JPS59220677A - 原子炉燃料棒 - Google Patents
原子炉燃料棒Info
- Publication number
- JPS59220677A JPS59220677A JP58096695A JP9669583A JPS59220677A JP S59220677 A JPS59220677 A JP S59220677A JP 58096695 A JP58096695 A JP 58096695A JP 9669583 A JP9669583 A JP 9669583A JP S59220677 A JPS59220677 A JP S59220677A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- nuclear fuel
- nuclear
- gas
- fuel 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.)
- Granted
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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (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、核燃料ペレット、特に、核分裂性物質を含み
円柱状の焼結体よりなる核燃料ペレットに関するもので
ある。
円柱状の焼結体よりなる核燃料ペレットに関するもので
ある。
原子炉燃料棒に充填される燃料を沸騰水型原子炉で用い
る沸騰水型燃料棒によって説明する。第１図はそ、の要
部切欠き正面図で、１は円筒状の被覆管、２は円筒状の
被覆管１内に充填されている二酸化ウラン（ＵＯ２）を
焼結した核燃料ペレット、３は核燃料ペレット２を支持
するだめのブレナムスプリング、４は核燃料ペレット２
と被覆管１との間のギャップ空間で、その中にはギャッ
プ空間４の熱伝達の向上のためにヘリウム（Ｈｅ）ガス
が充填されている。５及び６は被覆管１の上、下端を密
封する端栓を示している。
る沸騰水型燃料棒によって説明する。第１図はそ、の要
部切欠き正面図で、１は円筒状の被覆管、２は円筒状の
被覆管１内に充填されている二酸化ウラン（ＵＯ２）を
焼結した核燃料ペレット、３は核燃料ペレット２を支持
するだめのブレナムスプリング、４は核燃料ペレット２
と被覆管１との間のギャップ空間で、その中にはギャッ
プ空間４の熱伝達の向上のためにヘリウム（Ｈｅ）ガス
が充填されている。５及び６は被覆管１の上、下端を密
封する端栓を示している。
原子炉燃料棒は、通常原子炉内で４年間燃焼するが、燃
焼するのに従って核分裂の結果生じた気体状核分裂生成
物（以下、ＦＰガスと称する）が、核燃料ペレット２か
らギャップ空間４に徐々に放出される。
焼するのに従って核分裂の結果生じた気体状核分裂生成
物（以下、ＦＰガスと称する）が、核燃料ペレット２か
らギャップ空間４に徐々に放出される。
この核燃料ペレット２からのＦＰガス放出量が増加する
と、燃料棒内のガス圧が上昇するほか、核燃料ペレット
２と被覆管１との間のギヤーツブ空間４の熱伝達が悪化
し、燃料温度が上昇する。その結果、さらにＦＰガス放
出の増加が生じ、燃料の破損確率が増加する可能性があ
る。従って、破損確率を小さく抑え、燃料の健全性を維
持していくには、核燃料ペレット２からのＦＰガス放出
をできるだけ低減する必要がある。
と、燃料棒内のガス圧が上昇するほか、核燃料ペレット
２と被覆管１との間のギヤーツブ空間４の熱伝達が悪化
し、燃料温度が上昇する。その結果、さらにＦＰガス放
出の増加が生じ、燃料の破損確率が増加する可能性があ
る。従って、破損確率を小さく抑え、燃料の健全性を維
持していくには、核燃料ペレット２からのＦＰガス放出
をできるだけ低減する必要がある。
また、核燃料ペレット２は熱膨張するほか、ペレット内
部に蓄積されるＦＰＰ２Ｏ増加によりスウェリングする
ため、被覆管１と接触するようになる。その結果、被覆
管１に応力や歪みが生じるようになるが、核燃料ペレッ
ト２がクリープ変形し、応力を緩和させる効果を持つた
め、一定出力時においては被覆管１に生じる応力および
歪みは安全な範囲に抑えられている。
部に蓄積されるＦＰＰ２Ｏ増加によりスウェリングする
ため、被覆管１と接触するようになる。その結果、被覆
管１に応力や歪みが生じるようになるが、核燃料ペレッ
ト２がクリープ変形し、応力を緩和させる効果を持つた
め、一定出力時においては被覆管１に生じる応力および
歪みは安全な範囲に抑えられている。
しかし、燃料の出力を急激に上昇させると、燃料温度が
急上昇しＦＰＰ２Ｏ急激に放出される可能性があるほか
、核燃料ペレット２の熱膨張にょシ核燃料ペレット２と
被覆管１との間に機械的相互作用が生じる。この時、核
燃料ペレット２のクリープ速さが被覆管１に生じる応力
の増加の速さについていけなくなると、被覆管１に大き
な応力や歪みが生じる可能性がある。
急上昇しＦＰＰ２Ｏ急激に放出される可能性があるほか
、核燃料ペレット２の熱膨張にょシ核燃料ペレット２と
被覆管１との間に機械的相互作用が生じる。この時、核
燃料ペレット２のクリープ速さが被覆管１に生じる応力
の増加の速さについていけなくなると、被覆管１に大き
な応力や歪みが生じる可能性がある。
そこで、従来は、燃料の出力や出力上昇速度に制限を設
け、燃料の健全性を維持した運転が行なわれてきた。し
かし、この運転上の制限は、プラント利用率を向上させ
るという面での障害となって来た。
け、燃料の健全性を維持した運転が行なわれてきた。し
かし、この運転上の制限は、プラント利用率を向上させ
るという面での障害となって来た。
本発明は、これらの問題点を除去し、燃料の健全性を維
持しながら、かつ出力および出力上昇度の制限を緩和し
、効率の良い原子炉の運転を実現可能とする核燃料ペレ
ットを提供することを目的とするものである。
持しながら、かつ出力および出力上昇度の制限を緩和し
、効率の良い原子炉の運転を実現可能とする核燃料ペレ
ットを提供することを目的とするものである。
本発明は、核分裂性物質を含み円柱状の焼結体よりなる
原子炉用の核燃料ペレットにおいて、前記焼結体が結晶
粒径調整用の金属酸化物を含み、該焼結体の内側領域の
結晶粒径が外側領域の結晶粒径より大きくなっているこ
とを特徴とするものである。
原子炉用の核燃料ペレットにおいて、前記焼結体が結晶
粒径調整用の金属酸化物を含み、該焼結体の内側領域の
結晶粒径が外側領域の結晶粒径より大きくなっているこ
とを特徴とするものである。
本発明は、原子炉運転時における核燃料ペレットからの
ＦＰガス放出を低減することにより、燃料棒内のガス圧
の上昇を防止すると同時に、核燃料ペレット内のクリー
プ速さを増加させることにより、被覆管に生じる応力を
低減し、健全性余裕を増加させた原子炉燃料棒の提供が
可能な点に着目してなされたものである。
ＦＰガス放出を低減することにより、燃料棒内のガス圧
の上昇を防止すると同時に、核燃料ペレット内のクリー
プ速さを増加させることにより、被覆管に生じる応力を
低減し、健全性余裕を増加させた原子炉燃料棒の提供が
可能な点に着目してなされたものである。
核燃料ペレット中で生成されたＦＰＰ２Ｏ、拡散によシ
結晶粒界へと移動し、結晶粒界に蓄積される。結晶粒界
でのＦＰガス原子密度が高くなシ、ＦＰＰ２Ｏ互いに連
結するようになると、核燃料ペレットからのＦＰガス放
出が始まる。
結晶粒界へと移動し、結晶粒界に蓄積される。結晶粒界
でのＦＰガス原子密度が高くなシ、ＦＰＰ２Ｏ互いに連
結するようになると、核燃料ペレットからのＦＰガス放
出が始まる。
核燃料ペレットから放出されるＦＰガス放出量の全生成
量に対する割合は、ＦＰガス原子の拡散ｆ下 定数をＤ１結晶粒の直径をａとすると、□に比例する。
量に対する割合は、ＦＰガス原子の拡散ｆ下 定数をＤ１結晶粒の直径をａとすると、□に比例する。
拡散定数りは、横軸及び縦軸にそれぞれ燃料温度（Ｃ）
及び拡散定数（Ｘ １０−’６ｃｍ２／ ｓ ）がとっ
である第２図に示す如く燃料温度に依存し、燃料温度と
共に急激に増大するため、核燃料ペレットからのＦＰガ
ス放出率は、燃料中心部はど大きい。例えば、粒径ａが
一定の時、燃料温度が１２０００でのＦ’Ｐガス放出率
は、燃料温度が１６００Ｃの場合のおよそ１／１０とな
る。また、燃料温度が１２００Ｃ以上になると燃料の結
晶成長が生じ、結晶粒界が移動する際に多数のＦＰガス
原子を蓄積する。その結果、結晶成長時には、急激なＦ
Ｐガス放出が生じる可能性がある。
及び拡散定数（Ｘ １０−’６ｃｍ２／ ｓ ）がとっ
である第２図に示す如く燃料温度に依存し、燃料温度と
共に急激に増大するため、核燃料ペレットからのＦＰガ
ス放出率は、燃料中心部はど大きい。例えば、粒径ａが
一定の時、燃料温度が１２０００でのＦ’Ｐガス放出率
は、燃料温度が１６００Ｃの場合のおよそ１／１０とな
る。また、燃料温度が１２００Ｃ以上になると燃料の結
晶成長が生じ、結晶粒界が移動する際に多数のＦＰガス
原子を蓄積する。その結果、結晶成長時には、急激なＦ
Ｐガス放出が生じる可能性がある。
そこで、本発明では、原子炉運転時に燃料温度が１２０
（Ｈ１？以上となる領域には、燃料以外の金属酸化物（
以下、単に金属酸化物と称する）を添加し、燃料の結晶
粒径を増加させ、ＦＰガス放出率を低減するようにした
。
（Ｈ１？以上となる領域には、燃料以外の金属酸化物（
以下、単に金属酸化物と称する）を添加し、燃料の結晶
粒径を増加させ、ＦＰガス放出率を低減するようにした
。
まだ、金属酸化物を添加したＵ Ｏ２ペレツトでは、金
属酸化物の添加してないＵ Ｏ２ペレツトと比較すると
、低燃料温度においてクリープ速さが低下する。燃料の
クリープは、核燃料ペレットと被覆管が接触した際に生
じる被覆管の応力を緩和させる効果を持つため、燃料ク
リープ速さをできるだけ増加させることが望ましい。そ
こで、本発明の核燃料ペレットでは、燃料温度が低く、
ＦＰＰガス出がもともと十分小さい部分については、Ｕ
Ｏ２を焼結した添加物なしの核燃料ペレットとする。従
って、本発明の核燃料ペレットでは、核燃料ペレットに
一様に金属酸化物を添加した場合に生じる燃料クリープ
速さの低下を防止し、かつ、核燃料ペレットからのＦＰ
Ｐガス出を低減できるため、燃料棒の健全性余裕を従来
に比べ大幅に増加できる。
属酸化物の添加してないＵ Ｏ２ペレツトと比較すると
、低燃料温度においてクリープ速さが低下する。燃料の
クリープは、核燃料ペレットと被覆管が接触した際に生
じる被覆管の応力を緩和させる効果を持つため、燃料ク
リープ速さをできるだけ増加させることが望ましい。そ
こで、本発明の核燃料ペレットでは、燃料温度が低く、
ＦＰＰガス出がもともと十分小さい部分については、Ｕ
Ｏ２を焼結した添加物なしの核燃料ペレットとする。従
って、本発明の核燃料ペレットでは、核燃料ペレットに
一様に金属酸化物を添加した場合に生じる燃料クリープ
速さの低下を防止し、かつ、核燃料ペレットからのＦＰ
Ｐガス出を低減できるため、燃料棒の健全性余裕を従来
に比べ大幅に増加できる。
以下、実施例について説明する。
第３図は一実施例の構造を示すもので、核燃料ペレット
２は、内層領域２ａと外層領域２ｂとを有しており、内
層領域２ａはＵＯ２に金属酸化物として酸化ニオブ（Ｖ
） （Ｎｂ２０ｓ ） 、酸化クロム（ＩＩ［） （Ｃ
ｒｚＣｈ ） 、酸化チタｙ （ＩＶ） （Ｔ ｉｏ
２ ）等力添るが、外層領域はＵＯ□よりなり粒径は約
１０μｍになっている。
２は、内層領域２ａと外層領域２ｂとを有しており、内
層領域２ａはＵＯ２に金属酸化物として酸化ニオブ（Ｖ
） （Ｎｂ２０ｓ ） 、酸化クロム（ＩＩ［） （Ｃ
ｒｚＣｈ ） 、酸化チタｙ （ＩＶ） （Ｔ ｉｏ
２ ）等力添るが、外層領域はＵＯ□よりなり粒径は約
１０μｍになっている。
核燃料ペレッ・トからのＦＰガス放放出率上、ＦＰＰガ
ス子の拡散定数なり、ＦＰＰガス出開始後の時間を１１
結晶粒の直径をａとすれば、次式１式％ 拡散定数りは、第２図に示したように燃料温度が１２０
０Ｃを越えると急激に増大するため、粒径が同一の場合
、ＦＰＰガス出率も燃料温度が１２００Ｃ以上で急激に
増加する。
ス子の拡散定数なり、ＦＰＰガス出開始後の時間を１１
結晶粒の直径をａとすれば、次式１式％ 拡散定数りは、第２図に示したように燃料温度が１２０
０Ｃを越えると急激に増大するため、粒径が同一の場合
、ＦＰＰガス出率も燃料温度が１２００Ｃ以上で急激に
増加する。
従来の沸騰水型原子炉では、燃料の熱的および機械的余
裕を十分維持するように、燃料の線出力密度がおよそ１
３．４ ｋＷ／ ｆ を以下で運転されている。この時
の核燃料ペレット内の温度分布を第４図に示す。この図
の横軸及び縦軸にはそれぞれ ”核燃料ペレット半
径方向位置く相対値）及び燃料温度がとっである。燃料
中心部では、燃料温度がおよそ１６００ｒで、燃料外周
部ではおよそ４００Ｃとなっている。この温度分布は、
核燃料ペレット−被覆管のギャップコンダクタンスが照
射中において最も低い時のもので、そのだめ、核燃料ペ
レットの温度が最も高い場合に対応している。第５図は
線出力１３．４ ｋＷ／ ｆ ｔまで出力上昇し、ＦＰ
Ｐガス出が生じた場合のＦＰＰガス出率分布を示すもの
で、この図の横軸及び縦軸にはそれぞれ核燃料ペレット
内径方向位置（相対値）及びＦＰＰガス出率（％）がと
ってあシ、Ａは粒径１０μｍの従来の燃料のＦＰＰガス
出率分布、Ｂは粒径４３μｍの場合のＦＰＰガス出率分
布、Ｃはこの実施例の核燃料ペレットの場合のＦＰＰガ
ス出率分布を示している。この図から燃料温度が１２０
０Ｃ以上である領域、即ち、燃料中心部からの距離ｒが
、核燃料ベレット半径凡の３１５より小さい（ｒ （０
，６Ｒ）領域では、ＦＰＰガス出率が１％以上となって
いることが分る。
裕を十分維持するように、燃料の線出力密度がおよそ１
３．４ ｋＷ／ ｆ を以下で運転されている。この時
の核燃料ペレット内の温度分布を第４図に示す。この図
の横軸及び縦軸にはそれぞれ ”核燃料ペレット半
径方向位置く相対値）及び燃料温度がとっである。燃料
中心部では、燃料温度がおよそ１６００ｒで、燃料外周
部ではおよそ４００Ｃとなっている。この温度分布は、
核燃料ペレット−被覆管のギャップコンダクタンスが照
射中において最も低い時のもので、そのだめ、核燃料ペ
レットの温度が最も高い場合に対応している。第５図は
線出力１３．４ ｋＷ／ ｆ ｔまで出力上昇し、ＦＰ
Ｐガス出が生じた場合のＦＰＰガス出率分布を示すもの
で、この図の横軸及び縦軸にはそれぞれ核燃料ペレット
内径方向位置（相対値）及びＦＰＰガス出率（％）がと
ってあシ、Ａは粒径１０μｍの従来の燃料のＦＰＰガス
出率分布、Ｂは粒径４３μｍの場合のＦＰＰガス出率分
布、Ｃはこの実施例の核燃料ペレットの場合のＦＰＰガ
ス出率分布を示している。この図から燃料温度が１２０
０Ｃ以上である領域、即ち、燃料中心部からの距離ｒが
、核燃料ベレット半径凡の３１５より小さい（ｒ （０
，６Ｒ）領域では、ＦＰＰガス出率が１％以上となって
いることが分る。
一方、（１）式から分るように結晶粒径を大きくすると
、ＦＰＰガス出率を低減できる。そこで核燃料ペレット
の燃料温度１２００ｉＣ以上となる領域にあらかじめＮ
ｂ２Ｏ５やＴ １０２等の金属酸化物を添加して結晶粒
径を増加させておき、ＦＰＰガス出を低減する。燃料゛
温度が１２００Ｃ以下の比較的低温の部分については、
添加物なしの核燃料ペレットとして、金属酸化物添加時
に生じる燃料クリープ速さの低下を防止する。
、ＦＰＰガス出率を低減できる。そこで核燃料ペレット
の燃料温度１２００ｉＣ以上となる領域にあらかじめＮ
ｂ２Ｏ５やＴ １０２等の金属酸化物を添加して結晶粒
径を増加させておき、ＦＰＰガス出を低減する。燃料゛
温度が１２００Ｃ以下の比較的低温の部分については、
添加物なしの核燃料ペレットとして、金属酸化物添加時
に生じる燃料クリープ速さの低下を防止する。
Ｎｂ２Ｏ５を添加した場合の添加濃度と結晶粒径との関
係を第６図に示した。この図で横軸及び縦軸にはそれぞ
れＮ）ｇ０５添加濃度（ｍｏ１％）及び結晶粒径（μｍ
）がとっである。この図から明らかなように、Ｎ１）２
０５をおよそ０．５ ｍａ１％添加した場合に粒径は最
大４３μｍに達する。粒径を従来の１０μｍから４３μ
ｍに増加すると、燃料温度が同一の場合、ＦＰＰガス出
率をおよそ１／４に低減できる。ＦＰＰガス出率を低減
するには、結晶粒径をできるだけ増加することが望まし
く、第６図から分るようにＮｂｚＯｓ添加濃度を０．４
〜０、６ ｍｏｔ％の範囲にすれば粒径３５μｍ以上を
得ることができ、その結果ＦＰＰガス出率を従来の核燃
料ペレットの１／３以下に抑えることができる。
係を第６図に示した。この図で横軸及び縦軸にはそれぞ
れＮ）ｇ０５添加濃度（ｍｏ１％）及び結晶粒径（μｍ
）がとっである。この図から明らかなように、Ｎ１）２
０５をおよそ０．５ ｍａ１％添加した場合に粒径は最
大４３μｍに達する。粒径を従来の１０μｍから４３μ
ｍに増加すると、燃料温度が同一の場合、ＦＰＰガス出
率をおよそ１／４に低減できる。ＦＰＰガス出率を低減
するには、結晶粒径をできるだけ増加することが望まし
く、第６図から分るようにＮｂｚＯｓ添加濃度を０．４
〜０、６ ｍｏｔ％の範囲にすれば粒径３５μｍ以上を
得ることができ、その結果ＦＰＰガス出率を従来の核燃
料ペレットの１／３以下に抑えることができる。
結晶粒径の最大値４３μｍを得るようにＮｂ２Ｏ５を０
．５ ｍｏ１％添加した場合の核燃料ペレットの温度と
クリープ速さの関係、および添加物なしのＵＯ２ペレッ
トの温度とクリープ速さの関係を第７図に示した。この
図の横軸及び縦軸にはそれぞれ燃料温度（Ｃ）及び燃料
クリープ速さく相対値）がとってあり、ＤはＮｂｚＯｓ
を添加しだ粒径４３μｍの場合のクリープ速さ、Ｅは添
加物なしの粒径１０μｍの場合のクリープ速さを示して
おシ、核燃料ペレットにＩＯＭＮ／ｍ２の力が加わった
場合の値を示している。この図から分るように、燃料温
度１１８０ ｉＣ以上では、Ｎｂ２Ｏ５を添加した場合
の方がクリープ速さが大きく麿っているが、１１８０Ｃ
以下では添加物なしのＵ Ｏ２の方がクリープ速さが大
きい。線出力密度１３．４ｋＷ／ｆｔで運転された場合
の核燃料ペレット内の径方向。
．５ ｍｏ１％添加した場合の核燃料ペレットの温度と
クリープ速さの関係、および添加物なしのＵＯ２ペレッ
トの温度とクリープ速さの関係を第７図に示した。この
図の横軸及び縦軸にはそれぞれ燃料温度（Ｃ）及び燃料
クリープ速さく相対値）がとってあり、ＤはＮｂｚＯｓ
を添加しだ粒径４３μｍの場合のクリープ速さ、Ｅは添
加物なしの粒径１０μｍの場合のクリープ速さを示して
おシ、核燃料ペレットにＩＯＭＮ／ｍ２の力が加わった
場合の値を示している。この図から分るように、燃料温
度１１８０ ｉＣ以上では、Ｎｂ２Ｏ５を添加した場合
の方がクリープ速さが大きく麿っているが、１１８０Ｃ
以下では添加物なしのＵ Ｏ２の方がクリープ速さが大
きい。線出力密度１３．４ｋＷ／ｆｔで運転された場合
の核燃料ペレット内の径方向。
周方向、軸方向の応力の分布を第８図に示す。この図の
横軸、縦軸にはそれぞれ（核燃料ペレット径方向距１１
ｔ）／（核燃料ペレット半径ン及び応力（相対値）がと
ってあり、Ｆは核燃料ペレット内径方向応力分布、Ｇは
核燃料ペレット内周方向応力分布、Ｈは核燃料ペレット
内軸方向応力分布を示している。核燃料ペレットのクリ
ープは径方向。
横軸、縦軸にはそれぞれ（核燃料ペレット径方向距１１
ｔ）／（核燃料ペレット半径ン及び応力（相対値）がと
ってあり、Ｆは核燃料ペレット内径方向応力分布、Ｇは
核燃料ペレット内周方向応力分布、Ｈは核燃料ペレット
内軸方向応力分布を示している。核燃料ペレットのクリ
ープは径方向。
周方向、軸方向の応力に差がある場合にのみ生じる。第
８図の規格化した径方向距離が０，６以下の領域では、
３つの応力は等しく、クリープは生じない。径方向距離
が０．６以上の領域では、第２図より分るように、燃料
温度がおよそ１２００ｔＺ’以下となっている。また、
第５図のＡに示したように、燃料温度１２００ｔｌｌ’
以下では、もともとＦＰガス放出が十分少ない領域であ
ることを考慮すると、ＮｂｚＯｓを添加せず、燃料のク
リープ速さ低下を防止することが有効であることが分る
。
８図の規格化した径方向距離が０，６以下の領域では、
３つの応力は等しく、クリープは生じない。径方向距離
が０．６以上の領域では、第２図より分るように、燃料
温度がおよそ１２００ｔＺ’以下となっている。また、
第５図のＡに示したように、燃料温度１２００ｔｌｌ’
以下では、もともとＦＰガス放出が十分少ない領域であ
ることを考慮すると、ＮｂｚＯｓを添加せず、燃料のク
リープ速さ低下を防止することが有効であることが分る
。
また、添加物を入れた場合、中性子吸収が増加するため
、効率のよい燃料の燃焼を維持するには添加物は可能な
限９最小限に抑えることが必要で ・ある。従って、
本実施例では、燃料温度１２００Ｃ以下となる領域では
、金属酸化物を添加せずにＵ Ｏｚをそのまま焼結した
核燃料ペレットとする。
、効率のよい燃料の燃焼を維持するには添加物は可能な
限９最小限に抑えることが必要で ・ある。従って、
本実施例では、燃料温度１２００Ｃ以下となる領域では
、金属酸化物を添加せずにＵ Ｏｚをそのまま焼結した
核燃料ペレットとする。
このように燃料温度１２００Ｃ以上の領域にのみ、Ｎｂ
２Ｏ５をＱ、 ５ ｍｏ１％添加した場合のＦ’Ｐガス
放出率を示したのが第５図のＣである。高燃料温度の部
分の結晶粒径を増加させているため、ＦＰガス放出率は
、従来燃料のおよそ１／４に抑えられている。
２Ｏ５をＱ、 ５ ｍｏ１％添加した場合のＦ’Ｐガス
放出率を示したのが第５図のＣである。高燃料温度の部
分の結晶粒径を増加させているため、ＦＰガス放出率は
、従来燃料のおよそ１／４に抑えられている。
本実施例では、Ｎｂ２Ｏ５を添加した場合について説明
したが、ＴｌＯ２等の添加物を用いた場合でも同様の粒
径増加の効果とクリープ速さ低下の影響があｐ１燃料温
度１２００１１；以上の領域にのみ添加することにより
燃料の性能を向上させることができる。
したが、ＴｌＯ２等の添加物を用いた場合でも同様の粒
径増加の効果とクリープ速さ低下の影響があｐ１燃料温
度１２００１１；以上の領域にのみ添加することにより
燃料の性能を向上させることができる。
以上述べたように、本実施例によれば、核燃料ペレット
のクリープ歪み速度を低下させることなく、ＦＰガス放
出率を低下させることができる。
のクリープ歪み速度を低下させることなく、ＦＰガス放
出率を低下させることができる。
その結果、ギャップ空間内のヨウ素濃度が減少し、被覆
管に過大な応力が発生するのを防止できる。
管に過大な応力が発生するのを防止できる。
以上の効果により、燃料棒の応力腐食割れ発生確率が低
下し、燃料棒の健全性を向上させることができる。
下し、燃料棒の健全性を向上させることができる。
本発明の核燃料ペレットは、燃料の健全性を維持しなが
ら、かづ、出力および出力上昇度の制限を緩和し、効率
の良い原子炉の運転を実現可能とする核燃料ペレットを
提供するもので、産業上の効果の犬なるものである。
ら、かづ、出力および出力上昇度の制限を緩和し、効率
の良い原子炉の運転を実現可能とする核燃料ペレットを
提供するもので、産業上の効果の犬なるものである。
第１図は沸騰水型燃料棒の要部切欠き正面図、第２図は
ＦＰガス原子の拡散定数の温度依存性を示す特性線図、
第３図は本発明の核燃料ペレットの一実施例の説明図、
第４図は核燃料ペレット内の温度分布を示す特性線図、
第５図は核燃料ペレット内のＦＰガス放出率分布を従来
の場合との比較において示す特性線図、第６図はＮｂｚ
Ｏｓを添加した場合の添加濃度と結晶粒径との関係を従
来の場合との比較において示す特性線図、第７図は燃料
温度と燃料クリープ速さとの関係を示す特性線図、第８
図は核燃料ペレット内の応力分布を示す特性線図である
。 １・・・被覆管、２・・・核燃料ペレット、２ａ・・・
（核燃料ペレットの）内層領域、２ｂ・・・（核燃料ペ
レットの）外層領域、３・・プレナムスプリング、４・
・・（核燃料ペレット２と被覆管１との間の）ギャンプ
空間。 代理人 弁理士 長崎薄力 （ほか１名） 茅 ｌ 固 茅 ２ 口 ｌρｊθ ／／ρρ １２σθ ／Ｊθθ
１４６θ １５りθ知、゛計温度 （・Ｃ） 茅ｊ 目 ２久 第 ４ 図 ｏ ｅ、ｚ ρ、４− ０．６
０．８ １．０ａχ奈°料ヤシント午Ｊ１方藺（
Ｑ、置（相対値）＄５ 固 ネ亥１Ｚビ孝十へ・Ｌ、７ト内４壬じ号ｆｆｎ４ｔと−
Ｃ＜オ目対値ジ芽６ 口 θ θＳ
ｔ、０ｔｖｂ２０５ ｔ：； カｏＪス
ｊ （願ｏ １ ’／ａ ）茅７区 産科黒度（・Ｃ）
ＦＰガス原子の拡散定数の温度依存性を示す特性線図、
第３図は本発明の核燃料ペレットの一実施例の説明図、
第４図は核燃料ペレット内の温度分布を示す特性線図、
第５図は核燃料ペレット内のＦＰガス放出率分布を従来
の場合との比較において示す特性線図、第６図はＮｂｚ
Ｏｓを添加した場合の添加濃度と結晶粒径との関係を従
来の場合との比較において示す特性線図、第７図は燃料
温度と燃料クリープ速さとの関係を示す特性線図、第８
図は核燃料ペレット内の応力分布を示す特性線図である
。 １・・・被覆管、２・・・核燃料ペレット、２ａ・・・
（核燃料ペレットの）内層領域、２ｂ・・・（核燃料ペ
レットの）外層領域、３・・プレナムスプリング、４・
・・（核燃料ペレット２と被覆管１との間の）ギャンプ
空間。 代理人 弁理士 長崎薄力 （ほか１名） 茅 ｌ 固 茅 ２ 口 ｌρｊθ ／／ρρ １２σθ ／Ｊθθ
１４６θ １５りθ知、゛計温度 （・Ｃ） 茅ｊ 目 ２久 第 ４ 図 ｏ ｅ、ｚ ρ、４− ０．６
０．８ １．０ａχ奈°料ヤシント午Ｊ１方藺（
Ｑ、置（相対値）＄５ 固 ネ亥１Ｚビ孝十へ・Ｌ、７ト内４壬じ号ｆｆｎ４ｔと−
Ｃ＜オ目対値ジ芽６ 口 θ θＳ
ｔ、０ｔｖｂ２０５ ｔ：； カｏＪス
ｊ （願ｏ １ ’／ａ ）茅７区 産科黒度（・Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、核分裂性物質を含み円柱状の焼結体よシなる原子炉
用の核燃料ペレットにおいて、前記焼結体が結晶粒径調
整用の金属酸化物を含み、該焼結体の内側領域の結晶粒
径が外側領域の結晶粒径より大きくなっていることを特
徴とする核燃料ペレット。 ２、前記核分裂性物質を含み円柱状の焼結体が、前記金
属酸化物が添加しである内側領域と前記金属酸化物が添
加してない外側領域とからなる特許請求の範囲第１項記
載の核燃料ペレット。 ３、前記核分裂性物質が酸化ウランで、前記内側領域が
原子炉運転時に経験する温度が１２００ｒ以上になる領
域であシ、前記金属酸化物が濃度０．４〜０．６モル係
の酸化ニオブ（Ｖ）であシ、前記外側領域が原子炉運転
時に経験する温度が１２００１Ｔよシ低い領域である特
許請求の範囲第２項記載の核燃料ペレット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58096695A JPS59220677A (ja) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | 原子炉燃料棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58096695A JPS59220677A (ja) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | 原子炉燃料棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59220677A true JPS59220677A (ja) | 1984-12-12 |
| JPS64675B2 JPS64675B2 (ja) | 1989-01-09 |
Family
ID=14171903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58096695A Granted JPS59220677A (ja) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | 原子炉燃料棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59220677A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62280688A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-05 | 日本ニユクリア・フユエル株式会社 | 核燃料ペレツト |
| JPS63117292A (ja) * | 1986-11-04 | 1988-05-21 | 日本ニユクリア・フユエル株式会社 | 核燃料焼結体の製造方法 |
| JP2002519677A (ja) * | 1998-06-26 | 2002-07-02 | ブリティッシュ・ニュークリア・フューエルズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 核燃料ペレット |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165085A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | 日本核燃料開発株式会社 | 核燃料要素 |
-
1983
- 1983-05-30 JP JP58096695A patent/JPS59220677A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165085A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | 日本核燃料開発株式会社 | 核燃料要素 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62280688A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-05 | 日本ニユクリア・フユエル株式会社 | 核燃料ペレツト |
| JPS63117292A (ja) * | 1986-11-04 | 1988-05-21 | 日本ニユクリア・フユエル株式会社 | 核燃料焼結体の製造方法 |
| JP2002519677A (ja) * | 1998-06-26 | 2002-07-02 | ブリティッシュ・ニュークリア・フューエルズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 核燃料ペレット |
| JP4700806B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2011-06-15 | ウェスティングハウス・エレクトリック・カンパニー，リミテッド・ライアビリティー・カンパニー | 核燃料ペレット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64675B2 (ja) | 1989-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9620248B2 (en) | Dispersion ceramic micro-encapsulated (DCM) nuclear fuel and related methods | |
| US9053830B2 (en) | Pencil comprising a stack of oxide nuclear fuel pellets | |
| JP2668646B2 (ja) | 高速炉炉心 | |
| US2983663A (en) | Fuel element for nuclear reactors | |
| US3215607A (en) | Multi-region neutronic fuel element | |
| JPS59220677A (ja) | 原子炉燃料棒 | |
| US3098024A (en) | Composite fuel elements for nuclear reactors | |
| JPS58135989A (ja) | 沸騰水型原子炉燃料集合体 | |
| JPH04303799A (ja) | 燃料集合体 | |
| JPS61228382A (ja) | 核燃料要素 | |
| JPS63250587A (ja) | 原子炉の燃料集合体 | |
| JP2977702B2 (ja) | 高速炉用窒化物燃料集合体 | |
| JPS599586A (ja) | 燃料要素 | |
| JP3021283B2 (ja) | 高速炉用燃料集合体 | |
| JP7412432B2 (ja) | 原子炉用燃料棒のためのクラッド管 | |
| JPH04140694A (ja) | 超ウラン元素の消滅処理炉心 | |
| JP3115392B2 (ja) | 沸騰水型原子炉用燃料集合体 | |
| Sterbentz et al. | Weapons-grade plutonium dispositioning. Volume 4. Plutonium dispositioning in light water reactors | |
| JPS58165085A (ja) | 核燃料要素 | |
| JPH03183989A (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH03267794A (ja) | 核燃料 | |
| JPH0429089A (ja) | 燃料集合体 | |
| JPH026786A (ja) | 沸騰水型原子炉用の燃料棒及び燃料集合体 | |
| JPS5841385A (ja) | 原子炉炉心 | |
| JPS61184484A (ja) | 核燃料要素 |