JPS60127489A - 燃料集合体 - Google Patents

燃料集合体

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JPS60127489A
JPS60127489A JP58234186A JP23418683A JPS60127489A JP S60127489 A JPS60127489 A JP S60127489A JP 58234186 A JP58234186 A JP 58234186A JP 23418683 A JP23418683 A JP 23418683A JP S60127489 A JPS60127489 A JP S60127489A
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fuel
rods
water
fuel assembly
rod
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律夫 吉岡
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は沸騰水型原子炉用の燃油集合体に関する。
〔発明の技術的背景〕
沸騰水型原子炉用の燃料集合体の従来例を第1図から第
3図参照して説明する。第1図は燃料集合体を示す縦断
面図で、この燃14集合体1は細長い円筒状燃料棒4が
多数本結束された結束体の上部が上部タイブレート3に
より、下部が下部タイプレート2によって接続されてい
る。この結束体はスペーサ5によって燃料棒4間が等間
隔に保持されている。前記結束体内には燃料棒4の他1
−2本のウォータ幅・ロッド(図示せず)が組込まれて
いる。この結束体の外周はチャンネルボックス6で包囲
され、このチャンネルボックス6は上部が上部タイブレ
ート3に、下部が下部タイプレート2に接合されている
燃料棒4は被覆管7内に図示しない円桂状のUO,燃料
ペレットが多数装填されたものであり、この被覆管7の
上下両端は上部端栓8及び下部端栓9で密封されている
。上部端栓8は上部タイプレート3中の支持空所に挿入
することができる延長部を備えている。下部端栓9は下
部タイブレート2中の支持空所に嵌合する嵌合部を備え
ている。
第2図は上記燃料集合体の横断面図を示すもので、燃料
棒4が8行8列に正方配列された例である。同図に示さ
れる様に燃料棒4はチャンネルボックス6の長手方向に
垂直な内面で相互に等間隔を存して8行8列に正方配列
されている。また最外周の燃料棒4とチャンネルボック
ス6との間隙な水ギャップと呼んでいるが、この水ギャ
ップも前記燃料棒4相互の間隔とほぼ等しく設定されて
いる。このような燃料集合体間は4体1組となって炉心
内に正方配列されその燃料集合体間の中央に制御棒10
が挿入されて一つの単位格子を形成している。この燃料
集合体1は出力を平均化するために、チャンネルボック
ス6内に2本のウォータ・ロッド11及び8本のガドリ
ニア入り燃料棒12が組み込まれている。すなわち、2
本のウォータ・ロッド11は中心部に対角線状に配列さ
れ、ガドリニア入り燃料棒12は正方配列された燃料棒
4の最外周から2周目に配置されている。
このガドリニア入り燃料棒12は燃料ペレットに熱中性
子を吸収する可燃性毒物としてのガドリニア(od* 
os )を数%混入したものである。
第3図はウォータ・ロッドの側面図を示すもので、同図
に示す様に前記ウォータ・ロッド11はジルカロイ製中
空管13の両端に同じくジルカロイ製の上部端栓14と
下部端栓15とを溶接した構成よりなっている。又、こ
の中空管13にはスペーサ5の間隔を保証するためのタ
ブ16が合計14個溶接されている。中空管13の下端
付近には複数個の冷却水入口孔17が、上端付近には複
数個の冷却水出口孔18が設けられており、原子炉の運
転中には中空管13の内部を冷却水が下方から上方へ流
通するように成っている。また、前記燃料棒4には下表
に示すようにU28.含有率を5段階に変化させた5種
類の燃料ペレットが装填されている。
これら5種類の燃料棒4は燃料集合体1の横断面内の熱
中性子束分布にしたがって第2図に示した如く各燃料棒
4の出力分布を均一化させるように配置されている。す
なわち、熱中性子束レベルが最も高い正方配列の四隅の
燃料棒(以下、コーナーロッドと称する)19を最もv
tsa含有率が低いVの燃料棒4とし、熱中性子束レベ
ルが低下するに従って燃料集合体1の外周より■及びi
、n。
IとU285含有率の高い燃料棒を配置している。
〔背景技術の問題点〕
以上説明したように従来の燃料集合体1はU23゜の含
有率を変化させた5種類の燃料棒4を製造しなければな
らず燃料棒4の製造が煩雑であった。
また、5種類の燃料棒を決められた位置に配置して燃料
集合体1を組立てる必要があり、組立て作業の工程管理
が非常に複雑になる欠点があった。
さらに熱中性子束レベルの高い燃料集合体1の外周部に
配置された燃料棒4のU、35含有率が低いために燃料
集合体1の反応度が低く燃料経済性および燃ネ」健全性
が劣る欠点もあった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、各燃料棒の反応度及び出力を均一化し
て燃料経済性及び燃料健全性を向上させた燃料集合体を
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は複数本の燃料棒を正方配列した沸騰水型原子炉
用燃料集合体において、中菫管でこの中空管両端の近傍
に穴を穿設したウォータ・ロッドを炉心軸方向中央部に
該ウォータロッドの横断面積が4本以上に相当するよう
に配置し、かつ外周部には可燃性毒物入りの燃料棒を複
数本配置したことを特徴とする燃料集合体にある。
〔発明の実施例〕
第4図および第5図を参照して本発明(′−係る燃料集
合体の第1実施例を説明する。
第4図は本発明の第1実施例の横断面図を示し、図中第
2図と同一部分には同一符号を付し重複する部分の説明
を省略する。同図において、燃料集合体20のチーVン
ネルポツクス6内(=たてよこそれぞれ8列に撚$4 
fl 21が正方配列されてし)るカー、中央部の4本
が抜き出されて、その抜き出された中央部には4本のク
ォータ・ロッド11が挿入配置されている。また、燃料
棒21の正方配列中の最外周く二はそれぞれコーナーロ
ッド19を囲むように対角線上に2本のガドリニア入り
燃料棒12が配置されており、この燃料棒12は合計8
本カーチャンネルボックス6内に配列されてl/)るこ
とになっている。
以上の構成より本発明は正方配列の中央部1′−4本の
ウォータ・ロッド11が配置されてl/するので、正方
配列の中央部(二おける中性子減速効果カー大きくなり
燃料集合体20の中央部の熱中性子束カー1曽加する。
したがって、ウォータ・ロッド11周辺の燃料棒21の
反応度が向上し、特にウォータ・ロッド11に隣接する
燃料棒21では出力が約10%向上する。よって、正方
配列の中央部に配置された濃縮度の高い燃料棒21の出
力を向上させることができる。また、ガドリニア入り燃
料棒12を正方配列の最外周、例えばコーナーロッド1
9を囲む対角線上に配置したので正方配列の外周部(ニ
おける熱中性子束を減少させることができる。
したがって、正方配列の外周部に配置された燃料棒21
の出力が低下し、外周部に配置された燃料棒の出力が異
常に、上昇することが防止される。以上により燃料集合
体20の横断面内における出力を平均化することができ
る。
第1実施例において、全燃料棒の平均出力;ニ対する各
燃料棒21の出力の相対値を示す局所ピーキング係数を
算出すると1.1程度となり、従来例より大幅に平担化
でき燃ポ4健全性が向上する。また従来、熱中性子束レ
ベルが低かった正方配列の中央部で出力が増大し、かつ
中央部の燃料棒21のU□、含有率が高いため、燃料集
合体20全体として反応度が上昇する。
ここで第5図に燃ネ4集合体について、出力運転時にお
ける核分裂反応系の連鎖反応の起こり易すさを示す無限
増倍率に〜と核燃料の消費割合を示す燃焼度0WD/T
との関係を示す。図中、実線は本発明の第1実施例の特
性曲線であり、破線は従来例の特性曲線である。同図に
おいて前記燃焼度10GWD/T以」−では実線の1(
あの値が0.5%程度向、hしていること力脣忍められ
る。よって、本発明は従来例と比較して核燃料を有効に
消費することができ、燃1′1経済性を向上させること
ができる。
なお、本実施例では、燃料集合体20内の濃縮度分布を
従来例と同様(二構成したが、局所出力ビーキング係数
を従来例と同様にする場合においては、燃料棒21の梓
分裂性核種であるU23.の含有率を2〜3種類にする
ことができる。このため燃料棒21の製造及び燃料集合
体の組立て作業及びその管理を容易にすることができる
次に第6図を参照して本発明の第2実施例を説明する。
ここで第6図に本発明の第2の実施例の横断面図を示す
。なお、図中第1実施例と同様のものには同一符号を付
し重複する部分の説明を省略する。同図において、燃料
集合体22の中央部には従来より内径が大きくかつ単一
の円筒形ウォータ・ロッド23が挿入されている。この
ウォータ・ロッド23の内径は従来のウォータ・ロッド
11の4本分に相当する横断面積を有する内径に選定さ
れている。
この第2実施例では前記第1実施例で得られる作用効果
に加えて、ウォータ・ロッド23が単一のものであるた
め、さらに燃料集合体22の組立て作業を容易にするこ
とができる。なお、第2実施例ではウォータ・ロッド2
3は円筒で示したが角形断面を有するものでもよい。
第7図は本発明の第3実施例を示したものである。同図
に示すように第3実施例はウォータ・ロッド11の本数
を第4図の4本から12本に増加させた例である。この
第3実施例では前記第1実施例で得られる作用効果に加
えてウォータ・ロソド11の本数を増加させているため
、正方配列の中央部における中性子減速効果がさらに大
きくなり燃料集合体25の中央部の熱中性子束が増加す
る。したがって、ウォータ・ロッド11周辺の燃料棒2
1の反応度が向上し、第1実施例よりさらに燃焼効率を
向上させることができる。
次に第8図を参照して本発明の第4実施例を説明する。
ここで第8図は第4実施例の燃¥−1集合体を示す横断
面図である。同図において、ガドリニア入り燃料棒12
の配置は第l実施例からずらして配置されている。この
構成より燃料集合体26の熱中性子束の分7行が変化し
てもその変化に応じて第1実施例と使い分は燃料棒21
の燃焼度を調整することができる。
第9図は第5実施例の燃料集合体を示j−横断面図であ
る。第5実施例の燃料集合体27は第2図に示した最も
熱中性子束レベルが高いコーナーロッド19の代り(′
″−軸方向に中空部を形成した円筒形UO,ペレット又
は細径のペレットもしくはUO。
粉末にZrO,等の中性子を殆んど吸収しないセラミン
クを混合して増量した低密度ペレット等を装填した燃料
棒24に置き換えかつ第6図に示したように単一のウォ
ータロッド23を挿着した構成である。この構成によっ
て、燃料棒24付近のU7,5の含有率を低く抑さえ、
さらに燃料集合体27の出力分布を均一化させることが
できる効果がある。
〔発明の効果〕
本発明8.によれば、各燃料棒の出力分布を均一化して
燃料棒の健全性を向上させるとともに、核燃料を有効に
消費し燃料経済性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
81図は従来の燃料集合体を示す縦断面図、第2図は第
1図における燃料集合体の横断面図、第3図は第1図に
おけるウォータ・ロッドの斜視図、第4図は本発明の第
1の実施例を示す燃料集合体の横断面図、第5図は従来
例と本発明例における無限増倍率と燃焼度の特性を比較
して示す特性図、第6図ないし第9図はそれぞれ本発明
の第2の実施例ないし第5の実施例を示す燃料集合体の
横断面図である。 11・・・ウォータ・ロッド 12・・・ガドリニア入り燃料棒 2O・・・燃ネ4集合体 21・・・燃料棒22・・・
燃料集合体 23・・・ウォータ・ロッド24・・・燃
料棒 25・・・燃料翳合体26・・・燃ネー1集合体
 27・・・燃ネ・1集合体代理人 弁理士 則 近 
恵 佑 (ばか1名) 第3図 第5図 人?!:jズ火ノ又 awD /r −第6図 第7図 第8図 第9図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 横断面がほぼ正方形のチャンネルボックス内に
    複数本の燃料棒をほぼ等間隔に結束して配列し、かつ中
    央部分にウォータ・ロッド部を配列した沸騰水型原子炉
    用燃料集合体において、前記ウォータ・ロッド部の内径
    は該ウォータ・ロッドの4本以上の横断面積を有し、か
    つ可燃性毒物入り燃料棒を複数本最外周に配列したこと
    を特徴とする燃料集合体。
  2. (2) ウォータ・ロッド部は単一のウォータ・ロッド
    の横断面積が同様な該ウォータ・ロッドを4本以上配列
    して成る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。
  3. (3) ウォータ・ロッド部は内径が4本以上のウォー
    タ・ロッドの横断面積を有する単一のウォータロッドよ
    り成る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。
JP58234186A 1983-12-14 1983-12-14 燃料集合体 Granted JPS60127489A (ja)

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JPH0552475B2 JPH0552475B2 (ja) 1993-08-05

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62177486A (ja) * 1986-01-31 1987-08-04 株式会社東芝 燃料集合体
JPS62217186A (ja) * 1986-03-19 1987-09-24 株式会社日立製作所 燃料集合体
JPS63241491A (ja) * 1987-03-30 1988-10-06 原子燃料工業株式会社 沸騰水型原子炉用燃料集合体
US7918654B2 (en) 2001-08-14 2011-04-05 Carmeli Adahan Compact vacuum pump

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JPS5913981A (ja) * 1982-07-14 1984-01-24 株式会社東芝 燃料集合体

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