５．１６・・・燃料棒、１７・・
・（１３） ＄２区 ＋ｒ＞ネｒｂ！’ｙｎｒＲ’ｌｈ＼’＞ｔｈ ５’Ｅ
ｆ＆ （’ｍ）第３目 Ｈ／ｕ（卸対比ジ 第４．図 ￥５ 口 ＄乙 口
Claims (1)
- １、格子状に配置された多数の燃料棒を有し、軽水を冷
却材とする原子炉の炉心部に装荷される燃料集合体にお
いて、燃料集合体の軸方向に垂直な平面で切った断面に
おける水ロッドなどの燃料棒以外のロッドを除いた単位
燃料棒格子で燃料集合体最外層の燃料棒冷却材流路面積
の燃料ペレット断面積に幻する比の平柳値をそれ以外の
燃料棒の冷却材流路断面積の燃料ペレット断面積に灼す
る比の平均値より太きく形成したことを特徴とするズ１
根オ吋ぜい４１４ヰを
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112179A JPS5814080A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 燃料集合体 |
| EP82104077A EP0065697B1 (en) | 1981-05-15 | 1982-05-11 | Fuel assembly |
| DE8282104077T DE3266144D1 (en) | 1981-05-15 | 1982-05-11 | Fuel assembly |
| US06/635,927 US4689195A (en) | 1981-05-15 | 1984-07-30 | Fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112179A JPS5814080A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814080A true JPS5814080A (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=14580223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56112179A Pending JPS5814080A (ja) | 1981-05-15 | 1981-07-20 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814080A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63252289A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-19 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
| US5383229A (en) * | 1992-01-08 | 1995-01-17 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly and reactor core |
| US9780510B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-10-03 | Intel Corporation | Socket contact techniques and configurations |
-
1981
- 1981-07-20 JP JP56112179A patent/JPS5814080A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63252289A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-19 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
| US5383229A (en) * | 1992-01-08 | 1995-01-17 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly and reactor core |
| US9780510B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-10-03 | Intel Corporation | Socket contact techniques and configurations |
| US10205292B2 (en) | 2014-09-26 | 2019-02-12 | Intel Corporation | Socket contact techniques and configurations |
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