JPS58186078A - Nuclear fuel element - Google Patents
Nuclear fuel elementInfo
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- JPS58186078A JPS58186078A JP57068670A JP6867082A JPS58186078A JP S58186078 A JPS58186078 A JP S58186078A JP 57068670 A JP57068670 A JP 57068670A JP 6867082 A JP6867082 A JP 6867082A JP S58186078 A JPS58186078 A JP S58186078A
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- 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
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- Glass Compositions (AREA)
- Catalysts (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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は核燃料要素に係り、特に被覆管内に燃料ペレッ
トを積層状に充填し、被覆管の上下端部を夫々端栓で密
封すると共に前記燃料ペレットをこれら両端枠の間にス
プリングによって固定保持させた核燃料要素に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a nuclear fuel element, and more particularly, fuel pellets are filled in a cladding tube in a layered manner, and the upper and lower ends of the cladding tube are sealed with end plugs, respectively, and the fuel pellets are inserted between these end frames. It relates to nuclear fuel elements held fixed by springs between them.
一般に、沸騰水型原子炉に使用されている燃料要素は第
1図に示すようにジルコニウム合金製の被覆管1内に二
酸化ウラン燃料ベレット2を積層状に充填し、被覆管l
の上下両端をそれぞれ上部端栓3および下部端栓4で密
封して構成されている。燃料要素上方には燃料ペレット
2から核分裂反応によって放出された核分裂生成ガスを
留めるだめの空間部(ブレナム部)5が設けられており
、このブレナム部5には燃料移動時に燃料ペレ′ット2
が振動しないように燃料ペレット2を抑圧固定するだめ
のステンレス鋼製のブレナムスプリング6が組み込まれ
ており、ブレナムスプリング6の内側にはゲッターを入
れたステンレス鋼製の円筒形容器7が設けられている。In general, a fuel element used in a boiling water reactor is made by filling a zirconium alloy cladding tube 1 with uranium dioxide fuel pellets 2 in a layered manner, as shown in Figure 1.
The upper and lower ends of the tube are sealed with an upper end plug 3 and a lower end plug 4, respectively. A space (Blenheim part) 5 is provided above the fuel element to hold the fission product gas released from the fuel pellet 2 by the fission reaction.
A stainless steel Blenheim spring 6 is built in to suppress and fix the fuel pellet 2 so that it does not vibrate, and a stainless steel cylindrical container 7 containing a getter is provided inside the Blenheim spring 6. There is.
また燃料ペレット2の形状として第2図に示すようなデ
ィツシュベレット、第3図に示すよう彦チャンファーベ
レットおよび第4図に示すような中空ベレット等が知ら
れている。Further, known shapes of the fuel pellets 2 include a dish pellet as shown in FIG. 2, a Hiko chamfer pellet as shown in FIG. 3, and a hollow pellet as shown in FIG. 4.
このようなベレットを充填した燃料要素が原子炉に装荷
され原子炉が運転されるとベレット内で温度分布が生じ
る。この温度分布では第6図に実線で示すように温度T
がベレット中心部Cで高く表面L1.Ltで低くなる。When a fuel element filled with such a pellet is loaded into a nuclear reactor and the reactor is operated, a temperature distribution occurs within the pellet. In this temperature distribution, the temperature T
is high at the center C of the pellet, and the surface L1. It becomes low at Lt.
また第4図示のような中空ベレットを用いれば温度分布
は第6図中の破線で示すように幾分平坦化されることが
予想されるが、いずれのベレットについても径方向にお
ける発熱分布は軸対称であるとして燃料設計がなされて
いる。Furthermore, if a hollow pellet as shown in Figure 4 is used, it is expected that the temperature distribution will be somewhat flattened as shown by the broken line in Figure 6, but for any of the pellets, the heat distribution in the radial direction is The fuel design is designed to be symmetrical.
しかしながら、集合体内の全ての燃料棒の径方向におけ
る発熱分布が軸対称であるとは考えられない。41!j
lc沸騰水型原子炉の場合には、チャンネルボックスに
よってチャンネル内の流路とバイパス流路とが完全に分
離されており、バイパス流路ではほとんど沸騰していな
いのに対しチャンネル内では高ボイド率の二相流となっ
ておシ、中性子のM化がバイパス流路側でよくチャンネ
ル内側でそれよりも悪くなることが予想される。燃料ベ
レット内の発熱分布は燃料要素を取りまく熱中性子束の
影I#を受けるため、集合体外周部の燃料要素と集合体
内部の燃料要素とにおけるベレット内の発熱分布を比較
すれば、バイパス流路に近い集合体外周部の燃料要素に
おいて、また特に制御棒が挿入されていない場合には制
御位置に近い燃料要素において発熱分布の軸対称からの
歪みが増加するものと考えられる。ベレット内発熱分布
の軸対称性からのずれが大きくなれば局所的なピーク出
力が生じ、その近傍での燃料被覆管の温度が高くなり性
能の劣化をもたらすことが予想される。However, it is unlikely that the radial heat distribution of all fuel rods in the assembly is axially symmetrical. 41! j
In the case of LC boiling water reactors, the flow path within the channel and the bypass flow path are completely separated by a channel box, and while there is almost no boiling in the bypass flow path, there is a high void ratio within the channel. It is expected that M conversion of neutrons will be better on the bypass flow path side and worse on the inside of the channel. The heat distribution within the fuel pellet is affected by the thermal neutron flux I# surrounding the fuel element, so if we compare the heat distribution within the pellet between the fuel elements on the outer periphery of the assembly and the fuel elements inside the assembly, it is possible to determine the bypass flow. It is thought that the distortion from the axial symmetry of the heat generation distribution increases in the fuel elements near the outer periphery of the assembly near the road, and particularly in the fuel elements near the control position when no control rods are inserted. If the deviation of the heat distribution within the pellet from the axis symmetry becomes large, a local peak output will occur, and it is expected that the temperature of the fuel cladding tube in the vicinity will increase, resulting in performance deterioration.
このように、従来の燃料要素ではその発熱分布が軸対称
分布からずれるために前記のような問題を生じる。径方
向の濃縮度を異ならせたベレットとしては、たとえば第
5図に示すように互いに濃縮度が異なる円筒状のベレッ
ト層8,9.10からなるような構造のベレット等も知
られているが、これらは温度分布(第6図)の平坦化を
目的としたものであって、発熱分布の非対称性の改善に
効果を有するものではない。As described above, in conventional fuel elements, the heat generation distribution deviates from the axially symmetrical distribution, resulting in the above-mentioned problems. As examples of pellets with different degrees of concentration in the radial direction, there are also known pellets having a structure consisting of cylindrical pellet layers 8, 9, and 10 with mutually different degrees of concentration, as shown in FIG. These are aimed at flattening the temperature distribution (FIG. 6), and are not effective in improving the asymmetry of the heat generation distribution.
本発明の目的はこのような従来技術の欠点を解消し、ベ
レット内の発熱分布の非対称性を改善して燃料被覆管の
健全性および安全性を高めることのできる核燃料要素を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art and provide a nuclear fuel element that can improve the asymmetry of heat distribution within the pellet and improve the integrity and safety of the fuel cladding. .
すなわち、本発明は被覆管内に積層状に充填された燃料
ベレットを被覆管の上下端部を夫々密封する端栓により
スプリングを介して保持するようになされ、かつチャン
ネルボックス内に配置されて燃料集合体を形成するよう
になされた核燃料要素において、前記各核燃料要素を前
記被覆管の管軸に関して対称でありそして濃縮度が互い
に異なる二つの燃料ベレット部分によって形成し前記チ
ャンネルボックスへの配置時にこれら二つの燃料ペレッ
ト部分がボックス内部および外部の方向に対して任意に
位置決め可能なようになされていることを特徴とする。That is, in the present invention, fuel pellets filled in a layered manner in a cladding tube are held via springs by end plugs that seal the upper and lower ends of the cladding tube, respectively, and are arranged in a channel box to form a fuel assembly. In a nuclear fuel element configured to form a body, each nuclear fuel element is formed by two fuel pellet parts that are symmetrical with respect to the tube axis of the cladding tube and have mutually different enrichments, and when placed in the channel box, these two fuel pellet parts are formed. The present invention is characterized in that the two fuel pellet portions can be arbitrarily positioned in the direction of the inside and outside of the box.
以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below based on the drawings.
第7図は本発明の燃料要素12を収容した燃料被覆管1
1をチャンネルボックス13内に多数配置した状態を模
式的に示す図である。前記燃料要素12の基本的な構造
は第1図に示したものと同様であるが、本実施例におい
てはこの燃料要素12が被覆管llの管軸に対称であっ
てかつ濃縮度が互いに異なる二つの燃料ペレット部分A
およびBによって形成されている。図中、Aは低濃縮度
の燃料ペレット部分を示し、被覆管11がチャンネルボ
ックス13中においてバイパス流路(図示せず)に近い
集合体外周部の位置に配置される場合にはボックス外側
、すなわちバイパス流路に面する側に位置決めして配置
される。一方、BはAに比較してより高濃縮度の燃料ペ
レット部分を示し、前記ベレット部分人の位置決めにと
もなってチャンネルボックス13の内側に面するように
配置される。尚、燃料集合体形成時の前記燃料ベレット
部分A、Bのチャンネルボックス13の内側および外側
方向への位置決めは、これらベレット部分A、Hの被覆
管11への装荷時に被覆管内部に所定の標識を付してお
くことによって容易に行なわれる。FIG. 7 shows a fuel cladding tube 1 containing a fuel element 12 of the present invention.
1 is a diagram schematically showing a state in which a large number of channels 1 are arranged in a channel box 13. FIG. The basic structure of the fuel element 12 is the same as that shown in FIG. Two fuel pellet parts A
and B. In the figure, A indicates a fuel pellet portion with a low enrichment concentration, and when the cladding tube 11 is disposed in the channel box 13 at a position near the bypass flow path (not shown) on the outer periphery of the assembly, the area outside the box, That is, it is positioned and arranged on the side facing the bypass flow path. On the other hand, B indicates a fuel pellet portion having a higher concentration than A, and is arranged so as to face the inside of the channel box 13 according to the positioning of the pellet portion. Note that the positioning of the fuel pellet parts A and B in the inner and outer directions of the channel box 13 when forming the fuel assembly is carried out by placing predetermined marks inside the cladding pipe when loading these pellet parts A and H into the cladding pipe 11. This can be easily done by attaching the following.
このように本実施例においては、各被覆管11の内部に
充填される燃料ベレツ)12を被覆管の管軸に対称でか
つ濃縮度が互いに異なる二つの燃料ベレット部分人およ
びBによって形成し、これらの中、バイパス流路に近い
集合体外周側に配置されて発熱分布に軸方向の歪みを受
けやすい位置の燃料ベレット12については、より低濃
縮度の燃料ベレット部分人がバイパス流路側に面するよ
うに、したがってより高濃縮度の燃料ペレット部分Bが
ボックス内側に面するように取付は方向の位置決めがで
きるようになされているので、これら燃料要素12中に
おける発熱分布の軸方向の歪みが改善されて均一化され
、局所的なピーク出力による被覆管11の損傷を防止す
ることができる。As described above, in this embodiment, the fuel pellets 12 filled inside each cladding tube 11 are formed by two fuel pellet portions B and B that are symmetrical about the tube axis of the cladding tube and have different concentrations, Among these fuel pellets 12, which are located on the outer circumferential side of the assembly near the bypass flow path and are susceptible to axial distortion in the heat distribution, the fuel pellet portion with a lower enrichment concentration faces toward the bypass flow path. Therefore, since the mounting is arranged so that the higher enrichment fuel pellet portion B faces the inside of the box, the axial distortion of the heat distribution in these fuel elements 12 is reduced. It is possible to improve the uniformity and prevent damage to the cladding tube 11 due to local peak power.
尚、第7図の実施例では燃料要素12を互いに対称に配
置された二つの半円柱形のベレットA。In the embodiment shown in FIG. 7, the fuel elements 12 are arranged symmetrically in two semi-cylindrical pellets A.
Bによって形成したが、本発明による核燃料要素はこの
よう表彰状に限らず種々の形態のものとすることができ
る。たとえば、第8図に示すように中空状の円柱ペレッ
トを直径方向に沿って分割しり形状のベレットA、Hに
よって燃料要素12を形成してもよい。Although the nuclear fuel element according to the present invention is formed by B, the nuclear fuel element according to the present invention is not limited to such a certificate, but can be made in various forms. For example, as shown in FIG. 8, the fuel element 12 may be formed by dividing a hollow cylindrical pellet along the diameter direction into brim-shaped pellets A and H.
尚、前記燃料ペレット部分人、Bからなる燃料要素12
を被覆管11中に装荷する際には、たとえば第9図に示
すようにまず一方の半円柱状ベレット人を積層状に充填
し、次いで滑らかな面を有する金属薄板14により押え
その後に他方の半円柱状のベレッ)Bを充填すればよい
。また第8図に示す形状の燃料要素の場合には、押え部
材として滑らかな丸棒15を用いればよい。これら押え
部材としての薄板14および丸棒15はベレットA、H
の装荷完了後に引き抜けばよいが、たとえば前記薄板1
4として中性子経済がよく、融点が高くそして熱伝導率
のよい材質を使用すれば装荷後にこれを除去しなくても
済む。Incidentally, the fuel element 12 consisting of the fuel pellet portion B
When loading the cladding into the cladding tube 11, for example, as shown in FIG. It is sufficient to fill it with a semi-cylindrical beret (B). Further, in the case of a fuel element having the shape shown in FIG. 8, a smooth round bar 15 may be used as the holding member. These thin plates 14 and round bars 15 as holding members are made of pellets A and H.
For example, the thin plate 1 may be pulled out after loading is completed.
4. If a material with good neutron economy, high melting point, and good thermal conductivity is used, there is no need to remove it after loading.
叙上のように本発明による核燃料要素によれば、ベレッ
ト内部の発熱分布の非対称性を改善して局所的なピーク
出力を防止することにより燃料要素および被覆管の健全
性、安全性を高めることができる。As described above, according to the nuclear fuel element according to the present invention, the integrity and safety of the fuel element and cladding can be improved by improving the asymmetry of the heat distribution inside the pellet and preventing local peak output. I can do it.
第1図は被覆管の一部縦断正面図、第2図ないし第5図
は夫々従来の燃料ベレットの形状を示す説明図、第6図
は燃料ベレット内部の温度分布状態を示す説明図、第7
図は本発明実施例を適用し九燃料集合体の模式的な横断
面図、第8図は本発明の別の実施例の概要を示す斜視図
、第9図および第10図は夫々本発明の実施例の組立態
様を示す説明図である。
11・・・被覆管、12・・・燃料ベレット、13・・
・チャ第 7 図
!T:J 8 凶
第 9 図
第 70 図
1Fig. 1 is a partially longitudinal front view of the cladding tube, Figs. 2 to 5 are explanatory diagrams showing the shape of a conventional fuel pellet, respectively, Fig. 6 is an explanatory diagram showing the state of temperature distribution inside the fuel pellet, 7
The figure is a schematic cross-sectional view of nine fuel assemblies to which an embodiment of the present invention is applied, FIG. 8 is a perspective view showing an outline of another embodiment of the present invention, and FIGS. It is an explanatory view showing an assembly mode of an example. 11...Claying tube, 12...Fuel pellet, 13...
・Cha Figure 7! T:J 8 Kyoudai 9 Figure 70 Figure 1
Claims (1)
管の上下端部を夫々密封する端栓によりスプリングを介
して保持するようになされ、かつチャンネルボックス内
に配置されて燃料集合体を形成するようになされた核燃
料要素において、前記各核燃料要素を前記被覆管の管軸
に関して対称でありそして濃縮度が互いに異なる二つの
燃料ベレット部分によって形成し前記チャンネルホック
スへの配置時にこれら二つの燃料ベレット部分がボック
ス内部および外部の方向に対して任意に位置決め可能な
ようになされていることを特徴とする前記核燃料要素。 ・[Claims] 1. The fuel pellets filled in the cladding tube in a layered manner are held via springs by end plugs that seal the upper and lower ends of the cladding tube, respectively, and the fuel pellets are arranged in a channel box. In the nuclear fuel element, each nuclear fuel element is formed by two fuel pellet parts that are symmetrical with respect to the tube axis of the cladding tube and have mutually different enrichments, and each nuclear fuel element is arranged in the channel hock. The above-mentioned nuclear fuel element, characterized in that sometimes these two fuel pellet parts can be arbitrarily positioned with respect to the inside and outside directions of the box.・
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57068670A JPS58186078A (en) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Nuclear fuel element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57068670A JPS58186078A (en) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Nuclear fuel element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58186078A true JPS58186078A (en) | 1983-10-29 |
Family
ID=13380377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57068670A Pending JPS58186078A (en) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Nuclear fuel element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58186078A (en) |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP57068670A patent/JPS58186078A/en active Pending
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