JPS5927287A - 高速増殖炉 - Google Patents
高速増殖炉Info
- Publication number
- JPS5927287A JPS5927287A JP57137315A JP13731582A JPS5927287A JP S5927287 A JPS5927287 A JP S5927287A JP 57137315 A JP57137315 A JP 57137315A JP 13731582 A JP13731582 A JP 13731582A JP S5927287 A JPS5927287 A JP S5927287A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- core
- reactor
- fast breeder
- assembly
- 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
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Semiconductor Lasers (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】
本発明は炉心性能の向上を図った高速増殖炉に関する。
周知のように、高速増殖炉は原子炉の炉心で核分裂等に
より発生する中性子を燃料親物質に吸収させて新しい核
分裂性物質を生産する所謂増殖を行なわせ、これによっ
て燃料の有効利用が図れる特徴を有する。このような高
速増殖炉の炉心は一般に円柱状に形成され、この炉心の
周囲部を燃料親物質を主成分とする軸方向及び径方向ブ
ランケットで囲設している。炉心には燃料として、濃縮
ウランあるいはプルトニウムを富化したウランが装荷さ
れ、フランケラトには燃料親物質として、レリえは天然
ウランあるいは劣化ウランが装荷される。この燃料親物
質が炉心から漏れ出る中性子を捕獲することにより、有
用な核分裂性物質が生産される。
より発生する中性子を燃料親物質に吸収させて新しい核
分裂性物質を生産する所謂増殖を行なわせ、これによっ
て燃料の有効利用が図れる特徴を有する。このような高
速増殖炉の炉心は一般に円柱状に形成され、この炉心の
周囲部を燃料親物質を主成分とする軸方向及び径方向ブ
ランケットで囲設している。炉心には燃料として、濃縮
ウランあるいはプルトニウムを富化したウランが装荷さ
れ、フランケラトには燃料親物質として、レリえは天然
ウランあるいは劣化ウランが装荷される。この燃料親物
質が炉心から漏れ出る中性子を捕獲することにより、有
用な核分裂性物質が生産される。
このような増殖作用の定置的な基準匝として、増ター率
と倍増時間が挙げられる。増殖率は、核分裂性物質の消
費量に対する新核分裂性物質の生成量の比率で表わされ
、できるだり尚いことが望ましい。−また倍増時間は、
原子炉にＷめに装荷したのと同量の核分裂性物質を再生
産するのに要する時間で、これが短いことが望まれ、こ
の倍増時間短縮化が重速増殖炉の設計において重要視さ
れている。
と倍増時間が挙げられる。増殖率は、核分裂性物質の消
費量に対する新核分裂性物質の生成量の比率で表わされ
、できるだり尚いことが望ましい。−また倍増時間は、
原子炉にＷめに装荷したのと同量の核分裂性物質を再生
産するのに要する時間で、これが短いことが望まれ、こ
の倍増時間短縮化が重速増殖炉の設計において重要視さ
れている。
便米、高速増殖炉の燃料４甘木は、第１図に示すように
多数の燃料ヒン５から成る燃料ピンバンドル部４をラッ
パ管３内に収納する４造である。
多数の燃料ヒン５から成る燃料ピンバンドル部４をラッ
パ管３内に収納する４造である。
このラッパ管は、ラッパ管内外面の圧力差に耐えるため
に肉厚約４咽程度のステンレス・スチール環であり、炉
心全体のステンレス・スチール製ノ構造材の体積の約５
０％にも達する。この構造材は、中性子をむだに吸収し
、中性子経済が悪くなるため核分裂性物質の消費凌を増
大させ、前述の増殖率を低下させる。さらに、この構造
材は中性子束の平均エネルギーを下げるため増ηθ率を
低下させる。
に肉厚約４咽程度のステンレス・スチール環であり、炉
心全体のステンレス・スチール製ノ構造材の体積の約５
０％にも達する。この構造材は、中性子をむだに吸収し
、中性子経済が悪くなるため核分裂性物質の消費凌を増
大させ、前述の増殖率を低下させる。さらに、この構造
材は中性子束の平均エネルギーを下げるため増ηθ率を
低下させる。
高速炉において、ラッパ管を１辺おきになくした特許（
特開昭４８−９９５９７）及びラッパ管側面の一部に冷
却相流通孔を設けた特許（％開昭５６−１４２４ｇ２
）は既に出願されているが、ラッパ管体積が半分にな
る程度で増殖率は大幅に向上できない。
特開昭４８−９９５９７）及びラッパ管側面の一部に冷
却相流通孔を設けた特許（％開昭５６−１４２４ｇ２
）は既に出願されているが、ラッパ管体積が半分にな
る程度で増殖率は大幅に向上できない。
一力、現任運転中の加圧水型原子炉（ＰＷＲＪの燃料集
合体は、高速炉のラッパ管に相当するチャンネルボック
スのない、いわゆるキャンレスタイプのものが主流であ
シ、十分な使用実績が蓄積場れている。第２図は、ＰＷ
Ｈの燃料集合体の構成図を示す。ところが、ＰＷｔｌの
場合には高速炉に比べても会体内での冷却材温度差は小
づく、また冷却（オの混合もよいので特に燃料集合体間
で流計調整していない。
合体は、高速炉のラッパ管に相当するチャンネルボック
スのない、いわゆるキャンレスタイプのものが主流であ
シ、十分な使用実績が蓄積場れている。第２図は、ＰＷ
Ｈの燃料集合体の構成図を示す。ところが、ＰＷｔｌの
場合には高速炉に比べても会体内での冷却材温度差は小
づく、また冷却（オの混合もよいので特に燃料集合体間
で流計調整していない。
しかし、高速増殖炉の場合には、燃料健全性の立川から
被覆管温度・燃料ペレット温度を基準値以［に抑える必
要があり、このため集合体出力に応じて冷却材流量を変
える必要がある。
被覆管温度・燃料ペレット温度を基準値以［に抑える必
要があり、このため集合体出力に応じて冷却材流量を変
える必要がある。
このことから発明渚らは、高速増殖炉においてラッパ管
を全廃した燃料集合体を使用し、さらに集合出力に応じ
て、集合体ごとに流量を調整できる技術を提案している
。
を全廃した燃料集合体を使用し、さらに集合出力に応じ
て、集合体ごとに流量を調整できる技術を提案している
。
これによると、炉心の構造材（ステンレス・スチール環
）が少なくなることにより、中性子経済がよくなるとと
もに、中性子束の平均エネルギーが商くなるため増殖率
が向上するという利点かえられる。
）が少なくなることにより、中性子経済がよくなるとと
もに、中性子束の平均エネルギーが商くなるため増殖率
が向上するという利点かえられる。
本発明は、上述のとｊ二〈構造材の減少による炉心性能
の向上、とりわけ倍増時間の短縮化が図れる高床増ηＣ
］炉を提供することを目的とする。
の向上、とりわけ倍増時間の短縮化が図れる高床増ηＣ
］炉を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明においては、高速増殖
炉炉心を構成する燃料集合体をラッパ管がない構造とし
、かつ燃料集合体ごとにラッピングワイヤ径、巻きピッ
チあるいは燃料ビン径を変えて集合体内部を流れる流量
をその集合体出力に応じて調整できるようにしたことを
特徴とするものである。
炉炉心を構成する燃料集合体をラッパ管がない構造とし
、かつ燃料集合体ごとにラッピングワイヤ径、巻きピッ
チあるいは燃料ビン径を変えて集合体内部を流れる流量
をその集合体出力に応じて調整できるようにしたことを
特徴とするものである。
以下、本発明の一実施例を第３図〜第５図を参照して説
明する。なお、同家とする炉心は、プルトニウムとウラ
ンの混合配化物を燃料とし、液体ナトリウムを冷却材と
した場合についてのものである。
明する。なお、同家とする炉心は、プルトニウムとウラ
ンの混合配化物を燃料とし、液体ナトリウムを冷却材と
した場合についてのものである。
まず、炉心構成を第３図によって説明する。円柱状の炉
心１１を燃料親物質を主成分とする軸方向ブランケット
１３及び径方向ブランケット１２で囲設している。なお
、炉心１１は内側炉心１１Ａと外側炉心１１Ｂに分け、
外側炉心の方が富化度（核分裂性物質／（核分裂物質＋
親物質））の高い燃料を装荷している。この炉心を構成
する燃料集合体の構成図を第４図に示す。燃料集合体は
、下部に冷却材を流入するためのエン［・ラスノズル８
を有し、Ｌ部に燃料父換機で取扱えるだめのハンドリン
グヘッド１を有する構造である。このエントラスノズル
とハンドリングヘッドは、１３本の支持棒ｌＯで結合さ
れている。燃料ピン５は、この支持棒に固定されたノッ
クパー６で下部を支持され、上部は数箇所設けられた支
持格子９で回りを固定される。この支持格子は、最外周
の６本の支持構で固定されており、また隣接燃料集合体
の支持格子と接している。各燃料ピン間の間隔を保つた
め、各燃料ピンにはラッピングワイヤを巻きつけている
。なお、炉心支持構造物および炉心上部構造物に対する
ａ蔽のため、燃料ピンバンドルの上下に上部遮蔽体２と
下部遮蔽体７を有する構造である。
心１１を燃料親物質を主成分とする軸方向ブランケット
１３及び径方向ブランケット１２で囲設している。なお
、炉心１１は内側炉心１１Ａと外側炉心１１Ｂに分け、
外側炉心の方が富化度（核分裂性物質／（核分裂物質＋
親物質））の高い燃料を装荷している。この炉心を構成
する燃料集合体の構成図を第４図に示す。燃料集合体は
、下部に冷却材を流入するためのエン［・ラスノズル８
を有し、Ｌ部に燃料父換機で取扱えるだめのハンドリン
グヘッド１を有する構造である。このエントラスノズル
とハンドリングヘッドは、１３本の支持棒ｌＯで結合さ
れている。燃料ピン５は、この支持棒に固定されたノッ
クパー６で下部を支持され、上部は数箇所設けられた支
持格子９で回りを固定される。この支持格子は、最外周
の６本の支持構で固定されており、また隣接燃料集合体
の支持格子と接している。各燃料ピン間の間隔を保つた
め、各燃料ピンにはラッピングワイヤを巻きつけている
。なお、炉心支持構造物および炉心上部構造物に対する
ａ蔽のため、燃料ピンバンドルの上下に上部遮蔽体２と
下部遮蔽体７を有する構造である。
第５図は、本発明による原子炉容器の断面及び主要な冷
却材流路を示す。１次冷却材入口配管１４から流入した
冷却材は、高圧プレナム１５に流入し、燃料集合体のエ
ントランスノズルから燃料集合体に流入する。燃料集合
体内に流入した冷却材は炉心内で混合しながら炉心上部
機構１６を経て、１次冷却材出口配管１７に至る。なお
、制御棒１８は、ラッパ管構造の案内管１９に収納され
ている。この案内管は、エントランスノズル部に流量調
整機構を有し、ここから冷却材を流入する。ここで、２
０．２１は各々炉心及びブランケット集合体である◎ 炉心の設計パラメータ及び炉心の運転条件を第１表に示
す。即ち、原子炉熱出力は２５００ＭＷｌ 。
却材流路を示す。１次冷却材入口配管１４から流入した
冷却材は、高圧プレナム１５に流入し、燃料集合体のエ
ントランスノズルから燃料集合体に流入する。燃料集合
体内に流入した冷却材は炉心内で混合しながら炉心上部
機構１６を経て、１次冷却材出口配管１７に至る。なお
、制御棒１８は、ラッパ管構造の案内管１９に収納され
ている。この案内管は、エントランスノズル部に流量調
整機構を有し、ここから冷却材を流入する。ここで、２
０．２１は各々炉心及びブランケット集合体である◎ 炉心の設計パラメータ及び炉心の運転条件を第１表に示
す。即ち、原子炉熱出力は２５００ＭＷｌ 。
電気出力１０１００Ｏ，等価直魚と炉心高さは各々３２
５釧及び１００ｃｍである。軸方向ブランケット及び径
方向ブランケット厚は各々３５（−ｒｎ及び４０ｃｍで
ある。燃料スミア密度は、炉心で９０％理論密度、ブラ
ンケットで９１％理論密度である。
５釧及び１００ｃｍである。軸方向ブランケット及び径
方向ブランケット厚は各々３５（−ｒｎ及び４０ｃｍで
ある。燃料スミア密度は、炉心で９０％理論密度、ブラ
ンケットで９１％理論密度である。
燃料富化度は、内側炉心及び外側炉心で各々１１．２％
及び１４．２％である。
及び１４．２％である。
本発明による炉心の流量領域と燃料集合体仕様を第２表
に示す。各流量領域の燃料集合体は、燃料ピン径、ラッ
ピングワイヤ径及びピッチを変えることにより、燃料ビ
ンバンドルの流動抵抗を変えて集合体内を流れる冷却材
流量を調整している。
に示す。各流量領域の燃料集合体は、燃料ピン径、ラッ
ピングワイヤ径及びピッチを変えることにより、燃料ビ
ンバンドルの流動抵抗を変えて集合体内を流れる冷却材
流量を調整している。
この結果、各集合体の被覆管最高温度、燃料ペレット最
高温度を許容値以下におさえることができる。
高温度を許容値以下におさえることができる。
第３表は本実施例の高速増殖炉の特性と、これと同一仕
様の従来の炉の特性との比較を示している。これによる
と、核分裂性物質の装荷机が３％程度減少し、増殖率が
５％程度増加して倍増時間が短縮することが判る。燃焼
による反応度の低下は、増殖率が向上するために、従来
の炉心構成のものより小さくなる。
様の従来の炉の特性との比較を示している。これによる
と、核分裂性物質の装荷机が３％程度減少し、増殖率が
５％程度増加して倍増時間が短縮することが判る。燃焼
による反応度の低下は、増殖率が向上するために、従来
の炉心構成のものより小さくなる。
なお、本発明による燃料集合体を使用すると、冷却材流
量の混合が促進され熱除却効率が向上すると共に、局所
流路閉塞時等の事故時には隣接燃料集合体からの横流れ
効果によシ下流側の燃料ピンの冷却材流量が確保されて
事故の拡大を防ぐといつ利点も生ずる。
量の混合が促進され熱除却効率が向上すると共に、局所
流路閉塞時等の事故時には隣接燃料集合体からの横流れ
効果によシ下流側の燃料ピンの冷却材流量が確保されて
事故の拡大を防ぐといつ利点も生ずる。
なお、前記実施例では、ワイヤ型の燃料集合体について
述べたが、グリッドスペーサを有するグリッド型燃料集
合体に対しても、集合体ごとにグリッドスペーサの数と
形状及び燃料ピン径を変化させることにより前記実施例
と略同様の効果が得られるものである。また、前記実施
例では、均質炉心について述べたが、径方向父性軸方向
に内部ブランケットを有するいわゆる非均質炉心につい
ても略同様の効果が得られる。
述べたが、グリッドスペーサを有するグリッド型燃料集
合体に対しても、集合体ごとにグリッドスペーサの数と
形状及び燃料ピン径を変化させることにより前記実施例
と略同様の効果が得られるものである。また、前記実施
例では、均質炉心について述べたが、径方向父性軸方向
に内部ブランケットを有するいわゆる非均質炉心につい
ても略同様の効果が得られる。
第６図、第７図は他の実施例を示す。第６図は他の実施
例の原子炉断面を示すが、前記実施例との相違はブラン
ケット燃料集合体に関しては、従来のごときラッパ管付
燃料集合体を用いることである。このブランケット燃料
集合体の冷却材流量は低圧プレナム２１から流入する構
造とし、ブランケット燃料集合体の流量調整が容易とな
る。第７図は他の実施例の原子炉断面を示すが、前々記
実施例との相違は、炉心領域とブランケット領域との間
に境界壁２２を設けたことである。冷却材は炉心領域及
びブランケット領域へは各々、高圧プレナム１５及び低
圧プレナム２１から流入する。
例の原子炉断面を示すが、前記実施例との相違はブラン
ケット燃料集合体に関しては、従来のごときラッパ管付
燃料集合体を用いることである。このブランケット燃料
集合体の冷却材流量は低圧プレナム２１から流入する構
造とし、ブランケット燃料集合体の流量調整が容易とな
る。第７図は他の実施例の原子炉断面を示すが、前々記
実施例との相違は、炉心領域とブランケット領域との間
に境界壁２２を設けたことである。冷却材は炉心領域及
びブランケット領域へは各々、高圧プレナム１５及び低
圧プレナム２１から流入する。
この実施例では、前記実施例と同様にブランケット燃料
集合体の流量調整が容易となる。
集合体の流量調整が容易となる。
以上説明したように、本発明はラッパ管のない燃料集合
体を採用したので、中性子のむだな吸収を減らし中性子
経済を高めたため、燃焼に伴う反応度の低下を軽減する
と共に、倍増時間が従来炉心に比べて大幅に短縮（２０
％以上）を図ることが可能になった。
体を採用したので、中性子のむだな吸収を減らし中性子
経済を高めたため、燃焼に伴う反応度の低下を軽減する
と共に、倍増時間が従来炉心に比べて大幅に短縮（２０
％以上）を図ることが可能になった。
また、本発明によれば、炉心内での冷却材の混合がよく
、熱除去効率が向上すると共に、局所流路閉塞時にも隣
接燃料集合体からの横流れ効果により下流側燃料ピンの
健全性が確保されるという利点もある。
、熱除去効率が向上すると共に、局所流路閉塞時にも隣
接燃料集合体からの横流れ効果により下流側燃料ピンの
健全性が確保されるという利点もある。
第１図は高速増殖炉の燃料集合体の構成図、第２図はＰ
Ｗ Ｒ，の燃料集合体の構成図、第３図〜第５図は本
発明の一実施例を示すもので、第３図は炉心を示す縦断
面図、第４図は燃料集合体の構成図、第５図は同じく原
子炉断面図、第６図、第７図は本発明の他の実施例の原
子炉断面図である。
Ｗ Ｒ，の燃料集合体の構成図、第３図〜第５図は本
発明の一実施例を示すもので、第３図は炉心を示す縦断
面図、第４図は燃料集合体の構成図、第５図は同じく原
子炉断面図、第６図、第７図は本発明の他の実施例の原
子炉断面図である。
Claims (1)
- １、円柱状の炉心を燃料親物質を主成分とする軸方向及
び径方向ブランケットで囲設してなる高速増殖炉におい
て、原子炉炉心を構成する燃料集合体が、燃料ビンノ・
ンドルを収納するラッパ管がない構造で、かつラッピン
グワイヤ径、巻キヒッチ及び燃料ピン径の少なくとも１
種を集合体出力に応じて決めた炉心流量領域ごとに変え
た構造であることを特徴とする高速増殖炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57137315A JPS5927287A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | 高速増殖炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57137315A JPS5927287A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | 高速増殖炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5927287A true JPS5927287A (ja) | 1984-02-13 |
Family
ID=15195807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57137315A Pending JPS5927287A (ja) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | 高速増殖炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5927287A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62195591A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-28 | 株式会社日立製作所 | 高速増殖炉 |
| JPS63134105A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-06 | Yamakawa Kogyo Kk | プラスチツク製品のトリミング方法 |
| JPS63201593A (ja) * | 1987-02-18 | 1988-08-19 | 株式会社日立製作所 | 原子炉の燃料集合体 |
| JP2016502114A (ja) * | 2012-12-28 | 2016-01-21 | テラパワー， エルエルシー | 燃料集合体 |
| US9393629B2 (en) | 2010-06-16 | 2016-07-19 | Element Six Abrasives S.A. | Cutter elements, rotary machine tools comprising same and method for making same |
-
1982
- 1982-08-09 JP JP57137315A patent/JPS5927287A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62195591A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-28 | 株式会社日立製作所 | 高速増殖炉 |
| JPS63134105A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-06 | Yamakawa Kogyo Kk | プラスチツク製品のトリミング方法 |
| JPS63201593A (ja) * | 1987-02-18 | 1988-08-19 | 株式会社日立製作所 | 原子炉の燃料集合体 |
| US9393629B2 (en) | 2010-06-16 | 2016-07-19 | Element Six Abrasives S.A. | Cutter elements, rotary machine tools comprising same and method for making same |
| JP2016502114A (ja) * | 2012-12-28 | 2016-01-21 | テラパワー， エルエルシー | 燃料集合体 |
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