JPS58182585A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPS58182585A JPS58182585A JP57065127A JP6512782A JPS58182585A JP S58182585 A JPS58182585 A JP S58182585A JP 57065127 A JP57065127 A JP 57065127A JP 6512782 A JP6512782 A JP 6512782A JP S58182585 A JPS58182585 A JP S58182585A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- fuel assembly
- reactivity
- fuel
- present
- 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.)
- Granted
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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)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、燃料集合体に係り、特に燃料経済性を向上す
ることのできる燃料集合体に関する。
ることのできる燃料集合体に関する。
一般に、炉心平均の反応度ｉは、
なる式により近似することができる。
ここでｋ（ｒ）は炉心内の位置ｒにおける反応度を示し
ており、またＰ （ｒ）は炉心内の位置ｒにおける出力
を示している。
ており、またＰ （ｒ）は炉心内の位置ｒにおける出力
を示している。
従って、たとえば炉心平均濃縮度が同一の場合に、炉心
平均反応度ｉを大きくし、それに伴って燃料経済性を向
上させるためには、出力Ｐ （ｒ）の大きい領域の反応
度ｋ（ｒ）を大きくすれシよいことがわかる。
平均反応度ｉを大きくし、それに伴って燃料経済性を向
上させるためには、出力Ｐ （ｒ）の大きい領域の反応
度ｋ（ｒ）を大きくすれシよいことがわかる。
一方、炉心の出力を、炉心の軸方向についてみると、炉
心の上部および下部の出力は炉心の上面および下面から
の中性子漏洩のために、炉心中央部の出力よりも小さく
なっている。
心の上部および下部の出力は炉心の上面および下面から
の中性子漏洩のために、炉心中央部の出力よりも小さく
なっている。
すなわち、第１図に曲線ａで示すように、炉心の上下方
向に一様な核分裂性物質含有量の分布を有する従来の燃
料集合体を装荷した炉心の軸方向相対出力分布Ｐ （ｘ
）は、裸の円柱形原子炉に対するフェルミ理論を用いる
と、炉心高さをＨ１高さ方向の中心を２＝０とすると、 によって表わすことができ、横軸に相対出力分布を縦軸
に炉心部の高さをとると第２図の曲線すのようになる。
向に一様な核分裂性物質含有量の分布を有する従来の燃
料集合体を装荷した炉心の軸方向相対出力分布Ｐ （ｘ
）は、裸の円柱形原子炉に対するフェルミ理論を用いる
と、炉心高さをＨ１高さ方向の中心を２＝０とすると、 によって表わすことができ、横軸に相対出力分布を縦軸
に炉心部の高さをとると第２図の曲線すのようになる。
そしてこのように、上下方向に一様な核分裂性物質含有
量の分布を有する従来の燃料集合体では、反応度分布ｋ
（ｉ）も一様でありｋ。を定数とするとｋ（ｚ）＝に
・ ・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ ■とあられすことが
できる。
量の分布を有する従来の燃料集合体では、反応度分布ｋ
（ｉ）も一様でありｋ。を定数とするとｋ（ｚ）＝に
・ ・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ ■とあられすことが
できる。
そして式（６）、−を式（１）に代入すると、炉心平均
反応度ｉは、 となる。
反応度ｉは、 となる。
本発明は、かかる炉心平均反応度を高め、燃料経済性の
良い燃料集合体を得るべくなされたもので、燃料集合体
の中央部における核分裂性物質含有量を、上部および下
部の核分裂性物質含有量よりも大きくすることにより、
炉心平均反応度を高め、燃料経済性を向上することので
きる燃料集合体を提供しようとするものである。
良い燃料集合体を得るべくなされたもので、燃料集合体
の中央部における核分裂性物質含有量を、上部および下
部の核分裂性物質含有量よりも大きくすることにより、
炉心平均反応度を高め、燃料経済性を向上することので
きる燃料集合体を提供しようとするものである。
すなわち、本発明は、中央部における核分裂性物質の含
有量を上部および下部における核分裂性物質の含有量よ
りも大きくしたことを特徴とする燃料集合体である。
有量を上部および下部における核分裂性物質の含有量よ
りも大きくしたことを特徴とする燃料集合体である。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明の燃料集４合体は、中央部における核分裂性物質
の含有量を上部および下部における核分裂性物質の含有
量よりも大とされている。
の含有量を上部および下部における核分裂性物質の含有
量よりも大とされている。
第６図は、このような燃料集合体を装荷した炉心の反応
度を示すもので、横軸には反応度が、縦軸（２軸）には
炉心部の高さがとられており、図中に１ は上部および
下部の反応度を、ｋ、は前述した従来の燃料集合体の炉
心平均反応度を、ｋ。
度を示すもので、横軸には反応度が、縦軸（２軸）には
炉心部の高さがとられており、図中に１ は上部および
下部の反応度を、ｋ、は前述した従来の燃料集合体の炉
心平均反応度を、ｋ。
は中央部の反応度を示している。
また、αは、０くαく■であり、ｋ、＝βに、とすると
０くβ〈１である。
０くβ〈１である。
すなわち、
ｋ、＝β・ｋｏ−（、−αＨ）ｋ、＋αＨｋ２”Ｈｋ＠
・・・・・・−の関係を有している。
・・・・・・−の関係を有している。
このような燃料集合体を装荷した炉心の平均反応度警は
、出力分布を（６）式のままであると仮定すると、式（
ＩＩ 、 （Ｖ）を（Ｉ１式に代入して（ロ）式を用い
ることにより、 あるいは と表わすことができる。
、出力分布を（６）式のままであると仮定すると、式（
ＩＩ 、 （Ｖ）を（Ｉ１式に代入して（ロ）式を用い
ることにより、 あるいは と表わすことができる。
ここで
であることを用いると、（ロ）式よりｉはαの単調減少
関数であることが、また一式よりｉはβの単調減少関数
であることがわかる。
関数であることが、また一式よりｉはβの単調減少関数
であることがわかる。
第４図は、横軸にαを、縦軸に【をとり、βをパラメー
タとしたグラフであり、曲線ｅはβ−騒のときを示して
おり、曲線ｄ、ｆはそれぞれβ→１およびβ→０の極限
のときを示′している。
タとしたグラフであり、曲線ｅはβ−騒のときを示して
おり、曲線ｄ、ｆはそれぞれβ→１およびβ→０の極限
のときを示′している。
この図から、α→０、β→０の極限では警→％・ｋ、と
なり、従来に比べて、５７％の反応度利得が得られるこ
とがわかる。 ゛ ・− なお、実際には、本発明の燃料集合体を装荷した炉心の
軸方向出力分布Ｐ （ｉ）は、上下一様反応度を有する
従来の燃料集合体に比べて、炉心上部および下部ではさ
らに低く、また炉心中央部ではさらに顯くなる。
なり、従来に比べて、５７％の反応度利得が得られるこ
とがわかる。 ゛ ・− なお、実際には、本発明の燃料集合体を装荷した炉心の
軸方向出力分布Ｐ （ｉ）は、上下一様反応度を有する
従来の燃料集合体に比べて、炉心上部および下部ではさ
らに低く、また炉心中央部ではさらに顯くなる。
従って、この効果を正しく取り入れるならば、炉心平均
反応度をさらに高くすることができる。
反応度をさらに高くすることができる。
第５図は、本発明の一実施例の燃料集合体を示すもので
、横軸には、ウラン２３５の濃縮度が、縦軸には、炉心
部の＾さがとられている。
、横軸には、ウラン２３５の濃縮度が、縦軸には、炉心
部の＾さがとられている。
なお、炉心部の高さは、燃料集合体を軸方向に２４等分
し、下端を０．上端を２４として表示されている。
し、下端を０．上端を２４として表示されている。
すなわち、第５図に曲線ｇで示す燃料集合体では、ウラ
ン２３５の濃縮度は、高さθ〜２および２３〜２４にお
いて１．３３ ｗｔ％、２〜８および２１〜２３におい
て２．０８ｖｔ％、８〜２１において２．２５ｗｔ％と
されている。
ン２３５の濃縮度は、高さθ〜２および２３〜２４にお
いて１．３３ ｗｔ％、２〜８および２１〜２３におい
て２．０８ｖｔ％、８〜２１において２．２５ｗｔ％と
されている。
この実施例において、ウラン２３５の濃縮度を燃料集合
体の上下方向で非対称にしたのは、沸騰水形原子炉では
、冷却材中に発生するボイド等の分布のために、軸方向
出力分布が、式（川で表わされるコ夛イン分市と大きく
異なり、炉心下方の出力が高く、炉心上方の出力が低い
、いわゆるボトム・ピークとなるためである。
体の上下方向で非対称にしたのは、沸騰水形原子炉では
、冷却材中に発生するボイド等の分布のために、軸方向
出力分布が、式（川で表わされるコ夛イン分市と大きく
異なり、炉心下方の出力が高く、炉心上方の出力が低い
、いわゆるボトム・ピークとなるためである。
すなわち、上下一様の反応度を有する従来の燃料集合体
を装荷した炉心では、サイクル末期のボイド率分布は、
第６図に破線で示す曲線りのようになり、この結果、軸
方向相対出力分布は第６図に破線で示す曲線１のように
ボトム・ピークとなるためである。
を装荷した炉心では、サイクル末期のボイド率分布は、
第６図に破線で示す曲線りのようになり、この結果、軸
方向相対出力分布は第６図に破線で示す曲線１のように
ボトム・ピークとなるためである。
なお、第６図において、横軸には、ボイド率分布および
軸方向相対出力分布がとられており、縦軸には、炉心部
の高さがとられている。
軸方向相対出力分布がとられており、縦軸には、炉心部
の高さがとられている。
また、以上の実施例において、炉心上部および下部と、
炉心中央部とでウラン２３５の濃度差を比較的小とした
のは、炉心の熱的特性の一〇の目安である軸方向出力ビ
ーキング係数を、従来の炉心の値とほぼ同等に保っため
である。
炉心中央部とでウラン２３５の濃度差を比較的小とした
のは、炉心の熱的特性の一〇の目安である軸方向出力ビ
ーキング係数を、従来の炉心の値とほぼ同等に保っため
である。
すなわち、第５図に示す本発明の一実施例の燃料集合体
では、現行の原子炉への適用可能性を考慮しており、反
応度利得はあまり大きくされていない。
では、現行の原子炉への適用可能性を考慮しており、反
応度利得はあまり大きくされていない。
第６図において、実線で示される曲線におよび！は、上
述した実施例の燃料集合体を炉心に装荷した第１サイク
ルのサイクル末期での軸方向出力分布およびボイド率分
布を示している。
述した実施例の燃料集合体を炉心に装荷した第１サイク
ルのサイクル末期での軸方向出力分布およびボイド率分
布を示している。
すなわち、このようにボイド率分布を変化させ、軸方向
出力分布を、炉心上部および下部で低く、炉心中央部で
高くすることによって、サイクル燃焼度は約１１２００
Ｍｖｌ／ｌとなり、第７図に曲線−で示す従来の燃料
集合体に比べて約ｌＯ％の燃焼度利得が得られる。
出力分布を、炉心上部および下部で低く、炉心中央部で
高くすることによって、サイクル燃焼度は約１１２００
Ｍｖｌ／ｌとなり、第７図に曲線−で示す従来の燃料
集合体に比べて約ｌＯ％の燃焼度利得が得られる。
すなわち、第７図は、従来の燃料集合体を示すもので、
燃料集合体全長にわたって濃縮度２．０８ｖｔ％のウラ
ン２３５が収容されており、この燃料集合体を炉心に装
荷した第１−？イクルのサイクル燃焼度は約１０２００
Ｍｖｄ／ｌである。
燃料集合体全長にわたって濃縮度２．０８ｖｔ％のウラ
ン２３５が収容されており、この燃料集合体を炉心に装
荷した第１−？イクルのサイクル燃焼度は約１０２００
Ｍｖｄ／ｌである。
なお、本発明においては、炉心上部および下部において
、ウラン２３５濃縮度が低下しているため、同領域の例
えばガドリニアのような可燃性毒物の含有量を、炉心中
央部の可燃性毒物含有量よりも低くすることができる。
、ウラン２３５濃縮度が低下しているため、同領域の例
えばガドリニアのような可燃性毒物の含有量を、炉心中
央部の可燃性毒物含有量よりも低くすることができる。
すなわち、第７図で示した従来の燃料集合体においては
、可燃性毒物含有量が上下方向に一様であるために、出
力の小さい炉心上部および下部におけるサイクル末期で
の可燃性毒物の残留量が多くなるが第５図に示した本発
明の一実施例の燃料集合体では、炉心上部および下部で
の可燃性毒物含有量を低くすることができるため、サイ
クル末期での可燃性毒物の残留量を少なくすることがで
きる。
、可燃性毒物含有量が上下方向に一様であるために、出
力の小さい炉心上部および下部におけるサイクル末期で
の可燃性毒物の残留量が多くなるが第５図に示した本発
明の一実施例の燃料集合体では、炉心上部および下部で
の可燃性毒物含有量を低くすることができるため、サイ
クル末期での可燃性毒物の残留量を少なくすることがで
きる。
なお、前述の燃焼度利得の中にはこのような可燃性毒物
残留量の減少の効果も含まれている。
残留量の減少の効果も含まれている。
以上述べたように、本発明の燃料集合体によれば、燃料
経済性を従来の燃料集合体に比べ大巾に高めることがで
きる。
経済性を従来の燃料集合体に比べ大巾に高めることがで
きる。
なお、以上述べた実施例では、軸方向出力ビーキング係
数を従来の炉心とほぼ同様とした例について述べたが、
将来バリア型燃料等の開発によって熱的な制限が緩和さ
れた場合には、炉心上部および下部の濃縮度を上述した
実施例よりもさらに低くし炉心中央部の濃縮度をさらに
高くすることが可能であり、その場合にはさらに高い燃
焼度利得が得られる。
数を従来の炉心とほぼ同様とした例について述べたが、
将来バリア型燃料等の開発によって熱的な制限が緩和さ
れた場合には、炉心上部および下部の濃縮度を上述した
実施例よりもさらに低くし炉心中央部の濃縮度をさらに
高くすることが可能であり、その場合にはさらに高い燃
焼度利得が得られる。
また、以上述べた実施例では、炉心上部および下部の反
応度と炉心中央部の反応度との差を持たせるために、ウ
ラン２３５濃縮度の差を用いたが、本発明はかかる実施
例に限定されるものではなく、燃料ペレットの密度の差
あるいはウラン２３５以外の核分裂性物質を用いてよい
ことは勿論である。
応度と炉心中央部の反応度との差を持たせるために、ウ
ラン２３５濃縮度の差を用いたが、本発明はかかる実施
例に限定されるものではなく、燃料ペレットの密度の差
あるいはウラン２３５以外の核分裂性物質を用いてよい
ことは勿論である。
第１図は従来の上下一様の核分裂性物質含有量を有する
燃料集合体を示す図、第２図は第１図に示す燃料集合体
を炉心に装荷した場合の軸方向出力分布を示すグラフ、
第３図は本発明の一実施例の燃料集合体を示す図、第４
図は第６図の燃料集合体を炉心に装荷したときの炉心平
均反、応度ｉを示すグラフ、第５図は本発明の燃料集合
体の他の一実施例を示す図、第６図は、第５図および第
７図の燃料集合体を炉心に装荷した第１サイクルのサイ
クル末期における軸方向出力分布およびボイド率分布を
示すグラフ、第７図は、従来の燃料集合体を示す図であ
る。 代理人弁理士 須 山 佐 − 第５図 ”Ｕ ＊ｍｌ ＜ｕ％＞ 第７図
燃料集合体を示す図、第２図は第１図に示す燃料集合体
を炉心に装荷した場合の軸方向出力分布を示すグラフ、
第３図は本発明の一実施例の燃料集合体を示す図、第４
図は第６図の燃料集合体を炉心に装荷したときの炉心平
均反、応度ｉを示すグラフ、第５図は本発明の燃料集合
体の他の一実施例を示す図、第６図は、第５図および第
７図の燃料集合体を炉心に装荷した第１サイクルのサイ
クル末期における軸方向出力分布およびボイド率分布を
示すグラフ、第７図は、従来の燃料集合体を示す図であ
る。 代理人弁理士 須 山 佐 − 第５図 ”Ｕ ＊ｍｌ ＜ｕ％＞ 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、中央部における核分裂性物質の含有量を上部および
下部における核分裂性物質の含有量よりも大きくしたこ
とを特徴とする燃料集合体。 ２、核分裂性物質は、ウラン２３５であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57065127A JPS58182585A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57065127A JPS58182585A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58182585A true JPS58182585A (ja) | 1983-10-25 |
| JPH0432354B2 JPH0432354B2 (ja) | 1992-05-29 |
Family
ID=13277891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57065127A Granted JPS58182585A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58182585A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226685A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-08 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
| JPS62179688A (ja) * | 1986-02-03 | 1987-08-06 | 株式会社東芝 | 原子炉用燃料集合体 |
| JP2010197654A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Brother Ind Ltd | カートリッジ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5464287A (en) * | 1977-10-31 | 1979-05-23 | Toshiba Corp | Nuclear fuel assembly |
-
1982
- 1982-04-19 JP JP57065127A patent/JPS58182585A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5464287A (en) * | 1977-10-31 | 1979-05-23 | Toshiba Corp | Nuclear fuel assembly |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226685A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-08 | 株式会社東芝 | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 |
| JPS62179688A (ja) * | 1986-02-03 | 1987-08-06 | 株式会社東芝 | 原子炉用燃料集合体 |
| JP2010197654A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Brother Ind Ltd | カートリッジ |
| US8467700B2 (en) | 2009-02-25 | 2013-06-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Configuration for a cartridge usable in an image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0432354B2 (ja) | 1992-05-29 |
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