JPS59200991A - 燃料集合体 - Google Patents
燃料集合体Info
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- JPS59200991A JPS59200991A JP58075405A JP7540583A JPS59200991A JP S59200991 A JPS59200991 A JP S59200991A JP 58075405 A JP58075405 A JP 58075405A JP 7540583 A JP7540583 A JP 7540583A JP S59200991 A JPS59200991 A JP S59200991A
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/326—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
- G21C3/328—Relative disposition of the elements in the bundle lattice
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/336—Spacer elements for fuel rods in the bundle
- G21C3/338—Helicoidal spacer elements
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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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (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Ｗｆ ）
本発明は、ワイヤスペーサ型の高速炉用燃料集合体に保
シ、特に燃料扱素束とそれを収納しているラッパ省との
接触応力を緩和できる燃料県合体に関する。
シ、特に燃料扱素束とそれを収納しているラッパ省との
接触応力を緩和できる燃料県合体に関する。
〔発明の背景Ｊ
従来のワイヤスペーサ型の高速炉用燃料集合体は、第１
図に示すような構成になっている。すなわち、同図（ａ
）Ｑで示す如き燃料ピン１は多数本束ねられ、（ｂ、ｌ
に示す如き六角形のラッパ管３に収納されて燃料集合体
を構成する。燃料ピン１にはワイヤスペーサ２か巷きつ
けられておシ、冷却拐の流〕）ｕ曲損を確１呆すると同
時に、燃料ピン１の被核管同志が接触することを防止し
ている。４は燃料ピンの上８μ端栓、５は同じく下部端
栓、６はノックバーである。冷勾」材は、ラッパｖ３の
中を下から上へ流れる。第２図は、第１図（ｂ）のＡ−
Ａ’でとっＺこラッパ層゛内の仙Ｍ面図である。
図に示すような構成になっている。すなわち、同図（ａ
）Ｑで示す如き燃料ピン１は多数本束ねられ、（ｂ、ｌ
に示す如き六角形のラッパ管３に収納されて燃料集合体
を構成する。燃料ピン１にはワイヤスペーサ２か巷きつ
けられておシ、冷却拐の流〕）ｕ曲損を確１呆すると同
時に、燃料ピン１の被核管同志が接触することを防止し
ている。４は燃料ピンの上８μ端栓、５は同じく下部端
栓、６はノックバーである。冷勾」材は、ラッパｖ３の
中を下から上へ流れる。第２図は、第１図（ｂ）のＡ−
Ａ’でとっＺこラッパ層゛内の仙Ｍ面図である。
ラッパ′目３１ノコに納められた燃料要素束は、高速炉
炉心に装何妊れ、２〜３年間に亘って、燃焼する。すな
わち、燃料ピン中の核燃料が核分裂をくりＺ・えし、エ
ネルギーを発生する。発生した熱エネルギーは、１′令
ムｉ１材（す１〜リウム）によって除去される。冷却材
温度は、燃料集合体ピタて最高６４０〜６８０ ’Ｃ程
度となる。燃料集合体の構造材、すなわち、ジッパ′目
・、寿、（ミ科ピン破覆管、およびワイヤスペーサ舅（
これらの構造材は通常、ステンレス鏑である）は、２〜
３年間の燃焼期間中に、核分裂反応により発生する高い
中性子束および高温にさらぺれる結果、スワエリング、
クリープなとにより膨張する。
炉心に装何妊れ、２〜３年間に亘って、燃焼する。すな
わち、燃料ピン中の核燃料が核分裂をくりＺ・えし、エ
ネルギーを発生する。発生した熱エネルギーは、１′令
ムｉ１材（す１〜リウム）によって除去される。冷却材
温度は、燃料集合体ピタて最高６４０〜６８０ ’Ｃ程
度となる。燃料集合体の構造材、すなわち、ジッパ′目
・、寿、（ミ科ピン破覆管、およびワイヤスペーサ舅（
これらの構造材は通常、ステンレス鏑である）は、２〜
３年間の燃焼期間中に、核分裂反応により発生する高い
中性子束および高温にさらぺれる結果、スワエリング、
クリープなとにより膨張する。
スウェリングは、中１生子の照射に」ニジ材料内に生じ
たガスが材料内で空孔を形成するために、濁料の体積が
膨張する現象である。クリープブは、高温条件下で応力
が動いている材料にお゛いで、結晶の原子配列の転移に
より、応力な緩オ；」する方向に材料か伸び、又はａｉ
ｒ−１ｒ現象である。
たガスが材料内で空孔を形成するために、濁料の体積が
膨張する現象である。クリープブは、高温条件下で応力
が動いている材料にお゛いで、結晶の原子配列の転移に
より、応力な緩オ；」する方向に材料か伸び、又はａｉ
ｒ−１ｒ現象である。
炉心内でＣｊ ％ ラツ” ’＠’は冷却材のＳ＝刀
により内ａ＋から外側へ応力を受けでいるので、クリー
プの結果、ラツ・や管は膨張する。燃料ピンは、燃料ビ
ンＩＴ−に涌る核分裂生成ガスのガス圧によって燃料ビ
ンがしらむ方向に応力を受け、その結果、クリープが起
つで燃料ピンはｊ膨張する。ワイヤスペーサは、スウェ
リングによって膨張し、寸だ、巻きつけの張力に基づく
クリープによシ若千伸びると考えられるか、膨張量は、
燃料ビ゛ンおよびラツ・ぐ管よりもｌ」＼さい。
により内ａ＋から外側へ応力を受けでいるので、クリー
プの結果、ラツ・や管は膨張する。燃料ピンは、燃料ビ
ンＩＴ−に涌る核分裂生成ガスのガス圧によって燃料ビ
ンがしらむ方向に応力を受け、その結果、クリープが起
つで燃料ピンはｊ膨張する。ワイヤスペーサは、スウェ
リングによって膨張し、寸だ、巻きつけの張力に基づく
クリープによシ若千伸びると考えられるか、膨張量は、
燃料ビ゛ンおよびラツ・ぐ管よりもｌ」＼さい。
燃料集合体の侮造拐をなすステンレス餉１．１のスウェ
リング、クリープ等の特性の予測値はかなシばらつく。
リング、クリープ等の特性の予測値はかなシばらつく。
さらに、材料の精疎時の不純物管理の困難性がスウ、
ＩＪングやクリープの特性の不確定さを犬きくしている
。
ＩＪングやクリープの特性の不確定さを犬きくしている
。
以上のスウエＩＪング、クリープの他にいわゆる、ｔｉ
ｊ、膨張の効果もあり、燃料集合体、冷却羽の温度の不
均一による熱豚張差によって燃料ピンは複雑に彎曲する
ので、燃料集合体は複雑な変形状ｙ△を呈する。
ｊ、膨張の効果もあり、燃料集合体、冷却羽の温度の不
均一による熱豚張差によって燃料ピンは複雑に彎曲する
ので、燃料集合体は複雑な変形状ｙ△を呈する。
燃料要素束とラッパ管の膨張による相互作用（Ｂｕｎｄ
ｌｅ −Ｄｕｃｔ −Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ 、以下
ＢＤＩと略記する）を定伊的に記述するためにＢＤＩ量
という融が定義されており、これは本発明を理屑、する
上で不可欠の概念であるので、第３図でこれを説明する
。第３図において、リング数（燃料要素束の中心から数
えた燃料ピンの層数）をＮ１燃料ピンの直径をＤｌ ワ
イヤスペーサの直径をｄｗ、ラツ７′？骨の内対面間圧
〆；１．をＥとする。
ｌｅ −Ｄｕｃｔ −Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ 、以下
ＢＤＩと略記する）を定伊的に記述するためにＢＤＩ量
という融が定義されており、これは本発明を理屑、する
上で不可欠の概念であるので、第３図でこれを説明する
。第３図において、リング数（燃料要素束の中心から数
えた燃料ピンの層数）をＮ１燃料ピンの直径をＤｌ ワ
イヤスペーサの直径をｄｗ、ラツ７′？骨の内対面間圧
〆；１．をＥとする。
ここでバンドル（燃料要素束）直径Ｂを次のように定義
するっ Ｂ二２（Ｎ−１） （Ｄ＋ｄｗ）匹３０ ’＋Ｄ＋２ｄ
ｗ ・・・・・（１）ｉ（ＤＩ Ｑ土は次のよう
に定義される。
するっ Ｂ二２（Ｎ−１） （Ｄ＋ｄｗ）匹３０ ’＋Ｄ＋２ｄ
ｗ ・・・・・（１）ｉ（ＤＩ Ｑ土は次のよう
に定義される。
ＢＤＩ量二Ｂ−Ｅ ・（
２）すなわち、ＢＤＩ量は、燃料要素束とラッパ管との
間に残されている余裕を表わすｋでめる。
２）すなわち、ＢＤＩ量は、燃料要素束とラッパ管との
間に残されている余裕を表わすｋでめる。
燃料集合体の炉心装荷画板には、一般にＢ＜Ｅてあり、
ＢＤＩｌｆＪは負である。燃料集合体の燃焼にともなっ
てバンドル直径Ｂおよびラッパー内対面間距離Ｅとも膨
張し犬きぐなるが、−妓に燃料ビン内ガス圧は冷却材圧
力よシも犬きく、また被覆温度はラッパ管温度よシ亮い
ために、・マントル直径Ｂのｊ膨張量はラッパ管内ズＪ
ＩＲｒ１１≦］距離Ｅよｐも犬きくなる。このこと（は
、形式的には、燃料安素束がラッパ管内に納デりきれな
くなることを意味するが、現実には、Ｂ）Ｅ（ＢＤＩ量
〉０）であってもラッノヤチ・内に納まることがわ〃・
つている。すなわ′ｃ）第４図はラッパ管内の燃料要素
束を示す図で８って、（ｄ）は、バンドルの膨張がラッ
パ′Ｈの膨張にｉ」いつき、Ｂ＝Ｅ （ＢＤＩ伽−二〇
）となっメこ状態を表υす。（ｂ）舛１、バンドルの膨
張がさらに大きくなり、１３ ＞ Ｅ （ＬＩＤｆ ｉ
、□〉０）となった状態を表す。Ｂ＞ＥとなってもＮ
ｌｌ＋’、、’：料ビン１が句・曲して燃料、ピン間の
間隙を埋める結果、誂料要素束はラッパ管に音」まるご
とが可能であることがわかる。
ＢＤＩｌｆＪは負である。燃料集合体の燃焼にともなっ
てバンドル直径Ｂおよびラッパー内対面間距離Ｅとも膨
張し犬きぐなるが、−妓に燃料ビン内ガス圧は冷却材圧
力よシも犬きく、また被覆温度はラッパ管温度よシ亮い
ために、・マントル直径Ｂのｊ膨張量はラッパ管内ズＪ
ＩＲｒ１１≦］距離Ｅよｐも犬きくなる。このこと（は
、形式的には、燃料安素束がラッパ管内に納デりきれな
くなることを意味するが、現実には、Ｂ）Ｅ（ＢＤＩ量
〉０）であってもラッノヤチ・内に納まることがわ〃・
つている。すなわ′ｃ）第４図はラッパ管内の燃料要素
束を示す図で８って、（ｄ）は、バンドルの膨張がラッ
パ′Ｈの膨張にｉ」いつき、Ｂ＝Ｅ （ＢＤＩ伽−二〇
）となっメこ状態を表υす。（ｂ）舛１、バンドルの膨
張がさらに大きくなり、１３ ＞ Ｅ （ＬＩＤｆ ｉ
、□〉０）となった状態を表す。Ｂ＞ＥとなってもＮ
ｌｌ＋’、、’：料ビン１が句・曲して燃料、ピン間の
間隙を埋める結果、誂料要素束はラッパ管に音」まるご
とが可能であることがわかる。
しかし、ＢＤＩ量が正になると、燃料要素束はラッ・母
管から強く押しがえされるような応力を受けることにな
り、ＢＤＩ ｊ欲が大きくなるにつれて燃料ピンの受け
るこの力は大きくなり、ついには燃料ピンの破損に至る
。
管から強く押しがえされるような応力を受けることにな
り、ＢＤＩ ｊ欲が大きくなるにつれて燃料ピンの受け
るこの力は大きくなり、ついには燃料ピンの破損に至る
。
一般にはラソａ′ｅ管の膨張速度よりも燃料要素束の＃
張速度の方が大きいので、燃料集合体の燃焼肋間中にＢ
ＤＩ梨（二Ｂ−Ｅ）は次第に増加し、最終的にはＢＤＩ
の許容基準を越えてしまう。
張速度の方が大きいので、燃料集合体の燃焼肋間中にＢ
ＤＩ梨（二Ｂ−Ｅ）は次第に増加し、最終的にはＢＤＩ
の許容基準を越えてしまう。
実ｊ倹的に明らかにされているＢＤＩの許容範囲は、Ｂ
ＤＩ ｉ７ ＜２ ｄｗ −−””−
（３）である。ａｌ）４ンＩ（ｂ）かられかるように、
幾何学的に許容されるＢＤＩｉ（は１ ｄｗである。Ｂ
ＤＩ”７ｆ＞ １ ｄｗであ九（ユ゛、第４ｃＡ＋ ｏ
７＞がら児るかきり、バンドルはラッパ龜゛３に’Ｘ’
ＮＪりされない。しかし、駅ミオ身袈素（以は、水平槓
「ノテ面で見た場合、燃料ピンの％１（曲や捩れによっ
て互いの間隙にまわり込゛む結果が考えられ、この効果
のために許容されるＢＤＩ魚ｒｉｉ ｄｗよりも更に大
きい値になっている。したがって、バンドルの膨張を吸
収する効果には、第４図（ｂ）から明らかな「幾何学的
効果」と、水平断面における「寸わり込み効果」がある
こと（Ｃなる。（３）式は、ＢＤＩ−４の余裕として、
幾何学的なりＤＩ量がｌａｗある他に「まわり込み効果
」によるＢＤＩｉが１ ｄｗあること、したがって、こ
の二つの効果の和として、ＢＩＭ量〈２ｄｗならば、燃
料ピンに過度の応力がかからないことを示している。捷
だ一般に、幾何学的効果によるＢＤＩに対する余裕が大
きいことは、バンドル内に大きな空隙があることである
から、水平；新面における「まわシ込み効果」も相乗的
に大きくなる。
ＤＩ ｉ７ ＜２ ｄｗ −−””−
（３）である。ａｌ）４ンＩ（ｂ）かられかるように、
幾何学的に許容されるＢＤＩｉ（は１ ｄｗである。Ｂ
ＤＩ”７ｆ＞ １ ｄｗであ九（ユ゛、第４ｃＡ＋ ｏ
７＞がら児るかきり、バンドルはラッパ龜゛３に’Ｘ’
ＮＪりされない。しかし、駅ミオ身袈素（以は、水平槓
「ノテ面で見た場合、燃料ピンの％１（曲や捩れによっ
て互いの間隙にまわり込゛む結果が考えられ、この効果
のために許容されるＢＤＩ魚ｒｉｉ ｄｗよりも更に大
きい値になっている。したがって、バンドルの膨張を吸
収する効果には、第４図（ｂ）から明らかな「幾何学的
効果」と、水平断面における「寸わり込み効果」がある
こと（Ｃなる。（３）式は、ＢＤＩ−４の余裕として、
幾何学的なりＤＩ量がｌａｗある他に「まわり込み効果
」によるＢＤＩｉが１ ｄｗあること、したがって、こ
の二つの効果の和として、ＢＩＭ量〈２ｄｗならば、燃
料ピンに過度の応力がかからないことを示している。捷
だ一般に、幾何学的効果によるＢＤＩに対する余裕が大
きいことは、バンドル内に大きな空隙があることである
から、水平；新面における「まわシ込み効果」も相乗的
に大きくなる。
現状では、Ｂｌ）Ｉのせいで燃料集合体が炉心内に長期
間薄布することか許されないので、この問題に対するヌ
・１蓋として、特Ｃｉコ昭５６−５７９８５号の発明は
、第５１Ｍ＋に示すように、燃料要素束の最外周に直径
４ ｉｉｙ＋程度の太い中空ワイヤ７を巻きつけること
を提案している。この方法は、中空ワイヤ７か燃料要素
束の膨張とともに潰れてｉＺンドルの膨張を吸収する効
果があるとされる。・ぐンドルの膨張とともに中空ワイ
ヤが潰れるかどうかは確実でないが、大径ワイヤを最外
周に巻くことは効果的てあって、幾何学１］シには、ノ
ぐンドルが最外尚巻きつけワイヤのｉＬＬ径（４ｒｌＩ
ｍ ）程度まで膨張することが可能である。
間薄布することか許されないので、この問題に対するヌ
・１蓋として、特Ｃｉコ昭５６−５７９８５号の発明は
、第５１Ｍ＋に示すように、燃料要素束の最外周に直径
４ ｉｉｙ＋程度の太い中空ワイヤ７を巻きつけること
を提案している。この方法は、中空ワイヤ７か燃料要素
束の膨張とともに潰れてｉＺンドルの膨張を吸収する効
果があるとされる。・ぐンドルの膨張とともに中空ワイ
ヤが潰れるかどうかは確実でないが、大径ワイヤを最外
周に巻くことは効果的てあって、幾何学１］シには、ノ
ぐンドルが最外尚巻きつけワイヤのｉＬＬ径（４ｒｌＩ
ｍ ）程度まで膨張することが可能である。
この方法の問題点（１１、必然的にうｙ ／Ｐ骨径が大
きくなるために炉心が大きくなること、また、燃料喪紫
束外周の流路面積が太きいため（Ｃ外周部に冷却制が多
く流れ、冷却効率が臥少する口」能性があること、さら
に、最外周に非常に大きな旋回流〕゛１．か発生するｂ
」能注があり、これか燃料集合体の振動を引き彫４こす
用油１生があること、また外周の巻きつけワイヤの全長
が非常に長いので燃料集合１４・内の構造材が増加する
こと等である。
きくなるために炉心が大きくなること、また、燃料喪紫
束外周の流路面積が太きいため（Ｃ外周部に冷却制が多
く流れ、冷却効率が臥少する口」能性があること、さら
に、最外周に非常に大きな旋回流〕゛１．か発生するｂ
」能注があり、これか燃料集合体の振動を引き彫４こす
用油１生があること、また外周の巻きつけワイヤの全長
が非常に長いので燃料集合１４・内の構造材が増加する
こと等である。
〔発１１１」の目的〕
本ｊべ明の目的（仁、つり溪料ルー４々、内の、侮］゛
肴をやラッパ管径のすｄ加ないし燃料快紮束外１〆、」
の冷却材流路面積の工１ｈ加や旋回流の孔生を１Ｉ（）
ｉ ＜ことなく、原子炉内滞在二〇」間中の燃料要り；
、東およびう、・ぐるの膨張によるＢＤＩひいては燃料
ビ′ンに働く応力の許容値超過を防止するようにしたワ
イヤスペーサ型の燃料集合体を提供することにある。
肴をやラッパ管径のすｄ加ないし燃料快紮束外１〆、」
の冷却材流路面積の工１ｈ加や旋回流の孔生を１Ｉ（）
ｉ ＜ことなく、原子炉内滞在二〇」間中の燃料要り；
、東およびう、・ぐるの膨張によるＢＤＩひいては燃料
ビ′ンに働く応力の許容値超過を防止するようにしたワ
イヤスペーサ型の燃料集合体を提供することにある。
上Ｔ：己目ｒＪＪを逃１５父するため、本発明のワイヤ
スペーサ型燃料５１合体は、燃料要素束の−Ｈ１＋の燃
料要素を、他の燃料要素に比べて嶋′Ａ＠２ビンの直径
が１１′ｍｌく且つワイヤスペーサの直径が太いものに
したことを咎絨とするものである。
スペーサ型燃料５１合体は、燃料要素束の−Ｈ１＋の燃
料要素を、他の燃料要素に比べて嶋′Ａ＠２ビンの直径
が１１′ｍｌく且つワイヤスペーサの直径が太いものに
したことを咎絨とするものである。
〔発明の実Ｉｉ！ｉｆ’：」）
Ｍｙ ６図は本実施例に用いる燃月女附の断面図を示す
もので、第１図に示した従来と向じ・構成のＡクイｆ燃
料ａｔと、とｎに比べて無、料ビン径を細くしワイヤ径
を太くしたＢタイｆ燃１；４按菟と（！ｌ−用いて燃料
要素束を構成する。Ａタイ！燃料裟索は、不実施例にお
いては、燃料ピン径へニア、 ５ ’ｒｎｍ−、ワイヤ
Ｍ ｄｗＡ二ｌ、 ３ ｍｍとし、これに対して、Ｂタ
イプ燃料要素は燃料ピン径ＤＢ＝６．２ｍｍ、 ワイ
ヤ径ｄｗ＋＋ ＝ ２．０ ｍｍとする。
もので、第１図に示した従来と向じ・構成のＡクイｆ燃
料ａｔと、とｎに比べて無、料ビン径を細くしワイヤ径
を太くしたＢタイｆ燃１；４按菟と（！ｌ−用いて燃料
要素束を構成する。Ａタイ！燃料裟索は、不実施例にお
いては、燃料ピン径へニア、 ５ ’ｒｎｍ−、ワイヤ
Ｍ ｄｗＡ二ｌ、 ３ ｍｍとし、これに対して、Ｂタ
イプ燃料要素は燃料ピン径ＤＢ＝６．２ｍｍ、 ワイ
ヤ径ｄｗ＋＋ ＝ ２．０ ｍｍとする。
これらＢタイプ燃料要素は、本発明の一実施例において
は、第７図に示すごとく、燃料委素東内に９欣的に配ｆ
ｉｉされるっすなわち、ＪＦＩ 、 ＪＦ２゜ＪＦ３の
各３方向の燃料ピン列について、必ず一本のＢタイツ燃
料要素が含まれるように配置される。
は、第７図に示すごとく、燃料委素東内に９欣的に配ｆ
ｉｉされるっすなわち、ＪＦＩ 、 ＪＦ２゜ＪＦ３の
各３方向の燃料ピン列について、必ず一本のＢタイツ燃
料要素が含まれるように配置される。
そのために必すなりタイプ燃料要素の数は、Ｎを中心か
ら数えた燃料ピンの層数とすれば、最少（２Ｎ−１）本
であシ、第７図の例では１１本である。Ｂタイプ燃料要
素の配置は、一意的ではないが、最少（２Ｎ−１）本で
必ず実現できる。
ら数えた燃料ピンの層数とすれば、最少（２Ｎ−１）本
であシ、第７図の例では１１本である。Ｂタイプ燃料要
素の配置は、一意的ではないが、最少（２Ｎ−１）本で
必ず実現できる。
第８図は、鈎、７図の実施例においてＢＤＩが緩和され
る原理を説明するだめのものである。第７図のように燃
料ピン列の中に、一本のＢタイプ燃料要素を営む賜金、
燃料ピン配置ビ、チ（１９Ｆシ合うン）料ビンの中上−
ＩＪ距離）は変化しない。これはＤＡ ＋２ ｄｗＡ二
ＤＢ ＋ ２ ｄｗｎの条例を７１；１．Ｊ／こすよう
に馬、ｄイ、の伽全仄めでいるためである。しかし、ε
１）８１Σｉ１７こ見られるように、Ｂタイプ燃料要素
とＡタイプノ、Ｘ幾科グシ寛とのｉＥ：ｊには）Δ二ｄ
ＷＢ ｄＷＡ たけのｆａＪ隙が生じる。すなわち、バンドル直径Ｂは
従来よシもΔだけ小さくなっており、幾何学的にはバン
ドルの膨張をΔた゛け余分に吸収することができる。実
施例においては、Δ二Ｑ、 ７ ｍｍであり、これは約
０．５ ｄｙＡＫ％しい。ずｌわち、それだけ幾何学的
にＢＩ）Ｉ余裕が生ずる。
る原理を説明するだめのものである。第７図のように燃
料ピン列の中に、一本のＢタイプ燃料要素を営む賜金、
燃料ピン配置ビ、チ（１９Ｆシ合うン）料ビンの中上−
ＩＪ距離）は変化しない。これはＤＡ ＋２ ｄｗＡ二
ＤＢ ＋ ２ ｄｗｎの条例を７１；１．Ｊ／こすよう
に馬、ｄイ、の伽全仄めでいるためである。しかし、ε
１）８１Σｉ１７こ見られるように、Ｂタイプ燃料要素
とＡタイプノ、Ｘ幾科グシ寛とのｉＥ：ｊには）Δ二ｄ
ＷＢ ｄＷＡ たけのｆａＪ隙が生じる。すなわち、バンドル直径Ｂは
従来よシもΔだけ小さくなっており、幾何学的にはバン
ドルの膨張をΔた゛け余分に吸収することができる。実
施例においては、Δ二Ｑ、 ７ ｍｍであり、これは約
０．５ ｄｙＡＫ％しい。ずｌわち、それだけ幾何学的
にＢＩ）Ｉ余裕が生ずる。
第９図は本発明の他の実施例の仙閘面を示す。
この実施例においては、燃祠較家東十の一列に並んでい
る三方向の任ムの燃料吸紮列に氾丁二本のＢタイプ燃料
要素が存在するように燃料製氷を配置肛しである。この
配置のち〕台、晟１′０」学的なりＤＩ栄裕は１．４
ｍｍ即ち約１ｄイとなる。
る三方向の任ムの燃料吸紮列に氾丁二本のＢタイプ燃料
要素が存在するように燃料製氷を配置肛しである。この
配置のち〕台、晟１′０」学的なりＤＩ栄裕は１．４
ｍｍ即ち約１ｄイとなる。
幾何学的なりＤＩ全余裕増えると、まわり込みの効呆に
よるＢＤＩ余裕も相乗的に増加するので、これら二つの
ＢＤＩ余裕の増加にょシ、燃料集合体は長」υｊの炉内
ｔ；行存在耐えうるようになる。
よるＢＤＩ余裕も相乗的に増加するので、これら二つの
ＢＤＩ余裕の増加にょシ、燃料集合体は長」υｊの炉内
ｔ；行存在耐えうるようになる。
ｆｉｉｌｌ径燃料ピンと太径ワイヤとからなるＢタイプ
燃料要メもの数を増加させればＢＤＩに対する余裕はｊ
’ＩＶ加するが、組径燃料ピンを増すことは燃ｆ４−集
合体の燃料部分の体私が減少することになるので、ＢＤ
Ｉに対する余裕を与えるに必要な最小限にとどめること
が望ましい。
燃料要メもの数を増加させればＢＤＩに対する余裕はｊ
’ＩＶ加するが、組径燃料ピンを増すことは燃ｆ４−集
合体の燃料部分の体私が減少することになるので、ＢＤ
Ｉに対する余裕を与えるに必要な最小限にとどめること
が望ましい。
燃料ピン列の各列に少なくとも一本のＢタイプ燃料要素
が配置されるという条件におけるＢタイプ燃料要素の最
少数は（２Ｎ−１）本であるが、この程度の数のＢタイ
プ燃料要素を配置することによって炉内滞在期＋１４Ｊ
中のＢＤＩは十分に吸収することができる。この賜金、
例えば燃料ピン数が２７１本（Ｎ二１０）であればＢタ
イプ燃料要素の数は１９本であシ、燃料ピン径を第６図
で述べた値とすれば燃料部分の鉢植減少は２裂程度にす
き゛ない。
が配置されるという条件におけるＢタイプ燃料要素の最
少数は（２Ｎ−１）本であるが、この程度の数のＢタイ
プ燃料要素を配置することによって炉内滞在期＋１４Ｊ
中のＢＤＩは十分に吸収することができる。この賜金、
例えば燃料ピン数が２７１本（Ｎ二１０）であればＢタ
イプ燃料要素の数は１９本であシ、燃料ピン径を第６図
で述べた値とすれば燃料部分の鉢植減少は２裂程度にす
き゛ない。
Ｂタイプ燃料製糸の細径燃料ピンの周辺では流路１−／
ｒｉ積が大きくなり且つ発熱量が小さくなるので冷却材
温度が低下する可能性があるが、燃料集合体全体におい
てはワイヤスペーサによる旋回流が生じ、十分な冷却材
混合が起るので上記のことは問題とはならない。ただし
、燃料９、−合体の最外周部分では、圧損が小さいため
に冷却材か県申し、これが燃相集合体甲心８１≦分の冷
却効率を下り−ることか知られているので、Ｂタイｆ燃
料儀素を最外周に多く配置することは、さらに冷却材の
集中を促進することになり好址しくない。
ｒｉ積が大きくなり且つ発熱量が小さくなるので冷却材
温度が低下する可能性があるが、燃料集合体全体におい
てはワイヤスペーサによる旋回流が生じ、十分な冷却材
混合が起るので上記のことは問題とはならない。ただし
、燃料９、−合体の最外周部分では、圧損が小さいため
に冷却材か県申し、これが燃相集合体甲心８１≦分の冷
却効率を下り−ることか知られているので、Ｂタイｆ燃
料儀素を最外周に多く配置することは、さらに冷却材の
集中を促進することになり好址しくない。
第１０図は不発明の更に他の実施例を示す。本実施例で
は燃料要素束の中心寂よび中心附近にＢタイプ燃料要素
を配置して・ろる。中心にＢタイプ燃料要素をｉ’ｉｉ
２置することは、ラッパ管から燃料要素束に働く応力が
常に燃料要素束中心向きであることからＢＤＩ Ｍ和に
効果的である。なた、中心附近にＢタイプ燃料要素を複
数本目装置することは、−列に並ぶ燃料ピン列の燃料ビ
ン叙が多い所でＢＤＩが最も厳しくなることから、ＢＤ
Ｉ酸和に効果的である。
は燃料要素束の中心寂よび中心附近にＢタイプ燃料要素
を配置して・ろる。中心にＢタイプ燃料要素をｉ’ｉｉ
２置することは、ラッパ管から燃料要素束に働く応力が
常に燃料要素束中心向きであることからＢＤＩ Ｍ和に
効果的である。なた、中心附近にＢタイプ燃料要素を複
数本目装置することは、−列に並ぶ燃料ピン列の燃料ビ
ン叙が多い所でＢＤＩが最も厳しくなることから、ＢＤ
Ｉ酸和に効果的である。
第１１図は本発明の更に他の実施例を示す。この実施例
では燃料要素束の配置に回転対称性を持たぜるようにＢ
タイプ燃料要素を配置しである。
では燃料要素束の配置に回転対称性を持たぜるようにＢ
タイプ燃料要素を配置しである。
第１０図の実施例も配置に回転対称性金有する。
燃料を素來の配置に回転対称性を持たせることは、炉心
の任意位置でう、・り管の大面のうちどれを炉心中心に
向けでも同等となるから、装荷時の向きの配ＪＭ、が不
振となる利点がある。
の任意位置でう、・り管の大面のうちどれを炉心中心に
向けでも同等となるから、装荷時の向きの配ＪＭ、が不
振となる利点がある。
第１２１図は本発明の史に他の実施例を示すもので、こ
の実施例においては、燃料些素束中の一列に並ぶ任意の
燃料ピン列中に一本のＢタイプ燃料要素が含まれるよう
なＦｉｔＪ述の配置（第７図の実施例はその一例である
）のうち、最外周に最少数（本例では三本）のＢタイプ
燃料要素が存在するような＾装置を（木ったものでめる
。第１０図の笑〃瓜例もそのような配置になっている。
の実施例においては、燃料些素束中の一列に並ぶ任意の
燃料ピン列中に一本のＢタイプ燃料要素が含まれるよう
なＦｉｔＪ述の配置（第７図の実施例はその一例である
）のうち、最外周に最少数（本例では三本）のＢタイプ
燃料要素が存在するような＾装置を（木ったものでめる
。第１０図の笑〃瓜例もそのような配置になっている。
最外周ＶＣ最少教のＢタイプ燃料要素を配置することは
、ＦＪｌ」述した最外族における冷却材集中効果を減ら
ずために有効である。
、ＦＪｌ」述した最外族における冷却材集中効果を減ら
ずために有効である。
本発明によれ（−１燃料要素束の径ひいてはラッパ行の
径を大６くする必要なしに且つ燃料集合体内の１１４造
材を殆ど１″６１加δせずに、また、燃料要素束の外周
部の流１烙面私の増加を殆んど招かすに、幾何学的な効
果ざらには回多込みによる効味に基づ（ＢＤＩ余裕を向
上させて燃料要素束の膨張を効果Ｈ′９に吸収すること
が′ｃきる。“止た、ワイヤスペーサの巻きつけピッチ
は従来と同様であって、隣接燃料ビンの支狩点の数は従
来と変らないから隣接燃料ピン同志の接触防止性能の低
下を来たすことはない。
径を大６くする必要なしに且つ燃料集合体内の１１４造
材を殆ど１″６１加δせずに、また、燃料要素束の外周
部の流１烙面私の増加を殆んど招かすに、幾何学的な効
果ざらには回多込みによる効味に基づ（ＢＤＩ余裕を向
上させて燃料要素束の膨張を効果Ｈ′９に吸収すること
が′ｃきる。“止た、ワイヤスペーサの巻きつけピッチ
は従来と同様であって、隣接燃料ビンの支狩点の数は従
来と変らないから隣接燃料ピン同志の接触防止性能の低
下を来たすことはない。
に−１ｆ２Ｊ （ａ） 、（ｂ）はそれぞれワイヤスペ
ーサ型の燃料集合体の燃料就累の側面図およびラッ・ぐ
官の外伝図である。 泥２図唸第１図の燃料集合伺の横断面図である。 第３図はＢＤＩけの定義を説ψＪするためのワイヤスペ
ーサ型燃料梨自体の断面図である。 第４図（ａ） 、 （ｔ＋）はバンドルの膨張とＢＤＩ
鼠の力ｄ加を説明するための部分縦断面図でめって、（
ａ＞はＢＤＩ債二〇の状態を、（ｂ）は、ＢＤＩ世二］
ｄイの状態を示す。 第５図は特開昭５６−５７９８５′＠の発明に係る燃料
ＭＬ合体の７．１１２分お」ｊｆ面図である。 ２４ｊ ６１２；’ζ−Ｊ本兄じ１の′ダζ１も例に用
いる’）’ｌ： Ｎ４妥払の横１ｔｉ１１１′：ｉ図で
、る。 ２ｉＳ’ ７図は牛発明の−・実施例の狽ＩＷ ｉ！ｆ
ｉである。 第８図はその部分縦断面図である。 第９図、あ１０し、１．第１１図、第１２図は夫々本発
明の他の異る実施例の横ｖ、４面冴ｊである。 ］ 燃ｐｚン ２・・ワイヤスペーサ３・・
・ラッ・ゼゞ；ｊ’ ４・・・土部端栓５・
・・Ｔ部端１ヱ ６・・・ノック・ぐ−ｉｒ
Ｉ 江 （ｄ）（ｂ） ’：’： ２ 図 第３図 第 ４ ’ｄ’＋ （ａ’） （ｂ”２？；
５図 み、Ｚ廣ｍ 第７図 ○ Ａタイプソ然糾Ｏ ■δタイプ又１然料要素 第８図 △＝ ｄｗａ−ｄｗｉ（＝ ０／７ｙｎｙｎ第９図 ○ピンＩす乙び ワイヤイ’に−ｊ５ｙｎｙｎ■りごン
才しムｆ ワイヤ径２．０所ｆ第１０図 ○ Ａタイプ燃料要素 ■ ｂタイプメ・然料要素 第１１図 ○ Ａタイブス゛！！、糾要素 （≠）３タイフ０１′然卓斗要素 第１２図 ○ Ａタイプメ°烈糾要素 （→）らタイつ°丈煕崖牛要走
ーサ型の燃料集合体の燃料就累の側面図およびラッ・ぐ
官の外伝図である。 泥２図唸第１図の燃料集合伺の横断面図である。 第３図はＢＤＩけの定義を説ψＪするためのワイヤスペ
ーサ型燃料梨自体の断面図である。 第４図（ａ） 、 （ｔ＋）はバンドルの膨張とＢＤＩ
鼠の力ｄ加を説明するための部分縦断面図でめって、（
ａ＞はＢＤＩ債二〇の状態を、（ｂ）は、ＢＤＩ世二］
ｄイの状態を示す。 第５図は特開昭５６−５７９８５′＠の発明に係る燃料
ＭＬ合体の７．１１２分お」ｊｆ面図である。 ２４ｊ ６１２；’ζ−Ｊ本兄じ１の′ダζ１も例に用
いる’）’ｌ： Ｎ４妥払の横１ｔｉ１１１′：ｉ図で
、る。 ２ｉＳ’ ７図は牛発明の−・実施例の狽ＩＷ ｉ！ｆ
ｉである。 第８図はその部分縦断面図である。 第９図、あ１０し、１．第１１図、第１２図は夫々本発
明の他の異る実施例の横ｖ、４面冴ｊである。 ］ 燃ｐｚン ２・・ワイヤスペーサ３・・
・ラッ・ゼゞ；ｊ’ ４・・・土部端栓５・
・・Ｔ部端１ヱ ６・・・ノック・ぐ−ｉｒ
Ｉ 江 （ｄ）（ｂ） ’：’： ２ 図 第３図 第 ４ ’ｄ’＋ （ａ’） （ｂ”２？；
５図 み、Ｚ廣ｍ 第７図 ○ Ａタイプソ然糾Ｏ ■δタイプ又１然料要素 第８図 △＝ ｄｗａ−ｄｗｉ（＝ ０／７ｙｎｙｎ第９図 ○ピンＩす乙び ワイヤイ’に−ｊ５ｙｎｙｎ■りごン
才しムｆ ワイヤ径２．０所ｆ第１０図 ○ Ａタイプ燃料要素 ■ ｂタイプメ・然料要素 第１１図 ○ Ａタイブス゛！！、糾要素 （≠）３タイフ０１′然卓斗要素 第１２図 ○ Ａタイプメ°烈糾要素 （→）らタイつ°丈煕崖牛要走
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料−ンとこれに巻きつけられたワイヤス被−力と
から各々なる燃料要素を複数の列をなすように多数本束
ねてラッノクウ゛ニ′に収納構成した燃料工１、合体に
おいて、燃料要素束の一部の燃料要素を他の燃料要素よ
りも、燃料ピンの直径が細く且つワイヤス被−ザの直径
が太い燃料要素としたことを特徴とする燃料ムこ合体。 ２、 前記の細径燃料ビンと太径ワイヤスペーサとから
なる燃料要録を、燃料要素束中の一列に並ぶ任意の燃料
要素列中に、少なくとも１本存在させたことをｌＰｆ似
とする特許請求の範囲８９１項記載の燃料集合体。 ３、 燃料戦系東中ノｂに、ｎｉＪ記の細径燃料ピンと
大径ワイヤス波−サとからなる１本の燃料要素を存在さ
せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料
集合体っ ４、燃料要素束の中心付近に、前記の細径燃料ビンと太
径ワイヤスペーサとからなる燃料要素を複数本存在させ
たことを特徴とする請求囲第２項記載の燃料集合体。 ５、 燃料要素束の最外周に前記の＃ｉ径燃料ビンと大
径ワイヤスペーサとからなる燃料要素を最少本数存在さ
せたことを特徴とする特計８ｔ，求の範囲第２項記載の
燃料集合体。 ６ 鮎料要素束中の燃料要素の配１ａが、回転対称性を
有することを特徴とする特許請求の範囲第ＩＪ第２，第
４または第５項記載の燃料集合体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075405A JPS59200991A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 燃料集合体 |
| US06/603,824 US4654193A (en) | 1983-04-28 | 1984-04-25 | Fuel assembly for fast reactors |
| FR848406689A FR2545256B1 (fr) | 1983-04-28 | 1984-04-27 | Assemblage combustible pour reacteurs rapides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58075405A JPS59200991A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 燃料集合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200991A true JPS59200991A (ja) | 1984-11-14 |
| JPH0436355B2 JPH0436355B2 (ja) | 1992-06-15 |
Family
ID=13575230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58075405A Granted JPS59200991A (ja) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | 燃料集合体 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4654193A (ja) |
| JP (1) | JPS59200991A (ja) |
| FR (1) | FR2545256B1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2590068B1 (fr) * | 1985-11-08 | 1987-12-11 | Novatome | Procede de recyclage de pastilles de combustible nucleaire precedemment irradiees dans un reacteur nucleaire a neutrons rapides |
| JPH0631755B2 (ja) * | 1986-11-29 | 1994-04-27 | 動力炉・核燃料開発事業団 | ワイヤスペ−サ型燃料集合体の製造方法 |
| GB8805365D0 (en) * | 1988-03-07 | 1988-04-07 | Atomic Energy Authority Uk | Nuclear reactor fuel elements |
| CA2026467A1 (en) * | 1990-09-28 | 1992-03-29 | Ralph G. Moyer | Intertube thermal conductance rate limiting device |
| US5488644A (en) * | 1994-07-13 | 1996-01-30 | General Electric Company | Spring assemblies for adjoining nuclear fuel rod containing ferrules and a spacer formed of the spring assemblies and ferrules |
| US5519747A (en) * | 1994-10-04 | 1996-05-21 | General Electric Company | Apparatus and methods for fabricating spacers for a nuclear fuel rod bundle |
| US5546437A (en) * | 1995-01-11 | 1996-08-13 | General Electric Company | Spacer for nuclear fuel rods |
| US5566217A (en) * | 1995-01-30 | 1996-10-15 | General Electric Company | Reduced height spacer for nuclear fuel rods |
| US5675621A (en) * | 1995-08-17 | 1997-10-07 | General Electric Company | Reduced height flat spring spacer for nuclear fuel rods |
| US7864913B2 (en) * | 2004-02-19 | 2011-01-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fast reactor having reflector control system and neutron reflector thereof |
| RU2528952C1 (ru) * | 2013-07-16 | 2014-09-20 | Юрий Васильевич Потапов | Способ дистанционирования твэлов в тепловыделяющей сборке |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53107587A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-19 | Hitachi Ltd | Fast breeder fuel assembly |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1492906A (fr) * | 1966-05-03 | 1967-08-25 | Commissariat Energie Atomique | Assemblage de combustible nucléaire |
| GB1264090A (ja) * | 1969-12-12 | 1972-02-16 | ||
| FR2228275B1 (ja) * | 1973-05-04 | 1978-06-30 | Commissariat Energie Atomique | |
| JPS536795A (en) * | 1976-07-09 | 1978-01-21 | Hitachi Ltd | Fast breeder fuel assembly |
| US4235669A (en) * | 1978-03-30 | 1980-11-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Nuclear reactor composite fuel assembly |
| JPS5657985A (en) * | 1979-10-17 | 1981-05-20 | Hitachi Ltd | Fuel assembly for fast breeder |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58075405A patent/JPS59200991A/ja active Granted
-
1984
- 1984-04-25 US US06/603,824 patent/US4654193A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-04-27 FR FR848406689A patent/FR2545256B1/fr not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53107587A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-19 | Hitachi Ltd | Fast breeder fuel assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0436355B2 (ja) | 1992-06-15 |
| FR2545256B1 (fr) | 1989-03-24 |
| FR2545256A1 (fr) | 1984-11-02 |
| US4654193A (en) | 1987-03-31 |
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