JPS58187891A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
- Publication number
- JPS58187891A JPS58187891A JP57069949A JP6994982A JPS58187891A JP S58187891 A JPS58187891 A JP S58187891A JP 57069949 A JP57069949 A JP 57069949A JP 6994982 A JP6994982 A JP 6994982A JP S58187891 A JPS58187891 A JP S58187891A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- thorium
- fuel assembly
- filled
- rods
- 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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-
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は原子炉、特に沸騰水型原子炉の燃料集合体に係
る。
る。
一般に沸騰水型原子炉の燃料集合体は、第１図に示すよ
うに略正方形断面のチャンネルボックスＢ内に、例えば
８行８列の格子状に燃料棒Ｃを配置して構成されている
。なお、８行８列の配置において、４行５列、５行４列
の位置には水棒Ｗがまた３行３列、４行６列、６行４列
等の位置には可燃性毒物入りの燃料棒Ｇがそれぞれ挿入
されている。而して、沸騰水型原子炉の炉心は、上記の
構成の燃料集合体４体を十字状断面の制御棒の周囲に配
置して成る複数の単位格子によって構成されている。
うに略正方形断面のチャンネルボックスＢ内に、例えば
８行８列の格子状に燃料棒Ｃを配置して構成されている
。なお、８行８列の配置において、４行５列、５行４列
の位置には水棒Ｗがまた３行３列、４行６列、６行４列
等の位置には可燃性毒物入りの燃料棒Ｇがそれぞれ挿入
されている。而して、沸騰水型原子炉の炉心は、上記の
構成の燃料集合体４体を十字状断面の制御棒の周囲に配
置して成る複数の単位格子によって構成されている。
ところで、原子炉の運転中は炉心上部を下部とでは、燃
料履歴を考慮したボイド率（各燃焼度点でのボイド率′
を燃焼度を重みとして平均したボイド率、以トＨｖと呼
ぶ）が異るため、炉心上部、下部の無限増倍率に差があ
り、出力公布が平坦化されず、炉心に装荷された燃料が
均・−に燃焼しない傾向が強い。このようなことは、濃
縮ウラン燃料の効率的使用の面から好ましくないばかり
でなく、燃料健全性維持の点でも問題である。
料履歴を考慮したボイド率（各燃焼度点でのボイド率′
を燃焼度を重みとして平均したボイド率、以トＨｖと呼
ぶ）が異るため、炉心上部、下部の無限増倍率に差があ
り、出力公布が平坦化されず、炉心に装荷された燃料が
均・−に燃焼しない傾向が強い。このようなことは、濃
縮ウラン燃料の効率的使用の面から好ましくないばかり
でなく、燃料健全性維持の点でも問題である。
また、炉心内の瞬間ボイド率（原子炉運転中の各時点で
のボイド率、以下１ｖと呼ぶ）は炉心に加えられた外乱
等により変化するが、ＴＶ係数（単位Ｉｖ変化当りの無
限増倍率変化）大きい場合には前記の■ｖ変動により炉
心安定性が害されるおそれがある。タービントリップ等
急激な炉心圧力上昇を生じるような過渡変化においても
、ＴＶ係数が大きいことは炉心制御上好ましくない。
のボイド率、以下１ｖと呼ぶ）は炉心に加えられた外乱
等により変化するが、ＴＶ係数（単位Ｉｖ変化当りの無
限増倍率変化）大きい場合には前記の■ｖ変動により炉
心安定性が害されるおそれがある。タービントリップ等
急激な炉心圧力上昇を生じるような過渡変化においても
、ＴＶ係数が大きいことは炉心制御上好ましくない。
本発明は上記の事情に基きなされたもので、炉心上下に
存在するＨＶＯ差による無限増倍率の差が小さく、炉心
軸方向の出力分布を平坦化させることができ、しかもＩ
Ｖの急激な変化に対する無限増倍率の変化を小さくした
沸騰水型原子炉用の燃料集合体を得ることを目的として
いる。
存在するＨＶＯ差による無限増倍率の差が小さく、炉心
軸方向の出力分布を平坦化させることができ、しかもＩ
Ｖの急激な変化に対する無限増倍率の変化を小さくした
沸騰水型原子炉用の燃料集合体を得ることを目的として
いる。
本発明においては、燃料集合体中に、トリウムを充填し
た燃料棒を混在させることにょシ、上記目的を達成して
いる。
た燃料棒を混在させることにょシ、上記目的を達成して
いる。
第２図は、燃料集合体中の燃料棒のトリウム充填燃料棒
による置換割合と、ＨＶ、ＴＶ係数に対する効果との関
係を理論的に求めた結果を示している。この図から置換
割合が大きい程前記目的達成には好都合であることがわ
かる。第３図は、前記の割合と無限増倍率との関係を理
論的に求めた結果を示している。この図から前記割合の
減少につれ無限増倍率は直線的に減少することがわかる
。
による置換割合と、ＨＶ、ＴＶ係数に対する効果との関
係を理論的に求めた結果を示している。この図から置換
割合が大きい程前記目的達成には好都合であることがわ
かる。第３図は、前記の割合と無限増倍率との関係を理
論的に求めた結果を示している。この図から前記割合の
減少につれ無限増倍率は直線的に減少することがわかる
。
前記第１図、第２図に示された所から、無減増倍率が過
小とならない２０％以内をトリウム充填燃料棒とするこ
とが適当である。１だ、トリウム充填燃料棒を配置する
位置は、熱中性子が多く存在する燃料集合体周縁近傍と
することが望ましい。
小とならない２０％以内をトリウム充填燃料棒とするこ
とが適当である。１だ、トリウム充填燃料棒を配置する
位置は、熱中性子が多く存在する燃料集合体周縁近傍と
することが望ましい。
なお、トリウムはウランを二酸化ウランとするのと同様
、二酸化トリウムとするととが適当である。
、二酸化トリウムとするととが適当である。
第４図、第５図は上記のようにして構成した本発明の一
実施例を示している８、すなわち、第４図はトリウム充
填燃料棒Ｔの断面図であり、この燃料棒は第１図の燃料
棒Ｃの被覆管と同様の被覆管１内に二酸化トリウム２を
充填して構成されている。而して、トリウム充填燃料棒
Ｔは、第５図に示すように燃料集合体Ａの断面の各隅角
部に対角線に関し対称となる如く３本宛、計１２本配置
されている。
実施例を示している８、すなわち、第４図はトリウム充
填燃料棒Ｔの断面図であり、この燃料棒は第１図の燃料
棒Ｃの被覆管と同様の被覆管１内に二酸化トリウム２を
充填して構成されている。而して、トリウム充填燃料棒
Ｔは、第５図に示すように燃料集合体Ａの断面の各隅角
部に対角線に関し対称となる如く３本宛、計１２本配置
されている。
上記構成の本発明燃料集合体は、ウラン充填燃料棒のみ
を含む燃料集合体よりもＨＶの差、ＴＶの変化に対する
無限増倍率の変化示少くなる。以下にその理由につき説
明する。
を含む燃料集合体よりもＨＶの差、ＴＶの変化に対する
無限増倍率の変化示少くなる。以下にその理由につき説
明する。
従来型の燃料集合体においては、核分裂性物質としてＵ
２３５が、まだ核分裂性親分質としてウラン２３８が、
それぞれ用いられている。
２３５が、まだ核分裂性親分質としてウラン２３８が、
それぞれ用いられている。
また、本発明ではトリウム２３２が用いられている。さ
らに、燃焼が進令ばプルトニウム２３９、ウラン２３３
が生成されるに乞れらの核テ゛°−夕は次表に示しであ
る。
らに、燃焼が進令ばプルトニウム２３９、ウラン２３３
が生成されるに乞れらの核テ゛°−夕は次表に示しであ
る。
上表中
ｃｒ：熱エネルギ中性子の吸収断面積（１０ｃｒｎ２）
ｆｆ：ｔｔ ｔｔ 核分裂断面積（１０
ｃｒｎ２）Ｉｒ、：中性子吸収の共鳴積分 （１０ｃｔ
ｎ２）■ｆ：核分裂の共鳴積分 （１０ｔｒｎ２）
なお、上表はＳ、ＦｏＭｕｐｈａｂｑｈａｂ ＆
Ｄ、Ｉ。
ｆｆ：ｔｔ ｔｔ 核分裂断面積（１０
ｃｒｎ２）Ｉｒ、：中性子吸収の共鳴積分 （１０ｃｔ
ｎ２）■ｆ：核分裂の共鳴積分 （１０ｔｒｎ２）
なお、上表はＳ、ＦｏＭｕｐｈａｂｑｈａｂ ＆
Ｄ、Ｉ。
Ｇｒａｂｅｒ、 ＢＮＬ ３２５３ｒｄ、ｅｄｊＶｏｌ
Ｉ、 １９７３に依る。
Ｉ、 １９７３に依る。
燃焼初期にあっては、上表に示したようにトリウム２３
２の共鳴エネルギ領域での中性子吸収の共鳴積分（原子
１箇当りの中性子の吸収し易さを示す値、大きい程吸収
し易い）が小さい。この共鳴積分は、実際の炉ノＬ・内
では中性子のエネルギ分布自己遮蔽などの影響で上表の
値の／６〜 ／１０程度となるが、各物質量の大小関係
が変化することはない。一方、共鳴エネルギ領域での中
性子吸収割合の１−（Ｖｌ ＴＶ依存性は、ある定数に
中性子吸収の共鳴積分を掛けたもので近似することがで
きる。従って、上記のようにトリウムをも用いた本発明
燃料集合体の方が、ウラン２３８のみをｍ−た従来の燃
料集合体よりも、ＨＶの差やＩＶの変化に対する無限増
倍率の変化を小さくすることができる０ 燃焼後期にあっては、本発明の燃料集合体、従来の燃料
集合体の何れにおいても、それぞれウラン２３３、プル
トニウム２３９が生成され、それらの中性子吸収の共鳴
積分は上表に示したように大きいので、共鳴エネルギ領
域での（ｒｖｙ化に対する）中性子吸収割合のＩＶ依存
性は大きくなる。
２の共鳴エネルギ領域での中性子吸収の共鳴積分（原子
１箇当りの中性子の吸収し易さを示す値、大きい程吸収
し易い）が小さい。この共鳴積分は、実際の炉ノＬ・内
では中性子のエネルギ分布自己遮蔽などの影響で上表の
値の／６〜 ／１０程度となるが、各物質量の大小関係
が変化することはない。一方、共鳴エネルギ領域での中
性子吸収割合の１−（Ｖｌ ＴＶ依存性は、ある定数に
中性子吸収の共鳴積分を掛けたもので近似することがで
きる。従って、上記のようにトリウムをも用いた本発明
燃料集合体の方が、ウラン２３８のみをｍ−た従来の燃
料集合体よりも、ＨＶの差やＩＶの変化に対する無限増
倍率の変化を小さくすることができる０ 燃焼後期にあっては、本発明の燃料集合体、従来の燃料
集合体の何れにおいても、それぞれウラン２３３、プル
トニウム２３９が生成され、それらの中性子吸収の共鳴
積分は上表に示したように大きいので、共鳴エネルギ領
域での（ｒｖｙ化に対する）中性子吸収割合のＩＶ依存
性は大きくなる。
しかし乍ら、本発明において使用しているトリウム２３
２から生成されるウラン２３３は、上表から明らかなよ
うにウラン２３８から生成されるプルトニウム２３９よ
り、共鳴エネルギ領域での核分裂の共鳴積分が太きい。
２から生成されるウラン２３３は、上表から明らかなよ
うにウラン２３８から生成されるプルトニウム２３９よ
り、共鳴エネルギ領域での核分裂の共鳴積分が太きい。
一方、共鳴エネルギ領域での核分裂割合のＩＶ依存性は
、ある定数に核分裂の共鳴積分を抄（けたものとして近
似される。而して、この効果は前記の共鳴エネルギ領域
での中性子吸収割合の１ｖ依存性と正負が反対であるか
ら、本発明の燃料集合体は全体としてＴＶの変化による
無限増倍率の変化を小さなものとなし得る。
、ある定数に核分裂の共鳴積分を抄（けたものとして近
似される。而して、この効果は前記の共鳴エネルギ領域
での中性子吸収割合の１ｖ依存性と正負が反対であるか
ら、本発明の燃料集合体は全体としてＴＶの変化による
無限増倍率の変化を小さなものとなし得る。
また、共鳴エネルギ領域でのトリウム２３２の中性子吸
収の共鳴積分がウラン２３８のそれより小さいので、こ
の領域におけるウラン２３３の生成が少く、燃焼初期に
ついて述べたように中性子吸収割合のＨＶ依存性が小で
あることと、熱エネルギ領域で生成されるウラン２３３
の数はほとんど）４ Ｖに依存しないこととにより、全
体とし２て無限増倍率のＨＶ依存性は燃焼後期にあって
も小となる。
収の共鳴積分がウラン２３８のそれより小さいので、こ
の領域におけるウラン２３３の生成が少く、燃焼初期に
ついて述べたように中性子吸収割合のＨＶ依存性が小で
あることと、熱エネルギ領域で生成されるウラン２３３
の数はほとんど）４ Ｖに依存しないこととにより、全
体とし２て無限増倍率のＨＶ依存性は燃焼後期にあって
も小となる。
第６図、第７図は上記の事項をグラフにまとめて示すも
のであり、各図中曲線Ｃ１は本発明燃料集合体を、曲線
Ｃ２は従来の燃料集合体をそれぞれ示している。
のであり、各図中曲線Ｃ１は本発明燃料集合体を、曲線
Ｃ２は従来の燃料集合体をそれぞれ示している。
なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、ト
リウム充填燃料棒Ｔ内に二酸化トリウム以外にウラン２
３５、可燃性毒物等が充填されていても前記実施例と同
様の効果を得ることができる。
リウム充填燃料棒Ｔ内に二酸化トリウム以外にウラン２
３５、可燃性毒物等が充填されていても前記実施例と同
様の効果を得ることができる。
また、トリウム充填燃料棒の数、配置等も例示のものに
限定されない。
限定されない。
上記のように本発明によれば、燃料集合体の上下方向の
ＨＶの差による無限増倍率の変化を小となし得るので、
炉心軸方向の出力分布を平坦化させることができ、炉心
に装荷された燃料を均一に燃焼させることができる。従
って、燃料の効果的使用をはかることができるだけでな
く、燃料の健全性維持上布ＩＩ＋である。さらに、ＴＶ
の急激な変化に対する無限増倍率の変化を小となし得る
ので炉心制御上有利である。。
ＨＶの差による無限増倍率の変化を小となし得るので、
炉心軸方向の出力分布を平坦化させることができ、炉心
に装荷された燃料を均一に燃焼させることができる。従
って、燃料の効果的使用をはかることができるだけでな
く、燃料の健全性維持上布ＩＩ＋である。さらに、ＴＶ
の急激な変化に対する無限増倍率の変化を小となし得る
ので炉心制御上有利である。。
第１図は従来の燃料集合体の断面図、第２図、第３図は
本発明の詳細な説明するためのグラフ、第４図は本発明
において使用する燃料棒の断面図、第５図は本発明一実
施例の断面図、第６図、第７図は前記実施例の作用効果
を説明するためのグラフである。 Ｂ・・・チャンネルボックス、Ｃ用燃料棒、ｑ・・・可
燃毒物入り燃料棒、 Ｗ・・・水棒、Ｔ・・・トリウム
充填燃料棒。 出願代理人 弁理士 菊 池 五 部 ５ワｖ、４ ４２ 図 トリウムが：＊＊の客１合 弗 ３ 図 トリウム沼ぐ阿禅切郊１合 第 Ｏ図 第 ７ 図
本発明の詳細な説明するためのグラフ、第４図は本発明
において使用する燃料棒の断面図、第５図は本発明一実
施例の断面図、第６図、第７図は前記実施例の作用効果
を説明するためのグラフである。 Ｂ・・・チャンネルボックス、Ｃ用燃料棒、ｑ・・・可
燃毒物入り燃料棒、 Ｗ・・・水棒、Ｔ・・・トリウム
充填燃料棒。 出願代理人 弁理士 菊 池 五 部 ５ワｖ、４ ４２ 図 トリウムが：＊＊の客１合 弗 ３ 図 トリウム沼ぐ阿禅切郊１合 第 Ｏ図 第 ７ 図
Claims (4)
- （１）核分裂性物質、核分裂性親物質、可燃性毒物を含
有した燃料棒とトリウムを充填した燃料棒とを組合わせ
て配置した燃料集合体。 - （２）前記トリ、ラム充填燃料棒の混用割合を２０係以
下とした特許請求の範囲第１項記載の燃料集合体。 - （３）前記トリウム充填燃料棒を外周に配置した特許請
求の範囲第１項またけ第２項記載の燃料集合体。 - （４）前記トリウム充填燃料棒を水棒が存在する場合に
あっては、水棒の周囲にも配置した特許請求の範囲第１
項乃至第３項記載の燃料集合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57069949A JPS58187891A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 燃料集合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57069949A JPS58187891A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 燃料集合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58187891A true JPS58187891A (ja) | 1983-11-02 |
Family
ID=13417410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57069949A Pending JPS58187891A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 燃料集合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58187891A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009222617A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Toshihisa Shirakawa | 非プルトニウム系核燃料を用いた増殖可能な核燃料集合体及び軽水冷却ｂｗｒの炉心 |
| JP2012514197A (ja) * | 2008-12-25 | 2012-06-21 | トリウム・パワー、インク | 軽水炉核燃料集合体（代替物）、軽水炉、及び核燃料集合体の燃料要素 |
| US10037823B2 (en) | 2010-05-11 | 2018-07-31 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US10170207B2 (en) | 2013-05-10 | 2019-01-01 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US10192644B2 (en) | 2010-05-11 | 2019-01-29 | Lightbridge Corporation | Fuel assembly |
| US10726958B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-07-28 | Thor Energy As | Fuel assembly for a nuclear power boiling water reactor |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP57069949A patent/JPS58187891A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009222617A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Toshihisa Shirakawa | 非プルトニウム系核燃料を用いた増殖可能な核燃料集合体及び軽水冷却ｂｗｒの炉心 |
| JP2012514197A (ja) * | 2008-12-25 | 2012-06-21 | トリウム・パワー、インク | 軽水炉核燃料集合体（代替物）、軽水炉、及び核燃料集合体の燃料要素 |
| US10037823B2 (en) | 2010-05-11 | 2018-07-31 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US10192644B2 (en) | 2010-05-11 | 2019-01-29 | Lightbridge Corporation | Fuel assembly |
| US10991473B2 (en) | 2010-05-11 | 2021-04-27 | Thorium Power, Inc. | Method of manufacturing a nuclear fuel assembly |
| US11195629B2 (en) | 2010-05-11 | 2021-12-07 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US11837371B2 (en) | 2010-05-11 | 2023-12-05 | Thorium Power, Inc. | Method of manufacturing a nuclear fuel assembly |
| US11862353B2 (en) | 2010-05-11 | 2024-01-02 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US10170207B2 (en) | 2013-05-10 | 2019-01-01 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US11211174B2 (en) | 2013-05-10 | 2021-12-28 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| US10726958B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-07-28 | Thor Energy As | Fuel assembly for a nuclear power boiling water reactor |
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