JPS59136678A - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
- Publication number
- JPS59136678A JPS59136678A JP58009840A JP984083A JPS59136678A JP S59136678 A JPS59136678 A JP S59136678A JP 58009840 A JP58009840 A JP 58009840A JP 984083 A JP984083 A JP 984083A JP S59136678 A JPS59136678 A JP S59136678A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nuclear fuel
- fuel element
- nuclear
- cladding tube
- fuel elements
- 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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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、核燃料要素に係り、特に可燃性毒物質ケ含む
核燃料ペレットを密封した核燃料要素（以トガトリニア
核・燃料要素と称する）の炉内腐食に数置する核燃料要
素に関するものでああ。
核燃料ペレットを密封した核燃料要素（以トガトリニア
核・燃料要素と称する）の炉内腐食に数置する核燃料要
素に関するものでああ。
従来より軽水冷却型原子炉に用いられている代表的な核
燃料要素を第１図に示す。核燃料要素１’／’ｉ、＄覆
管２ 、燃料ペレッ）（ＬＪＯ２ペレット）３および端
栓４お工び５から成っている。多数の燃料ペレット３が
被覆管２内に積重ねられており、被覆管２の両端は端栓
４および５が溶接されて密封されている。核燃料要素１
内の上部には核分裂生成ガスＫｒ、ゐ核燃料要素１内の
千力十昇に防止するために、ガスプレナム６が設けられ
ゐ。ガスブレナム６内にはコイルレバ坏７が自装置され
、このコイルバネ７は灯科ペレット３ヲ押付けていゐ。
燃料要素を第１図に示す。核燃料要素１’／’ｉ、＄覆
管２ 、燃料ペレッ）（ＬＪＯ２ペレット）３および端
栓４お工び５から成っている。多数の燃料ペレット３が
被覆管２内に積重ねられており、被覆管２の両端は端栓
４および５が溶接されて密封されている。核燃料要素１
内の上部には核分裂生成ガスＫｒ、ゐ核燃料要素１内の
千力十昇に防止するために、ガスプレナム６が設けられ
ゐ。ガスブレナム６内にはコイルレバ坏７が自装置され
、このコイルバネ７は灯科ペレット３ヲ押付けていゐ。
）１・Ｒ１用燃料バンドルは上紀核燃料要素全８×８型
正方格子状に組立てたもので、核燃料要素内に＋”ｔ
ＩＪ ０２ ペレットのみ全装填したものと、■１０２
粉末に０］燃性毒物質であ６ Ｇ ｄ ２０３ を混合
したぴ〕ち、成型焼結し７、（ＴＪ 、、Ｇｄ ） ０
２型の固溶体化した燃料ペレット？装填したものがある
８通例Ｇｄ２［’３全含有した核燃料要素は、燃料バン
ドル中に数本配列して使用されることが多い。また、Ｇ
（＋２ （、） ３の濃度は通常数パーセント程度で
あゐ。
正方格子状に組立てたもので、核燃料要素内に＋”ｔ
ＩＪ ０２ ペレットのみ全装填したものと、■１０２
粉末に０］燃性毒物質であ６ Ｇ ｄ ２０３ を混合
したぴ〕ち、成型焼結し７、（ＴＪ 、、Ｇｄ ） ０
２型の固溶体化した燃料ペレット？装填したものがある
８通例Ｇｄ２［’３全含有した核燃料要素は、燃料バン
ドル中に数本配列して使用されることが多い。また、Ｇ
（＋２ （、） ３の濃度は通常数パーセント程度で
あゐ。
本発明の目的は、水冷却型原子炉用核燃料要素のうち、
Ｇａ ２０３など可燃性毒物質を含准すゐ核燃料要素の
構成部材であるジルカロイ被句Ｉ？ｇの炉水による酸化
全軽減し得ろ核燃料要素全提供すゐことにちる。
Ｇａ ２０３など可燃性毒物質を含准すゐ核燃料要素の
構成部材であるジルカロイ被句Ｉ？ｇの炉水による酸化
全軽減し得ろ核燃料要素全提供すゐことにちる。
前記燃料バンドルを中性子下で照射すると、ガドリニア
核燃料要素内では ＋５２０ａ ｔ１１７’）１３Ｇｄ １５８Ｇｄ（Ｉ〕γ）＋５９Ｇｄ などの核反応によって、それぞれ最大０．］０３ＭｅＶ
Ｏ，３６ｆ＆Ｉ ｅ Ｖのガンマ１ｌａ） （γ線）が
発生する。このため、冷却水中の酸素濃度が増加するこ
とになる。
核燃料要素内では ＋５２０ａ ｔ１１７’）１３Ｇｄ １５８Ｇｄ（Ｉ〕γ）＋５９Ｇｄ などの核反応によって、それぞれ最大０．］０３ＭｅＶ
Ｏ，３６ｆ＆Ｉ ｅ Ｖのガンマ１ｌａ） （γ線）が
発生する。このため、冷却水中の酸素濃度が増加するこ
とになる。
一方、燃料被覆管表面には水垢（クラッド。
ＣＲ［Ｊ Ｉ） ）が耐着しているが、この水垢の存在
に工り被へ管のごく近傍では冷却水の流れが非常に遅く
なっている。したがって、上述した酸素濃ＩＷが増加し
た状態が持続し、燃料被・僅管外面の高温水中ｅ子照射
下での腐食がさらに加速されゐ可能性がああ。現用のジ
ルカロイ被ｆ仏管は、通常の使用条件下では寿命中に高
々数１０μｆｌ’１程度の酸化が進行すりたけであり、
燃料破損の直接的な原因になっているとは考えられない
。しかし、ガドリニア核燃料要素の場合には、二酸化ウ
ランペレットのみを装填した核燃料要素に比較し、上述
の観点より酸化のボテンンヤルが高いということ（ｌま
否定できない、、捷た、ガドリニア核燃料要素の発熱部
すなわち線熱出力（核分裂数に比１＋町の推移？考える
と、使用初期にはガド１１ ニアの毒作用が太きいたｄ
）核燃料要素の線熱出力は低く抑えられ、ガドリニアの
燃焼が進むにつれて毒作用が減少し７、燃焼度が約１０
．（１００へ・ＩＷＤ７’Ｔ程度になると毒作用はほと
んど消失し、線熱出力は通常の核燃料要素と同等又はそ
れ以−ヒに高くなる。燃焼量が１０．０（１（＋１１ｖ
！ＷＤ、／Ｔ程度に達すゐ時期には水垢の堆積も飽和状
態になゐことが予想され、先述の酸化促進の環境は通常
の核燃料要素より厳しいと言えゐ。
に工り被へ管のごく近傍では冷却水の流れが非常に遅く
なっている。したがって、上述した酸素濃ＩＷが増加し
た状態が持続し、燃料被・僅管外面の高温水中ｅ子照射
下での腐食がさらに加速されゐ可能性がああ。現用のジ
ルカロイ被ｆ仏管は、通常の使用条件下では寿命中に高
々数１０μｆｌ’１程度の酸化が進行すりたけであり、
燃料破損の直接的な原因になっているとは考えられない
。しかし、ガドリニア核燃料要素の場合には、二酸化ウ
ランペレットのみを装填した核燃料要素に比較し、上述
の観点より酸化のボテンンヤルが高いということ（ｌま
否定できない、、捷た、ガドリニア核燃料要素の発熱部
すなわち線熱出力（核分裂数に比１＋町の推移？考える
と、使用初期にはガド１１ ニアの毒作用が太きいたｄ
）核燃料要素の線熱出力は低く抑えられ、ガドリニアの
燃焼が進むにつれて毒作用が減少し７、燃焼度が約１０
．（１００へ・ＩＷＤ７’Ｔ程度になると毒作用はほと
んど消失し、線熱出力は通常の核燃料要素と同等又はそ
れ以−ヒに高くなる。燃焼量が１０．０（１（＋１１ｖ
！ＷＤ、／Ｔ程度に達すゐ時期には水垢の堆積も飽和状
態になゐことが予想され、先述の酸化促進の環境は通常
の核燃料要素より厳しいと言えゐ。
上述した見地より、ジルカロイ被偉管の酸化全軽減する
為には、可燃性毒物質からのγ線に遮蔽し、ジルカロイ
被稼管表面近傍での炉水の放射−分解に工ゐ酸素濃度の
増加を抑制することが必要でああ。γ線の遮蔽全効果的
に行うには（１）燃料ペレットと被覆管との間に熱伝導
性で、かつ遮蔽能の大きい材料に介在させ小、（２）燃
料ベレット内に遮蔽能の大きい材料を分散させる、（３
）燃料ペレット表面近傍にＧｄのないゾーンを設け、Ｕ
（，１２を遮蔽材とする、などの方法が考えられ石。
為には、可燃性毒物質からのγ線に遮蔽し、ジルカロイ
被稼管表面近傍での炉水の放射−分解に工ゐ酸素濃度の
増加を抑制することが必要でああ。γ線の遮蔽全効果的
に行うには（１）燃料ペレットと被覆管との間に熱伝導
性で、かつ遮蔽能の大きい材料に介在させ小、（２）燃
料ベレット内に遮蔽能の大きい材料を分散させる、（３
）燃料ペレット表面近傍にＧｄのないゾーンを設け、Ｕ
（，１２を遮蔽材とする、などの方法が考えられ石。
以下、本発明の一実施例を第２図に↓り説明すめ。第２
図に２いて８は溶融ＩＪ （１） ２粒子でああ。
図に２いて８は溶融ＩＪ （１） ２粒子でああ。
溶融Ｌ１０２粒子の粒径は約２００μ以下であり、二１
■化ウラン２Ｉびガドリニアと共に１上線成型したのち
、焼結すゐ。焼結藺度（ｄ約１７００Ｃとし、焼、結ベ
レット中に溶融ＵＯ２粒子がザーメノト状に分散した構
造となぁ。このようなペレットにジルカロイ被覆管に装
填して密封した核燃料要素全照射した場合、ペレット内
のＧｄから発生ツーメガンマ線が俗間ＵＯ２１ｆｌＩｆ
１（ｌ Ｏ％Ｔ、 Ｄ）により遮蔽さ几ることにより、
ジルシカロイ辛皮ｑ管表面での炉水の放射線分解の程度
が通常の核燃料要素と同等又はそれ以下になめことが期
待さｆＬる。
■化ウラン２Ｉびガドリニアと共に１上線成型したのち
、焼結すゐ。焼結藺度（ｄ約１７００Ｃとし、焼、結ベ
レット中に溶融ＵＯ２粒子がザーメノト状に分散した構
造となぁ。このようなペレットにジルカロイ被覆管に装
填して密封した核燃料要素全照射した場合、ペレット内
のＧｄから発生ツーメガンマ線が俗間ＵＯ２１ｆｌＩｆ
１（ｌ Ｏ％Ｔ、 Ｄ）により遮蔽さ几ることにより、
ジルシカロイ辛皮ｑ管表面での炉水の放射線分解の程度
が通常の核燃料要素と同等又はそれ以下になめことが期
待さｆＬる。
第３図は他の実施例衾示［２、第３図において９は可燃
性毒物質全含捷ない環状目０２ペレットであり、［ＪＯ
７粉末を圧縮成型したのち不活性雰囲気中で約１７００
ｔＺ’に加熱焼結して作ることができろ。−１た可燃性
毒物質全含む燃料ペレット３は環状ＵＯ，ペレットの内
側に配置′ｆゐ。このような構成のガドリニア核燃料要
素においては、ガドリニアの濃度は従来型のものと比較
して、同一の毒作用を有すゐ↓うに設定する。したがつ
で、Ｇｄ２Ｏ、から放射され小γ線（は環状（Ｊ（１２
ペレツ１へて遮蔽さ九、ガドリニア核燃料要素を構成す
るジルカロイ被覆管の外面炉水腐食を軽凋する効果を列
上々ことかでさあ。
性毒物質全含捷ない環状目０２ペレットであり、［ＪＯ
７粉末を圧縮成型したのち不活性雰囲気中で約１７００
ｔＺ’に加熱焼結して作ることができろ。−１た可燃性
毒物質全含む燃料ペレット３は環状ＵＯ，ペレットの内
側に配置′ｆゐ。このような構成のガドリニア核燃料要
素においては、ガドリニアの濃度は従来型のものと比較
して、同一の毒作用を有すゐ↓うに設定する。したがつ
で、Ｇｄ２Ｏ、から放射され小γ線（は環状（Ｊ（１２
ペレツ１へて遮蔽さ九、ガドリニア核燃料要素を構成す
るジルカロイ被覆管の外面炉水腐食を軽凋する効果を列
上々ことかでさあ。
不発明に；れば、（÷ｄ２０．、などの司′燃性毒物質
の核反応により放射さｎるガンマ線に遮蔽し７、核燃料
要素に構成するジルカロイ被覆管外面に近接する炉水の
放射線分解に；る酸素濃度の増力日衾抑ｆｆ１ｌ −ｊ
、ｂ 作ｍ ’ｒ奏することができるため、前記ジル
カロイ被覆管の炉水による腐食全＠彦すゐ効果がある。
の核反応により放射さｎるガンマ線に遮蔽し７、核燃料
要素に構成するジルカロイ被覆管外面に近接する炉水の
放射線分解に；る酸素濃度の増力日衾抑ｆｆ１ｌ −ｊ
、ｂ 作ｍ ’ｒ奏することができるため、前記ジル
カロイ被覆管の炉水による腐食全＠彦すゐ効果がある。
第１図は従来の核燃料要素の縦断面図、第２図は本発明
の核燃料要素の実施例の溶融［１０，を分散させた核燃
料要素の要部断面図、第３図は本発明核燃料要素の他の
実施例の環状ｒＪ Ｏ。ペレットをジルカロイ被覆管の
内側に配列した核燃料要素の要部断面図である。 ２・・・被覆管、３・・・核燃料ペレット。 代理人 弁理士 高橋明夫・。 算１ 図 第２図 二 ４６５− ／２ ・３
の核燃料要素の実施例の溶融［１０，を分散させた核燃
料要素の要部断面図、第３図は本発明核燃料要素の他の
実施例の環状ｒＪ Ｏ。ペレットをジルカロイ被覆管の
内側に配列した核燃料要素の要部断面図である。 ２・・・被覆管、３・・・核燃料ペレット。 代理人 弁理士 高橋明夫・。 算１ 図 第２図 二 ４６５− ／２ ・３
Claims (1)
- １、可燃性毒物質を含む核燃料ペレット乞ジルカロイ製
の被覆管に装填し５、両端を溶接密封してなる核・墜料
要素において、前記核燃料ペレットと前記ゾルカロイ被
覆管の間にガンマ鞄迦藪材全介在させたこと全特徴とし
た核燃料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58009840A JPS59136678A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58009840A JPS59136678A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | 核燃料要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59136678A true JPS59136678A (ja) | 1984-08-06 |
Family
ID=11731318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58009840A Pending JPS59136678A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59136678A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6166987A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-05 | 株式会社東芝 | 燃料棒スペ−サ |
-
1983
- 1983-01-26 JP JP58009840A patent/JPS59136678A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6166987A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-05 | 株式会社東芝 | 燃料棒スペ−サ |
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