JPS60205281A - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents

沸騰水型原子炉用燃料集合体

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JPS60205281A
JPS60205281A JP59060855A JP6085584A JPS60205281A JP S60205281 A JPS60205281 A JP S60205281A JP 59060855 A JP59060855 A JP 59060855A JP 6085584 A JP6085584 A JP 6085584A JP S60205281 A JPS60205281 A JP S60205281A
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JP
Japan
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fuel
rods
water
rod
region
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Pending
Application number
JP59060855A
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English (en)
Inventor
古田 敏郎
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Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (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】 本発明は沸騰水型原子炉(BWR)用燃料集合体、特に
濃縮度を高めるのに好適なりWR用燃料集合体に関する
BWR用燃料ではその濃縮度を上げて平均取出燃焼[を
高めることができるが、l11m度を高めるとボイド係
数の絶対値が増大してしまう。このボイド係数を抑制す
るには燃料集合体の設計全適当にして水対ウラン比を増
加させるのが有効である。
従来においても、例えは8×8正方格子配列の燃料集合
体で62本の燃料棒を細径にし、2本の大径ウォーター
ロッドを使用するもの、或いは9×9正方格子配列の燃
料集合体で核燃料ベレ゛ントに中空のものを用いたもの
力ど、水対ウラン比を増加させてボイド係数を改善する
ことが行なわnているが、8×8正方格子配列では水対
ウラン比の増加に対して本来的に構造上の限界があるほ
か、線出力が相対的に高いため高燃焼度における燃料ベ
レットからの核分裂生成ガス(FPガス)の放出量が大
きくなシ、燃料棒内圧の上昇によって被覆管にかかる応
力が増加するという欠点が避けられない。また中空の燃
料ペレットを使う場合も、高濃縮度にするほどペレット
中心孔径を大きくする必要がおシ、場合体当シのウラン
量が減少するという欠点がある。
本発明は、以上の従来技術の欠点を除去して、10X1
0正号格子配列の採用と細径燃料棒お工び4〜16本の
大径ウォーターロッドの使用とKよって水対ウラン比t
−3,0以上に高め、高濃縮度化によるボイド係数の絶
対値の増〃口を抑えると共に、平均燃料棒線出力密度を
低下させてFPガス放出、tを低減させ、さらに高−縮
度化に伴って高くなる余剰反応度のうち上部の反応度を
低下させて炉停止余裕が悪化するのを防止することので
きるBWR用燃料集合体を提供するものである。
すなわち本発明のBWR用燃料集合体は、燃料棒とウォ
ーターロッドと’t10行10列(1o×10)の正方
格子配列に束ねてなり、ウォーターロッドが4本以上1
6本以下でおって、残余7占める燃料棒が水対ウラン比
全6.0以上とする工うに前記ウォーターロッドニジ細
径になされ、燃料棒有効長の上部1/12〜2/12の
領域が他の領域より低濃縮度になされた燃料棒金含むこ
とを特徴としている。
前記上部領域の余剰反応度を他領域ニジ低下させるため
に、ひとつの実施態様においては燃料棒有効長の上部1
/12〜2/12の領域がそれより下方の領域より低a
m度になさ牡た燃料棒を正方格子配列中和含ませてあシ
、また別の実I@態様では前記上部1/12〜2/12
の領域に核燃料物質が存在しない燃料棒を含ませてあり
、さらに別の実施態様では前記上部1/12〜2/12
の領域に減速物質を装填した燃料棒を含ませてあり、さ
らに別の実施態様では少なくとも一部のウォーターロッ
ド内の上部領域に可燃性毒物の棒を挿脱可能に配置しで
ある、 本発明を実施例図面と共に説明すnは以下の通りである
第1図は本発明の実施例金示す模式横断面図で、(1)
 (21(3)(41はそれぞれ燃料棒、(5)はウォ
ーターロッド、(6)はチャンネルボックスである、燃
料棒(1)〜(4)とウォーターロッド(5]とで10
行10列の正方格子配列を構成してお夛、そのうちウォ
ーターロッド(5)は図示の例では12本である。、燃
料棒(1)〜(4)は、第2図に示すように濃縮度al
の燃料ペレットを全有効長にわたって装填した燃料棒(
1)と、有効長の上部2/12の領域にO縮度a1のペ
レットを、そしてそれよ)下方の領域に0縮度b1のペ
レットを装填した燃料4!J (21と、全有効長にわ
たって濃縮度C7のベレットを装填した燃料e L31
と、全有効長にわたル用懲性1:1物含有の濃縮度す、
のベレットを装填した燃料81(s)との4池類がらな
シ、前記濃縮度tia、(b+< elの関係となって
いる1、燃料棒(IJ〜(4)とウォーターロッド(5
)の寸法およびウォーターロッド(5)の本数は、集合
体の水対ウラン比(W/U)が体Art比で3.0以上
になるように定められ、燃料棒の1!−)縮度型7JI
+に伴うボイド修数絶対値の上昇を防止している。水対
ウラン比をパラメータにした平均濃縮度とボイド係数と
の関係を示せば第6図の通りであり、濃縮度が高くなる
につnてボイド係数の絶対値が増加する傾向があるが、
水対ウラン比W/Uが6.0以上であればその増加が通
常の高濃縮度範囲でも安全範囲に抑えられる。
燃料棒(υ〜(4)は通常の8×8正方格子配列のもの
に比べて燃料棒本数か多いので平均線出力密度が例えは
70%程度となり、こtLKLつて燃料温度を比較的低
温にしてFPガスの放出量を抑えて、高燃焼度の達成を
容易にし1ある。−万、ウォーターロッド(5)は、そ
の本数と共に大径化されて前記水対ウラン比が5.0以
上となるようにされ、集合体内に図示のように分散配置
或いは図示しないが狭所に集中配置されて、内部に流通
される減速材にニジ熱中性子束を集合体内で増加させ、
中性子経済を高めるよう妃なっている。
例えば燃料棒(4)の如く高濃縮化した燃料棒の一部に
寿命初期の高い余剰反応度を抑制する目的で適当な濃度
で可燃性毒物を固溶体として混入することは本発明で妨
けることではない。
本発明の燃料集合体では更に炉停止余裕の悪化を避ける
ために燃料上部領域の反応度を下げており、第2図でを
ま燃料棒(2)において有効長の上部2/12 の領域
が低a縮度のベレットになっている。
この場合、一部の燃#+棒の上部1/12〜2/12の
領域金、細工り低濃度とするか、核燃料物質t−存在さ
せずに例えは空所にするか、或いは代シに減速物質、例
えばジルコニウム水素化物などの減速能の高い固プレ物
質を装填するか、神々の実施手法が任K K >>i択
’iJ能である。燃料上部領域の反応度を下ける方策と
してはさらに大径のウォーターロッドな有効に活用して
、一部′またti全全部ウォーターロッド(5)の内部
の上部領域、例えは有効長の上部1/12〜5/12の
領域に、ガドIJ ニア等のh」燃性毒物を含むアルi
f′部耐火物質入シの棒を挿脱可能に配置する方式も有
効であり、かかる可燃性毒物入りの棒は第2運転サイク
ル以降に除去可能にしておけばLい。
仁れらの手法のひとつまたはいくつかを組み合わせて、
集合体としての上部の反応度をそれ以下の領域より低く
シ、炉停止余裕全確保する。
ひとつの実施例において燃料棒(1)〜(4)は外径約
1cmのジルカロイ製被覆管内に直径約0.8個、高さ
約0.8cFnの円筒形の核燃料ペレツ)k装填した長
さ約370mの寸法仕様を持ち、ウォーターロッド(5
)は外径約1.20で内部に水が流れる構造のもので、
これらにエリ、厚さ約0.2 cm 、長さ約450c
In、内径(対角径)約13cfnのチャンネルボック
ス(6)内で10X10正号格子配列を組むことによっ
て、水対ウラン比として約6.4の値を得ている。
第4図および第5図は本発明のもうひとつの実施例の燃
料集合体の構成を示しており、(資)はウォーターロッ
ド、(Al(Bl(C1(G+)(Gt) はそれぞれ
燃料棒である、第4図に示すようにこの例では燃料棒^
1(Bl(C1(G+)(Gt)と12本のウォーター
ロッド(4)とによって10X10正刀格子配列が組ま
扛、各燃料棒のam度配分は第5図に示す通pである。
すなわち第5図において、(ay)”U” a縮度が3
、5 Wloのイ1いj1縮瓜ベレット、(b、)け同
じく4.2〜ν10の中1”5 a7度ベレット、(a
t)Pi同じ<4.8W10のi坊1!>縮度ベレット
、(gtは同じ<4.2W10でガドリニア(G d!
On )・一度が8W10 のベレット、(gt)ti
同じ< 4.2W10 Tカド!J=7mgが10W1
0のベレットである。燃料棒(AIは全有効長にわたシ
仕1.a縮度ペレット(a、)からなシ、また燃料@ 
(Blは下部10/12か中Q縮度ペレット(bりで上
部2/12が低σ脂d就ベレット(a、肋)らなシ、さ
らに燃料棒(C1は下部10/12が歯高縮度ベレツ)
 (ct)で上部2/12 が中濃縮度ベレット(bx
)からなる。可燃性毒物入り鯵科t’l (Goと(G
、)は、(G、)が全有効長にわたりベレット(gt)
で構成したもの、(Gりが上部4/12と下部2/12
 の各領域全中濃縮度ベレット(b、)で、その中間の
6712 の長さ領域全ベレット(g、)で構成したも
のとなっている。
本発明にエフLば、燃料棒を細径化し、ウォーターロッ
ドを太径化し14〜16本とし、10X10正刀格子配
列に構成したから、燃料棒平均線出力1a度が1[(下
して熱的余裕が大きくなることはもとより、ウラン装荷
!1を従前のものと大きく変えずに水対ウラン比を増加
させ、高濃縮度化に伴うボイド係数絶対値の増加を抑制
でき、また太径のウォーターロッドの使用によって中性
子利用率が大きくなり、集合体内出力分布が効果的に平
坦化さ扛、使用燃料ベレットの/a縮度の種類を例えば
3種類以下に少なくすることが可能となるほか、上部領
域での反応度を低下させているので高濃縮度化による炉
停止余裕の悪化も防止されるものである。
【図面の簡単な説明】
1g1(2)は本発明の実施例を示す模式横断面図、第
2図はその燃料棒の濃M度配分金示す説明図、第6図は
濃縮度とボイド係数の関係を示す線図、第4図は本発明
の別の実施例の燃料棒配置を示す横断面模式図、第5図
はその燃料棒の#縮度配分を示す説明図である。 (1バ21(31(41:燃料棒、(5):ウォーター
ロッド、(6):チャンネルボックス、(a+Xat)
:低濃縮度燃料ベレット、(b+)(bJ ’中濃縮度
燃料ベレット、(Cθ(匂)’ ia L2 lid 
W 931へv ット、(Al (Bl (C1(Go
(Gり : 慾料棒・(wl:ウォーターロッド、(g
+Xgt): DJ慾性毒物含有炉刺ベレット、 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 tll燃料棒とウォーターロッドを10行10列の正方
    格子配列に束ねてなる沸騰水型原子炉用燃料18 合体
    において、ウォーターロッドが4本以上16本以下であ
    シ、残余を占める燃料棒が水対ウラン比ヲ6.0以上と
    するように前記ウォーターロ・7ドより細径になされ、
    燃料棒有効長の上部1/12〜2/12の領域が他の領
    域より低−縮度になされた燃料1lIIt−含むことを
    %徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体、 (2)燃料棒有効長の上部1/12〜2/12の領域に
    核燃料物質が存在しない燃料棒を含む特許請求の範囲第
    1項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 (3)燃料棒有効長の上部1/12〜2/12の領域に
    減速物質を装填した燃料棒を含む特許請求の範囲第1項
    に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。 (4)少なくとも一部のウォーターロッド内の上部領域
    に可燃性毒物の棒を挿脱可能に配置し、た特許請求の範
    囲第1項に記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
JP59060855A 1984-03-30 1984-03-30 沸騰水型原子炉用燃料集合体 Pending JPS60205281A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61226685A (ja) * 1985-04-01 1986-10-08 株式会社東芝 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JPS6325592A (ja) * 1986-07-18 1988-02-03 株式会社日立製作所 燃料集合体
JPS63250588A (ja) * 1987-04-08 1988-10-18 三菱原子力工業株式会社 加圧水型原子炉に適用される部分長ガドリニア入り燃料集合体

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61226685A (ja) * 1985-04-01 1986-10-08 株式会社東芝 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JPS6325592A (ja) * 1986-07-18 1988-02-03 株式会社日立製作所 燃料集合体
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