JPS5877685A - 加圧水型原子炉炉心 - Google Patents
加圧水型原子炉炉心Info
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- JPS5877685A JPS5877685A JP56177575A JP17757581A JPS5877685A JP S5877685 A JPS5877685 A JP S5877685A JP 56177575 A JP56177575 A JP 56177575A JP 17757581 A JP17757581 A JP 17757581A JP S5877685 A JPS5877685 A JP S5877685A
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- Japan
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- fuel
- core
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- reactor core
- fuel assemblies
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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
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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】
向のブランナツト燃料を加圧水型原子炉に適用し、中性
子経済の同上から近年価格が上昇して来ているウランの
有効利用を図る加圧水型原子炉炉心に関するものである
〇 原子炉炉心の外側をとり巻（燃料親物質の層を指すプラ
ン＋７８層は高速増殖炉でに炉心が連鎖反応を維持しブ
ランケットが中性子を吸収して燃料の拡大再生産を行な
う上から使用されており、軸方向ブランケットと併用し
て径方向ブランケットの使用も一般に行なわれている。
子経済の同上から近年価格が上昇して来ているウランの
有効利用を図る加圧水型原子炉炉心に関するものである
〇 原子炉炉心の外側をとり巻（燃料親物質の層を指すプラ
ン＋７８層は高速増殖炉でに炉心が連鎖反応を維持しブ
ランケットが中性子を吸収して燃料の拡大再生産を行な
う上から使用されており、軸方向ブランケットと併用し
て径方向ブランケットの使用も一般に行なわれている。
しかし既存の軽水炉では前記趨勢にかかわらず、従来、
かかるブランケット燃料の使用という概念は全くなく天
然ウラン組成のＵ−２３５含有率を高めた低濃縮ウラン
が一般的に使用きれて来た。
かかるブランケット燃料の使用という概念は全くなく天
然ウラン組成のＵ−２３５含有率を高めた低濃縮ウラン
が一般的に使用きれて来た。
ところが、近時、軽水炉においてもウランの有効利用の
観点から軸方向ブランケットを使用するための研究、開
発が進められており、今や、ウランの有効利用へのアプ
ローチは世界的な流れにあるＯ そこで、上記の如き状勢をふまえて、加圧水型原子炉に
ついてみるに、加圧水型原子炉用燃料集合体は、高速増
殖炉燃料のラッパ管や、沸騰水型原子炉燃料のチャネル
ボックスの様に燃料棒束を囲繞するような流路箱が用い
られておらず、炉心を取り囲むバッフル板のつなぎ目よ
りジェットとして炉心部に流入する高速バッフル流によ
る横流れの影響を燃料棒が直接受け、異常振動を起して
破損に至るような事故も発生した。
観点から軸方向ブランケットを使用するための研究、開
発が進められており、今や、ウランの有効利用へのアプ
ローチは世界的な流れにあるＯ そこで、上記の如き状勢をふまえて、加圧水型原子炉に
ついてみるに、加圧水型原子炉用燃料集合体は、高速増
殖炉燃料のラッパ管や、沸騰水型原子炉燃料のチャネル
ボックスの様に燃料棒束を囲繞するような流路箱が用い
られておらず、炉心を取り囲むバッフル板のつなぎ目よ
りジェットとして炉心部に流入する高速バッフル流によ
る横流れの影響を燃料棒が直接受け、異常振動を起して
破損に至るような事故も発生した。
このため原子炉停止中にバッフル板つなぎの隙゛ 間を
測定し、ギャップが大きい場合には一定の基準以下にな
るよう調整するピーニング加工による修理などが行われ
たりもするが、高温高圧条件下で、かつ中性子の強い照
射を受ける環境での使用を考慮すると、原子炉運転中に
再び構造材の寸法変化が起り、許容限度を越えるバッフ
ル流が生起される可能性が充分予想され依然、前述のよ
うな異常振動、破損に至る恐れを含んでいる〇かくして
、本発明は時代の趨勢に即応しブランケット燃料を加圧
水型原子炉に適用してウランの有効利用を図ると共に、
上記問題に対処し、ブランケット燃料を構造的に強固と
して炉心周辺部に装荷することによりバッフル流による
前記燃料損傷の可能性を解決することを目的とするもの
であるＯ 即ち、かかる目的を達成する本発明の特徴とするところ
は、複数の燃料集合体を装、荷してなる加圧水型原子炉
の炉心において、その一部となる複数の燃料集合体には
前記のいわゆるブランケット燃料を含み、かつ該燃料を
他の燃料集合体よりも強固な構造と、小さな流路断面積
を備えしめ、炉心外周部で、特に炉心バックル板つなぎ
部分近傍に装荷してなる構成にある。
測定し、ギャップが大きい場合には一定の基準以下にな
るよう調整するピーニング加工による修理などが行われ
たりもするが、高温高圧条件下で、かつ中性子の強い照
射を受ける環境での使用を考慮すると、原子炉運転中に
再び構造材の寸法変化が起り、許容限度を越えるバッフ
ル流が生起される可能性が充分予想され依然、前述のよ
うな異常振動、破損に至る恐れを含んでいる〇かくして
、本発明は時代の趨勢に即応しブランケット燃料を加圧
水型原子炉に適用してウランの有効利用を図ると共に、
上記問題に対処し、ブランケット燃料を構造的に強固と
して炉心周辺部に装荷することによりバッフル流による
前記燃料損傷の可能性を解決することを目的とするもの
であるＯ 即ち、かかる目的を達成する本発明の特徴とするところ
は、複数の燃料集合体を装、荷してなる加圧水型原子炉
の炉心において、その一部となる複数の燃料集合体には
前記のいわゆるブランケット燃料を含み、かつ該燃料を
他の燃料集合体よりも強固な構造と、小さな流路断面積
を備えしめ、炉心外周部で、特に炉心バックル板つなぎ
部分近傍に装荷してなる構成にある。
以下、更に本発明炉心の具体的な実施態様について添付
図面にもとづき説明する０ 第１図は従来の加圧水型原子炉用撚合集合体を示し、上
下ノズル（３）（４）間において複数の燃料棒（１）が
支持格子（２）により数段にわたり支持されて一体に構
成されている。
図面にもとづき説明する０ 第１図は従来の加圧水型原子炉用撚合集合体を示し、上
下ノズル（３）（４）間において複数の燃料棒（１）が
支持格子（２）により数段にわたり支持されて一体に構
成されている。
そして原子炉炉心はこのような燃料集合体を所要数装荷
することによって形成するものであり、添付第２図はか
かる従来の３ループ型炉心構成の１例を示している。即
ち、図において、（５）は前記構成になる燃料集合体の
各々で炉心全面にわたり通常照射履歴によって３種類に
分類される燃料集合体（５）が配置され、その周囲をバ
ッフル板（６）をつなぎ合わせることによって取囲んで
いる。
することによって形成するものであり、添付第２図はか
かる従来の３ループ型炉心構成の１例を示している。即
ち、図において、（５）は前記構成になる燃料集合体の
各々で炉心全面にわたり通常照射履歴によって３種類に
分類される燃料集合体（５）が配置され、その周囲をバ
ッフル板（６）をつなぎ合わせることによって取囲んで
いる。
しかしてこの場合、バッフル板（６）のつなぎ目（７）
より図の矢印で示すようにバッフル流が流入し燃料棒に
影響を及埋丁ことは前述した通りである。
より図の矢印で示すようにバッフル流が流入し燃料棒に
影響を及埋丁ことは前述した通りである。
そこで本発明はその改良を試みるものであり、第３図に
その１例を挙示する。同図より明らかなように、炉心に
おける各燃料集合体配置構造は第２図と変るものではな
いが、しかし本発明の特徴として炉心外周部には製造完
了時において他の燃料集合体に含まれる燃料物質中のウ
ラニウム濃縮度またはプルトニウム富化度よりも小さな
ウラニウム濃縮度またはプルトニウム富化度をもつ燃料
物質を含む燃料集合体、即ちブランケット燃料を配置す
る０図中、（Ａ）は第１サイクル目プランケツト燃料、
（Ｂ）は第２サイクル目ブランケツト燃料である０そし
てこれらブランケット燃料集合体は、燃料棒自体が従来
の被覆管に比較すると厚肉・大径の被覆管で被覆されて
いるため、剛な構造となると共に他の燃料集合体より強
固に支持され、かつ発熱が極めて小さいことから冷却材
流量を出来るだけ絞るべく小さな流路断面積が備えられ
ている。
その１例を挙示する。同図より明らかなように、炉心に
おける各燃料集合体配置構造は第２図と変るものではな
いが、しかし本発明の特徴として炉心外周部には製造完
了時において他の燃料集合体に含まれる燃料物質中のウ
ラニウム濃縮度またはプルトニウム富化度よりも小さな
ウラニウム濃縮度またはプルトニウム富化度をもつ燃料
物質を含む燃料集合体、即ちブランケット燃料を配置す
る０図中、（Ａ）は第１サイクル目プランケツト燃料、
（Ｂ）は第２サイクル目ブランケツト燃料である０そし
てこれらブランケット燃料集合体は、燃料棒自体が従来
の被覆管に比較すると厚肉・大径の被覆管で被覆されて
いるため、剛な構造となると共に他の燃料集合体より強
固に支持され、かつ発熱が極めて小さいことから冷却材
流量を出来るだけ絞るべく小さな流路断面積が備えられ
ている。
ここで、ブランケット燃料集合体の流路断面積を小す＜
シたのは、炉心下部とま部との冷却材圧力差による冷却
材流動において、発熱量が大きく、その結果より多くの
冷却材による除熱が必要な内部領域の駆動用燃料集合体
により多くの冷却材が流れるように構成したもので、必
要とされるポンプ動力が節約される。
シたのは、炉心下部とま部との冷却材圧力差による冷却
材流動において、発熱量が大きく、その結果より多くの
冷却材による除熱が必要な内部領域の駆動用燃料集合体
により多くの冷却材が流れるように構成したもので、必
要とされるポンプ動力が節約される。
又、ざらに、当該ブランケット燃料を含む燃料集合体に
、これを炉心外周部で特にバラ−、フルクなぎ部分（７
）近傍に装荷することが効果的であり、かかる配置が採
用′２！れでいる。
、これを炉心外周部で特にバラ−、フルクなぎ部分（７
）近傍に装荷することが効果的であり、かかる配置が採
用′２！れでいる。
ここで、外周部に装荷される前記燃料集合体は照射履歴
の同じものでも差支えないが、照射履歴の異なる複数の
グループをもって構成することも実際上ならびに中性子
経済の向上面から望ましいことである。
の同じものでも差支えないが、照射履歴の異なる複数の
グループをもって構成することも実際上ならびに中性子
経済の向上面から望ましいことである。
即ち、照射されたブランナツト燃料は、転換によって生
じたプルトニウムが蓄積して反応度が上がるため、より
内部に位置せしめた方が、中性子の径方向への逃げを防
ぎ、炉心内の径方向出力分布を平、Ａぜる上で有利であ
る。
じたプルトニウムが蓄積して反応度が上がるため、より
内部に位置せしめた方が、中性子の径方向への逃げを防
ぎ、炉心内の径方向出力分布を平、Ａぜる上で有利であ
る。
これより、炉心外周部に装荷される燃料集合体のうち、
最新のものを炉心中央より最も遠い位置に装荷し、一方
、照射履歴の古くなったものを、これと近接する比較的
内部領域に装荷することも炉心構成に際し好ましい態様
である。
最新のものを炉心中央より最も遠い位置に装荷し、一方
、照射履歴の古くなったものを、これと近接する比較的
内部領域に装荷することも炉心構成に際し好ましい態様
である。
ブランケット燃料に微濃縮ウラニウムを用い、照射によ
って反応度が逆に下がるような構成の場合には、これと
は逆に、照射履歴の古くなったものを最外周部に移すこ
とも、また、有効である。
って反応度が逆に下がるような構成の場合には、これと
は逆に、照射履歴の古くなったものを最外周部に移すこ
とも、また、有効である。
なお、本発明炉心においてブランケット燃料を含む燃料
集合体を強固に支持てる手段としては燃料集合体組立時
における支持格子の板厚を厚くし、あるいは格子高さに
差をもたせる等、種々の手段が適用可能である。殊に支
持格子の高さを大きくてることにより炉心部に流入する
バッフル流の横流れの影響を阻止することが容易となる
。
集合体を強固に支持てる手段としては燃料集合体組立時
における支持格子の板厚を厚くし、あるいは格子高さに
差をもたせる等、種々の手段が適用可能である。殊に支
持格子の高さを大きくてることにより炉心部に流入する
バッフル流の横流れの影響を阻止することが容易となる
。
かくして、以上のような炉心の構成によればバッフル流
による燃料損傷の可能性は大巾に解消され、燃料棒の寸
法変化による流水振動振幅のレベルに著しく有利となり
、更に固有振動数が約４０Ｈ２の従来の駆動燃料に対し
て約５０ Ｈ２まで上昇し、この結果、バッフルジェッ
トの限界流速も炉心内外の圧損より予測ぜれるものより
充分に大きぐなり、実効を発揮する。
による燃料損傷の可能性は大巾に解消され、燃料棒の寸
法変化による流水振動振幅のレベルに著しく有利となり
、更に固有振動数が約４０Ｈ２の従来の駆動燃料に対し
て約５０ Ｈ２まで上昇し、この結果、バッフルジェッ
トの限界流速も炉心内外の圧損より予測ぜれるものより
充分に大きぐなり、実効を発揮する。
次に３ループ型の炉心構成について従来燃料である駆動
燃料と、ブランケット燃料とを具体例について比較する
と、 駆動燃料（従来燃料） ブランケット燃料燃料
濃縮ＵＣｈベレット 天然ＵＱ、ペ
レット又ｈｐｕ富化（Ｕ、 Ｐｕ） ０．ペレットペレ
ット外径 約９削 約１５■被覆
管内径 約９．５ｗ 約１６■
〃 外径 約１１＋ｍ 約１８
禦〃 材質 Ｚｒｙ−４Ｚｒｙ−４燃料俸長さ
約３８００ｔｍ 約３８００１１
ＩｌＮ燃料棒配列 １５Ｘ１５
１０Ｘｌ。
燃料と、ブランケット燃料とを具体例について比較する
と、 駆動燃料（従来燃料） ブランケット燃料燃料
濃縮ＵＣｈベレット 天然ＵＱ、ペ
レット又ｈｐｕ富化（Ｕ、 Ｐｕ） ０．ペレットペレ
ット外径 約９削 約１５■被覆
管内径 約９．５ｗ 約１６■
〃 外径 約１１＋ｍ 約１８
禦〃 材質 Ｚｒｙ−４Ｚｒｙ−４燃料俸長さ
約３８００ｔｍ 約３８００１１
ＩｌＮ燃料棒配列 １５Ｘ１５
１０Ｘｌ。
支持格子材質 ニッケル基台金 Ｚｒｙ
−４〃 数 マ個 マ個〃 板厚
約０．４１＃ＩＲ約ＩＩＩＩＩ＋〃 高さ 約
４０ｍ＋ 約１００簡この結果、ハン
ドル部流路断面積は２０％減少し圧力損失は１．５倍と
なる。かくてブランケット燃料の発熱は極めて小さいた
ｉ冷却材流量も少なくてよく、ポンプ動力上、有利であ
る。
−４〃 数 マ個 マ個〃 板厚
約０．４１＃ＩＲ約ＩＩＩＩＩ＋〃 高さ 約
４０ｍ＋ 約１００簡この結果、ハン
ドル部流路断面積は２０％減少し圧力損失は１．５倍と
なる。かくてブランケット燃料の発熱は極めて小さいた
ｉ冷却材流量も少なくてよく、ポンプ動力上、有利であ
る。
又、燃料棒の寸法変化により流水振動振幅のレベルは、
より剛な強固支持格子による保持効果を考慮しなくても
約１４となり、すぐれた効用をもたらす。
より剛な強固支持格子による保持効果を考慮しなくても
約１４となり、すぐれた効用をもたらす。
本発明は以上のようにブランケット燃料を利用し、かつ
これを構造的に強固として炉心周辺部に装荷したもので
あり、下記の如き顕著な効果を奏するＯ ■ 炉心バッフル板の設計・施行方法を変更することな
く、現有の技術で製作しても、バッフル流による燃料の
破損を回避できる。
これを構造的に強固として炉心周辺部に装荷したもので
あり、下記の如き顕著な効果を奏するＯ ■ 炉心バッフル板の設計・施行方法を変更することな
く、現有の技術で製作しても、バッフル流による燃料の
破損を回避できる。
■ ブランケット燃料で炉心中性子を有効に捕捉するこ
とにより、中性子経済を向上さぞウラン使用量１公離濃
縮作業を低減できる。
とにより、中性子経済を向上さぞウラン使用量１公離濃
縮作業を低減できる。
■ 特に燃焼サイクル後期において生成Ｐｕ が燃焼
することにより炉心内の有効発熱領域における径方向出
力分布が平坦化できる。
することにより炉心内の有効発熱領域における径方向出
力分布が平坦化できる。
■ 特にブランケット燃料として照射履歴の異なる複数
郡の集合体を用いた場合、新燃料を最外部に装、荷する
などのパターン選択により、より一層の有効発熱領域の
径方向出力分布の平坦化が達成される。
郡の集合体を用いた場合、新燃料を最外部に装、荷する
などのパターン選択により、より一層の有効発熱領域の
径方向出力分布の平坦化が達成される。
り、中性子経済の同上に著しく寄与する。
第１図は従来の加圧水型原子炉用燃料集合体の概要正面
図、第２図は従来の３ループ型炉心構成の１例を示す平
面図、第３図は第２図に示すものと同等の出力規模をも
つ本発明に係る３ル一プ型炉心構成例を示す平面図であ
る。 （Ａ） ＣＢ）・・・ブランケット燃料。 （５）・・・燃料集合体。 （６）・・・バッフル板。 （７）・・・つなぎ部分。 答１日
図、第２図は従来の３ループ型炉心構成の１例を示す平
面図、第３図は第２図に示すものと同等の出力規模をも
つ本発明に係る３ル一プ型炉心構成例を示す平面図であ
る。 （Ａ） ＣＢ）・・・ブランケット燃料。 （５）・・・燃料集合体。 （６）・・・バッフル板。 （７）・・・つなぎ部分。 答１日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ 複数の燃料集合体を装荷してなる加圧水型原子炉炉
心であって、該炉心はその一部となる複数の燃料集合体
に、その製造完了時には他の燃料集合体に含まれる燃料
物質中のウラニウム濃縮度又かつ該燃料物質を含む燃料
集合体は前記他の燃料集合体よりも強固な構造と、小さ
な流路断面積を備えてなり、炉心外周部において炉心バ
ッフル板つなぎ部分近傍に装荷されていることを特徴と
する加圧水型原子炉炉心。 ２ 炉心外周部に装荷される燃料集合体が照射履歴の異
なる複数のグループよりなる特許請求の範囲第１項記載
の加圧水型原子炉炉心。 ３ 炉心外周部に装荷される燃料集合体のうち、最新の
ものを炉心中央より最も遠い位置に装荷し、照射履歴の
古くなったものをこれと近接する比較的内部領域に装荷
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の加圧水型原
子炉炉心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56177575A JPS5877685A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 加圧水型原子炉炉心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56177575A JPS5877685A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 加圧水型原子炉炉心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5877685A true JPS5877685A (ja) | 1983-05-11 |
Family
ID=16033363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56177575A Pending JPS5877685A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 加圧水型原子炉炉心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5877685A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63153494A (ja) * | 1986-12-18 | 1988-06-25 | 三菱重工業株式会社 | 出力分担コントロ−ル炉心 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3154471A (en) * | 1963-11-15 | 1964-10-27 | Radkowsky Alvin | Nuclear reactor |
| JPS5266197A (en) * | 1975-11-25 | 1977-06-01 | Westinghouse Electric Corp | Reactor |
| JPS5510591A (en) * | 1978-05-05 | 1980-01-25 | Kernforschungsz Karlsruhe | Nuclear reactor |
-
1981
- 1981-11-04 JP JP56177575A patent/JPS5877685A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3154471A (en) * | 1963-11-15 | 1964-10-27 | Radkowsky Alvin | Nuclear reactor |
| JPS5266197A (en) * | 1975-11-25 | 1977-06-01 | Westinghouse Electric Corp | Reactor |
| JPS5510591A (en) * | 1978-05-05 | 1980-01-25 | Kernforschungsz Karlsruhe | Nuclear reactor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63153494A (ja) * | 1986-12-18 | 1988-06-25 | 三菱重工業株式会社 | 出力分担コントロ−ル炉心 |
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