JPS5896280A - 原子燃料要素 - Google Patents
原子燃料要素Info
- Publication number
- JPS5896280A JPS5896280A JP56195226A JP19522681A JPS5896280A JP S5896280 A JPS5896280 A JP S5896280A JP 56195226 A JP56195226 A JP 56195226A JP 19522681 A JP19522681 A JP 19522681A JP S5896280 A JPS5896280 A JP S5896280A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- burnable poison
- nuclear fuel
- fuel
- nuclear
- pellet
- 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
Links
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
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可燃性毒物を金属被覆管の内面にコーティング
した原子燃料要素に関する。
した原子燃料要素に関する。
原子炉の反応度を制御するため、すなわち原子炉内の中
性子や核反応によす生ずる中性子を適宜吸収するために
、可燃性毒物としてボロン１０ ”Ｂやガドリニウム
Ｇｄ が用いられている。
性子や核反応によす生ずる中性子を適宜吸収するために
、可燃性毒物としてボロン１０ ”Ｂやガドリニウム
Ｇｄ が用いられている。
前者のボロン１０は、例、えばＢ４Ｃ入りアルミナ焼結
ペレットの形で長尺の金属被覆管に適数個装入され、可
燃性毒物入棒として他の原子燃料内挿物と共に原子燃料
内挿物構造体を形成し、これが原子炉内に設置された多
数の原子燃料要素からなる原子燃料集合体の所定の空隙
に挿入され、原子炉内の中性子を原子燃料要素外で適宜
吸収することにより、原子炉の反応度を制御してい乞。
ペレットの形で長尺の金属被覆管に適数個装入され、可
燃性毒物入棒として他の原子燃料内挿物と共に原子燃料
内挿物構造体を形成し、これが原子炉内に設置された多
数の原子燃料要素からなる原子燃料集合体の所定の空隙
に挿入され、原子炉内の中性子を原子燃料要素外で適宜
吸収することにより、原子炉の反応度を制御してい乞。
一方、後者のガドリニウムは、ガドリニアＧｄ２Ｏ３の
形で原子燃料である粉末の二酸化ウランＵＯ２に混入後
焼結され、可燃性毒物式燃料ペレットとして成形され、
原子炉内では可燃性毒物太棒を使用することなく、中性
子を燃料ペレット内で吸収することにより原子炉の反応
度を制御している。
形で原子燃料である粉末の二酸化ウランＵＯ２に混入後
焼結され、可燃性毒物式燃料ペレットとして成形され、
原子炉内では可燃性毒物太棒を使用することなく、中性
子を燃料ペレット内で吸収することにより原子炉の反応
度を制御している。
しかし、使用済みの可燃性毒物太棒は、ボロン１０が消
散していて再使用の途がなく、シかも放射性廃棄物であ
るため長期に亘り保管しなければならず、その保管スペ
ースや保守作業を必要とする欠点がある。
散していて再使用の途がなく、シかも放射性廃棄物であ
るため長期に亘り保管しなければならず、その保管スペ
ースや保守作業を必要とする欠点がある。
一方、使用済みのガドリニア入り燃料ペレットは、ガド
リニアが消散しているので、ＵＯ２のみからなる燃料ペ
レットと同様再処理することにより、ウランやプルトニ
ウムを回収でき、かつ別体の可燃性毒物太棒を使用しな
くてよい利点があるが、ＵＯＺ中のガドリニア混入量の
多少は予期しない反応度抑制効果を生じさせるので、燃
料ペレットの製造工程においてその混入量は厳格である
必要がある。したがって、燃料ペレットを順次製造する
場合、先に製造した燃料ペレットに供されたガドリニア
がその製造機器中に残存しないようにする必要がある。
リニアが消散しているので、ＵＯ２のみからなる燃料ペ
レットと同様再処理することにより、ウランやプルトニ
ウムを回収でき、かつ別体の可燃性毒物太棒を使用しな
くてよい利点があるが、ＵＯＺ中のガドリニア混入量の
多少は予期しない反応度抑制効果を生じさせるので、燃
料ペレットの製造工程においてその混入量は厳格である
必要がある。したがって、燃料ペレットを順次製造する
場合、先に製造した燃料ペレットに供されたガドリニア
がその製造機器中に残存しないようにする必要がある。
そのため−製造毎に設備の洗浄を必要とする上、ガドリ
ニア混入燃料ペレットの製造設備をＵＯ□のみからなる
燃料ペレットを製造する設備と兼用することができず、
ガドリニア混入燃料ペレット製造設備として専用化しな
ければならない欠点がある。
ニア混入燃料ペレットの製造設備をＵＯ□のみからなる
燃料ペレットを製造する設備と兼用することができず、
ガドリニア混入燃料ペレット製造設備として専用化しな
ければならない欠点がある。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、放射性廃棄物として長期保管の必要な可燃性毒物太棒
を排除し、燃料ペレットの製造工程における余分なガド
リニアの混入を回避するという製造上の手間を解消し、
加えて可燃性毒物による反応度制御を容易になしうる原
子燃料要素を提供することを目的とする。
、放射性廃棄物として長期保管の必要な可燃性毒物太棒
を排除し、燃料ペレットの製造工程における余分なガド
リニアの混入を回避するという製造上の手間を解消し、
加えて可燃性毒物による反応度制御を容易になしうる原
子燃料要素を提供することを目的とする。
その特徴とするところは、原子燃料要素の金属被覆管の
内面に可燃性毒物をコーティングし、燃料ペレットと可
燃性毒物を分離させたことである。
内面に可燃性毒物をコーティングし、燃料ペレットと可
燃性毒物を分離させたことである。
なお、本発明は原子核的観点から可燃性毒物を燃料ペレ
ットの外側部に位置させると、燃料ペレット中にそれを
混在させている場合に較べ、その毒物効果が著しく大き
く、かつその中性子の挙動が容易に予測できるというこ
と、および発熱によるペレットの変形や、 ２ａ６ｕ
の核分裂により生ずるヨウ素による金属被覆管の応力
腐蝕割れを、金属被覆管の内面に可燃性毒物をコーティ
ングすることにより、防止することができるという知見
に基づくものである。
ットの外側部に位置させると、燃料ペレット中にそれを
混在させている場合に較べ、その毒物効果が著しく大き
く、かつその中性子の挙動が容易に予測できるというこ
と、および発熱によるペレットの変形や、 ２ａ６ｕ
の核分裂により生ずるヨウ素による金属被覆管の応力
腐蝕割れを、金属被覆管の内面に可燃性毒物をコーティ
ングすることにより、防止することができるという知見
に基づくものである。
以下、本発明をその実施例に基づいて説明する。
第１図は原子燃料要素（１）の概略を示す断面図で、ジ
ルコニウム合金の被覆管（２）内に二酸化ウランＵ０２
の粉末を１８００°Ｃ程度の高温で焼結したペレット（
核燃料物質）（３）が適数個装填され、これらをプレナ
ムスプリング（４）で押圧し、上部端栓（５）および下
部端栓（６）を被覆管（２）端で溶接することにより、
ペレット（３）が密封されているものである。
ルコニウム合金の被覆管（２）内に二酸化ウランＵ０２
の粉末を１８００°Ｃ程度の高温で焼結したペレット（
核燃料物質）（３）が適数個装填され、これらをプレナ
ムスプリング（４）で押圧し、上部端栓（５）および下
部端栓（６）を被覆管（２）端で溶接することにより、
ペレット（３）が密封されているものである。
第２図は、前記金属被覆管（２）の一部破断図で、長尺
円筒状の金属被覆管（２）の内面（２ａ）（図示ハツチ
ング）には、可燃性毒物（７）がコーティングされてい
る。
円筒状の金属被覆管（２）の内面（２ａ）（図示ハツチ
ング）には、可燃性毒物（７）がコーティングされてい
る。
なお、可燃性毒物（７）は、ボロン１０を含むコーテイ
ング材を用いればよいが、これに限らず毒物効果を有す
るガドリニウムを含むものを用いてもよい。
ング材を用いればよいが、これに限らず毒物効果を有す
るガドリニウムを含むものを用いてもよい。
ボロン１０を含むものとしては、Ｂ４ＣまたはＢ２０３
を用いるとよい。
を用いるとよい。
以上述べた構成によれば、第８図の模式図に示すように
寿命初期において、各原子燃料要素（１）に突入する中
性子束は、金属被覆管（２）の内面の可燃性毒物（７）
によりその多くが吸収され、ペレット（３）内に突入す
る中性子束を抑制することができる。
寿命初期において、各原子燃料要素（１）に突入する中
性子束は、金属被覆管（２）の内面の可燃性毒物（７）
によりその多くが吸収され、ペレット（３）内に突入す
る中性子束を抑制することができる。
また、寿命末期においては可燃性毒物（７）中のボロン
１０の大部分が消散し、その残存量が少なくなっている
が、ペレット（３）中の ２３５Ｕ も減少している
ので、反応度が高くなりすぎることはない。
１０の大部分が消散し、その残存量が少なくなっている
が、ペレット（３）中の ２３５Ｕ も減少している
ので、反応度が高くなりすぎることはない。
すなわち、寿命初期から末期まで、ペレット（３）中の
２３５Ｕ の減少に応じて可燃性毒物（７）中のボ
ロン１０の減少が見られる結果、はシ一定の反応度を持
続させることができ、平準化された発電電力を得ること
ができる。
２３５Ｕ の減少に応じて可燃性毒物（７）中のボ
ロン１０の減少が見られる結果、はシ一定の反応度を持
続させることができ、平準化された発電電力を得ること
ができる。
さらに、原子核反応により炉内温度がペレットの焼結温
度以゛上になるので、ペレットが再焼結することおよび
その後の放射線照射による膨張により、また ２３５Ｕ
の核分裂により生ずるヨウ素により、金属被覆管に
応力腐蝕割れが生ずるのを、可燃性毒物でもって回避ま
たは減少させることができる。
度以゛上になるので、ペレットが再焼結することおよび
その後の放射線照射による膨張により、また ２３５Ｕ
の核分裂により生ずるヨウ素により、金属被覆管に
応力腐蝕割れが生ずるのを、可燃性毒物でもって回避ま
たは減少させることができる。
すなわち、ジルコニウム合金からなる被覆管は、コーテ
ィングされた可燃性毒物でもって、冶金学的に不連続が
生じているので、応力破損（ＰＣＭＩ破損）の伝播や、
化学的破損（ＰＣＣＩ破損）に対しても被覆管を保護す
ることができるのである。
ィングされた可燃性毒物でもって、冶金学的に不連続が
生じているので、応力破損（ＰＣＭＩ破損）の伝播や、
化学的破損（ＰＣＣＩ破損）に対しても被覆管を保護す
ることができるのである。
本発明は、以上述べたように燃料ペレットをＵＯ３のみ
からなる焼結体とし、それを外囲する金属被覆管の内面
に可燃性毒物をコーティングしたので、金属被覆管を貫
通して突入する中性子は、先ず可燃性毒物に突入し、そ
こで一部が吸収され、燃料ペレットに突入する中性子が
抑制され、反応度を制御することができる。
からなる焼結体とし、それを外囲する金属被覆管の内面
に可燃性毒物をコーティングしたので、金属被覆管を貫
通して突入する中性子は、先ず可燃性毒物に突入し、そ
こで一部が吸収され、燃料ペレットに突入する中性子が
抑制され、反応度を制御することができる。
これは、ペレットの外周側部に可燃性毒物を集中させる
と、中性子の吸収効果が大きくなるということに加えて
、可燃性毒物が混入された従来の燃料ペレットの場合の
中性子の複雑な挙動に較べ、中性子が可燃性毒物のみを
通過するときの挙動と、二酸化ウランのみを通過すると
きの挙動に分離さ望値に設定することが容易となる利点
がある。
と、中性子の吸収効果が大きくなるということに加えて
、可燃性毒物が混入された従来の燃料ペレットの場合の
中性子の複雑な挙動に較べ、中性子が可燃性毒物のみを
通過するときの挙動と、二酸化ウランのみを通過すると
きの挙動に分離さ望値に設定することが容易となる利点
がある。
さらに、燃料ペレットの製造においては、ＵＯ２のみか
らなる粉末焼結体のみを成形し、別途可燃性毒物を金属
被覆管の内面にコーティングすればよいので、燃料ペレ
ット製造設備の洗浄が不要となり、能率のよいペレット
の製造が可能となる。
らなる粉末焼結体のみを成形し、別途可燃性毒物を金属
被覆管の内面にコーティングすればよいので、燃料ペレ
ット製造設備の洗浄が不要となり、能率のよいペレット
の製造が可能となる。
また、被覆管の応力腐蝕割れを防止できるので、被覆管
ひいては原子燃料要素を所定寿命まで使用することがで
きる。
ひいては原子燃料要素を所定寿命まで使用することがで
きる。
加えて、可燃性毒物太棒を原子燃料要素からなる原子燃
料集合体中に挿入設置する必要がなくなり、その結果使
用済みの可燃性毒物を、その被覆管を含め一体で、別途
長期に亘り保管する必要もなく、その保管スペースも不
要となる。
料集合体中に挿入設置する必要がなくなり、その結果使
用済みの可燃性毒物を、その被覆管を含め一体で、別途
長期に亘り保管する必要もなく、その保管スペースも不
要となる。
第１図は原子燃料要素の概略断面図、第２図は金属被覆
管の一部破断図、第８図は燃料ペレットにおける寿命初
期の中性子束の通過量を示す模式％式％） 面、（３）・・・ペレット、（５）・・・上部端栓、（
６）・・下部端栓、（７）・・・可燃性毒物 代理人 弁理士 吉村勝俊（ほか１名）第１図 第
２図 第３図
管の一部破断図、第８図は燃料ペレットにおける寿命初
期の中性子束の通過量を示す模式％式％） 面、（３）・・・ペレット、（５）・・・上部端栓、（
６）・・下部端栓、（７）・・・可燃性毒物 代理人 弁理士 吉村勝俊（ほか１名）第１図 第
２図 第３図
Claims (2)
- （１）金属被覆管、上部端栓および下部端栓により核燃
料物質を密封した原子燃料要素において、金属被覆管の
内面に可燃性毒物をコーティングしたことを特徴とする
原子燃料要素。 - （２）前記可燃性毒物は、ボロン１０を含有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子燃料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56195226A JPS5896280A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | 原子燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56195226A JPS5896280A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | 原子燃料要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5896280A true JPS5896280A (ja) | 1983-06-08 |
Family
ID=16337561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56195226A Pending JPS5896280A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | 原子燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5896280A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6078384A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-04 | 株式会社東芝 | 原子炉燃料棒 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5115800A (en) * | 1974-06-24 | 1976-02-07 | Gen Electric | Kakunenryoyosoto sonoseiho |
-
1981
- 1981-12-03 JP JP56195226A patent/JPS5896280A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5115800A (en) * | 1974-06-24 | 1976-02-07 | Gen Electric | Kakunenryoyosoto sonoseiho |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6078384A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-04 | 株式会社東芝 | 原子炉燃料棒 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20130114781A1 (en) | Fully ceramic microencapsulated replacement fuel assemblies for light water reactors | |
| Mukaiyama | Importance of the double strata fuel cycle for minor actinide transmutation | |
| Waris et al. | Characteristics of several equilibrium fuel cycles of PWR | |
| Simnad | Nuclear reactor materials and fuels | |
| EP0788117A1 (en) | Nuclear fuel pellet | |
| US4696793A (en) | Burnable poison rod for use in a nuclear reactor | |
| JPS5896280A (ja) | 原子燃料要素 | |
| JPH05232276A (ja) | 原子炉の炉心 | |
| JPH05180971A (ja) | 超ウラン元素の消滅処理炉心 | |
| JP3044186B2 (ja) | 原子炉を利用した不要核種の消滅処理方法 | |
| JPH07244182A (ja) | 燃料集合体及び原子炉炉心 | |
| JPS5896279A (ja) | 原子燃料要素 | |
| KR102588913B1 (ko) | 경수로 우라늄 연료 집합체 및 핵연료 사이클의 운용 방법 | |
| JP7278937B2 (ja) | 核燃料要素の製造方法 | |
| JPH041593A (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH06194477A (ja) | 核燃料棒 | |
| JPS59180388A (ja) | 原子燃料要素 | |
| US4762673A (en) | Burnable poison rod for use in a nuclear reactor | |
| JP5410653B2 (ja) | 高速炉の炉心及び高速炉の燃料取り扱い方法 | |
| JPH03194495A (ja) | 燃料集合体および原子炉の炉心 | |
| JPS5836759B2 (ja) | 核燃料要素 | |
| JP2022181930A (ja) | 軽水炉用燃料集合体および軽水炉炉心 | |
| JP2023072223A (ja) | 燃料集合体及び原子炉の炉心 | |
| JP2972255B2 (ja) | 原子炉 | |
| Dwijayanto et al. | Transmutation of Transuranic Elements as Solid Coating in Molten Salt Reactor Fuel Channel |